工业革命4.0来了,智慧教育如何拉开发展新格局

K12素质教育
《中国电化教育》
胡钦太/刘丽清/郑凯
2019-04-16 · 11:13
[ 亿欧导读 ] 在工业4.0时代,我们必须深刻意识到,教育事业发展正处于机遇与挑战并存时代。技术的飞速发展也进一步为教与学方式的变革提供更多支撑环境,成为构建智慧教育新格局的一个重要组成部分。
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【编者按】在大数据、人工智能、区块链等为代表的智能信息技术下,我们正在进入工业4.0时代。技术在教育领域的应用日渐成为常态,教育变革被打下了深刻的时代烙印。在此背景下,具备多元化、个性化、智能化等特征的智慧教育已成为未来教育的主要形态。

本文从工业4.0教育变革的趋势和走向的角度出发,阐述了在智能信息技术推动下,教育系统的整体革新和内部优化,阐明了智慧教育发展的方向。

本文首发于“中国电化教育”,经亿欧编辑,供行业人士参考。


当下,人类正站在第四次工业革命的风口浪尖,以人工智能、大数据、区块链等为代表的智能信息技术正引发新一轮教育变革,牵引着人类教育向智慧教育阶段转型和演进。目前,我国教育发展在实现大规模的个性化教育、教育精准化管理和教育高位均等目标上仍然面临诸多问题。工业4.0时代,智能信息技术与教育教学的深度融合有望破解上述教育发展瓶颈,推动教育系统的又一次革命性变革,打造智慧教育新格局,绘就大国教育新蓝图,为建设教育强国插上騰飞的翅膀。

一、工业革命4.0:新一轮教育变革的推动力

人类教育伴随着人类的出现而产生,随人类社会的发展而进化。社会形态的变迁和媒介技术的发展,一直是推动教育变革的根本性力量。回溯教育发展历程,无论是口语、文字,还是电子模拟技术、多媒体网络交互技术,每一种技术形态的出现都引发了人类教育的革命性变革。当下,人类正站在第四次工业革命的风口浪尖,以人工智能、大数据、区块链等为代表的智能信息技术正引发新一轮教育变革,牵引着人类教育向智慧教育阶段转型和演进。

(一)第四次工业革命悄然而至

迄今为止,人类社会已经历了三次工业革命,现正处于第四次工业革命时代。“工业4.0”一词起源于德国政府推动制造业计算机化的高科技战略项目,被认为是制造业数字化的下一个阶段,具备深度网络化、绿色化、智能化和生产组织方式分散化这四大特征。2016年1月,第46届世界经济论坛在瑞士达沃斯举行,主题是“掌控第四次工业革命”,创始人兼执行主席施瓦布表示:“在全球诸多挑战中,如何塑造第四次工业革命是世界正面临的最强有力的挑战。随着移动网络、传感技术以及人工智能和机器学习的出现,第四次工业革命无论在发生速度、涉及规模还是冲击力度上,都将远超前三次技术革命”。在工业4.0时代,集成、智能、创新、融合等成为社会发展的关键词,人工智能、虚拟现实、大数据、区块链、3D打印等信息技术成为推动社会前进的关键力量。

(二)工业4.0时代教育变革的趋势和走向

在讨论第四次工业革命背景下教育变革的趋势和走向之前,有必要重新回顾教育的发展历程。学界对教育的发展学说存在两种较为典型的阐述或认识:一种是基于社会形态变迁的“四次教育革命说”,一种是基于技术革新的“六次教育革命说”。

从社会变迁角度观察,许多学者以生产力和技术发展水平以及与之相适应的产业结构为标准,把人类社会划分为“原始社会—农业社会—工业社会—信息社会”四种形态。按照这种观点,人类社会已经历了三次教育革命,现正处于第四次教育革命。第一次教育革命以文字和学校的出现为主要标志;第二次教育革命以造纸术和印刷术的发明为主要标志;第三次教育革命以班级授课制的出现为主要标志;第四次教育革命由计算机和互联网为代表的信息技术引发教育系统的全面变革为标志。

