如何構(gòu)建實用的智慧教育環(huán)境

數(shù)字時代素養(yǎng)導(dǎo)向的課程改革、面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教育教學方式創(chuàng)新，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動的綜合素質(zhì)評價都離不開智慧學習環(huán)境的支撐。因此，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型要以區(qū)域智慧學習環(huán)境構(gòu)建為基礎(chǔ)，以學校智慧學習環(huán)境應(yīng)用為目標，實現(xiàn)全要素、全流程、全業(yè)務(wù)、全領(lǐng)域的數(shù)字化，系統(tǒng)性重塑教育，形成智慧教育新形態(tài)。

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    智慧教育環(huán)境的三大層次

數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展拓展了傳統(tǒng)意義上學習環(huán)境的范疇，催生了基于新一代信息技術(shù)和人工智能技術(shù)的智慧學習環(huán)境。在筆者看來，智慧學習環(huán)境融通了物理空間、社會空間和數(shù)字空間，實現(xiàn)了教、學、評、管、測、研、訓、服等教育場景中多源異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的無縫銜接，具備了場景感知、數(shù)據(jù)驅(qū)動、人機協(xié)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(fā)展的綜合評測，并以人機協(xié)同的方式提供學生干預(yù)，對于落實素養(yǎng)導(dǎo)向的課程改革、促進學生的全面發(fā)展提供了外部支撐條件。智慧學習環(huán)境由場景應(yīng)用層、技術(shù)支撐層、數(shù)據(jù)模型層3個層次組成，包含場景、資源、工具、服務(wù)、數(shù)據(jù)、模型等六個要素。

在場景應(yīng)用層中，場景是學校各類教學活動發(fā)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(jù)。

在技術(shù)支撐層中，資源、工具與服務(wù)則為形成智慧學習環(huán)境提供技術(shù)支撐。其中，資源是學習內(nèi)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(huán)境要素交互的中介手段；服務(wù)則是一種新的教育業(yè)態(tài)，基于數(shù)據(jù)信息的反饋與多元資源的供給，以業(yè)務(wù)服務(wù)的形式為教育主體提供個性化支持。

在數(shù)據(jù)模型層中，數(shù)據(jù)與模型是智慧學習環(huán)境中“智慧”的來源。其中，數(shù)據(jù)是智慧學習環(huán)境中最核心的要素，是了解教育主體狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)教育問題、實現(xiàn)個性化服務(wù)的主要驅(qū)動力；模型則可實現(xiàn)對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度分析與信息反饋，能從海量數(shù)據(jù)中挖掘隱藏價值、剖析具有教育意義的信息。

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    區(qū)域如何有效構(gòu)建智慧教育環(huán)境

隨著我國教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入推進，很多地區(qū)在區(qū)域?qū)用?，通過構(gòu)建智慧教育底座，為學校智慧教育的開展提供環(huán)境支持。然而，部分區(qū)域由于缺乏頂層設(shè)計和科學規(guī)劃，或者缺少對區(qū)域建設(shè)目標和教育問題的深入分析，問題也逐漸顯現(xiàn)，主要包括作為教育大腦的區(qū)域教育大數(shù)據(jù)中心，各類應(yīng)用數(shù)據(jù)聯(lián)通融合不足，數(shù)據(jù)孤島問題仍未很好解決；數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育場景創(chuàng)新不夠，教育分析模型貧乏，難以實現(xiàn)深度的教育動態(tài)監(jiān)測、教育規(guī)律洞察和精準趨勢分析；基于數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的教育治理流程還未形成邏輯閉環(huán)，數(shù)據(jù)支持下素養(yǎng)導(dǎo)向的課程、教學和評價改革尚未形成常態(tài)化教與學模式，業(yè)務(wù)流程尚需持續(xù)迭代。   

為解決以上問題，保障并支持學校智慧教育的高質(zhì)量發(fā)展，區(qū)域?qū)用娴闹腔蹖W習環(huán)境構(gòu)建可以考慮從以下3個方面深化：

一是建設(shè)云網(wǎng)端一體化教育專網(wǎng)，支撐智慧學習環(huán)境構(gòu)建。教育管理部門在區(qū)域?qū)用娼ㄔO(shè)教育專網(wǎng)，應(yīng)匯聚5G網(wǎng)絡(luò)，校園有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，形成一套云網(wǎng)端一體化的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，并為學校提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，保障校園網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通至同一網(wǎng)絡(luò)、實現(xiàn)資源共享。在建設(shè)策略上，可基于國家公共通信資源，采用政企合作的建設(shè)方式，即由運營商搭建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，由教育部門購買服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)管理上，教育專網(wǎng)可統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)地址、統(tǒng)一使用中國教育和科研計算網(wǎng)域名、統(tǒng)一接入認證。此外，還應(yīng)建立網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)的專業(yè)團隊，根據(jù)學校使用情況提供網(wǎng)絡(luò)安全保障與帶寬升級等服務(wù)，以提升網(wǎng)絡(luò)安全防護能力。

