教育信息化2.0时代的“智慧校园”建设方向(下)

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教育综合早幼教K12素质教育
中国教育信息化
胡镭潇
2018-11-30 16:35
[ 亿欧导读 ] 2018年4月教育部印发《教育信息化2.0行动计划》,标志着国内的学校信息化建设进入2.0时代。新的建设思路为我们绘制了怎样的一幅蓝图?又能为市场提供哪些机会?
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2018年4月教育部印发《教育信息化2.0行动计划》,标志着国内的学校信息化建设进入2.0时代。新的建设思路为我们绘制了怎样的一幅蓝图?又能为市场提供哪些机会?

亿欧智库从中国教育信息化公众号转载了出自胡镭潇(中科院成都分院计算机研究所)的这篇文章,希望给业界提供参考。


继上一篇,在此我初步整理出一个“智慧校园”的结构拓扑图。按功能和类型,我们可以把智慧校园划分为三个层面:基础层、应用层、平台层。

智慧校园拓扑图

基础层

这一层的功能是为了我们整个“智慧校园”系统能正常运行,提供良好的基础环境,由综合布线(数据通讯)系统、信息网络安全系统、供配电系统、信息中心机房系统等构成。

综合布线系统是能连接各个子系统和设备的有线无线网络,就像我们人体的神经系统,传输各种感知信息到大脑,再接收大脑反馈的指令。如果这种校园信息化的“神经感知系统”经常出问题,那么智慧校园的使用体验感就会非常差甚至运行瘫痪。所以这种基础工程的选材和线路设计的质量把控尤为关键,一定要选质量可靠的国标材料,点位尽量多预留,线路通道冗余量要够要有备用,特殊子系统网络之间需要物理隔离;数据通讯设备(交换机、路由器)要选用性能稳定、质量可靠的产品。

信息网络安全系统以前很多学校不太重视,最多就是装个防火墙。但现在随着信息化设备越来越多,各方面数据量也越来越大,懂计算机技术的学生也越来越多,一旦发生网络安全事件,如:个人信息泄露、篡改个人空间、篡改成绩数据等等,那么势必会给我们的学校管理造成重大的不良影响。所以这一部分我们也应当重视起来。

供配电系统传统上都是接的校园建筑配电,这样存在一些问题,如:安防监控系统、无线网络系统、数字广播系统、服务器、网络安全设备等涉及到学校安全、学生考试等事情的时候,我们不希望因为停电而受到影响,所以这些系统或部分设备就需要UPS系统对其专门不间断供电,一般UPS系统还是设计在信息中心机房内。

信息中心机房系统是整个“智慧校园”的物理核心,所有校园信息化系统、设备的软件、数据库、运行程序、服务器平台都要放在这个位置,包括UPS也在这个位置。所以其重要性相当于我们人类的大脑和心脏,是整个智慧校园的中枢及核心。其建设内容包括装饰装修(要求无尘)、空调新风系统(精密空调保证设备恒温,新风系统保证室内正压)、机房供配电(保证所有机房设备和线路满负荷负载)、动环监测系统(动力、水侵监测等)、消防灭火系统(具备报警和气体灭火功能)、电磁屏蔽及防雷系统等等,其建设标准要达到国家B类,因此建设费用并不低,如再加上购买服务器建立校园私有云,那么经费紧张的学校一定负担不起。但如果不做信息机房,众多的网络设备、软件、数据库服务器在哪儿摆放?我们的智慧校园云平台又在哪儿搭建?所以,我们要考虑引入租赁公共云服务的方式。在此我推荐完全租赁公共云服务、云存储+本地自建平台的方式、自建私有云平台+云备份这三种解决方式。

应用层

校园万物联网是这一层的建设重点,这一层的内容也是我们一线教育管理者、老师、学生平时接触最多的,如班班通、考勤打卡、电子班牌、电子书包、常态录播系统、精品录播系统、数字广播系统...非常多的子系统分类,为我们提供了能实现智慧学习、智慧教学、智慧教育管理的环境。使学生具备了入境学习的条件,让老师有了智慧教学的工具,为教育管理者提高管理效率。在提高效率的同时能产生大量的教育教学和学习数据,但这些数据来源的系统、设备的厂家不同,在学校信息化建设中便形成了“各自为政”的情况,各用各的数据,系统互不相同,这也是阻碍智慧校园进程的一个难点。所以在选择这一类设备或各种前端应用产品时就要要求各个厂家提供开放式的软件协议,这一点要求必须的,也是19大以来国家教育管理部门对教育信息化产品的一个要求“2017年11月2日,教育部副部长杜占元在“教育大数据应用技术国家工程实验室”成立启动会上指出:教育信息化将不再仅仅是“可做或可不做”“可多做或可少做”的选择,而是具有战略性和全局性意义,将与教育所包含的一切空间深度融合,促进产品以及平台间的互联互通,实现校园物联网”,所以我们的学校在搞校园信息化建设要求产品厂家提供开放式的软件接口和数据接口是合理的要求,即是在已建成的系统中也可以要求这些厂家提供后续的软件或数据开放服务

校园信息化建设到这一层,感觉已经比较丰富了,能实现校园物联网+这个概念,这也是很多商家所定义的智慧校园,但这些都还只是工具!是提高教育教学效率的工具,还只能算是一至四阶段的建设内容,还不能算真正意义上的智慧校园。要给教育的工具装上智慧的大脑——也就是我们的第三层——平台层的建设内容:智慧校园云平台。

