陈木法:网络引领的教育新变革


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也许可以说,网络带来的这一场教育变革,才是百年来最为迷人的大变革。在教育的发展史上,可能只有从私塾到公立学校的变革能够跟当前这场变革相比拟。这无疑是一个亟待开垦,也关乎我们未来命运的浩大领域。

由于网络的兴起,四年来教育发生了很大变革,堪称日新月异,迅猛异常。课程和教材,教育的这两大要素都注入了网络的基因,产生变异。未来的教育面临着极大的挑战:如何教、如何学,以至于如何办学等都成为有待于进一步探索的课题。这场变革给我们带来相当的震撼,我忍不住做了一些调研,在此奉献给大家,以供参考。

1. 网络的兴起二十多年来,给我们这个世界带来最大变化的应当是网络。

网络的兴起导致了诸多领域的革命性变革:

(一)通讯。从 E-mail 到博客,再到微博、微信,已经更迭几代。退后几年,视频电话、网上电影等都是难以想象的。通讯的进步主要表现在两方面:一是网速的提高。十年来提高百倍以上,储存提高近万倍,这是硬件。二是图像压缩技术的发展。例如,著名数学家 D.L.Burkholder 的文集有 716 页,用传统的 pdf 格式压缩,文件达到 416 兆;使用新技术 djvu 格式,只需 14 兆。两者之比约为 30:1。正是通讯的飞速发展,才使得今天的网上课堂变成现实。

(二)商业。“网购”现在已经相当普及。这两年在金融业出现了各种“宝”,在股市上出现了“高频交易”等新产品,这足以展示网络给商业带来的大变革。

(三)科技。“云计算”和“云基地”出现没有几年,却大大推动了网络的飞快发展,许多事情都已经放到云端去处理,如 iPad 等。其自身带不了什么软件,但还可以做很多事情。人们现在常用的网络地图、医院的网络会诊、3D 打印等,都已经从设想变为现实。

(四)国防安全。想想爱德华 · 斯诺登,便可知网络对于国防的极端重要性;更不用说无人机和定点炸弹的导航等,都依靠网络。总之,网络正在改变着我们的生活,已经成为一种革命的力量,正改变着世界上的各个行业的发展形态,同时也给教育带来了深刻变革。

2. 超乎想象的教育新变革

这里讲的是近四年来的新变革。课程变革:慕课洪流呼啸而来我想从这四个新名词 Udacity,Coursera,edX 和 MOOC 入手,对课程新变革进行介绍。这四个名词在我们的英汉词典里是没有的,但早在三年前就作为词条,被收入维基百科。

◆Udacity:起因是在 2011 年年底,斯坦福大学的一位讲授人工智能的教授把自己的一门课放到网上,并告知朋友,只要简单注册一下,便可从网上学习。结果当天晚上就有五千多人注册。这门课最后的注册人数达到十六万人。要知道北大的在校本科生加研究生的总人数差不多是三万人,北京市每学期学微积分的大学生总人数也不足二十万人,所以这十六万人的数目是相当惊人的。难以想象的是这门课学期结束后考试成绩排在前四百名的学生无一是斯坦福大学的。

讲完这门课之后,这位教授就从斯坦福大学辞职,与该校的另一名教授合作,于 2012 年元月创建了 Udacity 公司。正是这件事引发了我对于网络教育的关注。

◆Coursera:这也是斯坦福大学的两位教授创办的。斯坦福大学的老师说,已经有 196 个国家的人注册了 Coursera 的慕课。就按注册总数的一半算,也有 100 个左右,数量之大真是不可思议。以上两个都是科技赢利公司,他们的收费方式是:如果要学分或者要证书,就要交费。

◆edX:刚开始的时候,人们不知道该给这种“新型大学”起什么名字,就造出了 X-Univer 鄄 sity 一词,其中的 X 就是我们数学上常用的未知数。然后,由 edU 演变出 edX。这是非赢利联盟。

以上三家的课程都是开放的、免费的。其后,一个新的课程形态慕课便走入大众视野。

◆MOOC:它是下面四个单词的首字母的缩写:Massive(大规模的)、Open(开放的)、On 鄄 line(在线的)、Course(课程)。中文的音译为“慕课”,意译简称为“在线课程”。有人把前三者称为 MOOC 的三大支柱。

如果用谷歌搜索来看他们的关注度,关注度最少的是 Udacity,关注度最多的是 edX,有 1.7 千万,Coursera 有 581 万,MOOC 有 894 万。

现在,我想对 edX 作几点补充。对比一下,“北京大学(中文)”的关注度是 1.5 千万。我们知道,北京大学已有 110 多年的历史,但 edX 才 4 岁,可见其关注度已经很高。