从技术革新角度观察,教育变革与信息传播技术革命直接关联。人类信息传播技术的革命历程如下:口语(约350万年前产生)→文字(约公元前3500-前3000年产生)→印刷术(约公元7世纪产生)→电子模拟信息技术(约19世纪末20世纪初产生)→多媒体网络交互技术(20世纪90年代产生),目前正处于以云计算、大数据、物联网和虚拟现实等智能信息技术为标志的革命当中。因此,根据上述革命历程,部分专家学者将人类教育相应地划分为六次教育革命。

事实上,教育的发展和变革与社会形态的变迁和媒介技术的发展均息息相关,正如图1所示,两者相互促进,推动教育不断向前发展。1769年,英国人詹姆斯·瓦特改良了蒸汽机,推动了机械化生产时代的到来,社会形态由农业社会进入工业社会。1870年,电能的突破和应用、内燃机的出现、劳动分工及批量生产的实现等拉开了第二次工业革命的序幕。在工业1.0和2.0时代,为适应机器大生产的需求,以班级授课为主要形式的标准化教育成为主流,并为工业生产流水线输送了大量符合标准的产业人才。进入信息时代,计算机、电子信息技术的发明、普及和应用掀起了第三次工业革命,信息技术开始进入教育领域,多媒体教学、计算机辅助教学、数字化资源等开始出现。如今,以大数据、人工智能、区块链等为代表的智能信息技术正引领我们进入工业4.0时代,技术在教育领域的应用日渐成为常态,教育变革被打下了深刻的时代烙印。在此背景下,具备多元化、个性化、智能化等特征的智慧教育已成为未来教育的主要形态。

教育变革的趋势和走向

(三)以教育信息化引领教育现代化的国家战略

在工业4.0时代,我们必须深刻意识到,教育事业发展正处于机遇与挑战并存时代。党的十九大提出要在教育大国的基础上建设教育强国,把教育事业放在优先发展的位置,加速实现教育现代化。习近平总书记在中央网络安全和信息化领导小组第一次会议上强调“没有信息化就没有现代化”,将信息化的战略地位提到了新的高度。中国外文出版发行事业局局长、教育部原副部长杜占元认为加快教育信息化发展,是对全面推动教育现代化的有力支撑。对新时代教育信息化的重要性,他用“四个必将”加以阐明,即教育信息化必将带来教育理念的创新和教学模式的深刻革命,必将成为促进教育公平和提高教育质量的有效手段,必将成为泛在学习环境和全民终身学习的有力支撑,必将带来教育科学决策和综合治理能力的大幅提高。在2018年4月印发的《教育信息化2.0行动计划》中也明确提出:以教育信息化支撑引领教育现代化,是新时代我国教育改革发展的战略选择,对于构建教育强国和人力资源强国具有重要意义。

二、智能信息技术推动智慧教育发展

智能信息技术包括以人工智能、虚拟现实等为代表的智能技术和以大数据、区块链等为代表的信息技术,是工业4.0时代推动智慧教育发展的关键力量。目前,我国智慧教育虽在基础设施与平台建设等方面取得一定成绩,但与真正实现智慧教育目标仍有相当距离。智能信息技术的快速发展有望破解当前智慧教育发展所面临的主要问题,如图2所示,将智能信息技术深度融入教育教学全过程,推动教育创新发展,是真正实现智慧教育的必由之路。