平台层

智慧校园云平台,这是一个集合了物联网、大数据技术和人工智能技术的软件平台。

学校根据自身情况决定是自身搭建私有云平台,还是租赁公共云平台,然后把所有的系统、设备、程序在此进行数据交互。这就相当于一个人”大脑”存在,对所有教师、学生、系统、设备产生的教育、教学、学习、校园活动等数据都要分类、整理、“记忆”在这里,并通过分析这些数据,产生新的运行指令和数据。我们众多的子系统的软件也要部署在这个平台上,各个子系统的数据库要相互共享,最好能做到在数据层彻底打通。然后在众多商家和厂家中选择一家技术实力雄厚的集成商来做中心软件平台的集成工作,软件集成商的核心技术上是能接受不同厂家的不同数据格式,并进行分类整理。这就是我们智慧平台-大数据中心建设的基本要求!至于能分类和生成出哪些有效数据,这就要看我们学校的要求和厂家的技术实力,比如:学生的知识点掌握数据、偏科情况、师生互动情况、兴趣小组数据、同学小团体数据等等;老师的教学方案和教学质量数据、师生互动数据、教师研训数据、家校沟通数据等等;教育管理者的教育参与数据、管理数据(安全、设备运行、教学质量)等等,综合这些数据就能生成用户画像。

  • 学生画像

学业成像:各学科成绩可精细到每个知识点的掌握情况、学习轨迹和学习时间分配情况,可与同班同校或同区进行横向对比,也可与自己纵向数据对比。

健康成像:身高、体重、视力、体检数据、体育成绩等等,可与在同学横向对比、也可与自己纵向对比;

兴趣爱好成像:体育特长、艺术特长、自然科学特长、社会科学特长等等,可横向、纵向对比呈现。

综合素质数据成像:学业数据,健康数据、特长数据、社会实践活动成绩,德育成绩评价成绩等数据可横向、纵向对比呈现。

学生成长画像,记录了平时学生学习生活的点点滴滴,像一本随身日记一样伴随着学生的整个学习生涯,形象、全面的为高等学校的招生录取提供客观的数据依据,符合我们所倡导的素质教育选拔人才的理念,同时这些数据成像又能让学习者更了解自己,为弥补自己的不足和发挥自己的特长以及对未来的规划都有很好的指导意义。

  • 家长画像

家庭环境数据:生源地(小区、街道)、上下班时间、父母文化程度、生活习惯(是否有抽烟、酗酒等习惯)、家庭人口组成、健康数据等等)可横向、纵向对比呈现。

健康成像:身高、体重、视力、体检数据可横向、纵向对比呈现。

家庭教育数据成像:子女学业数据、子女家校沟通数据、子女学业辅导数据、家庭教育学培训课程数据、亲子活动数据,子女评价数据,老师评测数据可横向、纵向数据对比。

学生学习好不好的原因不再是学生个人原因,用家庭教育的数据找出问题所在,把智慧教育教学的理念,从学校带回家中,贯穿整个生活学习当中。

  • 教师画像

教学数据成像:授课班级成绩情况,按学生掌握知识情况对比,体现教学技能、信息化工具掌握使用情况、教学方法、教学强弱项,教学水平升降等数据横向纵向数据对比。

研训数据成像:网上研修课程完成情况,专业专科发展方向数据可横向纵向对比呈现。

家校沟通数据成像:与家长沟通情况次数的成像可横向纵向对比呈现。

健康成像:身高、体重、视力等职业健康等数据可横向纵向对比呈现。

综合素质评价:优质教学教案数据,优质教学课件数据,优课评价数据以及各种获奖情况,学生、家长评价,学校管理者评价数据可横向纵向对比呈现。

教师教学画像,为各位教师把平时教育教学的中的各项数据呈现出来,为教师研训学习、考评等都提供了多方位、全面的数据。

  • 学校管理画像

学校管理数据成像:学生整体学业数据、各种获奖数据、校园安全保障数据、各种设备系统运行管理等数据横向纵向对比。

生源地数据成像:小区街道的生源地数据成像、家庭文化程度的数据成像,家庭人口及健康数据成像。可横向、纵向对比呈现。

学校管理者研学的数据成像,可横向、纵向对比呈现。学校好不好不再是靠汇报成绩、打广告宣传,也不是再靠名气吃老本!学校好不好,通过学校管理画像一目了然。

前面我们说过,衡量智慧教育能否实现的标准就是看能否实现“个性化学习、差异化教学、泛在式学习、群智化学习、协作式学习”这五个标准能否实现,而这个五个标准有一个重要的前提就是要有一个老师或者“学习助手”时时刻刻的关注学习者(用户)、了解学习者,能听懂、能看懂,能随时随地提供服务和指南,能通过数据分析对一些事件(事情)进行预警和干预。显然,我们不可能为每个学习者、每个用户提供这样的老师、这样的私人助理,但机器能做到,计算机能做到,随着人工智能技术飞速发展的今天,人工智能技术通过深度学习等已经进入我们生活中,比如行车导航已经能为我们规划出多条出行路线,分析各条路线的达到时间、费用支出、拥堵情况,准确度也相当高,而我们教育也能有一个这样的人工智能小助手。

随着校园信息化的发展,人工智能小助手是会出现在我们的校园学习生活中的,因为我们需要有“人”来分析我们的学习状态、各科知识点掌握情况,能为我们每个学习者自动调整各学科的学习方案和制定自己的学习路径,也能对学校教学提供有效意见,如分班分层走班排课教学等等,群体事件预警等等。

如果一步步把物联网,大数据,云计算,人工智能等技术有机的结合起来,那么实现在教学、学习、家教、管理等方面实现智能化的“学习助手”功能已经不是梦想。

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