当前位置: 首页  教学研究     发布时间: 2019-12-19
【国际前沿实证与数据】技术一定会使教育变的更好吗?


【国际前沿实证与数据】技术一定会使教育变的更好吗?

以下文章来源于国际与比较教育研究所,作者国际比较


本文由《国际与比较教育研究所》授权发布


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技术裹挟教育正成为当下全球教育发展的一个共同现象。例如,美国LearnPlatform公司的研究报告显示,2019年美国在教育技术上的花费超过120亿美元,仅在教育技术许可上就花费了大约38亿美元(每个学生大约75美元)。数据还显示,美国每年有超过10亿美元花在了从未使用过的许可证上。这一现象背后的原因既有专家学者对技术变革教育的乐观支持,也有商业利益者的有意推动,以及媒体媒介的狂轰乱炸,当然也有技术带给人们便利日常生活的迁移联想等。那么,技术对教育的影响是到底是如何呢?如果使用思辨的方法来对这个问题分析,可能很容易陷入“公说公有理婆说婆有理”的窠臼。在讲究实证研究的当下,我们不妨换一种思路,看看从实证研究的角度,技术对教育的影响到底如何。虽然实证研究也有自身的缺陷,但至少有数据的支持,可以为分析提供一种思路。为此,我们选取了两篇针对这一问题的英文文献,其中一篇为阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔贫困行动实验室(英文缩写为J-PAL,设在麻省理工学院,该实验室联合创始人Abhijit Banerjee和Esther Duflo与该实验室的长期合作伙伴Michael Kremer获得2019年度诺贝尔经济学奖)北美分部2019年1月出版的一份基于126篇实证研究论文的分析报告,另一篇为瑞布基金会(Reboot Foundation,总部设在巴黎,致力于培养批判性思维)2019年6月发布的一份基于经合组织PISA数据和美国国家教育进步评估(NAEP)的数据的报告。下面我们分别简要编译这两份报告的主要内容。


上篇:来自全球126篇实证研究论文的分析

阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔贫困行动实验室发布的这份报告名称为《技术会改变教育吗?》(Will technology transform education for the better?),它总结了一篇即将发表的关于教育技术的学术评论论文——《用技术升级教育:实验研究的见解》(Upgrading Education with Technology:Insights from Experimental Research)。


该研究总结了126项对教育技术不同用途的严格评估论文。这些论文采用随机评估和回归不连续设计,主要来自发达国家,并测试了利用某种形式的技术来改善与学习相关的结果,具体包括四大类:(1)技术获取;(2)计算机辅助学习或教育软件;(3)教育中的技术支持;(4)在线学习。来自发展中国家的随机评估没有正式包括在这篇综述中,尽管它们在与技术如何影响学习的更广泛讨论相关时被提及。


鉴于比较不同研究的结果存在困难,且在不同环境下进行的研究测量不同的结果,甚至使用不同的测试来查看相同的结果,所以该研究使用标准差建立了一个大致可比较的单元将结果置于上下文环境中。标准差可以帮助了解在不同环境中影响的大致大小。通过对这126篇论文进行分析,该研究得出如下结论:


第一,单独提供计算机和互联网并不会提高学生的学习成绩,但会增加计算机的使用和提高计算机的熟练程度。


获取信息和通信技术方面的差异可能加剧现有的教育不平等。在学校或家里无法上网的学生可能难以完成基于网络的作业,也可能难以发展数字扫盲技能。与此同时,越来越多地接触技术可能会对学业成绩产生负面影响,例如,如果学生最终只是为了娱乐而使用科技。


在学业成绩方面,配备电脑和互联网补贴项目一般不会提高K-12水平的成绩和考试分数。在美国、荷兰和罗马尼亚,向中小学生免费发放电脑并没有改善考试成绩,有时还会影响考试成绩。在发现负面结果的研究中,研究人员发现有启发性的证据:电脑使用和家庭作业家规似乎减轻了一些负面影响。


在发展中国家进行的实验研究在很大程度上得出了类似的结果。然而,在中国,一个将计算机分发和教育软件相结合的项目提高了考试分数,这表明在分发硬件的同时共享特定的学习工具可能是一个有前途的方法。


在高等教育阶段,配备计算机似乎有积极的影响,尽管证据主要来自社区大学的随机评估。北加州一所社区大学向低收入家庭的学生发放笔记本电脑,发现对大学四年制课程的及格率、毕业率和转学可能性都有一定的积极影响,至少在一定程度上是因为它节省了学生以前进入计算机实验室的时间。