智能信息技术推动智慧教育发展

(一)智慧教育发展面临的主要问题

智慧教育的出现源自2008年IBM总裁兼首席执行官彭明盛在纽约市外交关系委员会发表的演讲《智慧地球:下一代的领导议程》,不久之后,在“智慧地球”理念的引导下,智慧教育破茧而出,成为信息时代教育发展的高级阶段和未来方向。自诞生之日起,智慧教育的研究热度一直都居高不下。受限于前期基础和智能信息技术在应用领域的成熟度,现阶段的智慧教育仍停留在理论研究、小范围试点的量变积累阶段,只有用智能信息技术解决我国当前教育发展面临多年的主要问题与普遍性问题,智慧教育才能“破茧成蝶”,迎来质变。

笔者认为,我国发展智慧教育的核心价值在于将智能信息技术与教育教学全过程进行深度融合,破解目前教育发展面临的瓶颈问题,打通“任督二脉”,促进全面革新,迎来我国教育新的黄金发展期。经过多年的探索与积累,我国教育信息化事业厚积薄发,已进入关键的破壳期。《教育信息化2.0行动计划》的发布,不仅标志着教育信息化进入一个新的发展时代,也标志着智慧教育从1.0迈向2.0时代,智慧教育将不再仅限于少数发达省市层面的初步探索,而将在全国范围进行推广实施。智慧教育2.0时代,以智能信息技术推动教育创新发展成为当前的首要目标,为实现这一目标,我们需要解决当前智慧教育发展面临的诸多问题。

1.大规模的个性化教育问题。实现个性化教育是教育普及化以后对未来教育的美好理想和普遍追求,受限于我国庞大的学生规模,加之技术的教育应用价值也未能得到有效发挥,难以实现每个学生按照自己的需求和喜好进行的个性化学习。

2.教育教学精准化管理问题。在教学过程中,教师对教学过程及学生学习效果的判断依然在很大程度上依赖于以往的经验,教学的改进缺乏科学的依据;在教育管理过程中,管理人员经常存在凭经验办理、拍脑袋决策的情况,难以对教育过程做出精准的调控和管理。

3.综合思维能力培养问题。传统的人才培养模式和人才评价机制重知识轻能力,教学更多是帮助学生理解和掌握书本知识,导致学生普遍应试能力强,创新思维能力、系统思维能力则非常欠缺,无法满足当前社会发展对创新型人才的需求。

4.教育高位均衡发展问题。由于各地经济社会发展不平衡,导致我国城乡之间、东部沿海和西部地区之间的教育发展水平存在巨大差异,近年来,虽通过信息技术努力缩小差距,但仍未根本性破解这个难题,实现教育高位均衡的目标。

5.学习认证体系建设问题。MOOC、SPOC等在线教育模式的出现及推广虽极大丰富了教育的形式,却也暴露了目前教育缺乏有效的学习认证体系,除学校面授以外的其他学习过程和学习成果难以获得公众认可,在线教育缺乏应有的公信力。

(二)智能信息技术破解智慧教育发展难题

客观地说,上述问题是教育发展所积累的、在上一次工业革命发展形态下难以得到有效解决的教育问题,也是在工业革命4.0背景下必须解决的教育问题。当前,以人工智能、大数据、区块链等为主要标志的智能信息技术的快速发展为破解上述教育难题、推动智慧教育发展提供了极具说服力的解决方案。

1.AI+VR:营造有智慧的第二学习世界

AI(Artificial Intelligence)早于1956年在美国达特茅斯学院举办的夏季学术研讨会上提出,但直至21世纪,在云计算和大数据的推动下,AI才逐渐受到人们的重视,并开始在农业、医疗、教育等领域发挥越来越重要的作用。VR(Virtual Reality)是一种综合了计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等多领域成果的新技术,早在20世纪90年代就被引入教育,是目前最具交互性的技术,能创造沉浸式环境,帮助学生获得真实的互动视角,通过虚拟物理环境中的真实场景,解决地理、医学、物理等学科由于高危险、高成本等原因,无法进行实际操作、训练的教育难题。

