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            如何構建實用的智慧教育環境
              [2024-03-06 09:05]  瀏覽次數:2178
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            來源:中國教育報 2024-02-28 作者:武法提

            數字時代素養導向的課程改革、面向創新人才培養的教育教學方式創新,以及數據驅動的綜合素質評價都離不開智慧學習環境的支撐。因此,教育數字化轉型要以區域智慧學習環境構建為基礎,以學校智慧學習環境應用為目標,實現全要素、全流程、全業務、全領域的數字化,系統性重塑教育,形成智慧教育新形態。

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            智慧教育環境的三大層次

            數字技術的快速發展拓展了傳統意義上學習環境的范疇,催生了基于新一代信息技術和人工智能技術的智慧學習環境。在筆者看來,智慧學習環境融通了物理空間、社會空間和數字空間,實現了教、學、評、管、測、研、訓、服等教育場景中多源異構應用系統的無縫銜接,具備了場景感知、數據驅動、人機協同、自主進化等特征,能夠支持學習場景的精確感知、學習問題的精準診斷、學生發展的綜合評測,并以人機協同的方式提供學生干預,對于落實素養導向的課程改革、促進學生的全面發展提供了外部支撐條件。智慧學習環境由場景應用層、技術支撐層、數據模型層3個層次組成,包含場景、資源、工具、服務、數據、模型等六個要素。

            在場景應用層中,場景是學校各類教學活動發生的主要載體,典型場景包括教學、學習、評價、測評、管理與教研等,是了解師生行為模式與活動事件整體性的重要依據。

            在技術支撐層中,資源、工具與服務則為形成智慧學習環境提供技術支撐。其中,資源是學習內容與信息的主要載體,也是營造沉浸式學習體驗的重要支持;工具是教育主體與其他環境要素交互的中介手段;服務則是一種新的教育業態,基于數據信息的反饋與多元資源的供給,以業務服務的形式為教育主體提供個性化支持。

            在數據模型層中,數據與模型是智慧學習環境中“智慧”的來源。其中,數據是智慧學習環境中最核心的要素,是了解教育主體狀態、發現教育問題、實現個性化服務的主要驅動力;模型則可實現對多源異構數據的深度分析與信息反饋,能從海量數據中挖掘隱藏價值、剖析具有教育意義的信息。

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            區域如何有效構建智慧教育環境

            隨著我國教育數字化轉型的深入推進,很多地區在區域層面,通過構建智慧教育底座,為學校智慧教育的開展提供環境支持。然而,部分區域由于缺乏頂層設計和科學規劃,或者缺少對區域建設目標和教育問題的深入分析,問題也逐漸顯現,主要包括作為教育大腦的區域教育大數據中心,各類應用數據聯通融合不足,數據孤島問題仍未很好解決;數據驅動的教育場景創新不夠,教育分析模型貧乏,難以實現深度的教育動態監測、教育規律洞察和精準趨勢分析;基于數據流轉的教育治理流程還未形成邏輯閉環,數據支持下素養導向的課程、教學和評價改革尚未形成常態化教與學模式,業務流程尚需持續迭代。   

            為解決以上問題,保障并支持學校智慧教育的高質量發展,區域層面的智慧學習環境構建可以考慮從以下3個方面深化:

            一是建設云網端一體化教育專網,支撐智慧學習環境構建。教育管理部門在區域層面建設教育專網,應匯聚5G網絡,校園有線網、無線網、物聯網,形成一套云網端一體化的數據傳輸環境,并為學校提供網絡接入服務,保障校園網絡聯通至同一網絡、實現資源共享。在建設策略上,可基于國家公共通信資源,采用政企合作的建設方式,即由運營商搭建網絡基礎設施,由教育部門購買服務。在網絡管理上,教育專網可統一分配網絡地址、統一使用中國教育和科研計算網域名、統一接入認證。此外,還應建立網絡安全服務的專業團隊,根據學校使用情況提供網絡安全保障與帶寬升級等服務,以提升網絡安全防護能力。