第二,旨在帮助学生发展特殊技能的教育软件(或计算机辅助学习)程序在改善学习结果方面显示出了巨大的潜力,尤其是在数学方面。


以学生学习水平为目标的教学是提高学生学习水平的有效方法,但班级规模大,学习水平差异大,教师难以进行个性化教学。教学软件可以为每个学生定制活动,从而可以克服传统课堂的约束。教育软件或计算机辅助学习程序的范围从轻触作业支持工具到更深入的干预措施,这些干预措施使教室重新围绕软件的使用来定位。大多数经过实验评估的教育软件通过个性化的辅导方法帮助学生练习特定的技能。


计算机辅助学习程序在提高学业成绩方面显示出了巨大的潜力,尤其是在数学方面。在所有关于计算机辅助学习程序的30项研究中,有20项报告了统计上显著的积极影响,其中15个集中在提高数学成绩上。


一项关于数学程序的研究显示,学生通过建立或编辑数学函数来控制动画人物的动作,七年级和八年级学生的数学成绩分别提高了0.63和0.56个标准差。虽然其他关于计算机辅助数学程序的研究没有这么大的效果,但仍然显示出了这种趋势。许多这样的项目通过利用人工智能和机器学习来调整教学以满足学生的需求。


当涉及到计算机辅助阅读程序时,证据是有限的,结果也是喜忧参半。一个教学生一种分解文本的技术的项目将中学生的阅读理解分数提高了0.2到0.53个标准差,这表明计算机辅助学习有潜力支持学生的读写能力和数学能力的发展。


第三,基于技术的推送,比如短信提醒,可以以极低的成本对各种教育相关的结果产生有意义的影响。


短信提醒等低成本干预措施可以成功地支持学生和家庭在学校的各个阶段。在学前和小学阶段,研究显示:带有提醒、提示、目标设定工具和鼓励的短信可以提高父母在学习活动中的参与度,比如和孩子一起阅读。例如,旧金山的一个学前教育项目向父母发送小而简单的任务建议,提供鼓励,并发送提醒,提高了父母的参与度,提高了孩子的读写能力分数(影响范围0.21到0.34个标准差)。尽管旧金山幼儿园的一项类似的标准化项目没有显示出影响,但根据每个幼儿园的阅读水平,向家长提供具体建议的文本显示出了实质性的好处。


到了中学,家长的角色通常从直接与孩子一起活动转向鼓励青少年在学校努力学习。学校可以通过向家长提供有关孩子表现的信息来帮助家长支持孩子。技术可以使这种交流更容易、更快、更系统。促进学校与家长沟通的项目,包括发送成绩和出勤信息以及分享个性化反馈,已经显示出良好的效果。聚焦于改善学校-家庭信息流动的10项研究中,有8项显示了对学生的平均绩点、考试分数、作业分数和/或出勤率有积极影响。


对于高中毕业生来说,申请大学的过程可能会很复杂,让人应接不暇。基于技术的推送、个性化的支持和共享特定任务的提醒,可能有助于这个过程的顺利进行。例如,个性化短信使乔治亚州立大学录取和计划入学的学生的大学入学率提高了3.3个百分点。该项目根据未完成的特定任务发出提醒,并利用人工智能自动回答学生的常见问题。像这样的项目可以降低学生注册了而不来上大学的比例。


学生的教育表现会受到情绪、信念和态度的严重影响。以技术为基础的社会心理干预旨在减轻心理障碍,培养自信和积极的学习态度。例如,一种常见的社会心理干预是强化这样一种观点,即智力不是固定不变的,而是可以通过努力工作获得增长的。尽管小规模研究提供了有希望的证据,但大规模研究发现,平均而言,技术支持的社会心理干预并不能改善学业成绩,尽管在某些情况下,它们可以产生有意义的影响。这些影响往往集中在子样本,即使这样,往往是相当小的。在某些情况下,社会心理干预并没有改善学业成绩,但确实对心理成绩产生了积极影响,例如承担学业风险的可能性。迄今为止的研究结果表明,某些学生可能从社会心理干预中获益更多。例如,那些在学习成绩和/或社会心理态度方面起步较晚的人往往对社会心理干预有更好的反应。然而,目前的证据远远不足以得出结论。


第四,在线课程在教育领域的影响越来越大,但有限的实验证据表明,与面对面授课相比,在线课程会降低学生的学业成绩。


在6项研究中,有4项直接比较了在线课程和单独上课的影响,学生在在线课程中的表现较差。然而,与传统的面授课程相比,学生在面授和在线课程中表现相似。


一项研究确实发现,给8年级学生提供一个选择,让他们在那些没有提供单独的代数课程的学校里注册一个在线代数课程,可以提高他们的代数成绩,还可以增加他们在高中参加高等数学课程的可能性。然而,如果学生们参加了一个面对面的代数课程而不是在线课程,他们可能会学到更多。


