未来20年教育信息化的乐观估计

品雪 pinxue@hotmail.com http://pinxue.yeah.net
2000.8.4

我是北师大化学系毕业的,自然是个化学老师,计算机玩得还马马虎虎,所以管了几年学校信息化工作,都没有什么值得一提的建树。就这个水平写这个题目,实在有点自讨苦吃的味道。不过这些日子这些想法在我的脑子里横冲直撞,如鲠在噎,不吐不快,好在有互联网,想说点啥还真是方便。所以你要问我估计的依据是什么,我只好告诉你跟着感觉走,并且希望你能帮我找一点。[读者反馈]

引言

如今的科学是围绕着物质、生命、思想三个核心展开的,三者的基本元素是粒子、基因、计算机。而这三个领域前一段都遇到了一些难题,量子力学和广义相对论虽然已经很好用,但统一场始终没有建立起来,分子生物学确实奇妙,但基因密码的破解看上去更象不可能完成的任务。我们的哲学已经发展了很多年了,但是谁也说不清楚大脑是怎样保存知识和探索解决问题的,人工智能的种种尝试都还进展有限。然而人们发展了一种强大的思考辅助与加速器:计算机。

值得一提的是我很赞成网络就是计算机,所以本文中的计算机三个字通常也可以理解为计算机网络。

量子力学的计算量足以让聪明绝顶的科学家抱憾终生,所以经验公式被广泛使用。但快速的计算机改变了这种局面,使得这一领域发展大大加速。而以摩尔定律提高的计算能力,是量子科学前进的强大火箭推进器。同时基因密码破解的程序化,也使得原本需要无数精密实验的研究可以日以继夜的自动快速进行,阅读生命已经指日可待。

不过前面有一道深渊,芯片计算能力的提高已经接近硅片的极限了,估计在未来20年之前就会达到硅片的极限:0.1微米。怎么办?办法还是不少的:使用量子线路芯片、光计算(S-seed对称自动光电效应管)或DNA芯片。

关于光计算:砷化镓光阀,晶体管的对应物,用于刻硅芯片的技术同样可以用于制作光芯片。如果微束激光技术成熟到能够足矣生产出与今天硅芯片相当的光芯片,那么光的全息信息传输能力将使得计算能力得到惊人的加强。不过还有很长的路要走。

关于DNA芯片:利用核酸排列代替电压高低,从而制作出分子层次的线路。不过这种计算机会腐烂,且需要根据问题定做,只适合需要强大计算能力的特殊领域。

量子线路:最小的线路有多细?一个电子大小。量子点中的电子会对一定频率产生共振而生产电流,共振有无就可以表示0和1了。

量子过程计算机:利用量子过程进行计算,比量子管计算机更强大,是目前科学认识能找到的终极计算机。没学过量子物理,我还不能理解这种计算。

而生命科学的发展则使人工智可能得到突飞猛进,目前的计算机的能力基础是计算,而这并非人类所长,这种计算机只能作为一种思维的低级工具,减少人类思维中无智力可言的重复劳动。而具有一定智能的计算机则可以帮助人类做更多的事情,具有思维能力的计算机将会是另一个意义上的终极计算机。

分子生物学、量子科学、计算机科学的革命使我们能够掌握和利用物质、生命和智能的奥秘,为我们提供建造行星文明的能力和材料,经济与通信网络将所有人联系在一起,为建立行星社会提供基础。

互联网目前还不是法治之区,还处在江湖时代,武力与道德是实质的准则。如果现行法律系统非要给互联网制定完善的游戏规则,多半要扮演武侠小说里官府的角色。电子警察与电子法律才能真正管理互联网,我认为可能会比社会中的法律更有效,执行的更好,它会随着互联网社会的进化而逐步形成。哈,居然有机会尝尝行侠仗义的滋味和观察道德与法律的成长,实在是人生一大快事也!

三大领域的联合将使得整个科学加速发展,信息技术将与今天的电一样甚至更加无所不在,人类将有可能迈向行星文明时代。

关于三类文明:行星文明—能够利用整个行星的能量,具有以全球交流系统、行星经济和行星文化为特征的社会结构。恒星文明—能够利用附近恒星的能量,具有危急时将整个社会迁移到附近太阳系统的能力,所以这种文明是不会毁灭。星系文明—看过银河飞将之类的电影吗?那大概就是星系统文明的初级阶段。问:我们现在是什么文明?答:我们还在史前时代。

行星文明带来的文化与语言统一问题:看看秦灭六国而统一文字的历史,或者会有些启发。想想如今普通话与方言并存现象,或许那会是未来的格局。

以上观点主要引自《远景—21世纪的科技演变》,[美]米奇欧.卡库,1997

估计

以上只是想表达一个观点:科学将加速发展,并深入彻底的改变人类社会,最终达到全球一体化。在未来20年左右,我们将具有一体化所需的基本科学与社会基础,对物质、生命、思维的认识将到一个新阶段,并且进入一个平台时期面对各领域的新难题,未来50到100年时可能会有新的突破。这是我对教育信息化进程的立论基础。

