“互聯(lián)網(wǎng)”背景下的智慧教育淺析

孫海濤

摘 要：隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育領(lǐng)域中學(xué)習(xí)方式、教學(xué)模式發(fā)生了重大變革，以云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為特征的智慧教育產(chǎn)品和解決方案悄然興起，智慧教育已成國(guó)際共識(shí)。2006年，新加坡提出iN2015智慧教育計(jì)劃，建立學(xué)習(xí)者為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)空間，建設(shè)國(guó)家范圍的教育基礎(chǔ)設(shè)施，使新加坡成為全球教育領(lǐng)域使用信息技術(shù)的創(chuàng)新中心。IBM智慧提出教育解決方案，教育數(shù)據(jù)的收集、管理與分析，為學(xué)習(xí)者提供獨(dú)特的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，教學(xué)制度優(yōu)化等。本文通過數(shù)字教育與智慧教育的比較，分析了智慧教育的內(nèi)涵和特征。歸納總結(jié)了智慧教育的核心技術(shù)及特點(diǎn)，并對(duì)智慧教育發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：智慧教育;個(gè)性化學(xué)習(xí);沉浸式學(xué)習(xí)

經(jīng)過多年探索與實(shí)踐，在我國(guó)，智慧教育已上升到國(guó)家層面。2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，對(duì)開展智能教育作出部署。2018年，教育部將“推進(jìn)智慧教育創(chuàng)新示范”列為當(dāng)年的工作要點(diǎn)，最新的動(dòng)向是《雄安新區(qū)智慧教育規(guī)劃》開始編制。

一、智慧教育內(nèi)涵與特征

數(shù)字教育是信息化環(huán)境開展的基于各種數(shù)字技術(shù)的教育方式。智慧教育是依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、無線通信等新一代信息技術(shù)所打造的物聯(lián)化、智能化、感知化、泛在化的新型教育形態(tài)和教育模式。智慧教育可以是一種行為，一種方式，亦或是一種系統(tǒng)。從行為視角來看，主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能等現(xiàn)代科技在教育中的應(yīng)用。從方式視角來看，技術(shù)的廣泛應(yīng)用將帶動(dòng)教育教學(xué)方式的變革，這或許跟工業(yè)化時(shí)代的教育方式完全不一樣。

智慧教育是數(shù)字教育的高級(jí)發(fā)展階段，旨在提升現(xiàn)有數(shù)字教育系統(tǒng)的智慧化水平，深度融合信息技術(shù)與教育主流業(yè)務(wù)。從系統(tǒng)視角來看待智慧教育，可以指一個(gè)學(xué)校、一個(gè)區(qū)域甚至一個(gè)國(guó)家。從系統(tǒng)論的視角來看，智慧教育可以定義為一種由學(xué)校、區(qū)域或國(guó)家提供的高學(xué)習(xí)體驗(yàn)、高內(nèi)容適配性和高教學(xué)效率的教育系統(tǒng)，它能利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為學(xué)生、教師和家長(zhǎng)等提供一系列差異化的支持和按需服務(wù)，能全面采集并利用參與者群體的狀態(tài)數(shù)據(jù)和教育教學(xué)過程數(shù)據(jù)來促進(jìn)公平、持續(xù)改進(jìn)績(jī)效。

二、智慧技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

（一）物聯(lián)網(wǎng)：提升教育環(huán)境與教學(xué)活動(dòng)的感知性。運(yùn)用傳感器、射頻識(shí)別（RFID）等技術(shù)，使信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知任何需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過可能的網(wǎng)絡(luò)（如基于WIFI的無線局域網(wǎng)、移動(dòng)通信、電信網(wǎng)等）接入方式，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智慧化識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理。集智慧教學(xué)、人員考勤、資產(chǎn)管理、環(huán)境智慧調(diào)節(jié)、視頻監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制于一體，從物聯(lián)化、集成化、智慧化等角度出發(fā)，提高教學(xué)效果，并有力促進(jìn)教務(wù)管理的高效運(yùn)行。