AI主要探索的是人类智慧的本质,VR主要研究外部环境,两者研究方向虽不同,但随着技术的融合,AI和VR未来必将趋于融合,两者发挥各自的优势,并在一定程度上弥补对方的缺陷。在教育领域,AI和VR的结合将为学习者营造有智慧的第二学习世界,这个世界由VR虚拟的物理环境中的真实场景所组成,AI技术的引入为这个世界增加了智慧特征,能计算各种信息,虚拟各种学习场景,根据学习者特征智能地设定学习路径、推送学习资源,从根本上解决学习交互的问题,实现个性化教育。另外,这种学习环境最大限度培养了学生的创新能力,通过开放式学习情境,发散思维,激发学生潜能,引导学生主动构建知识。业界常说,VR将带你进入“第二个世界”,但正如Facebook的CEO马克·扎克伯格所言,有智慧的世界才是真正的第二世界,只有将AI与VR结合起来,才能最大限度发挥其教育应用价值。

2.大数据+物联网:推进教育管理精准化和教学智慧化

人类正在从IT(Information Technology)时代走向DT(Data Technology)时代,运用大数据技术推动教育管理精准化和教学智慧化已成为重要趋势。大数据的教育应用过程包括数据采集、存储、分析及呈现等一系列步骤,其中数据采集是关键,正所谓“巧妇难为无米之炊”,只有具备一定数量的教育数据,才能进行分析并挖掘出隐含的教育信息。物联网是大数据分析数据的主要来源,通过传感器、电子标签(RFID)等教育环境或设备的感知技术,可穿戴设备、虚拟现实设备、眼动仪、脑电仪等学习者状态的感知技术,以及感知数据的传输网络技术等,实现人、物体和环境的数据感知与收集功能。正因为物联网技术,智慧教育体系不但联接了作为智慧体的人,也联接了更多智能教育设备和教育环境。

物联网采集的教育数据大体上可以分为两类:管理数据和教学数据。对于教育管理类数据,主要通过教育治理决策支持系统对科研动态、人员资金、资源设备、校园安全、网络舆情等进行准确分析和研判,精准把握学校发展动态,并对关乎学校未来发展及日常运作的事件做出科学的决策。对于教育教学类数据,通过研制师生成长和发展的大数据模型,掌握学生的学习兴趣、学习风格,挖掘学生潜能,支持学生个体、群体的学业水平评估与动态监测,支持学生个性化课程和学习资源的推送,优化学生成长路径,实现学生的智慧学习;分析评价教师教学表现,支持教师对自己的教育教学活动进行调节、校正和监控,优化教师专业成长路径与教学方式,实现教师的智慧教学。通过教育大数据,能一改往日凭经验管理和教学的现象,有效推进教育管理的精准化和教与学的个性化。

3.“互联网+教育”:优化教育服务模式和资源配置方式

“互联网+”思维的核心是基于互联网的行业形态创新。在教育领域,互联网的应用优化和创新了教育服务模式,原来由供给方驱动的教育服务逐步转变为由学习者驱动的教育服务,教育更加关注学习者的需求,并不断根据学习者对教育服务的反馈来调整、提高服务质量。更重要的是,通过互联网技术的应用,教育资源的配置方式也在发生变化,教师资源及其他数字化资源等不再以学校为单位进行配置,而是通过互联网进行流动,实现更大范围内的共享。在流动过程中,网络中的每个节点既是资源的消费者,也都有可能成为资源的生产者,教育资源在不断流动的同时也在不断更新,有效保证了教育资源的质量。另外,这种资源配置方式能解决偏远农村地区师资落后、教育资源匮乏等问题,提高教育教学质量,推动教育均衡发展。

4.普适计算:改善教育服务的适配性

普适计算最早于1988年由施乐公司的Mark Weiser提出,强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去,让计算机本身从人们的视线中消失,让人们注意的中心回归到要完成的任务本身。普适计算的关键技术包括上下文感知、自然交互技术以及自适应技术,上下文感知能通过上下文的变化情况作出响应,自然交互技术能帮助计算机完成与物理空间环境的对话,自适应技术能根据请求即时为用户匹配最佳资源。在教育领域,普适计算为改善教育服务的适配性提供了有效解决方案,通过感知、交互和自适应等一系列操作,为学习者动态匹配所需的设备、资源和服务,有效支持个性化教育发展。