一项研究评估了在线课程是否扩大了那些原本不会参加学位课程的学生的入学机会,结果发现佐治亚理工学院(Georgia Tech)的计算机科学在线硕士课程确实扩大了入学机会,尤其是对那些处于职业生涯中期的潜在学生。


关于MOOC的实验研究主要集中在行为干预能否以及如何提高MOOC的完成率,并将其覆盖范围扩大到受教育机会有限的学生。通过心态干预来提高完成率的干预通常会增加持久性。在评估这类干预措施的9项研究中,有7项发现了至少一个治疗组的积极效果。例如,与同事相关的绩效信息、限制分心的承诺机制、规划提示、以及旨在增加归属感的写作练习,都会提高完成率。


最后,该研究报告提出了未来值得研究的几个问题:


1.教育技术在哪些方面减少或扩大了教育差距?


2.教育技术对不同类型的学习者有什么影响?


3.通过教育技术可以有效地开展哪些类型的学习活动?


4.有效教育技术项目中哪些部分对学生的学习最重要?


5.教育技术对学生成绩的长期影响是什么?


6.有效的技术驱动项目中哪些是可复制和可扩展的?


7.教师和课堂应该如何与教育技术互动?


8.与其他有效的教育方法相比,技术驱动的项目的成本效益如何


下篇:基于PISA和NAEP数据的分析

瑞布基金会2019年6月发布的这份报告的名称为《教育技术能帮助学生学习吗?
该报告首先指出,今天的技术发展为人们带来了前所未有的学习体验。而与此同时,越来越多的研究表明,技术可能会产生负面影响。屏幕时间会减少面对面的交流,而后者对小孩子来说是最有价值的学习机会。因此,旨在加速儿童学习的电视节目反而会阻碍儿童的学习。例如,对“小爱因斯坦”节目系列产品的研究表明,孩子们每天每多看一个小时的节目,就会少记住6-8个单词。


该报告认为,部分原因是数字设备很容易分散人们的注意力。例如,有研究表明:人们通过纸面浏览文本会比通过屏幕理解的更全面;印刷材料比数字材料更容易让学生专注;一些利用教育技术寓教于乐的方法会阻碍学生反思自己的学习过程,而反思恰恰是有效学习的重要部分。


在这方面,笔记本电脑和平板电脑尤其是这样,它们很容易诱使学生同时处理多项任务。例如,一项研究显示,当学生带着笔记本电脑上大课时,他们约有三分之二的时间用笔记本电脑进行课外活动。这种多任务活动使学生对讲座的理解降低了11%,而且坐在附近的学生的理解水平也降低。


当然,电脑也可以成为有效的学习工具。有研究表明,在正确使用的情况下,电脑、平板电脑、和其他数字设备可以提高学习成果,尤其是在科学和数学方面。一项研究发现,平均而言,计算机技术对数学成绩有不大但却显著的正影响。另一项研究表明,某些数学应用程序仅仅在最少使用的情况下,通过几个月的使用,也可以增加学生的数学知识。


另外,技术可以根据学生已有的知识量身定制教学,并跟踪学生对材料的掌握情况。一项研究表明,智能辅导系统优于教师主导的大群体教学、课堂讲授和其他形式的计算机教学等模式。新的学习技术也可以促进合作,解决材料短缺,减轻教师的负担。


教育技术的倡导者还认为,使用设备是为学生的未来做准备。毕竟,今天的学生将进入一个技术丰富的世界,难道学生不应该从小就学习如何使用这些设备吗?


该报告同时也指出了当前教育技术应用的问题:尽管新的学习技术可以以新颖的方式使用,但教师们通常只是用它们来取代现有的教学方法,而不是改造现有的教学方法。转变这种情况,不仅要培训教师实施新技术,而且还要使技术适应其独特的课堂环境。


基于上述背景,该研究报告采用了两项国际数据来探究技术与教育关系:一项为经合组织的2015年PISA数据,另一项为2017年美国国家教育进步评估的数据。其中PISA的有关技术的变量数据包括三个:(1)国家平均机生比(计算机-学生比);(2)每周至少在学校浏览一次互联网以完成作业的学生比例;(3)每天在学校上网一小时以上的学生比例。同时,利用世界银行2015年人均GDP数据,对各国经济规模进行了控制。利用2003年PISA的数学和阅读分数以及2006年的科学分数来控制各国在PISA早期的表现。无法获取上述三个技术变量数据的经合组织成员国和没有参加2003年和2006年PISA的成员国被排除在了样本之外,这使得美国和加拿大没有参加大部分的分析。


为了分析经济发展水平之间及以前成绩表现之间的差距,该研究在模型中加入了国家人均GDP和历史PISA成绩变量。


为了扩大样本数,该研究用2011年国际数学与科学趋势研究项目(TIMSS)和国际阅读素养进展研究(PIRLS)的分数,代替2003年和2006年的PISA分数作为先前表现的对照,并进行了单独的分析。