这个联盟是哈佛大学和麻省理工学院各投资三千万美元,于 2012 年 5 月共同创建的。截至 2014 年 3 月,已经有 12 个国家、32 所大学加入。只经过一年,参加单位就变成 66 所。目前我国大陆地区仅有北京大学、清华大学这两所学校加入这个联盟。edX 联盟参加者的数量不大的原因是它设置了较高的入门门槛。

国外网络课程发展很快。2014 年 5 月 29 日,内蒙古大学的陈国庆校长给我们提供了如下重要信息:“我在 2013 年 6 月参加教育部组织的‘中西部大学校长海外研修计划’赴美国东部研修,其间专门访问了美国教育部。教育部的工作人员谈到,奥巴马总统倡导美国大学向全球公开课程教育资源,投资 20 亿美元开发网上课程(笔者注:美国国家科学基金会 2013 财年预算请求为 73.73 亿美元),不仅为全美服务,而且为全世界服务。”

“逻各斯大学(RutgersUniversity)讲,过去曾认为网上课程不如面对面交流,但事实证明网上教育对老师的要求更高,老师学生一对一的网上交流反而比传统 1 对 25 好处更多。他们说,美国人认为网上教学效果与传统教学没什么差别,且无需教辅人员,没有场地和时间限制。马里兰大学要求本科生 12 学分课程必须通过网上教育完成;德州大学 10%、明尼苏达 25% 的课程在网上完成。”

目前国内主要的慕课网站有网易、果壳网、慕课中国。

讨论区是慕课非常重要的组成部分,它替换了我们通常的辅导课。在讨论区上,教员与学员都参加,进行交流。虽然失去了师生之间面对面的个别实时交流,却赢得了时间和空间的自由,赢得更大范围的思路开阔的交流。事实上,网上交流已经用了多年,例如我们的 CTeX 的交流区,我也从中得到帮助。

国内大学慕课联盟,主要也有三个:

◆学堂在线:2013 年 10 月 10 日,清华大学等成立“学堂在线”。先前北京大学、清华大学已于 2013 年 5 月 21 日加盟 edX。 2013 年 5 月 24 日,清华大学的计算机科学与技术系、交叉信息研究院、心理学系、教育研究院联合成立了大规模在线教育研究中心。这个中心于 2014 年 4 月 29 日升格为教育部在线教育研究中心。

“学堂在线”的合作伙伴有:北京大学、中国人民大学、北京师范大学、中国农业大学、上海交通大学、南京大学、浙江大学、西安交通大学、中国科技大学、台湾新竹国立清华大学、香港理工大学共 11 所学校。

◆好大学在线:2014 年 4 月 8 日,上海交大等成立了“好大学在线”。参与的大学有上海通大学、北京大学、香港科技大学、新竹交通大学 4 所学校。

上海西南片高校联合体:由 19 所高校组成,课程共享、学分互认。

关于中等教育,可在网上找到大量的视频课程。例如在福州第一中学的主页上,可以看到由 20 多所学校共建的“开放式课程”。又如地处边远地区的四川雷波民族中学与成都七中共建网络班,同步共享网络课件。

◆UOOC:由 56 所地方高校组成的联盟。

今年开始,北京师范大学研究生院规定,每位研究生必须修一门慕课课程。现在,慕课在线教育的洪流呼啸而来,不可阻挡。慕课已经给传统教育模式带来相当大的冲击。想想许多实体商店已经被网店所替代,不难想象将来也许也会有许多学校被“网校”所替代,因为这个时候可能不需要那么多教室来上课。

未来的大学没有围墙,任何人都可在线上学习高水平的网上课程,学员不论国界、种族、性别、年龄等,都是平等的。大学的等级似乎也不再是个问题了。

今天的网络发展给教育带来便利的同时,也带来了问题。慕课中良莠不齐是正常现象,毕竟线上网络课程数量众多。事实上,对于同一门课,需要不同层次的慕课。在现阶段,我们更应该鼓励百花齐放,以催生优秀作品。对于慕课的怀疑,还来源于使用了百年的粉笔加黑板的成功经验。在今天的演讲中,大多数人都已采用高科技的投影,但也有些人更愿意使用粉笔加黑板,其实又有什么不可呢?教材与出版:

更新换代,意味着更大的空间有人问,有了 MOOC 之后,还要教师吗?当然要,只是教师的责任会有很大变化。作为参照物,让我们回顾教材与出版业所经历的五种“版”的变迁:在 1990 年之前,中学考卷都是刻钢板印的。那时,每一所大学都有一个很大的印刷厂和一批铅字排版工人,现在看不到了。大约 2000 年开始,时兴电子版。以前出国访问,行李有一半是书籍。还记得常常为带不带沉重的《新英汉词典》伤脑筋,而现在出国只需带一个移动硬盘,什么资料都有了。更近些,讲义、习题都放到网上。最说明问题的是百科全书、大词典,如维基百科,在网上大约有 15G,而纸版却需要 7500 本。我们相信,在这个世界上永远不可能存在这么巨大的纸版百科全书。更新的“云时代”的“自出版”,使得网页上刊登的内容更加多样化。

想想看,一本书的售价可能不到 1 美元,即使只是买来翻翻也没什么关系,所以销售量会很大。版税高达 75%,自然收入很高。由这五种“版”简短的变迁历史不难想象,不光出版业,教育的大变革也势不可挡!

“自出版”现在发展也很迅猛。“自出版”从 2007 年亚马逊开始。2014 年当当网以 2 亿美金杀入“自出版”。目前,北师大出版社投入“自出版”达一亿多人民币。

其实,我们数学家早就在做“自出版”了,用 TeX 在 arXiv.org(创建于 1991 年)“自出版”,只不过我们的“自出版”是无报酬的。想当年,北大王选院士的重大贡献就是把汉字计算机化,进一步造出了方正排版系统。TeX 的最新发展是完全解决了文字问题。

关于论著新的出版趋势是:电子+网络版。

下面的网页是 AudioSlidesELSEVIER 论文的一个样本:左边是论文的 pdf 文件的首页,右方是作者演讲的视频。

这把我们通常所做的两件事:发表论文与会议演讲合并在一起,大大加快了科研成果的传播速度。

下面是 edX 关于线性代数的一本教材(电子版)中的一道习题。

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图中下方有个盒子(Hint)。点击之后,会链接到作者的主页上,展示这道习题的辅导视频。这本书虽仅有三百页,视频竟有七十九个。这个例子充分显示了教材的“换代”的内涵。我们知道,电子书本身不带也不可能带软件,云技术使得这种设计变得可行。

又如千页以上的微积分教材,现在的电子网络版仅有两三百页,但每几页就有一个“欲知详情”请点击“且看下回分解”。更有些理化教材链接的是实验的动画片。现在大量的阅读器(i 鄄 pad、notebook 等)代替了纸版书。

已经可以用电子阅读器携带千本电子书的人,怎能想象手捧千页大部头来阅读呢?所以,这种变革趋势不可逆转。而未来教育走向何处,会呈现什么形态,需要我们尽情发挥想象。

三、如何应对网络时代的教育变革

面对教育的大变革,如何应对?这既是一个长期挑战,也是一个非常紧迫、亟待摸索研究的新课题。这里,我对大家有三点建议:培养自学能力、团队精神和批判意识。

培养自学能力:学会使用“翻转课堂”

我常跟学生讲,数学不是看出来的,不是听出来的,而是做出来的。所以要多想多做。因为我是自学出身的人,自认为自学能力是一个人最根本的能力。

我想补充说明的是,一堂好的课,一次好的演讲,可能影响一个人的一生。

以我本人为例,影响我这一辈子的有两次报告。第一次是在 1961 年,我 15 岁,读初中二年级,有幸听到我校数学教研组组长张耀辉老师的报告,主题是要学会自学。当时我因小学算术没学好,正处于想发奋而又不知道如何做的时候。张老师以华罗庚先生和他本人的经历,教育我们自学的重要性。这促使我走上了自学数学的道路。第二次是在 11 年之后,我大学毕业离开学校前夕,在北京棉纺厂听到华罗庚先生推广优选法的报告,这让我受益颇多。

因为苦学多年数学,第一次听说数学在实际中那么有用,所以受到了很大的震动。

1972 年我 26 岁,去贵阳寻找工厂推广优选法。在随后的六年时间里,我跑了 50 多个工厂继续深入推广。正是在社会实践中,我深深地懂得了科学对于百姓和国家的价值,这促使我远离社会的喧嚣,坚持走自己的路。

1972 年,我走上贵州师大附中的工作岗位,教授的第一个班是个高中班,那时,我就开始培养学生的自学能力。每次上两节课,第一节课,我会让学生看书,第二节,才做难点讲解。开始时,学生很不适应。但两年后他们毕业时,效果显现出来,这个班对数学知识的掌握是整个贵阳市最多的。