5.区块链:打造更加开放和更具公信力的教育系统

区块链是近年来十分火热的比特币这类数字货币的底层技术,其最大特征是去中心化、开放性和透明性。区块链技术或许代表着下一代互联网,尽管目前该技术主要用于金融领域,但其应用领域在不断拓展。从《教育信息化2.0行动计划》已提及区块链技术一词来看,我们也许可以从中一窥端倪。另外,随着“新高考”制度改革的逐步推进以及“互联网+教育”的不断发展,区块链技术的教育应用将迎来良好发展契机,在构建在线教育、社区教育等非正规学习成果认证体系、打造更加开放和更具公信力的教育系统方面将发挥重要作用。未来三五年内,区块链技术或将成为教育领域的热点话题。

三、工业4.0时代的智慧教育新格局

工业4.0时代,在智能信息技术的推动下,各种教育难题有望得到解决,智慧教育进入快速发展阶段,新的智慧教育格局正逐渐形成。所谓格局是指对事物的认知程度和认知范围,其中“格”是指对事物的认知程度,格要精、细;“局”是指对事物的认知范围,局要大。笔者认为,智慧教育的“局”体现在通过智能信息技术明确教育系统整体进化革新的方向和范围,“格”体现在教育系统内部各组成要素的优化和升级,如图3所示,技术驱动教育发展,由内而外,最终形成智慧教育新格局。

智慧教育新格局

(一)智慧教育的“局”:教育系统整体进化革新的方向和范围

1.教育系统宏观上扩展了科学治理和统筹决策能力,微观上具有了个性化能力

以数据驱动为核心动力,以人工智能为关键技术,教育系统在宏观上扩展了科学治理和统筹决策能力,形成对教育管理及决策过程的科学指导、对教育设备与环境的智能管控、对教育危机的有效预防与安全管理等;在微观上具有了个性化能力,聚焦精准教学,向学生推荐个性化学习路径和学习资源,客观评价教学质量,辅助教师更好地调整和改进教学策略,重构教学流程,完善课程的设计与开发等。

2.教育系统提升了对教育形态与类型的适应能力

在物联网、云计算、普适计算、虚拟现实等技术的推动下,物理空间和网络空间趋于融合,云端一体化教育环境建设步伐加快,教育变得更加开放、智慧、多元,线上线下相结合的教学方式逐渐成为主流,教育服务具有更强的适应性,能够以不同的方式、不同的形态展现给不同的学习者,以适应不同类型的学习需求,正规的学校教育和非正规的社区教育、自主学习等的界限逐渐被打破,终身学习具备了良好的教育环境和教育条件。

3.教育系统具有了内部因素正反馈和自我进化的能力

通过对教育数据的关联性分析与深度挖掘,为教育系统内部因素的自我进化带来前瞻性引导,使得教育教学流程、教与学方式、教育资源服务、教学质量评价等内部各要素形成正反馈和内部进化的能力,促进教育系统整体的自我演化和动态平衡。另外,互联网的应用把教师、学生、家长、教育管理者和社会公众等联系在一起,每个人都是教育网络中的一员,根据知识结构的发展、学习者与教学者的评价和信息反馈等,进行智能分析和判断,并由教学者和学习者协同在现有教育系统基础上完成进化或生成新的信息、资源等确保其具备可持续发展的生命力。

