היבט זה של שדה הפעולה החינוכי מתייחס לתשתיות פיזיות או טכנולוגיות התומכות ומקדמות, במישרין ובעקיפין, את החינוך, הן בתוך מרחבי החינוך המוסדיים הפורמאליים, והן בשאר מרחבי החיים האי פורמליים, הנמצאים מחוצה להם. סביבות למידה חדשניות נדרשות לספק מענה לצרכים, פיזיולוגיים, פסיכולוגיים וחברתיים של תלמידים בעלי מאפיינים שונים ואף להיות גמישות, אסתטיות, ומעוררות השראה. יתר על כן, סביבות אלו נדרשות לתמוך ולקדם תפישות פדגוגיות מתקדמות ולכן נדרשת התאמת סביבת הלמידה לתפישת פדגוגיה מוטת עתיד.

מרחבי למידה פיזיים

סביבת ומרחבי למידה פיזיים הם אמצעי חשוב לקידום הפדגוגיה בהיבטים השונים של שדה הפעולה החינוכי. סביבות למידה אפקטיביות משפיעות על יצירת אקלים בית-ספרי מיטבי, ותורמות לתהליכי למידה-הוראה-הערכה, לפעילות החינוכית ולהתנהגות חברתית חיובית. סביבות למידה, המעוצבות באופן מושכל, מאפשרות תהליכי סוציאליזציה ותהליכי חשיבה מסדר גבוה, ואף תורמות לתהליכי עיצוב התנהגות, הפחתת תופעות של השחתה, חיכוך ואלימות.

עיצוב סביבת ומרחבי הלמידה נגזר הן מעקרונות ארכיטקטוניים כלליים, הן מהפדגוגיה הרצויה,  והן ממגמות עתיד בתחום עיצוב מרחבי למידה. מרחבי החינוך צריכים להיות מתוכננים על פי עקרונות ארכיטקטוניים כלליים לתכנון מרחבי למידה הכוללים, בין השאר, בטיחות, אסתטיקה, הנדסת אנוש נכונה, התאמה לסוג האוכלוסייה, תרחישי שימוש ועוד[184]. תחום פיתוח סביבת הלמידה במוסדות חינוך מקודם במשרד החינוך ע"י מינהל הפיתוח שבאתר שלו[185] ניתן למצוא חומרים רבים בנושא עיצוב סביבות למידה כמו גם הפניות לפרויקטים וקולות קוראים העוסקים ביישום סביבות למידה מתקדמות במערכת החינוך.

במישור הפדגוגי, עיצוב מרחבי הלמידה נגזר, בין השאר, מעקרונות הפעולה של מודל פמ"ע ומהתמיכה בפרקטיקות פדגוגיות וארגוניות המיושמות בהיבטי שדה הפעולה החינוכי[186]. לדוגמא, מרחבי למידה יכולים לתמוך ביישום למידה הנגזרת מעקרונות הפעולה של פדגוגיה מוטת עתיד^[187] באופנים הבאים:  

• עיקרון הפרסונאליות – מעיקרון זה נגזרות סביבות למידה מותאמות אישית לתלמיד, הכוללות מרחבי למידה אישיים, טכנולוגיות ומרחבים וירטואליים תומכי למידה אישית, מעטפת של בית ספר חכם לניטור, התאמה ושיפור הלמידה האישית של כל תלמיד, מרחבי עבודה אישיים למורה ומרחבים תומכי חניכה אישית.
• עיקרון השיתופיות – מעיקרון זה נגזרות סביבות למידה שיתופיות, הכוללות מרחבי למידה שיתופית, טכנולוגיות ומרחבים וירטואליים תומכי למידה שיתופית ושיתוף פעולה בין הגורמים בתוך בית הספר (תלמידים, מורים) ובינם לבין הגורמים בסביבה החיצונית (קהילה, בתי ספר אחרים, אקדמיה, מגזר עסקי, מגזר שלישי ועוד).
• עיקרון אי-פורמליות – מעיקרון זה נגזרות סביבות למידה אי פורמאליות, הפועלות סביב השעון, כוללות מרחבי למידה אי פורמלית בשטחים הציבוריים בבית הספר, מרחבים וירטואליים ורשת חברתית בית ספרית כזירת למידה אי פורמלית, ומרחבי למידה אי פורמלית במעטפת המקומית והקהילתית של מוסדות החינוך.
• עיקרון הגלוקליות – מעיקרון זה נגזרות סביבות למידה גלוקליות, הכוללות טכנולוגיות ומרחבים וירטואליים התומכים בתרגום זמן אמת ובנוכחות מרחוק כדי לקיים שיח ושיתופי פעולה גלובליים ורב תרבותיים.  
• עיקרון התמורתיות – מעיקרון זה נגזרות סביבות למידה תמורתיות, הכוללות מרחבים דינמיים ליצירת מציאות למידה פיסית משתנה, מרחבים וירטואליים מדומים ורבודים ליצירת מציאות למידה וירטואלית משתנה, ומרחבי מייקריות לתמיכה ביזמות וחדשנות.  
• עיקרון התכלול – מעיקרון זה נגזרות סביבות למידה לקידום גיבוש עצמי של זהות ותכלית אישית, הכוללות מרחבי יצירה, אמנות ואומנות ומרחבים פיסיים ווירטואליים להתנסות חווייתית.