现在有个名词叫“翻转课堂”,意指学生通过网络先在家里网上学习老师上传的视频讲解,到校后再在课堂上交流学习中遇到的困难和疑惑,教师点拨解惑。实际上,这与我们 40 年前所做的是一样的,也与过去的函授教育、电视教育差不多,只不过那时学生之间的交流要少很多。

培养团队精神:Mooc 就是网络时代的讨论班

人们常说,在社会中生活,不仅需要智商,也需要情商。情商就是团队精神。记得当代一流的四名印度数学家之一 S.R.S.Varadhan(概率学家,获 Abel 奖)曾告诉我,他们和读研究生时的同学一起自发地搞了三年的讨论班。这让我惊讶不已。由此不难想象,他们在学生时代就有很高的情商,也就是说,有很强的团队精神。

我们北师大概率论研究团队共 12 人,在很长时期里,我们每周有 5 个讨论班。在讨论班上,我们或者介绍自己的研究成果,请大家提意见,或者报告国际上的最新研究进展,大家一起学习新东西。可以说,讨论班练就了我们的创新团队。

现代数学的发源地之一是莫斯科大学,在 1970 年代的鼎盛时期,莫斯科大学数学系每个周末都有 50 多个讨论班。

总之,讨论班是数学家工作的主要舞台,也是团队精神的集中体现。

前面所说的 MOOC 协作论坛(又称为讨论区),乃是讨论班或过去各种形式的课外学习小组网络化的结果。代替讨论班上面对面的“吵吵闹闹”,MOOC 赢得了时间和空间的自由,大家随时随地可在讨论区上发表自己的见解。

应当指出,在我国过去二十多年里,由于各种评比及花样百出的名利宣传和诱导,曾经引为自豪的团队精神已近乎丧失,急需抢救和恢复。目前,简单易行的办法是鼓励学生依照兴趣成立各种专题研讨小组,精心选题,充分利用网络和 MOOC,分工协作,互教互学。经过日积月累,一定会取得快速进步。至少在目前阶段,这种活动是对现有课堂教育的极大扩展,大概不会有人怀疑其价值和效果,问题只是在于如何做得更好。在选题方面,也许可多听听老师的建议。

培养批判意识:甄别良莠,避免网络“中毒”

网络诞生于 1969 年,但其成熟只是近 10 年来的事。现在,网络已成为求学者的天堂,我们想学的东西几乎都可以从网络上找到。网络能让有志者、有能力者突飞猛进。然而,网络也可能成为某些人的“鸦片”,使人迷惑,让人走上歧途。这就需要很强的自制力。当然,自制力的培养也需要长时间的磨炼。

讲到对于网络,需要强烈的批判精神,大概不会有多少异议,因为网络上精品与“垃圾”并存。因此,如何用好网络是一门新学问,大学问。要从网络里获得最大效益,不仅需要精心选题,还需要制定严密的计划。好比球队,光喊口号是没用的,需要依照严密计划一步一步地刻苦训练。

由网络引发的批判意识,让我们联想到面对社会,同样需要批判精神。比如流行了多年的科研评价体系———“Sci+引用数”,以及我国最新的所谓创新———“分区”。

下面举两个典型例子:第一个例子,俄国数学家 G.Ya.Perel’man 破解了 Poincaré 猜想,这是继解决 Fermat 大定理之后 21 年来数学上的最大成就。他的三篇论文都是自己放到网上的。这好像不能算正式发表,所以在标准的数学引用统计杂志美国《数学评论》网络版(MathSciNet)上并不出现,引用次数为 0。然而,这项工作获得了数学领域的最高奖———菲尔兹(Field)奖和“世纪难题百万美元奖”。

第二个例子是张益唐,他在一年前证明了“弱孪生素数猜想”。这篇论文尚未发表时,他就获得了科尔数论奖和罗夫 · 肖克奖中的数学奖。

我相信这两项成果都是不朽的,但依我国现行的评价标准应该都会得零分。

讲到我国教育的变革,最近 30 年来主要有两个:升级并校运动和新校区运动。现在大家明白对于前者,我们正在走回头路。对于后一场运动,也是有疑问的。也许可以说,网络带来的这一场教育变革,才是百年来最为迷人的大变革。在教育的发展史上,可能只有从私塾到公立学校的变革能够跟当前这场变革相比拟。这无疑是一个亟待开垦,也关乎我们未来命运的浩大领域。

作者简介: 陈木法,数学家,北京师范大学教授。2003 年当选为中国科学院院士。2009 年当选世界(原称为第三世界)科学院院士。2012 年入选美国数学会首届 Fellow。
来源: 北京师范大学校报电子版-第 380 期 (2016 年 4 月 20 日)-第 03 版: 京师讲堂