美国国家教育进步评估的数据主要使用的是4年级和8年级的数学和科学成绩,另外还包括一些有关技术使用的数据,即:(1)课堂上台式电脑和笔记本电脑的使用;(2)课堂教学中平板电脑的使用;(3)使用计算机或数字设备进行与数学相关的活动,如练习或复习数学主题、完成数学作业以及在互联网上搜索数学主题;(4)使用电脑或数码设备进行与阅读有关的活动,例如浏览与阅读有关的网站、建立阅读理解能力、培养阅读流畅性、积累词汇、练习拼写和语法,以及为阅读项目进行研究;(5)每天在电脑上做英语/语言艺术作业的时间。另外,还考虑一些其他变量数据,包括教师方面的数据、人口统计数据、学校午餐计划数据、家庭收入数据等。


通过建立模型进行数据分析,该研究主要得出如下结论:


从国际上看,技术和成绩之间的联系很薄弱。研究发现,几乎没有证据表明学生在PISA中的表现与他们自我报告的技术使用之间存在正相关关系,也有一些证据表明存在负面影响。在PISA测试中,平均而言,自我报告中使用了少量或适量的学校技术的学生比未使用的学生得分更高,但报告中使用了大量技术的学生比报告中使用了少量或未使用技术的学生得分更低。例如,在法国,那些每天在学校使用互联网几分钟到半小时的学生在PISA数学评估中的得分比那些在课堂上不使用互联网的学生高出13分。然而,在法国,那些每天在课堂上上网超过半小时的学生的得分始终低于那些不上网的学生。在PISA阅读测试中,法国学生中每天上网超过6个小时的学生比不上网的学生低140分。


该研究还发现,在控制了包括先前表现和经济水平在内的多种因素后,国家在PISA中的表现与其学生报告的技术使用情况之间存在负相关关系。这些结果在数学、阅读和科学评估中是一致的。


在美国,技术和成绩之间的关系是复杂的。在某些情况下,有积极的结果,并且使用计算机进行阅读任务的研究与阅读成绩呈正相关。但对于其他基于计算机的活动,如使用计算机练习拼写或语法,几乎没有证据表明它们之间存在正相关。该研究还发现了学习技术天花板效应在某些领域的证据,低至中度使用显示正相关,而高使用显示负相关。四年级课堂上使用平板电脑的结果尤其令人担忧,数据显示与测试结果明显呈负相关。四年级学生中,在所有或几乎所有课堂上都使用平板电脑的学生在阅读考试中的得分比从未使用课堂平板电脑的学生低14分。


最后,该研究也提出了一些建议:


对于家长来说,使用技术应用于自己孩子教育时,首先应该思考一些有关其用途的问题。例如,这种技术支持哪种类型的学习?这个活动和孩子们应该学习的内容有什么联系?孩子每天或每周应该花多少时间使用这项技术?最后一个问题尤其重要,因为在一些领域,长时间的技术使用和学习之间存在负相关关系。


个人发展的早期阶段依赖于通过与教师、家长和同伴的面对面互动进行学习,而数字媒体可能会对儿童早期的社会、身体、情感和认知发展产生负面影响。卫生机构警告学生不要过早接触电脑技术,无论是在校内还是校外。美国国立卫生研究院已经制定了指导方针,将儿童每天看电子屏幕的时间限制在两小时以内。


对于学校来说,在投资新技术之前,应先建立明确的学习目标,以及具体技术如何帮助实现这些目标的计划,也就是要聚焦于设备的使用上,应该支持那些更具体、更具针对性教育目标的技术。例如,一所学校可能会考虑购买技术,帮助中学教师批改作文,或让学生参与海底的虚拟现实模拟。更有针对性的项目将更容易确保这些技术改善结果。这意味着技术不应被视为固定的资本支出,而应被视为帮助学校解决具体、明确问题的教学或行政支出。2016年美国一项针对49所中学的研究发现,超过三分之一的学校购买的技术产品从未被使用,只有5%的时间学校达到了产品使用目标。另外,建议从小规模的试点项目开始,并在大规模开展之前评估其有效性。


进一步而言,需要进一步把研究与实践结合起来。研究人员、教师、管理员和技术开发人员之间的协作是必不可少的。个别平台,如EduStar,就促进了这类合作,允许研究人员和教师创建学习活动的随机对照试验。这些类型的协作还可以支持更深入的和背景相关的研究,使教育者能够更精确地确定技术在哪些方面有帮助,在哪些方面有阻碍。持续的评估必须是教育技术实施的一部分。


本期编辑|慕编组 顾聚邦

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