领域
过程
结果
条件
教学理论
建构主义理论流行,并在部份发达地区进行实验探索,终生学习的观念与探索引起课程体系及教学方式的改变 形成以学生个性化学习为中心的教与学两方面都具良好可操作性的教育指导理论 教育代理技术的成熟与普及
课程体系
重视学习者的知识面、兴趣、对学科体系与精神的把握,对基础课程的反思与精简,注重能力与个性的培养 建立起注重社会生存发展能力、人文素质及进一步深造基础的中学课程体系,注重胜任社会工作能力、基本研究素质的本科课程体系,注研究与创造能力的研究生课程体系。同时各级师范课程与继续教育课程将明确、合理化并突出强调教师的学科素养与教科研素质。南京师范大学附属中学的必修课分层次教学+选修课学科群的结构相信会时那个时候普及的框架。 用人制度的同步发展
教育评测
教育输出机构、教育咨询机构进入评测领域的尝试,权威评测机构社会化的尝试 建立国家教育行政机构指导下的第三方评测机构实施评测的体系。学生将获得基本的学能、成绩评测及可选的能力素质评测,教师将可获得学科素养、教学素质、研究素质、教研成绩方面的评测与认证。职称评定机构与教学单位将不再执行鉴定性评测而使用第三方结果。评测科学化、专业化。同时,社会上也会出现大量评测项目供师生选择。 教育产业化观念被广泛接受并形成相关的政策
教室形式
机房授课实验与教室网试点 教室将布满信息接口和传感器,每个人拥有个人的学习机器,黑板变成教室最强大的壁挂式计算机,大家使用公用的手写板式电脑进行讨论。智能房间系统与学生身上佩带的校徽合作记录学生的一举一动,桌椅会根据学习系统的指令记录学生体温、心跳等信息供教师分析使用。如果你不介意的话,我还打算给大伙穿“校服”。不过这一样一来,丢了校徽就不再是小事一桩了,门禁系统可能根本就不让你进校,而坐在教室里,不只是象没穿衣服,简直连皮都给扒掉了。所以所有这些装置都有开关让你关掉,做坏事时千万关掉校徽,不然立刻全世界都知道是谁在什么时候怎么干的了。 计算机无形化进展顺利,日用电脑成本降到钢笔、作业本的水平。
教学形式
自主学习、合作学习、研究式学习等实验探索

再不会有满堂灌这种事情了,老师备课时是导演,预备铃响后传福音,上课时则变成向导兼救生员,课后干干客服和编辑,生活真是多姿多彩呀。学生上课时就象打电子游戏,是RPG还是黑暗探索或者养成类,就看老师的心情和风格了,但肯定都会在图形MUD搞合作或者耍阴谋诡计,下了课高兴学点玩点还是研究点什么就看自己的心情和性格了。我的朋友黄炜再过一个月就要投奔华南师范大学的桑新民老师读教育游戏的研究生了,好象是国内第一个吧,真是可喜可贺的良好开端呀。(目前阿黄和海哥在一块做个游戏,不知道进展如何,您要是游民部落的高人不如去帮帮他们吧。)

教学支撑平台研究成功

教育信息化进展受三方面的影响:信息技术的成本、功能性、易用性;社会经济发展过程中对教育投资的力度,即教育系统的财力;教育政策的导向。

到未来20年时教育信息化的成本的60%会是软件与IT服务费用,要想实现预计的教学环境又不给学校和家庭带来过重负担,就必须突破现有的商用软件暴利模式,将软费用的主体变成定制与支持的费用。所以走开放源代码的道路是相当理想的,利用互联网将教育系统和教育软件业的力量联合起来搞一套真正实用、先进、灵活的平台。那从哪里发财呢?从你能为用户提供的定制开发的能力和技术支持服务水平里获益吧,另外不必每一家供应商都搞一次全面的需求调研和重复开发,集中力量按用户要求做些组合与修改就成,这也省了不老少钱吧。

呵呵,这又给学校的主管们出了道难题,从买硬件到买软件的观念转变还不够,还得进一步转到买服务上。然而在工作中曾经考察过一些先行一步的兄弟学校,不够实用、不够方便、不被使用的软件还真是看见了不少,如果继续这样下去,我们教育信息化工作将会产生惊人的浪费。不管您怎么看,我打算投身进去做这项工作了。

上面的估计相当的零乱,但这已经是我目前能做到极限了,以后会我多看点书提高提高,这会您就先将就一下吧。


现在是2000年,让我们去创造这个未来吧!

2000.8.4