            二是強化教育大數據中心作用,創新數據驅動的教育應用場景。教育管理部門在構建教育大數據中心時,首先應確定要采集的數據內容,一般可選擇基礎類、管理類、數據類、技術類、應用類、安全類等6類教育數據,參照國家相關標準進行數據采集,并通過數據溯源和數據簽章機制實現“一數一源”,保障數據的真實性與隱私性;其次,為了打破信息孤島,統一分析和處理來自學校多種應用軟件的多源異構數據,還要建設教育數據目錄和數據中臺軟件,以對來自校園業務場景的數據進行前處理并緩存到數據池中;最后,為了發揮數據作為教育生產力核心要素的作用,還要創新“教、學、評、管、研、訓、服”等業務場景,建設包含場景感知、動態監測、學情分析、規律洞察能力的教育模型,形成教育大腦,面向教師、學生、管理者等不同主體,提供個性化的數據分析看板,從而實現數據驅動的精準教學、個性化評價和智能治理。

            三是以一體化融合智慧教育云平臺,再造教育業務流程。區域在面對不同功能和特色的智慧教育平臺時,應基于底座概念構建區域一體化智慧教育云平臺,以融合各類業務應用,實現功能聯通、數據互通、資源融通,實現統一的數字空間、統一的應用入口、統一的身份認證,支持單點登錄并提供全場景的一站式服務。區域可以直接選擇使用國家中小學智慧教育平臺,也可以自行搭建具有擴展性門戶網站的區域智慧教育云平臺,并對教育大數據中心中的數據信息進行聯動協同、分類展示、集成應用,提供可插拔的教育應用“工具箱”。依托一體化的智慧教育云平臺,在數字空間中建立新的業務邏輯閉環,將物理空間傳統業務流程,抽象為數字空間下的數據流程,從而實現教育業務流程的再造。

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            學校如何構建智慧教育應用環境

            不同于區域層面,智慧學習環境構建在學校層面更突出應用。當前,不少地區學?;A性、統計性數據的應用已常態化,但對教育過程性數據的深度挖掘與應用還比較淺表化。除此之外,就數字資源的多場景需求支持仍顯不足,如數字資源目前多為課堂演示型資源,支持跨學科項目式的學習資源、支持大單元主題式的教學資源還比較缺乏,部分高端設備如機器人和VR缺乏適配的數字資源……可見,數字教學資源的適切性不夠,難以滿足教學的多場景、個性化需求。

            就學校層面構建智慧學習環境,可從以下3個方面深化:

            一是應重點關注伴隨式數據的采集能力。數據是“智慧”的來源,伴隨式數據采集是智慧教育實現的基礎,是以無侵入、智能感知的方式來實現各類數據自動化、持續性的采集。學校在建設智慧教室時,應注意部署物聯化設備與無感化的數據采集設備,實現教室環境的自動調節與多模態數據的可持續收集;在通用教室中配備交互式電子白板與高清錄播設備時,以及在專用教室中配備體驗式、沉浸式、仿真實驗等智能設備時,都應注意是否能夠實現師生行為數據、師生互動數據、學生狀態數據的采集并與智慧教育云平臺中學習管理平臺的對接。此外,校園內部署的智慧公共設施,如電子班牌、智能體測、校園門禁等設施也應能采集并向智慧教育云平臺匯聚數據。

            二是課堂教學設計應注意在各個環節融入數據支撐。智慧課堂可以理解為基于群體或個體的學生動態學情數據,實現反饋評價即時化、交流互動立體化、資源推送精準化。教師在課堂教學活動設計中應結合教學目標與學生學情確定教學進程,基于效果原則和效率原則,篩選適切的數字資源、選擇有效的信息工具、融合群體或個體學情數據,以提升教學的效果、效率。此外,基于智慧教育平臺對學生多模態數據的關聯分析,教師可以全面動態地了解班級和學生的課堂狀態、學習問題及學習習慣,并據此調整教學策略、教學內容,針對班級或學生個體開展群體干預或個性化干預,實現因學定教的精準教學。

            三是校本數字資源庫應重點關注新型數字資源的開發。學校通過匯聚融合國家級、市級、區級和校級優質教學資源,可以形成校本數字資源庫,以滿足師生的多樣化、個性化需求。有條件的學校在校本數字資源庫建設中,可采購基于虛擬現實、人工智能技術的交互式、生成式的新型數字資源,以推動課堂教學形態變革。此外,學??陕搫悠髽I和教研機構等多元主體,進行跨學科項目式學習資源及大單元主題式學習資源的共建,以支持素養導向下課程、教學、評價改革的落實。

            (作者系北京師范大學教授、教育技術學院院長)

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            人体结构器官位置图
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