智慧教育產業(yè)觀察及智慧校園解決方案

◎上海大學王國中

上海國茂數字技術有限公司 孫 潔

智慧教育產業(yè)觀察及智慧校園解決方案

◎上海大學王國中

上海國茂數字技術有限公司 孫 潔

數字教育技術基礎已經成熟，正面臨飛速發(fā)展的時期，受到國家政策大力支持，數字教育投入也在逐年遞增。簡單描述了中國的教育現狀，對傳統教育的弊端進行了解讀和分析。探討了智慧教育產業(yè)的機會和發(fā)展模式，創(chuàng)新性地提出并實現了兩套智慧校園解決方案，以供參考。

傳統教育；數字教育；智慧教育；智慧校園

智慧教育產業(yè)觀察

1.傳統教育弊端——智慧教育產業(yè)新機會

對通信網絡信息有突出貢獻的科學家有許多，如被稱為“美國無線電廣播之父”的David Sarnoff（1891—1971）、發(fā)明了留聲機和電影攝影機的Thomas Alva Edison（1847—1931）、電子電視發(fā)明第一人Philo T.Farnsworth（1906—1971）等，而眾多科學家中以美國人居多，這跟美國歷來的教育制度不無關系。

針對當前中國的教育現狀，其主要教學特點如下：

1）通常以班級授課為教學的組織形式；

2）教學過程集中；

3）以教師為中心，老師在整個教學過程中始終處于主導地位；

4）教學評價方式基本上以考試為主。

筆者通過長時間在學校和企業(yè)的觀察發(fā)現，普遍來說，高校剛畢業(yè)的學生到企業(yè)均不能馬上開始新產品研發(fā)工作，學生的溝通能力、處理問題能力，特別是創(chuàng)新能力都比較差，究其原因，與當前的教育制度息息相關。傳統教育的弊端總結為以下幾點：

1）傳統教育約束并限制學生的想象范圍；

2）傳統教育是一種機械式的學習過程；

3）傳統教育的基本要素極為統一和死板。

2.信息化讓教育產業(yè)“如虎添翼”

近期以來，數字教育、網絡教育發(fā)展迅速，但總體應用效果并不樂觀。

1）發(fā)達國家和地區(qū)迅猛發(fā)展數字教育。在美國，Harcourt公司專門為Apple iPad開發(fā)了數字課程，代替?zhèn)鹘y的課本；2008年加州宣布全州使用電子教材。在日本，松下和索尼推出了Pin change電子書包，通過采用嵌入式系統“T-Engine”，學生老師可以下載電子教材。韓國用20億美元發(fā)展數字化教科書，計劃在全國范圍內實現平板電腦教學；2014年將給全部中小學生提供免費電子教科書。新加坡、馬來西亞以及中國臺灣地區(qū)等也先后提出電子書包計劃。

2）數字教育建設是基本國策。教育數字化已成為教改方向，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中指出建成覆蓋城鄉(xiāng)各級各類學校的數字化教育服務體系。我國教育部、新聞出版署、工信部對電子書包均高度重視，引領相關規(guī)范制定。新聞出版總署明確將電子書包列入新聞出版產業(yè)的“十二五”規(guī)劃當中。

數字教育成為熱點，國內紛紛啟動試點，各地的應用情況如表1所示。

表1 國內各地數字教育試點情況舉例

中國在數字教育方面的投入如圖1所示，可以看到中國財政性教育經費逐年遞增，并在2000年后每年增幅更加明顯。而財政性教育經費對GDP的占比也呈明顯上升趨勢。

3）數字教育的技術基礎已趨成熟。在數字教育的基礎性設施配備方面，各項技術已日趨完善和成熟。首先是終端移動化，比如平板電腦、智能手機、電子閱讀終端等；其次是平臺資源云化，教學資源集中、系統建設容易、云端應用豐富，而且擁有WiFi等寬帶網絡的保障；再有，數字教育的內容也開始呈現多媒體化，比如電子教材、多媒體課件、趣味學習應用、仿真試驗、公開課堂、互動問答等。

圖1 中國財政性教育經費變化情況

3.互聯網時代下的智能教育新思維

互聯網大潮來勢洶洶，圖2是2010—2015年間中國智能手機出貨量變化情況，可以看出移動終端的普及仍處于高速增長時期，移動互聯已經成為當代生活中必不可少的一部分?；ヂ摼W的沖擊也對教育產生了巨大的影響。

在這樣的市場背景下，教育也要變換新思維，探索新技術與新模式?，F在新興的主要熱點技術有：移動計算機、平板電腦；云計算、自然用戶接口；增強現實、物聯網；3D打印、穿戴科技等。互聯網教育新模式也快速步入人們視野中：

1）基于游戲的學習、移動學習，將趣味性和學習便捷性結合在一起。

2）MOOC。大型開放式網絡課程（Massive Open Online Courses，簡稱MOOC，中文譯為慕課），2012年由美國幾所大學提出，是免費開放給學生的網絡學習平臺，現已在各國開始出現并應用。現在MOOC在國內外的高校中還沒有與學分掛鉤，但這個方式非常好，由專業(yè)的課程提供商制作，內容豐富，可以節(jié)約大量的教育資源。全球參加MOOC課程人數的分布見圖3，可見中國也屬于大量使用MOOC的國家與地區(qū)之一。