（二）大數(shù)據(jù)：提高教育管理、決策與評(píng)價(jià)的智慧性。通過對(duì)全數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和分析，能夠發(fā)現(xiàn)已知變量間的相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效的科學(xué)預(yù)測(cè)。隨著教育信息化進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)習(xí)、教學(xué)、科研、管理過程中無時(shí)無刻不在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)將對(duì)教育信息化產(chǎn)生巨大沖擊和深刻影響。

教育評(píng)價(jià)是提高教育教學(xué)質(zhì)量的有力手段。傳統(tǒng)教育評(píng)價(jià)重視學(xué)生考試成績(jī)，重在甄別證明，忽視了學(xué)生綜合素質(zhì)和個(gè)性發(fā)展，忽視學(xué)生進(jìn)步和努力程度，忽視了診斷和改進(jìn)。

（三）云計(jì)算：拓展教育資源與教育服務(wù)的共享性。將分布在各地的服務(wù)器群進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模計(jì)算能力、海量數(shù)據(jù)處理和信息服務(wù)的需求。學(xué)生利用云平臺(tái)，通過電子書包等終端隨時(shí)隨地享受云端的各種學(xué)習(xí)服務(wù)。保證學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的永不丟失，為學(xué)習(xí)分析提供數(shù)據(jù)支持?！叭üこ獭弊鳛槭迤陂g教育信息化重大工程，將充分應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)搭建了“教育資源公共服務(wù)平臺(tái)”和“教育管理公共服務(wù)平臺(tái)”。教育部 “中國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議在線”平臺(tái)和“基于網(wǎng)絡(luò)的雙課堂教學(xué)應(yīng)用試點(diǎn)示范項(xiàng)目”兩大項(xiàng)目也都采用了云計(jì)算技術(shù)。

（四）泛在網(wǎng)絡(luò)：增強(qiáng)教育網(wǎng)絡(luò)與多終端的連通性。泛在網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的高度協(xié)同和融合，將實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)、跨行業(yè)、跨應(yīng)用、異構(gòu)多技術(shù)的融合和協(xié)同。學(xué)習(xí)、生活與工作的連通 學(xué)校教育、家庭教育和社會(huì)教育的連通; 手機(jī)、平板、PC、學(xué)習(xí)機(jī)、電視等各種終端設(shè)備的連通。

泛在網(wǎng)絡(luò)是智慧教育開展的基礎(chǔ)，基于泛在網(wǎng)絡(luò)的無縫連接是智慧教育的基本特征。無縫連接具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.系統(tǒng)集成：遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，跨級(jí)、跨域教育服務(wù)平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)集成;

2.虛實(shí)融合：通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的無縫融合;

3.多終端訪問：支持任何常用終端設(shè)備無縫連接到各種教育信息系統(tǒng)，無縫獲取學(xué)習(xí)資源與服務(wù);

4.無縫切換：學(xué)習(xí)者的多個(gè)學(xué)習(xí)終端之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、無縫切換，學(xué)習(xí)過程實(shí)現(xiàn)無縫遷移;

5.聯(lián)接社群：為特定學(xué)習(xí)情景建立學(xué)習(xí)社群，為學(xué)習(xí)者有效聯(lián)接和利用學(xué)習(xí)社群進(jìn)行溝通和交流提供支持。

三、智慧教育的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)代信息社會(huì)由無數(shù)看得見看不見的數(shù)據(jù)、信息構(gòu)成——互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等無數(shù)個(gè)科技熱詞，影響著人們生活的方方面面，從不同的維度，引領(lǐng)著人們進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展的信息科技時(shí)代。科技推動(dòng)著社會(huì)各個(gè)方面的革新，新技術(shù)的應(yīng)用造就了智慧教育，一種全新的教學(xué)模式。智慧教育的特點(diǎn)與趨勢(shì)，簡(jiǎn)單來講，可以分為以下三個(gè)方向：

（一）個(gè)性化學(xué)習(xí)。雖然人們的大腦結(jié)構(gòu)相同，但每個(gè)人都有一套屬于自己的思維方式。老師在教授知識(shí)之前，最合理也是最有效的辦法就是先激發(fā)學(xué)生的靈感與興趣，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、思考，建立個(gè)性化學(xué)科與主題、自主學(xué)習(xí)才是未來教育的趨勢(shì)所在。