מסמך "מוסדות חינוך חדשניים התאמת הסביבה לצרכים פדגוגיים"[188], שנכתב על ידי מנהל התכנון והפיתוח, מסייע לאנשי חינוך ולארכיטקטים העוסקים בעיצוב סביבות למידה. המסמך כולל תפישות פדגוגיות רצויות, עקרונות פדגוגיים הנגזרים מהם לסביבות למידה ותרגומן לכללי אצבע ארכיטקטוניים. הוא מיועד לכל המעורבים בפרויקטי הקמת סביבות למידה חדשות החל מרשויות מקומיות, דרך אנשי החינוך המובילים את הקמת סביבות הלמידה ועד לאדריכלים המתכננים את סביבות הלמידה בהיבט הארכיטקטוני. 

ולבסוף, עיצוב מרחבי למידה צריך לשקף מגמות ותפישות עתידיות בתחום עיצוב מרחבי למידה כגון מרחבי למידה ירוקים, מרחבי למידה גמישים, מרחבי למידה חכמים, מרחבי למידה ניידים ועוד. עיצוב מרחבי למידה צריך להתבסס על תפישות הוליסטיות חדשות כגון תפישת אולפן הלמידה, המחליפה את תפישת הכתה המסורתית, ושבה הלומדים נעים בין מספר מרחבי למידה פיזיים, שכל אחד מהם משרת פונקציונאליות ספציפית (איור 21)[189]: 

איור 21– מרחבי אולפן הלמידה

באולפן הלמידה, הלומדים נעים בין מרחבי הלמידה הבאים:

• מרחב הלמידה האינטראקטיבית (Interact) – מרחב זה מאפשר ללומדים ולמורים לקיים למידה פעילה הכוללת אינטראקציות הדדיות. ניתן לשפר את האינטראקטיביות בעזרת טכנולוגיה המאפשרת הוראה מותאמת יותר.
• מרחב שיתופי (Exchange) – במרחב זה מתקיימת למידה שיתופית במגוון אופנים כגון עבודת צוות, למידה משחקית שיתופית, סיעור מוחות ושיתוף פעולה בין עמיתים. הלמידה השיתופית במרחב זה יכולה להתקיים פנים אל פנים או במקוון, באופן סינכרוני או אסינכרוני בתמיכה ותיווך של המורים.
• מרחב הצגה (Present) – מרחב ההצגה מיועד לתמוך בהצגת נושאים באופן אינטראקטיבי, בפרסום מקוון ושיתוף ידע ובקבלת משוב אודות ההצגה.
• מרחב חקר (Investigate) – מרחב החקר תומך בלמידת חקר ולמידה מבוססת פרויקטים כדי לפתח את מיומנויות החשיבה הביקורתית ופתרון הבעיות של הלומדים. המרחב מאובזר בריהוט גמיש ובטכנולוגיות המתוכננים לתמוך בתפישה של למידה פעלנית מבוססת עשיה.
• מרחב יצירה (Create) – מרחב היצירה מתוכנן לקדם יצרנות ויצירתיות. הלומדים עובדים על פעילויות ריאליסטיות לבניית ידע. פרשנות, ניתוח, עבודת צוות והערכה הם חלקים חשובים בתהליך היצירה.
• מרחב פיתוח אישי (Develop) – מרחב הפיתוח האישי הוא מרחב ללמידה מותאמת אישית, בלתי פורמלית ורפלקטיבית שבו הלומדים יכולים ללמוד באופן עצמאי, בקצב שלהם ובאמצעות אפליקציות למידה מותאמות אישית. המרחב מעודד את הלומדים לפתח באופן עצמי כישורים מטא -קוגניטיביים ואסטרטגיות למידה לאורך החיים.