二是強化教育大數(shù)據(jù)中心作用，創(chuàng)新數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育應(yīng)用場景。教育管理部門在構(gòu)建教育大數(shù)據(jù)中心時，首先應(yīng)確定要采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容，一般可選擇基礎(chǔ)類、管理類、數(shù)據(jù)類、技術(shù)類、應(yīng)用類、安全類等6類教育數(shù)據(jù)，參照國家相關(guān)標準進行數(shù)據(jù)采集，并通過數(shù)據(jù)溯源和數(shù)據(jù)簽章機制實現(xiàn)“一數(shù)一源”，保障數(shù)據(jù)的真實性與隱私性；其次，為了打破信息孤島，統(tǒng)一分析和處理來自學校多種應(yīng)用軟件的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，還要建設(shè)教育數(shù)據(jù)目錄和數(shù)據(jù)中臺軟件，以對來自校園業(yè)務(wù)場景的數(shù)據(jù)進行前處理并緩存到數(shù)據(jù)池中；最后，為了發(fā)揮數(shù)據(jù)作為教育生產(chǎn)力核心要素的作用，還要創(chuàng)新“教、學、評、管、研、訓、服”等業(yè)務(wù)場景，建設(shè)包含場景感知、動態(tài)監(jiān)測、學情分析、規(guī)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(shù)據(jù)分析看板，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)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(yè)務(wù)流程。區(qū)域在面對不同功能和特色的智慧教育平臺時，應(yīng)基于底座概念構(gòu)建區(qū)域一體化智慧教育云平臺，以融合各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，實現(xiàn)功能聯(lián)通、數(shù)據(jù)互通、資源融通，實現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)字空間、統(tǒng)一的應(yīng)用入口、統(tǒng)一的身份認證，支持單點登錄并提供全場景的一站式服務(wù)。區(qū)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(wǎng)站的區(qū)域智慧教育云平臺，并對教育大數(shù)據(jù)中心中的數(shù)據(jù)信息進行聯(lián)動協(xié)同、分類展示、集成應(yīng)用，提供可插拔的教育應(yīng)用“工具箱”。依托一體化的智慧教育云平臺，在數(shù)字空間中建立新的業(yè)務(wù)邏輯閉環(huán)，將物理空間傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，抽象為數(shù)字空間下的數(shù)據(jù)流程，從而實現(xiàn)教育業(yè)務(wù)流程的再造。

    學校如何構(gòu)建智慧教育應(yīng)用環(huán)境

不同于區(qū)域?qū)用?，智慧學習環(huán)境構(gòu)建在學校層面更突出應(yīng)用。當前，不少地區(qū)學校基礎(chǔ)性、統(tǒng)計性數(shù)據(jù)的應(yīng)用已常態(tài)化，但對教育過程性數(shù)據(jù)的深度挖掘與應(yīng)用還比較淺表化。除此之外，就數(shù)字資源的多場景需求支持仍顯不足，如數(shù)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(shè)備如機器人和VR缺乏適配的數(shù)字資源……可見，數(shù)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(gòu)建智慧學習環(huán)境，可從以下3個方面深化：

一是應(yīng)重點關(guān)注伴隨式數(shù)據(jù)的采集能力。數(shù)據(jù)是“智慧”的來源，伴隨式數(shù)據(jù)采集是智慧教育實現(xiàn)的基礎(chǔ)，是以無侵入、智能感知的方式來實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)自動化、持續(xù)性的采集。學校在建設(shè)智慧教室時，應(yīng)注意部署物聯(lián)化設(shè)備與無感化的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實現(xiàn)教室環(huán)境的自動調(diào)節(jié)與多模態(tài)數(shù)據(jù)的可持續(xù)收集；在通用教室中配備交互式電子白板與高清錄播設(shè)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(shè)備時，都應(yīng)注意是否能夠?qū)崿F(xiàn)師生行為數(shù)據(jù)、師生互動數(shù)據(jù)、學生狀態(tài)數(shù)據(jù)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(nèi)部署的智慧公共設(shè)施，如電子班牌、智能體測、校園門禁等設(shè)施也應(yīng)能采集并向智慧教育云平臺匯聚數(shù)據(jù)。

二是課堂教學設(shè)計應(yīng)注意在各個環(huán)節(jié)融入數(shù)據(jù)支撐。智慧課堂可以理解為基于群體或個體的學生動態(tài)學情數(shù)據(jù)，實現(xiàn)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(shè)計中應(yīng)結(jié)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(shù)字資源、選擇有效的信息工具、融合群體或個體學情數(shù)據(jù)，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(tài)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，教師可以全面動態(tài)地了解班級和學生的課堂狀態(tài)、學習問題及學習習慣，并據(jù)此調(diào)整教學策略、教學內(nèi)容，針對班級或?qū)W生個體開展群體干預(yù)或個性化干預(yù)，實現(xiàn)因?qū)W定教的精準教學。

三是校本數(shù)字資源庫應(yīng)重點關(guān)注新型數(shù)字資源的開發(fā)。學校通過匯聚融合國家級、市級、區(qū)級和校級優(yōu)質(zhì)教學資源，可以形成校本數(shù)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(shù)字資源庫建設(shè)中，可采購基于虛擬現(xiàn)實、人工智能技術(shù)的交互式、生成式的新型數(shù)字資源，以推動課堂教學形態(tài)變革。此外，學?？陕?lián)動企業(yè)和教研機構(gòu)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(yǎng)導(dǎo)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(shù)學院院長）

《中國教育報》2024年02月28日第4版