人工智能的飛速發(fā)展已經(jīng)讓所謂的“自適應(yīng)學(xué)習(xí)”成為可能。首先，電腦通過收集學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，產(chǎn)生關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和偏好的大量數(shù)據(jù)，然后，算法通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)地分析，自動(dòng)調(diào)整學(xué)生下一步學(xué)習(xí)的內(nèi)容，推薦適合學(xué)生的習(xí)題，甚至改變教授知識(shí)的方法。這個(gè)過程不斷地進(jìn)行，數(shù)據(jù)越多，機(jī)器對(duì)學(xué)生的習(xí)慣和偏好掌握得越透徹，推薦的內(nèi)容和方法也就越精確地匹配學(xué)生，學(xué)習(xí)效率自然不斷提高。

（二）精細(xì)化學(xué)習(xí)。隨著學(xué)生年紀(jì)的遞增，一些學(xué)科越學(xué)越糊涂。這往往是由于學(xué)習(xí)過程太粗糙，還沒有理解透徹上一個(gè)，就開始了下一個(gè)章節(jié)的學(xué)習(xí)。這種學(xué)習(xí)模式無法達(dá)到精細(xì)化學(xué)習(xí)的程度。

人工智能則可以改變這個(gè)現(xiàn)狀。學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度不是由老師來決定，而是由無時(shí)無刻不在觀察學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)器來進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試。人工智能算法根據(jù)學(xué)生練習(xí)的表現(xiàn)推測(cè)學(xué)生哪些知識(shí)點(diǎn)沒有掌握，然后用加強(qiáng)練習(xí)、復(fù)習(xí)概念、舉更多例子等方法來彌補(bǔ)學(xué)習(xí)中的缺陷，直到整個(gè)知識(shí)體系鏈條掌握完整為止。這種方式的好處在于，一方面防止學(xué)生在掌握必要知識(shí)之前就跳到下一步，另一方面也節(jié)省了做無用練習(xí)的時(shí)間，使學(xué)習(xí)效率大幅度提高。

（三）沉浸式學(xué)習(xí)。直白來講就是“Learning By Doing”。大多數(shù)知識(shí)和技能在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，通過實(shí)踐來達(dá)到學(xué)習(xí)、應(yīng)用的目的，這種學(xué)習(xí)的方式要比理論來的效果好的多。將抽象的知識(shí)具象化、場(chǎng)景化，這同樣是未來教育的愿景。

沉浸式學(xué)習(xí)方面，人工智能以及VR/AR技術(shù)可以提供適當(dāng)?shù)募夹g(shù)支持。而物聯(lián)網(wǎng)則可以為個(gè)性化學(xué)習(xí)與精細(xì)化學(xué)習(xí)提供一種新的思路方向。北京桂花網(wǎng)科技有限公司（Cassia Networks）將藍(lán)牙技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合在一起，為發(fā)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化特征，制定精細(xì)化教育方案提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

四、總結(jié)

技術(shù)推動(dòng)下的智慧教育發(fā)展已是大勢(shì)所趨，正在成為信息時(shí)代全球教育改革的“方向標(biāo)”。 依托于人工智能的發(fā)展，行業(yè)模式摸索創(chuàng)新。人工智能無疑是智慧教育領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)，是教育的未來，進(jìn)而推出了基于大數(shù)據(jù)的個(gè)性化在線教育產(chǎn)品，希望以人工智能技術(shù)減少對(duì)老師的依賴。強(qiáng)調(diào)以人工智能加強(qiáng)教師和學(xué)生的互動(dòng)，包括智能語(yǔ)音識(shí)別、智能互動(dòng)課堂、智能機(jī)器人等產(chǎn)品，均以加強(qiáng)學(xué)生和教師之間的互動(dòng)為核心，改變簡(jiǎn)單的信息傳播教育模式。

參考文獻(xiàn)：

[1]保承軍，岳桂杰.云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園系統(tǒng)構(gòu)建中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2014（3）：62-64.

[2]羅永升.物聯(lián)網(wǎng)與智慧校園的融合研究[J].信息化建設(shè)，2015（10）：6.