4.教育系统层次与结构发生根本性变革

智慧教育发展促进了知识体系的交流融合,学科专业、教育类型、教育阶段的界限将慢慢变得模糊,加之学生“数字原住民”的特征加剧了学生的差异,推动人才培养模式的不断创新,教育系统传统泾渭分明的层次结构将逐渐被打破。另外,区块链的出现有望加快学习成果认证体系的完善,互联网的应用加快教育供给侧改革步伐,教师、学生、企业等共同参与的教育新生态和教育产业链条正逐渐形成,教育机制体制结构将发生根本性变化。

(二)智慧教育的“格”:教育系统内部各要素的优化和升级

教育是一个复杂而又完整的系统,根据不同的划分标准,其基本构成要素各不相同。笔者根据教育系统内部各要素的优化和升级,将智慧教育的“格”分为全新的教育理念、教育教学流程的重组、人才培养模式的创新等九大要素。

1.全新的教育理念

教育理念是人们对教育的理性认识成果,是指导教育实践活动的主要依据,正确、先进的教育理念能有效促进学生全面发展,反之,错误、落后的教育理念则有可能为学生成长带来不可预估的恶劣影响。因此,先进的教育理念是智慧教育必不可少的重要成分。值得关注的是,智能信息技术在教育教学中的不断深入应用正倒逼着传统教育理念的不断更新,具体表现在这三个方面:第一,教育理念从封闭走向开放。互联网技术的飞速发展缩短了人们的时空距离,获取信息的方式更加快速、便捷,传统封闭式教育格局正在被一种全方位的开放式教育模式所取代;第二,教育理念从单一走向多元。技术的应用扩大了学生的差异,多元化教育理念不断深入人心,教育变得越来越具柔性,教学过程及管理过程也变得更加弹性和有活力;第三,教育理念从一刀切走向个性化。信息社会鼓励学生张扬个性,勇于质疑,创造更多条件激发学生创造性思维,为个性化教育提供资源和环境。

2.教育教学流程的重组

教育教学流程的重组及再造是促进信息技术与教育教学深度融合的关键所在。西安电子科技大学校长杨宗凯曾多次强调:“信息化的关键在于‘化’,‘化’就是教育流程的重组与再造”。重组教育教学流程是一个十分庞大的命题,涉及教育的方方面面,这里主要强调四个方面的重组:第一,角色重组。老师由知识传授者变为教学活动组织者,学生从教学资源和知识的消费者变为消费者、创造者双重身份,企业从工具提供者变为资源提供者和学习活动参与者;第二,教学结构重组。“互联网+教育”的发展推动在线教学与课堂教学的有机融合,最大限度满足不同学生的学习需求,减轻教师教学压力;第三,课程模式重组。翻转课堂的出现打破了固定化、流程化的课程学习模式,学习由“先教后学”转变为“先学后教”,学生的自主学习和协作学习能力得到极大锻炼;第四,教育资源重组。学生可通过“一张网,一个移动终端”网罗最优质资源,足不出户就可听到名师讲课。另外,这种教育资源重组还有利于缓解教育发展不均衡的问题,利用互联网为偏远山区学生输送更多优质学习资源,缩小城乡间教育发展的差距。

3.教与学方式的变革

随着新一轮基础教育课程改革的提出,变革教与学方式的呼声一直十分高涨,并且出现了像昌乐二中、凤城六中这样的典型案例。技术的飞速发展也进一步为教与学方式的变革提供更多支撑环境,成为构建智慧教育新格局的一个重要组成部分。在教学方式方面,从“重传授”转变为“重发展”。教师不再居高临下地向学生灌输知识,传统讲授式教学逐渐向更有利于促进学生全面发展的自主学习、合作学习、探究性学习等形式转变;在教学元素方面,知识、资源、信息、数据等成为重要组成部分;在教学特征方面,学习变得随时随地、动态适需,通过云端一体化学习环境,学习可随时发生在除学校以外的其他任何地方。另外,随着人工智能、大数据、普适计算等技术在教育中应用的不断深入,许多网络学习空间、在线教学平台等都可以根据学生的个性化特征及学习需求等动态调整教学内容及方式,为学生个性化学习服务。

