◎ 中國(guó)科學(xué)院院士 張景中

從20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通訊技術(shù)的出現(xiàn)和日漸普及，教育信息化日益受到世界各國(guó)特別是發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視。

我國(guó)對(duì)教育信息化十分重視。1978 年就成立了中央電化教育館，開(kāi)始了教育信息化建設(shè)的萌芽時(shí)期，即“電化教育”時(shí)期。隨著計(jì)算機(jī)的普及和互聯(lián)網(wǎng)興起，開(kāi)始了鋪設(shè)信息高速公路的歷程。1999 年，國(guó)務(wù)院轉(zhuǎn)發(fā)教育部《面向21 世紀(jì)教育振興行動(dòng)計(jì)劃》，標(biāo)志著我國(guó)“教育信息化1.0”時(shí)期的到來(lái)。2012 年教育部印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》，2018 年4 月教育部印發(fā)《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》，教育信息化的成果在促進(jìn)教育公平及疫情中支持線(xiàn)上教學(xué)方面顯示出積極的作用。

深入學(xué)科的基礎(chǔ)軟件具有堅(jiān)韌的生命力

國(guó)家的高度重視和巨量投入，推動(dòng)我國(guó)教育信息化產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。但是，在信息化的世界大潮中，教育信息化仍是最困難最滯后的領(lǐng)域。

20 世紀(jì)90 年代，教育軟件產(chǎn)業(yè)一度繁榮興旺。但不到十年，這些軟件或有關(guān)企業(yè)也就紛紛消失。美國(guó)在2004 到2005 年期間對(duì)132 所學(xué)校的9424 名學(xué)生使用的15 種閱讀和算術(shù)軟件產(chǎn)品啟動(dòng)評(píng)估；2007 年4 月，向國(guó)會(huì)提交的評(píng)估報(bào)告中顯示，使用教學(xué)軟件者與不使用者在標(biāo)準(zhǔn)化考試中的成績(jī)相差無(wú)幾。當(dāng)年，布什政府就取消了對(duì)“通過(guò)技術(shù)增強(qiáng)教育”項(xiàng)目的投入。投入巨大而效果不明顯，人們稱(chēng)此為教育信息化所面臨的“生產(chǎn)力悖論”。

但是，在大量教育軟件被遺棄的同時(shí)，依然有個(gè)別軟件得到青睞。1988年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金支持下研發(fā)的《幾何畫(huà)板》，廣獲好評(píng)。1995 年人民教育出版社引進(jìn)《幾何畫(huà)板3.0》。國(guó)內(nèi)即借鑒幾何畫(huà)板并結(jié)合我國(guó)的智能推理成果做開(kāi)發(fā)研究，2001 年推出了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“Z+Z 智能教育平臺(tái)”，后簡(jiǎn)稱(chēng)《超級(jí)畫(huà)板》。它支持“寫(xiě)(文字公式)、畫(huà)(動(dòng)態(tài)幾何圖形和函數(shù)曲線(xiàn))、測(cè)(動(dòng)態(tài)圖像和表達(dá)式數(shù)據(jù))、算(浮點(diǎn)計(jì)算和符號(hào)計(jì)算)、編(編程環(huán)境并隨時(shí)執(zhí)行)、演(可隨時(shí)演示交流)、推(幾何智能推理和三角交互推演)、變(動(dòng)態(tài)幾何變換和軌跡跟蹤)”多種教學(xué)與學(xué)習(xí)中的需求。2016 年,在《超級(jí)畫(huà)板》的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展和遠(yuǎn)程教育的需求，推出移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)軟件《網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板》。其特點(diǎn)是：(1)上網(wǎng)能用，無(wú)需下載安裝；(2)適應(yīng)于Win、蘋(píng)果、安卓多種系統(tǒng)和手機(jī)、平板、電腦各種終端；(3)支持多種資源形態(tài)，可無(wú)縫嵌入ppt、wps，離線(xiàn)斷網(wǎng)也能用；(4)支持豐富的教學(xué)模式，適應(yīng)多樣化的教學(xué)環(huán)境；(5)是開(kāi)放性的平臺(tái)，可以與多種教學(xué)系統(tǒng)有機(jī)整合，目前已經(jīng)融入希沃、科大訊飛、天喻信息、騰訊教育、Lenovo、立思辰、華漁、歐帝等多家教育服務(wù)產(chǎn)品；(6)匯聚豐富資源，共建共享統(tǒng)一管理，按教學(xué)需求組織，方便使用。

