如何構建實用的智慧教育環(huán)境

數(shù)字時代素養(yǎng)導向的課程改革、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)境構建為基礎，以學校智慧學習環(huán)境應用為目標，實現(xiàn)全要素、全流程、全業(yè)務、全領域的數(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和人工智能技術的智慧學習環(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應用系統(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，對于落實素養(yǎng)導向的課程改革、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)境由場景應用層、技術支撐層、數(shù)據(jù)模型層3個層次組成，包含場景、資源、工具、服務、數(shù)據(jù)、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(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)。

在技術支撐層中，資源、工具與服務則為形成智慧學習環(huán)境提供技術支撐。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)務服務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)個性化服務的主要驅(qū)動力；模型則可實現(xiàn)對多源異構數(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)域由于缺乏頂層設計和科學規(guī)劃，或者缺少對區(qū)域建設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)境構建可以考慮從以下3個方面深化：

一是建設云網(wǎng)端一體化教育專網(wǎng)，支撐智慧學習環(huán)境構建。教育管理部門在區(qū)域?qū)用娼ㄔO教育專網(wǎng)，應匯聚5G網(wǎng)絡，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)絡接入服務，保障校園網(wǎng)絡聯(lián)通至同一網(wǎng)絡、實現(xiàn)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(wǎng)絡基礎設施，由教育部門購買服務。在網(wǎng)絡管理上，教育專網(wǎng)可統(tǒng)一分配網(wǎng)絡地址、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，還應建立網(wǎng)絡安全服務的專業(yè)團隊，根據(jù)學校使用情況提供網(wǎng)絡安全保障與帶寬升級等服務，以提升網(wǎng)絡安全防護能力。

二是強化教育大數(shù)據(jù)中心作用，創(chuàng)新數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育應用場景。教育管理部門在構建教育大數(shù)據(jù)中心時，首先應確定要采集的數(shù)據(jù)內(nèi)容，一般可選擇基礎類、管理類、數(shù)據(jù)類、技術類、應用類、安全類等6類教育數(shù)據(jù)，參照國家相關標準進行數(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用軟件的多源異構數(shù)據(jù)，還要建設教育數(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)務場景，建設包含場景感知、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)務流程。區(qū)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(qū)域一體化智慧教育云平臺，以融合各類業(yè)務應用，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。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(shù)字空間中建立新的業(yè)務邏輯閉環(huán)，將物理空間傳統(tǒng)業(yè)務流程，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)務流程的再造。

    學校如何構建智慧教育應用環(huán)境

不同于區(qū)域?qū)用?，智慧學習環(huán)境構建在學校層面更突出應用。當前，不少地區(qū)學?；A性、統(tǒng)計性數(shù)據(jù)的應用已常態(tài)化，但對教育過程性數(shù)據(jù)的深度挖掘與應用還比較淺表化。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。

就學校層面構建智慧學習環(huán)境，可從以下3個方面深化：

一是應重點關注伴隨式數(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，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。學校在建設智慧教室時，應注意部署物聯(lián)化設備與無感化的數(shù)據(jù)采集設備，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?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(shù)據(jù)。

二是課堂教學設計應注意在各個環(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(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或個性化干預，實現(xiàn)因?qū)W定教的精準教學。

三是校本數(shù)字資源庫應重點關注新型數(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)字資源庫建設中，可采購基于虛擬現(xiàn)實、人工智能技術的交互式、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，學校可聯(lián)動企業(yè)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(yǎng)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）

《中國教育報》2024年02月28日第4版