工業革命4.0背景下的智慧教育新格局

胡欽太 劉麗清 鄭凱

摘要：當下，人類正站在第四次工業革命的風口浪尖，以人工智能、大數據、區塊鏈等為代表的智能信息技術正引發新一輪教育變革，牽引著人類教育向智慧教育階段轉型和演進。目前，我國教育發展在實現大規模的個性化教育、教育精準化管理和教育高位均衡等目標上仍然面臨諸多問題。工業4.0時代，智能信息技術與教育教學的深度融合有望破解上述教育發展瓶頸，推動教育系統的又一次革命性變革，打造智慧教育新格局，繪就大國教育新藍圖，為建設教育強國插上騰飛的翅膀。

關鍵詞：工業革命4.0;智慧教育;智能信息技術;格局

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、工業革命4.0：新一輪教育變革的推動力

人類教育伴隨著人類的出現而產生，隨人類社會的發展而進化。社會形態的變遷和媒介技術的發展，一直是推動教育變革的根本性力量。回溯教育發展歷程，無論是口語、文字，還是電子模擬技術、多媒體網絡交互技術，每一種技術形態的出現都引發了人類教育的革命性變革。當下，人類正站在第四次工業革命的風口浪尖，以人工智能、大數據、區塊鏈等為代表的智能信息技術正引發新一輪教育變革，牽引著人類教育向智慧教育階段轉型和演進。

（一）第四次工業革命悄然而至

迄今為止，人類社會已經歷了三次工業革命，現正處于第四次工業革命時代。“工業4.0”一詞起源于德國政府推動制造業計算機化的高科技戰略項目，被認為是制造業數字化的下一個階段，具備深度網絡化、綠色化、智能化和生產組織方式分散化這四大特征。2016年1月，第46屆世界經濟論壇在瑞士達沃斯舉行，主題是“掌控第四次工業革命”，創始人兼執行主席施瓦布表示：“在全球諸多挑戰中，如何塑造第四次工業革命是世界正面臨的最強有力的挑戰。隨著移動網絡、傳感技術以及人工智能和機器學習的出現，第四次工業革命無論在發生速度、涉及規模還是沖擊力度上，都將遠超前三次技術革命”。在工業4.0時代，集成、智能、創新、融合等成為社會發展的關鍵詞，人工智能、虛擬現實、大數據、區塊鏈、3D打印等信息技術成為推動社會前進的關鍵力量。

（二）工業4.0時代教育變革的趨勢和走向

在討論第四次工業革命背景下教育變革的趨勢和走向之前，有必要重新回顧教育的發展歷程。學界對教育的發展學說存在兩種較為典型的闡述或認識：一種是基于社會形態變遷的“四次教育革命說”，一種是基于技術革新的“六次教育革命說”。

從社會變遷角度觀察，許多學者以生產力和技術發展水平以及與之相適應的產業結構為標準，把人類社會劃分為“原始社會-農業社會-工業社會-信息社會”四種形態。按照這種觀點，人類社會已經歷了三次教育革命，現正處于第四次教育革命。第一次教育革命以文字和學校的出現為主要標志;第二次教育革命以造紙術和印刷術的發明為主要標志;第三次教育革命以班級授課制的出現為主要標志;第四次教育革命由計算機和互聯網為代表的信息技術引發教育系統的全面變革為標志。

從技術革新角度觀察，教育變革與信息傳播技術革命直接關聯。人類信息傳播技術的革命歷程如下：口語（約350萬年前產生）→文字（約公元前3500-前3000年產生）→印刷術（公元7世紀產生）→電子模擬信息技術（約19世紀末20世紀初產生）→多媒體網絡交互技術（20世紀90年代產生），目前正處于以云計算、大數據、物聯網和虛擬現實等智能信息技術為標志的革命當中。因此，根據上述革命歷程，部分專家學者將人類教育相應地劃分為六次教育革命。

事實上，教育的發展和變革與社會形態的變遷和媒介技術的發展均息息相關，正如圖1所示，兩者相互促進，推動教育不斷向前發展。1769年，英國人詹姆斯·瓦特改良了蒸汽機，推動了機械化生產時代的到來，社會形態由農業社會進入工業社會。1870年，電能的突破和應用、內燃機的出現、勞動分工及批量生產的實現等拉開了第二次工業革命的序幕。在工業1.0和2.0時代，為適應機器大生產的需求，以班級授課為主要形式的標準化教育成為主流，并為工業生產流水線輸送了大量符合標準的產業人才。進入信息時代，計算機、電子信息技術的發明、普及和應用掀起了第三次工業革命，信息技術開始進入教育領域，多媒體教學、計算機輔助教學、數字化資源等開始出現。如今，以大數據、人工智能、區塊鏈等為代表的智能信息技術正引領我們進入工業4.0時代，技術在教育領域的應用日漸成為常態，教育變革被打下了深刻的時代烙印。在此背景下，具備多元化、個性化、智能化等特征的智慧教育已成為未來教育的主要形態。