這表明，深入學(xué)科的基礎(chǔ)性教育軟件確有堅(jiān)韌的生命力。

關(guān)注教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)與管理

用網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板創(chuàng)作的教學(xué)資源，在畫(huà)板網(wǎng)站分類(lèi)管理保存，日積月累形成豐富的動(dòng)態(tài)資源庫(kù)和寶貴的大數(shù)據(jù)。例如，在畫(huà)板網(wǎng)站資源個(gè)人空間可見(jiàn)，一位老師的原創(chuàng)作品已有6018條；百條以上的有400 多位老師，50條以上的有1186 位；等等。這些作品還可以按區(qū)域、學(xué)校、團(tuán)隊(duì)查閱，對(duì)于教育管理部門(mén)了解各區(qū)各校數(shù)學(xué)教學(xué)情形，很有參考價(jià)值。這對(duì)教學(xué)資源的安全性，也有重要意義。近來(lái)有大量的少兒教育app 上市，所涉及的資源良莠不齊，如何妥善管理，網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板的做法值得參考。

優(yōu)質(zhì)教育資源問(wèn)題特別是數(shù)字化教學(xué)資源建設(shè)和管理的問(wèn)題，是教育信息化中被高度關(guān)注的核心和基礎(chǔ)性問(wèn)題。例如，2014 年中國(guó)教育信息化百項(xiàng)成果獲國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)，其中六項(xiàng)一等獎(jiǎng)中的5 項(xiàng)，涉及音樂(lè)、會(huì)計(jì)、職教、實(shí)訓(xùn)和中學(xué)物理教學(xué)的數(shù)字化教學(xué)資源。

經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)積累，我國(guó)數(shù)字化教學(xué)資源極大地豐富了。在網(wǎng)上很容易免費(fèi)獲得基礎(chǔ)教育的各年級(jí)各學(xué)科的各種數(shù)字化教學(xué)資源，從教學(xué)視頻、課件到試卷題解應(yīng)有盡有。很多學(xué)校獨(dú)立地或聯(lián)合地推出大量慕課微課。但優(yōu)質(zhì)教育資源的建設(shè)與管理一直受到關(guān)注。教育部“教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2010-2020）”指出，“數(shù)字教育資源共建共享的有效機(jī)制尚未形成，優(yōu)質(zhì)教育資源尤其匱乏”。2018 年4 月教育部印發(fā)的《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》中，在談到教育信息化現(xiàn)狀“與新時(shí)代的要求仍存在較大差距”時(shí)，首先就指出“數(shù)字教育資源開(kāi)發(fā)與服務(wù)能力不強(qiáng)”?？傊?，在教育信息化過(guò)程中，對(duì)數(shù)字化教學(xué)資源的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、管理和應(yīng)用的重要性已成共識(shí)。

在數(shù)字化教學(xué)資源的建設(shè)和應(yīng)用中，不同的學(xué)科會(huì)有不同的特點(diǎn)和需求。前面提到，數(shù)學(xué)學(xué)科這種需求可概括為“寫(xiě)、畫(huà)、測(cè)、算、編、演、推、變”，而語(yǔ)言文史學(xué)科則會(huì)有與此不同的需求。例如，無(wú)錫伊點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司推出的“智慧書(shū)器(eBookware)”，則致力于匯聚互聯(lián)網(wǎng)資源支持外語(yǔ)教學(xué)。他們與高校和出版機(jī)構(gòu)合作，運(yùn)用自然語(yǔ)言處理、智能語(yǔ)音識(shí)別和文語(yǔ)對(duì)齊技術(shù)，對(duì)海量的互聯(lián)網(wǎng)語(yǔ)料進(jìn)行分析挖掘，建立了一套自動(dòng)分析和智能分揀機(jī)制，研發(fā)出一系列支持外語(yǔ)教學(xué)的資源庫(kù)、教學(xué)工具和應(yīng)用平臺(tái)，取得了很好效果。