4.学习空间的重构

学习空间环境既包括由物理空间及其内部设备所构成的空间环境(即“教室”),也包括基于网络的线上学习空间环境。正所谓“工欲善其事必先利其器”,越来越多教育工作者意识到学习空间的重要性,提出要重构学习空间,优化学习环境。自2015年起,《地平线报告》连续三年把“学习空间重构”作为未来影响教育的发展趋势。当前,一场学习空间环境改造运动正在兴起。

学校教室的传统布局采用最古老的“三中心”(教师、书本、知识)模式进行授课。这种教室环境限制了新型教学模式的开展和学生的个性发展,不利于创新人才培养。因此,迫切需要将传统呆板教室改造为具有创新性、灵活性、开放性等特征的新型现代教室。具体来说,教室改造需要遵循四个原理:第一,建筑学原理,包括了解学生就座、起立时桌椅的必要活动面积,确定教室的平面形状和尺寸等;第二,心理学原理,包括考虑教学空间尺度和环境色彩对人的行为和情绪的影响,不同学科对环境特有的审美要求等;第三,人体工学原理,包括选择适合大多数人的尺度要素,运用人体工学理论选择课桌、椅子、讲台等物品;第四,教育学原理,包括采用灵活多样的布局方式,合理引入和使用教学IT设备,允许信息和资源的交流和共享等。

除教室空间外,网络学习空间也亟待优化。事实上,线上学习空间是对线下教室空间的重要补充,将两者结合起来能最大限度发挥空间环境对学习效果的促进作用。目前,网络学习空间正朝着“四化”方向发展:第一,一体化。利用线上平台便捷、泛在、实时等优势,着力解决线下空间无法满足的教学需求,并为更多非正式学习提供支撑环境,实现线上与线下、正式与非正式学习的一体化;第二,个性化。根据学生的个性特征和兴趣爱好等,提供相应的资源和环境,为学生打造专属的个人学习空间;第三,数据化。利用大数据,对学生的行为数据进行全面采集和分析,深入挖掘隐藏的教育信息;第四,智能化。利用人工智能精准把握学生的学习需求,智能诊断学生的问题,提出有针对性的学习建议。

5.教学质量评价方式的优化

评价是衡量教学质量的一把标尺,对教学质量进行科学评价既能真实体现学校办学水平、课程发展水平和教师教学水平,又能深入观察和剖析教学过程,帮助教师深刻分析和反思教学行为,有效提升教师的教学艺术与个人发展。近几年来,各地智慧教育快速发展,许多学校积累了一定数量的教学数据,在数据挖掘和分析方面也具备了一定的经验,因此在大数据和人工智能的驱动下,开始尝试对教学质量评价方式进行优化,主要包括三个方面:第一,课堂教学的全录播数据采集与课堂教学质量分析与评价。通过录播的视频、音频,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三维课程目标角度分析课堂教学质量;第二,在线教学平台的教学过程分析与评价。通过在线教学平台的行为日志数据,对师生在线教学情况进行分析和评价,包括内容浏览情况分析、学生活跃情况分析、测验成绩分析、投入的时间等;第三,教学管理系统结构化数据的分析与评价。通过教学管理系统的课表、学生选课记录、学生课程成绩等数据,考察课程对学生的吸引力、学生成绩的影响因素、课程安排合理度等指标。

6.教育治理方式的升级

在各级教育治理过程中利用大数据技术,全面升级教育治理方式,构建教育治理的大数据模型,建立教育治理决策支持系统,以支持教育政策制定与调整的科学化。大数据在教育管理中的应用价值主要体现在三个方面:一是教育的科学决策。包括教育质量数据指标的关联性和影响性分析、教育发展的横向与纵向对比、地区的教育不平衡分析与教育精准扶贫、校园的资源配置、交通人流等现代化治理;二是教育设备与环境的智能管控。包括基础设施的智能运维管控、通过物联感知获取和分析设备的分布情况和运行情况、通过物联感知分析和管控消防、节能等情况等;三是教育危机预防与安全管理。包括网络舆情分析和趋势预判、师生的身体健康/心理健康异常预判与危机干预、网络安全态势感知与主动介入等应用方向。