（三）以教育信息化引領教育現代化的國家戰略

在工業4.0時代，我們必須深刻意識到，教育事業發展正處于機遇與挑戰并存時代。黨的十九大提出要在教育大國的基礎上建設教育強國，把教育事業放在優先發展的位置，加速實現教育現代化。習近平總書記在中央網絡安全和信息化領導小組第一次會議上強調“沒有信息化就沒有現代化”，將信息化的戰略地位提到了新的高度。中國外文出版發行事業局局長、教育部原副部長杜占元認為加快教育信息化發展，是對全面推動教育現代化的有力支撐。對新時代教育信息化的重要性，他用“四個必將”加以闡明，即教育信息化必將帶來教育理念的創新和教學模式的深刻革命，必將成為促進教育公平和提高教育質量的有效手段，必將成為泛在學習環境和全民終身學習的有力支撐，必將帶來教育科學決策和綜合治理能力的大幅提高。在2018年4月印發的《教育信息化2.0行動計劃》中也明確提出：以教育信息化支撐引領教育現代化，是新時代我國教育改革發展的戰略選擇，對于構建教育強國和人力資源強國具有重要意義。

二、智能信息技術推動智慧教育發展

智能信息技術包括以人工智能、虛擬現實等為代表的智能技術和以大數據、區塊鏈等為代表的信息技術，是工業4.0時代推動智慧教育發展的關鍵力量。目前，我國智慧教育雖在基礎設施與平臺建設等方面取得一定成績，但與真正實現智慧教育目標仍有相當距離。智能信息技術的快速發展有望破解當前智慧教育發展所面臨的主要問題，如圖2所示，將智能信息技術深度融入教育教學全過程，推動教育創新發展，是真正實現智慧教育的必由之路。

（一）智慧教育發展面臨的主要問題

智慧教育的出現源自2008年IBM總裁兼首席執行官彭明盛在紐約市外交關系委員會發表的演講《智慧地球：下一代的領導議程》，不久之后，在“智慧地球”理念的引導下，智慧教育破繭而出，成為信息時代教育發展的高級階段和未來方向。自誕生之日起，智慧教育的研究熱度一直都居高不下。受限于前期基礎和智能信息技術在應用領域的成熟度，現階段的智慧教育仍停留在理論研究、小范圍試點的量變積累階段，只有用智能信息技術解決我國當前教育發展面臨多年的主要問題與普遍性問題，智慧教育才能“破繭成蝶”，迎來質變。

筆者認為，我國發展智慧教育的核心價值在于將智能信息技術與教育教學全過程進行深度融合，破解目前教育發展面臨的瓶頸問題，打通“任督二脈”，促進全面革新，迎來我國教育新的黃金發展期。經過多年的探索與積累，我國教育信息化事業厚積薄發，已進入關鍵的破殼期。《教育信息化2.0行動計劃》的發布，不僅標志著教育信息化進入一個新的發展時代，也標志著智慧教育從1.0邁向2.0時代，智慧教育將不再僅限于少數發達省市層面的初步探索，而將在全國范圍進行推廣實施。智慧教育2.0時代，以智能信息技術推動教育創新發展成為當前的首要目標，為實現這一目標，我們需要解決當前智慧教育發展面臨的諸多問題。

1.大規模的個性化教育問題。實現個性化教育是教育普及化以后對未來教育的美好理想和普遍追求，受限于我國龐大的學生規模，加之技術的教育應用價值也未能得到有效發揮，難以實現每個學生按照自己的需求和喜好進行的個性化學習。

2.教育教學精準化管理問題。在教學過程中，教師對教學過程及學生學習效果的判斷依然在很大程度上依賴于以往的經驗，教學的改進缺乏科學的依據;在教育管理過程中，管理人員經常存在憑經驗辦理、拍腦袋決策的情況，難以對教育過程做出精準的調控和管理。

3.綜合思維能力培養問題。傳統的人才培養模式和人才評價機制重知識輕能力，教學更多是幫助學生理解和掌握書本知識，導致學生普遍應試能力強，創新思維能力、系統思維能力則非常欠缺，無法滿足當前社會發展對創新型人才的需求。

4.教育高位均衡發展問題。由于各地經濟社會發展不平衡，導致我國城鄉之間、東部沿海和西部地區之間的教育發展水平存在巨大差異，近年來，雖通過信息技術努力縮小差距，但仍未根本性破解這個難題，實現教育高位均衡的目標。

5.學習認證體系建設問題。MOOC、SPOC等在線教育模式的出現及推廣雖極大豐富了教育的形式，卻也暴露了目前教育缺乏有效的學習認證體系，除學校面授以外的其他學習過程和學習成果難以獲得公眾認可，在線教育缺乏應有的公信力。

（二）智能信息技術破解智慧教育發展難題

客觀地說，上述問題是教育發展所積累的、在上一次工業革命發展形態下難以得到有效解決的教育問題，也是在工業革命4.0背景下必須解決的教育問題。當前，以人工智能、大數據、區塊鏈等為主要標志的智能信息技術的快速發展為破解上述教育難題、推動智慧教育發展提供了極具說服力的解決方案。