圖2 中國智能手機出貨量變化情況

圖3 全球參加MOOC課程人數的分布

3）開放內容、學習分析、個人學習環(huán)境。比如基于網絡的自組織學習系統、網易云課堂、可汗學院、TED課堂等。

4）翻轉課堂。所謂“翻轉課堂”，即指讓學生按照自己的學習進度在家中聽課，然后在課堂上與老師和同學一起解決問題。兩種教學模式對比如表2所示。

表2 傳統課堂與“翻轉”課堂教學結構比較

綜上可以總結出教育新思維特點：

1）智能化技術能更好支持人的個性化、全面化發(fā)展，支撐教育系統的智能化管理與決策；

2）可以充分考慮學習者的認知特點、認知思維與認知風格，是學習者智慧學習的工具與新的智慧學習方式。

4.“大數據”智慧教育的新手段

1）大數據將實現教育的個性化。大數據對學生的個性化、民主化有非常好的影響，這將可以實現學校、學院等區(qū)域化的教育，各展所長，各得其所，并促進教育的精準決策和優(yōu)化服務導向，見圖4和圖5。

2）教育大數據應用在崛起。大數據在教育方面的應用也在逐步崛起，比如，美國高等教育大數據分析案例——PAR，可實現美國西部16所高校的在線學習預報分析，總共有170萬學生，810萬個修課記錄，33個變量；面向學生個人的學習分析“儀表盤”——SoLAR等。

圖4 大數據時代學生教育個性化

圖5 大數據下教育的決策和優(yōu)化機制

智慧校園解決方案

1.校園信息發(fā)布系統

盡管現今高校里逐漸出現一卡通、多媒體教室、PPT教學等多形式的智慧校園解決途徑，但筆者發(fā)現，學校的信息發(fā)布方式仍舊非常傳統，將通知、報告、宣傳單頁等打印成紙張貼在宣傳欄，既不能有效達到目的又極易互相覆蓋，還需要定期的清掃，非常不方便、不環(huán)保。于是，筆者所在學院設計了一套全新的在線信息發(fā)布系統，其建設思路如圖6所示。

該系統為三網融合的無線信息發(fā)布平臺，其網絡架構如圖7所示。校園內無線網絡普及，局域網、廣域網、WiFi等將發(fā)布前端與各種終端（如電視機、廣告機、手機等）連接在一起，可以隨時隨地實現各類信息的發(fā)布。加之現在學生基本上都有智能移動終端，為信息的及時發(fā)布打下了良好的硬件基礎。

該校園信息發(fā)布系統能夠實現多種功能：

1）電視直播，讓學生更好地了解時政動態(tài)；

2）視頻播放，回放學生活動等精彩瞬間；

3）校園導視，直觀了解學校環(huán)境；

4）教育刊物，掃描二維碼下載；

5）天氣預報，了解天氣信息；

6）學校宣傳，了解學校校園文化；

7）通知專欄，優(yōu)秀學生展示平臺。

2.iClass——移動互聯教育改革新思路

微軟公司創(chuàng)始人Bill Gates與蘋果公司聯合創(chuàng)始人Steve Jobs在一次會面中均表示，教育的未來成為他們共同關注的焦點。Gates描述了他對未來學校的設想——學生們自己觀看講座和視頻課程，而課堂時間用來討論和解決問題。他們一致認為，迄今為止計算機對

圖6 智慧校園在線管理系統

圖7 校園信息發(fā)布系統網絡連接示意圖

學校的影響小得令人吃驚——比對如媒體、醫(yī)藥和法律等其他社會領域的影響都小。Gates談到，要改變這一點，計算機和移動設備必須致力于提高更多個性化的課程并提供有啟發(fā)性的反饋。

鑒于此，筆者提出并實現了一套新的智慧教育方案——“我的課堂”，英文名稱iClass。iClass是一種新的教育模式初探，可以用它進行授課、點名、提問、收集數據等。此外，使用iClass將趣味性融入教學當中，用iClass平臺進行滾動抽取學生回答問題，可讓學生集中注意力，積極參與到課堂內容中來。

以前，“手機”往往是課堂的天敵，是學生上課時消遣和玩樂的工具，對老師來說可謂一種“痛苦”。而現在，筆者在教學當中采用了iClass的教學方式，讓學生們利用移動終端隨時參與進來，“手機”儼然成了老師的好幫手。iClass系統在手機終端和教師前端的界面示意圖如圖8和圖9所示。

圖8 iClass系統在手機終端界面（截圖）

由于學生的智能手機平臺不同，開發(fā)了基于iOS和Android平臺的APP，還特備了備用手機借用給不支持該系統的同學使用，能夠保證所有同學都能使用iClass系統。課堂授課時，老師的提問方式可以有多種選擇：通答（所有學生都可通過手機端輸入問題答案，非常迅速地傳到后臺）；搶答；邏輯選項問題，就像娛樂節(jié)目計票一般，可實時顯示選擇百分比。下一步還準備繼續(xù)開發(fā)“點贊”功能，學生之間可以互相點贊。iClass系統可以讓學生完整地參與教學過程，實現：

1）課程設置——定向開發(fā)課程內容；2）交互式學習——通過終端實時交互；3）電子化作業(yè)——電子化完成作業(yè)和批改；4）數據分析——后臺分析教學數據。

王國中，上海大學教授、博士生導師，上海國茂數字技術有限公司董事長。曾兩次榮獲“國家科技進步二等獎”，獲“信息產業(yè)部科技創(chuàng)新先進工作者”等多項科研獎項和榮譽稱號；入選“國家萬人計劃”，近年來一直從事視音頻編解碼與數字電視技術等方面的研究。

圖9 iClass系統在教師前端界面（截圖）

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【本文獻信息】王國中，孫潔.智慧教育產業(yè)觀察及智慧校園解決方案[J].電視技術，2014，38（22）.