7.人才培养模式的创新

当前,我国社会发展亟需创新型人才,国务院印发的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》明确指出,培养拔尖创新人才是“双一流”建设的主要任务之一。传统僵化、标准化的人才培养模式一定程度上限制了创新人才的培养,因此,需要在适应社会发展需求和遵循学生成长规律的前提下,对人才培养模式进行相应的改革与创新。首先,创新学科体系。以互联网为代表的信息技术正不断冲击着传统人为方式建立起来的学科体系,不同学科间、同一学科不同层次知识间不断渗透、融会贯通,多学科交叉融合的知识体系正逐渐形成;其次,创新学校组织形态。进入工业4.0时代,学生接收知识的途径更加多样、便捷,学生个体间的知识结构、能力水平的差距不断拉大,根据兴趣爱好及能力水平选择不同层次班级的走班制更能适应时代发展需求;第三,创新人才评价机制。制定多元化评价标准,从注重对知识的考核转变为注重对能力的考核,尤其需要考核学生的批判性思维、创新创造、以及信息时代的技术应用能力。

8.学习型社会的形成

工业4.0的到来标志着人类迈入了终身学习时代,技术日新月异成为新常态,知识总量空前膨胀,不掉队的唯一路径是终身学习。我们需要突破传统思维,将学习常态化和动态化,树立终身教育的理念与体系,驱动学习型社会的建立与发展。第一,推动“互联网+终身教育”新模式的构建。充分挖掘互联网技术的独特优势,将学习整合嵌入学习者的日常生活,而不是将学习简单、机械地分隔为一个个独立的时间单元;第二,以学分银行为核心打造职后教育,实现职前和职后一体化发展道路。在校学习、继续教育、社区教育、企业培训等教育活动都可利用学分银行完成学分认证、学时计算、学业考核,区块链技术确保了整个过程的安全、可靠,从而真正构建起一种支持终身学习的新型教育评估管理机制,提高个体职后继续学习的积极性,有效促进“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会的构建。

9.教育体制机制的创新

教育体制是教育机构和教育规范这两个要素的结合体,教育机制是教育现象各部分之间的相互关系及运行方式,两者虽内涵不同,但在结构上是相融的,性质与功能上是互补的。智慧教育的体制机制创新主要解决的是怎么做的问题,是指如何利用智能信息技术,推动智慧教育发展。笔者认为主要通过“五大突破口、三大任务”,创新教育体制机制。“五大突破口”是指:一是加强顶层设计,建立协同推进机制;二是加大投入力度,完善基础设施建设;三是重塑教育供给模式,扩大优质教育资源的覆盖面;四是利用技术支持教学模式的改革和创新;五是利用大数据优化教育治理和决策。“三大任务”包括:第一,创新教育服务模式,包括服务形式、服务业态和服务内容。第二,优化教育政策环境,包括准入制度、采购机制和体系规范;第三,构建教育资源共建共享机制,包括保护教育资源知识产权、搭建教育资源共享平台、鼓励教育资源全员建设。

四、结语

工业4.0时代已经到来,在大数据、人工智能、虚拟现实、区块链等智能信息技术的推动下,教育正发生深刻变革,最终指向智慧教育及其新格局的构建。本文从工业4.0教育变革的趋势和走向的角度出发,阐述了在智能信息技术推动下,教育系统的整体革新和内部优化,阐明了智慧教育发展的方向。我们期待通过智慧教育新格局的构建,真正在教育领域产生技术红利,在工业4.0浪潮中乘风破浪,以教育信息化全面推动教育现代化,实现建设教育强国的伟大目标。

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