對(duì)于物理、化學(xué)、生物等學(xué)科的教學(xué)，不僅需要基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算和圖像生成，更需要身臨其境的實(shí)驗(yàn)操作。為貫徹教育部《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見(jiàn)》的部署要求，中央電化教育館組織研發(fā)了“中小學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)”，將AR、VR等現(xiàn)代信息技術(shù)融入中學(xué)物理、化學(xué)、生物和小學(xué)的“科學(xué)”等學(xué)科的理論知識(shí)的教與學(xué)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)的練與考之中。該系統(tǒng)全面覆蓋中學(xué)物理、化學(xué)、生物和小學(xué)的“科學(xué)”等學(xué)科，高度還原逼真的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與過(guò)程，有效地拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度和深度，助力實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提升，發(fā)掘?qū)W生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣與創(chuàng)造力，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作的動(dòng)手、探索與思考能力，提升學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)科方面的核心素養(yǎng)。經(jīng)過(guò)近兩年的上線(xiàn)試點(diǎn)，效果良好。

關(guān)注基礎(chǔ)性教育軟件產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)

作為優(yōu)質(zhì)教育資源開(kāi)發(fā)與供給的典型成功案例，還可以舉出人民教育出版社服務(wù)于基礎(chǔ)教育的數(shù)字教材資源體系，以及教育部、財(cái)政部支持建設(shè)的高等教育課程資源共享平臺(tái)“愛(ài)課程(iCourse)”。這兩者，特別是后者，關(guān)注的是數(shù)字教學(xué)資源的宏觀(guān)的組織、管理與供給，屬于教育資源建設(shè)體系中的上層建筑。而前面談到的涉及數(shù)學(xué)、外語(yǔ)和物理、化學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)的軟件，應(yīng)當(dāng)看作是基礎(chǔ)性教育軟件。

基礎(chǔ)性教育軟件，能夠深入不同的學(xué)科或行業(yè)，提供創(chuàng)建、提高、管理和應(yīng)用教學(xué)資源的方便的環(huán)境，這類(lèi)軟件在技術(shù)上和服務(wù)方式上的創(chuàng)新，能夠提高教育資源的開(kāi)發(fā)效率，支持教育資源的優(yōu)化升級(jí)，為教育資源建設(shè)中的上層建筑提供鞏固的基礎(chǔ)。

但是，基礎(chǔ)性教育軟件由于開(kāi)發(fā)難度較大而市場(chǎng)規(guī)模較小等多種因素，其產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，常常是艱辛緩慢的。前面提到的受到廣泛好評(píng)的幾何畫(huà)板，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展很不理想，幾年前已經(jīng)停止升級(jí)服務(wù)；我國(guó)的同類(lèi)軟件如上面提到的網(wǎng)絡(luò)畫(huà)板，采取軟件免費(fèi)、服務(wù)收費(fèi)方式，基本上屬于公益性產(chǎn)業(yè)；它能夠生存并發(fā)展至今，受益于國(guó)家課題支持和研發(fā)人員的奉獻(xiàn)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，對(duì)基礎(chǔ)性教育軟件產(chǎn)業(yè)應(yīng)從教育信息化大局給以關(guān)注。特別是其中為高等教育或職業(yè)教育服務(wù)的基礎(chǔ)性教育軟件，往往也是支持科學(xué)技術(shù)發(fā)展的研究開(kāi)發(fā)工具。如“3M”數(shù)學(xué)軟件，早在20 世紀(jì)80 年代已經(jīng)是我國(guó)數(shù)學(xué)機(jī)械化研究的必需工具，由于沒(méi)有啟動(dòng)其自主研發(fā)，至今已成為國(guó)外對(duì)我們“卡脖子”的技術(shù)之一。前事不忘后事師，在落實(shí)教育信息化中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃時(shí)，關(guān)注基礎(chǔ)性教育軟件產(chǎn)業(yè)的布局是有重要意義的。

近20 年間，伴隨著世界上信息科技的迅猛發(fā)展和我國(guó)國(guó)力的增強(qiáng)，黨和政府高度重視教育信息化，先后制定和實(shí)施《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020 年)》《教育信息化中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035 年)》和《教育信息化“十四五”規(guī)劃》。