תשתיות טכנולוגיות

מודל תפישתי לשילוב טכנולוגיה וחינוך

שילוב טכנולוגיה וחינוך מייצר מארג מורכב של יחסים בין שני התחומים המשפיעים זה על זה באופן הדדי. תפישת פדגוגיה מוטת עתיד מציעה מודל תפישתי שלם ובר קיימא לשילוב טכנולוגיה  וחינוך, המתייחס להיבטים השונים של השילוב ולהתפתחותם העתידית במציאות משתנה. המודל מגדיר את מרכיבי תפישת השילוב בין טכנולוגיה וחינוך ואת היחסים ביניהם, ותומך בדינמיות של התפישה במציאות המשתנה (איור 22). 

איור 22 – מודל תפישתי לשילוב טכנולוגיה וחינוך

המודל מגדיר שלושה תחומים רלוונטיים לשילוב: תחום הטכנולוגיה, עולם רווי טכנולוגיה, ותחום החינוך ומציג קשרי גומלין אפשריים ביניהם. טכנולוגיות מעצבות עולם רווי טכנולוגיה בהיבטים חברתיים, טכנולוגיים, כלכליים, סביבתיים ופוליטיים. בדומה לזאת, שימוש בטכנולוגיה מייצר הזדמנויות המאפשרות לקדם את תחום החינוך. ולבסוף, תחום החינוך נדרש לספק חינוך רלוונטי המכין את הלומדים לעולם רווי טכנולוגיה.

המרכיבים הללו וקשרי הגומלין ביניהם הם דינמיים ומשתנים באופן מתמיד לאור המציאות המשתנה. ברמת המרכיבים, טכנולוגיות חדשות מתפתחות כל העת, העולם רווי טכנולוגיה עובר תמורות חברתיות, טכנולוגיות, כלכליות, סביבתיות ופוליטיות ותחום החינוך עובר גם הוא שינויים בהיבטי יעדים, פדגוגיות חדשניות והיבטי התנהלות ארגוניים חדשים. ברמת קשרי הגומלין בין המרכיבים, יישומי טכנולוגיה חדשים מעצבים באופן מתמיד עולם רווי טכנולוגיה ומייצרים הזדמנויות חדשות לקידום החינוך. במקביל, תחום החינוך נדרש להתעדכן באופן מתמיד כדי לספק חינוך רלוונטי לעולם רווי טכנולוגיה.

מהלך אסטרטגי של שילוב טכנולוגיה וחינוך, הפועל בהתאם למודל, צריך להתבסס על הבנת ההיבטים וההתפתחות של כל אחד ממרכיבי המודל (טכנולוגיות, עולם רווי טכנולוגיה, תחום החינוך)  ולהתמקד בשני צירי פעולה המבוססים על קשרי הגומלין של המודל: כיצד משתמשים בטכנולוגיות כהזדמנות לקידום חינוך מחד, וכיצד מספקים חינוך רלוונטי למול אתגרי עולם רווי טכנולוגיה מאידך. הסעיפים הבאים כוללים תיאור קצר של המרכיבים במודל ושל קשרי הגומלין ביניהם:

• מרכיב הטכנולוגיה – תחום הטכנולוגיה הוא תחום רחב ביותר המכיל בתוכו מגוון טכנולוגיות ברמת התשתית כגון טכנולוגיות ענן או מכשירי סלולר או ברמת יישומים כגון יישומי מציאות מעורבת, יישומי שפה טבעית ועוד.
• מרכיב עולם רווי טכנולוגיה – ניתן לתאר עולם רווי טכנולוגיה בחלוקה להיבטים חברתיים, כלכליים, סביבתיים ופוליטיים. דוגמאות לנושאים בהיבטים אלו הן: דמוגרפיה ואמונות וערכים בהיבט החברתי, התחום הפיננסי ושוק התעסוקה בהיבט הכלכלי, קיימות וכלכלה ירוקה בהיבט הסביבתי ויחסי שלטון–אזרחים או גאו-פוליטיקה בהיבט הפוליטי.
• מרכיב החינוך – תחום החינוך הוא תחום רחב שיש בו היבטים שונים אליהם יש להתייחס. לדוגמה, היבט היעדים הכולל יעדים כגון שלומות, הוגנות, פעלנות, רמת הישגים; היבט הפדגוגיה כולל תחומים כגון תוכניות לימודים, הוראה למידה והערכה; היבט הארגון כולל תחומים כגון ניהול, תכנון, ארגון, תשתיות, אבטחה ועוד.

