随着我们迈入第四次工业革命，显而易见，技术将在我们生活的几乎所有方面发挥核心作用。世界经济论坛的研究估计，如今进入小学的儿童中，有65%将从事目前尚不存在的职业。
据估计，到2020年，全球将新增150万个数字化岗位。与此同时，目前90%的组织面临IT技能短缺，75%的教育工作者和学生认为，他们满足IT劳动力技能需求的能力存在差距。为培养数字经济所需的人才，教育必须跟上IT技能需求不断增长和演变的步伐。
关于心理、社会、文化和环境因素如何影响学习的认识，正从“学习科学新领域”中不断涌现。这种理解教育的方式认为，在当今复杂且快速变化的世界中，基于跨学科研究的学术模式对于营造有效的教与学环境不可或缺。
协作式、深度学习
学习科学拓展了观察视角，揭示了教育的新方法。创造力与学习领域的杰出科学专家R. Keith Sawyer教授的研究强调，技术能够通过提供带来深度学习的体验，影响并提升学术教育。这些体验包括让学生协作学习、测试并重新设计模型，以及通过视觉和语言表达自己的知识。
设想一种课堂基础设施，其中包括无线技术、可远程访问的交换机和路由器，以及协作工具，共同打造一个“智能”环境，让学生设计和创造面向现实世界的物联网（IoT）产品、服务和体验。创造活动可以在不同场所进行，例如在课堂上开展基于项目的学习，或与热衷技术的同伴一起参加黑客马拉松。学生在模拟器中为自己创建的网络建模，并在家中利用云技术制作原型。教师则可使用可定制的学习管理平台，并与世界各地的同行教师协作。
学习科学的跨学科见解正在揭示教育的新方法。例如，技术能够影响并提升学术教育。
最令人振奋的是，这一切如今都已能够实现。将学习科学的见解应用于IT教育，我们就能打造充满活力、数字化且注重实践的学习体验，使其量身定制、灵活且切合实际，从而培养推动数字经济发展所需的人才。
理解学习科学对教育的影响
为说明学习科学如何为数字化增强学习提供依据，我们介绍三个学习科学概念：
1）分布式认知（dCoG）：由Edwin Hutchins提出的一种理论。他指出，人、其所处环境和人工制品（或工具）可以被视为一个认知系统。教育工作者可以透过分布式认知的视角看待人类学习，设计数字化增强的学习体验，促进人与人（例如学生、教师、导师）、其所处环境（例如课堂、职场学习、非正式场合）以及工具（例如动手活动、模拟器、游戏）之间的互动。
例如，思科网络技术学院是全球领先的IT技能与职业发展项目，它运用分布式认知和活动式学习，培养更深入且可迁移的问题解决能力。借助协作技术，学生和教师可以面对面或在线互动，共同制定策略、创建并测试数字解决方案。
学习环境灵活多样，提供教师面授课程、视频内容丰富且互动性强的在线课程、线下实验室，以及混合式课堂体验。该项目使用多种工具支持做中学，例如思科的Packet Tracer（PT）。这是一款面向物联网时代的创新网络仿真与可视化工具，为教师和学习者提供了丰富的机会和应用场景。
任何人在世界任何地方注册后，均可免费使用Packet Tracer。它支持由学生主导、开放式的网络搭建，并提供网络设计、配置和故障排除方面的指导练习。此外，网络技术学院的学生还可以通过黑客马拉松、训练营和动手实验室挑战开展协作、创作和实时解决问题。
2）最近发展区（ZPD）：学习科学的另一个核心概念是维果茨基的最近发展区（ZPD），以及与之相关的脚手架式支持理念。ZPD指学习者在舒适区和掌握水平之外、略高一筹的技能水平；脚手架式支持则指任何有助于学生在其ZPD内学习的教学支持，例如测验、游戏、指导说明和辅导。通过设计能够运用脚手架式支持来适应学生ZPD的学习体验，我们可以精准找到最能提升学生学习新材料能力的活动，并把握其当前能力与所面临挑战之间的平衡。
添加数字工具可以扩展个性化教学和脚手架式支持的选择与覆盖范围。例如，在面授和在线教师发挥作用的基础上，借助联网数字工具增强学习与评估，能够取得显著成效。
3）形成性评估——强调人类通过活动来学习。频繁开展形成性评估（通过正式和非正式方式持续提供实时反馈），美国海军的数字导师系统展示了数字解决方案如何打造可扩展的教育环境，并在数月而非数年内培养出IT专家。
美国海军通过其教育优势试点项目，开发了一套基于人工智能的辅导系统，旨在复制优秀导师的行为。该系统以仿真技术和动手实验室为支撑，学生的学习成果与接受真人导师辅导的学生相当，甚至更好。该平台还具备面授导师无法提供的可扩展性。
此外，基于数字技术的评估使思科网络技术学院及其全球教育工作者社群能够开展敏捷的持续改进流程，以满足学习者的最佳学习节奏和内容需求。多种在线测验、章节考试和期末考试、认证练习以及在线技能考试，加上教师自定义选项，为学生、教师和项目构建起一片有关学习模式与进展的“数字海洋”数据。思科Packet Tracer还设有形成性评估模式，通过指导说明、计时、评分和反馈提供脚手架式支持，让学生在自己的ZPD内练习。截至目前，学生已通过网络技术学院不断更新的评估题库在线参加了超过1.7亿次考试。
融合与创新
尽管专家认为，学习背后的人类心理机制历经岁月并未发生巨大变化，但影响我们理解、记忆和接收新材料的外部因素却在不断演变。随着数字革命加速，技术为我们提供了令人振奋的机会，可以塑造学习体验并实现学习目标。
将学习科学的见解应用于IT教育，教育工作者可以打造充满活力、数字化且注重实践的学习体验，使其量身定制、灵活且切合实际，从而培养推动数字经济发展所需的人才。
例如，网络技术学院的数字平台使其得以拓展至比思科自身运营所在国家和地区更多的地方。此外，思科基于设计的研究所产生的“学习科学DNA”见解，正被用于开发各种学习工具、课程、训练营以及物联网和大数据领域的学术项目
与此同时，我们也必须认识到，人类教师在课堂上始终发挥着重要作用。他们能够独特而切身地了解每位学习者的进展，担任榜样和本地专家，并以技术本身无法做到的方式给予启发。
将学习科学与数字创新相结合，我们可以充分发挥数字化增强教育和以人为本教育各自的优势，创造跟上市场所需数字技能步伐的学习体验，进而影响个人生活、支持企业发展并转变全球社群。