תיאור מאפייני קשרי הגומלין בין מרכיבי המודל:

• עיצוב העולם ע"י הטכנולוגיה – טכנולוגיות מעצבות את ההיבטים השונים של העולם. כך לדוגמה, בהיבט החברתי מתפתחים אתגרים והזדמנויות בתחום היחסים החברתיים או האינטימיים בין אנשים ומכונות; בהיבט הכלכלי קיים אתגר החלפת עובדים על ידי טכנולוגיה בשוק התעסוקה; בהיבט הסביבתי נוצרת ההזדמנות לצריכה ידידותית לסביבה מבוססת טכנולוגיה; ובהיבט הפוליטי קיימת התמודדות עם האתגרים וההשלכות של יכולות דיפ פייק מבוססות טכנולוגיה על הדמוקרטיה.
• קידום החינוך באמצעות טכנולוגיה – יישומים טכנולוגיים מייצרים הזדמנויות לקידום התחומים השונים של החינוך. כך למשל יכול רובוט חברתי לקדם את השלומות של התלמיד; מערכת למידה אדפטיבית יכולה לתמוך בלמידה מותאמת אישית; מערכת סימולציה מבוססת יכולה לייצר תרחישי אימון למורים; יישומי מציאות מעורבת יכולים לייצר סביבות וחוויות למידה משופרות; ובינה מלאכותית יכולה לייצר תובנות לתהליכי קבלת החלטות של ארגוני חינוך.
• חינוך לעולם רווי טכנולוגיה – תחום החינוך נדרש לספק חינוך רלוונטי לעולם רווי טכנולוגיה. כך לדוגמה, יש לפתח אצל הלומדים ידע מיומנויות וערכים שיאפשרו להם לעסוק במקצועות עתירי טכנולוגיה; יש לפתח אצל הלומדים יכולות לקיים יחסים חברתיים ולעבודה בצוותא עם ב"מ; הלומדים צריכים לפתח מיומנויות מתחום מדעי הנתונים, שכן נתונים הם המטבע החדש בעולם הדיגיטלי; על הלומדים להכיר את האתגרים האתיים המאפיינים עולם רווי טכנולוגיה ולהתמודד עמם.

מודל SAMR לקידום החינוך באמצעות טכנולוגיה

כאשר מתמקדים בציר של קידום החינוך באמצעות טכנולוגיה ניתן להשתמש במודל SAMR המאפשר לאנשי חינוך לבחור, להגדיר, ולתכנן, באופן ממוקד ומודע, את האופן בו תקדם הטכנולוגיה את החינוך. המודל מגדיר ארבע דרגות שונות של יישום טכנולוגיה לקידום החינוך: החלפה, הרחבה, התאמה והגדרה מחדש (איור 23)^[188]. בשתי הדרגות הראשונות, החלפה והרחבה, הטכנולוגיה מעצימה את הפדגוגיה הנוכחית (העצמה) ואילו בשתי הדרגות הנוספות, התאמה והגדרה מחדש, הטכנולוגיה מקדמת יצירת פדגוגיה אחרת לחלוטין (התמרה).

איור 23 – מודל SAMR

להלן תיאור קצר של כל אחת מדרגות היישום הטכנולוגי במודל:

• החלפה (Substitution) – הטכנולוגיה מיושמת לביצוע פדגוגיה קיימת באופן שאינו משנה מהותית את אופני הפעולה הקיימים. לדוגמא, המצגת מחליפה את לוח הכתיבה, שליחה בדוא"ל מחליפה את השליחה הפיזית של מסמכים.
• הרחבה (Augmentation) – הטכנולוגיה מיושמת לביצוע פדגוגיה קיימת באופן טוב יותר. לדוגמא, הצגת סרטוני וידאו וקישורים אינטראקטיביים לחומרים רלבנטיים כדי לייצר חווית למידה משופרת.
• התאמה (Modification) – הטכנולוגיה מיושמת לשינוי הפדגוגיה הקיימת. הלומד (פרט או קבוצה) מייצר מוצר או סינתזה חדשה של חומר קיים או מבנה פעילות לימודית חדשנית שלא הייתה מוכרת ו/או מקובלת קודם לכן. לדוגמא, למידה יצרנית שיתופית המייצרת ידע חדש באמצעות טכנולוגיית מסמכים שיתופיים וטכנולוגיות ויקי.
• הגדרה מחדש (Redefinition) – בטכנולוגיה מיושמת להגדרה מחדש של פדגוגיה בעלת יכולות חדשות שלא היו אפשריות קודם לכן. לדוגמה, שימוש בטכנולוגיה ללמידה שיתופית גלובלית, עם לומדים ברחבי העולם, על בסיס רשתות ופלטפורמות למידה חברתיות גלובליות.

תמיכה טכנולוגית בעקרונות ובשדה הפעולה החינוכי של פדגוגיה מוטת עתיד

טכנולוגיות תומכות ביישום עקרונות הפעולה של מודל פדגוגיה מוטת עתיד כמרכיב מרכזי בפדגוגיה. הטכנולוגיות תומכות ביישום עקרונות הפרסונליות, השיתופיות, אי פורמליות, הגלוקליות, התמורתיות והתכלול בכל היבטי שדה הפעולה החינוכי. דוגמאות לכך הן מערכות למידה אדפטיבית (פרסונליות), משחקי מחשב רבי משתתפים (שיתופיות), למידה במציאות רבודה (אי פורמליות), טכנולוגיית תרגום דיבור בזמן אמת (גלוקליות), טכנולוגיית יצרנות בהדפסת תלת ממד (תכלול) ועוד. רשימת מוצרים טכנולוגיים המיישמים את עקרונות הפמ"ע בחינוך מופיעה בנספח 2 – דוגמאות לכלים טכנולוגיים תומכי עקרונות פדגוגיה מוטת עתיד של ספר פדגוגיה מוטת עתיד 2 [189].

טכנולוגיות יכולות לקדם גם את כלל ההיבטים הפדגוגיים והארגוניים של שדה הפעולה החינוכי. הן יכולות לסייע בצמצום פערים בהטמעת תוכניות לימודים ע"י הנגשת מנעד תכנים, אמצעי לימוד ופעילויות לכלל התלמידים[190], בתמיכה בפרקטיקות למידה חדשניות כגון למידה עצמית, למידה מכל מקום וכתה הפוכה, ובפרקטיקות הוראה והערכה חדשניות. הטכנולוגיות יכולות לקדם את  התכנון והארגון בבית הספר ולשחרר את המורים מתקורות אדמיניסטרטיביות וטכניות כדי שיוכלו להקדיש את זמנם לעיסוק מהותי בחינוך (למשל לאינטראקציה עם התלמידים, להתפתחות מקצועית, לחשיבה ותכנון). הן יכולות לסייע בחיבוריות בין גורמים בתוך בית הספר ובין בית הספר לגורמים חיצוניים, בין השאר, על ידי קידום השקיפות והקשר עם בעלי עניין, כגון הורי התלמידים ועוד. לצורך קידום הפעולות השונות יש צורך בקיום תשתיות פיזיות (כגון חיבור לאינטרנט, ציוד מחשוב וכדומה), תשתיות קונספטואליות (הגדרת הערך בפעילות וחיבורה באופן קוהרנטי לעשייה החינוכית), ותשתית אנושית (סגל מקצועי המופקד על הפעילות). הרחבה בנושא תמיכת הטכנולוגיה בהיבטי החינוך השונים ומגוון כלים טכנולוגיים ליישום ניתן למצוא באתר הענן החינוכי של משרד החינוך[191].

מודל נוסף,  "גלגל הפדגוגיה" של אלן קרינגטון, מאפשר לאתר יישומים המתאימים לפעילות הפדגוגיות אותה מעוניינים לבצע. המודל מנסה לשלב פדגוגיה דיגיטלית בתהליכי הוראה ולמידה, ולבצע מיפוי של יישומים טכנולוגיים לפעלים ולפעילויות למידה הנגזרות מהטקסונומיה של בלום מצד אחד, ורמות היישום של מודלSAMR  מהצד השני (איור 24)[192].

איור 24 – מודל "גלגל הטכנולוגיה"