1.AI+VR：營造有智慧的第二學習世界

AI（Artificial Intelligence）早于1956年在美國達特茅斯學院舉辦的夏季學術研討會上提出，但直至21世紀，在云計算和大數據的推動下，AI才逐漸受到人們的重視，并開始在農業、醫療、教育等領域發揮越來越重要的作用。VR（Virtual Reality）是一種綜合了計算機圖形學、人機接口技術、傳感器技術以及人工智能技術等多領域成果的新技術，早在20世紀90年代就被引入教育，是目前最具交互性的技術，能創造沉浸式環境，幫助學生獲得真實的互動視角，通過虛擬物理環境中的真實場景，解決地理、醫學、物理等學科由于高危險、高成本等原因，無法進行實際操作、訓練的教育難題。

AI主要探索的是人類智慧的本質，VR主要研究外部環境，兩者研究方向雖不同，但隨著技術的融合，AI和VR未來必將趨于融合，兩者發揮各自的優勢，并在一定程度上彌補對方的缺陷。在教育領域，AI和VR的結合將為學習者營造有智慧的第二學習世界，這個世界由VR虛擬的物理環境中的真實場景所組成，AI技術的引人為這個世界增加了智慧特征，能計算各種信息，虛擬各種學習場景，根據學習者特征智能地設定學習路徑、推送學習資源，從根本上解決學習交互的問題，實現個性化教育。另外，這種學習環境最大限度培養了學生的創新能力，通過開放式學習情境，發散思維，激發學生潛能，引導學生主動構建知識。業界常說，VR將帶你進入“第二個世界”，但正如Facebook的CEO馬克·扎克伯格所言，有智慧的世界才是真正的第二世界，只有將AI與VR結合起來，才能最大限度發揮其教育應用價值。

2.大數據+物聯網：推進教育管理精準化和教學智慧化

人類正在從IT（lnformation Technology）時代走向DT（Data Technology）時代，運用大數據技術推動教育管理精準化和教學智慧化已成為重要趨勢。大數據的教育應用過程包括數據采集、存儲、分析及呈現等一系列步驟，其中數據采集是關鍵，正所謂“巧婦難為無米之炊”，只有具備一定數量的教育數據，才能進行分析并挖掘出隱含的教育信息。物聯網是大數據分析數據的主要來源，通過傳感器、電子標簽（RFID）等教育環境或設備的感知技術，可穿戴設備、虛擬現實設備、眼動儀、腦電儀等學習者狀態的感知技術，以及感知數據的傳輸網絡技術等，實現人、物體和環境的數據感知與收集功能。正因為物聯網技術，智慧教育體系不但聯接了作為智慧體的人，也聯接了更多智能教育設備和教育環境。

物聯網采集的教育數據大體上可以分為兩類：管理數據和教學數據。對于教育管理類數據，主要通過教育治理決策支持系統對科研動態、人員資金、資源設備、校園安全、網絡輿情等進行準確分析和研判，精準把握學校發展動態，并對關乎學校未來發展及日常運作的事件做出科學的決策。對于教育教學類數據，通過研制師生成長和發展的大數據模型，掌握學生的學習興趣、學習風格，挖掘學生潛能，支持學生個體、群體的學業水平評估與動態監測，支持學生個性化課程和學習資源的推送，優化學生成長路徑，實現學生的智慧學習;分析評價教師教學表現，支持教師對自己的教育教學活動進行調節、校正和監控，優化教師專業成長路徑與教學方式，實現教師的智慧教學。通過教育大數據，能一改往日憑經驗管理和教學的現象，有效推進教育管理的精準化和教與學的個性化。

3.“互聯網+教育”：優化教育服務模式和資源配置方式

“互聯網+”思維的核心是基于互聯網的行業形態創新。在教育領域，互聯網的應用優化和創新了教育服務模式，原來由供給方驅動的教育服務逐步轉變為由學習者驅動的教育服務，教育更加關注學習者的需求，并不斷根據學習者對教育服務的反饋來調整、提高服務質量。更重要的是，通過互聯網技術的應用，教育資源的配置方式也在發生變化，教師資源及其他數字化資源等不再以學校為單位進行配置，而是通過互聯網進行流動，實現更大范圍內的共享。在流動過程中，網絡中的每個節點既是資源的消費者，也都有可能成為資源的生產者，教育資源在不斷流動的同時也在不斷更新，有效保證了教育資源的質量。另外，這種資源配置方式能解決偏遠農村地區師資落后、教育資源匱乏等問題，提高教育教學質量，推動教育均衡發展。

4.普適計算：改善教育服務的適配性

普適計算最早于1988年由施樂公司的MarkWeiser提出，強調把計算機嵌入到環境或日常工具中去，讓計算機本身從人們的視線中消失，讓人們注意的中心回歸到要完成的任務本身。普適計算的關鍵技術包括上下文感知、自然交互技術以及自適應技術，上下文感知能通過上下文的變化情況作出響應，自然交互技術能幫助計算機完成與物理空間環境的對話，自適應技術能根據請求即時為用戶匹配最佳資源。在教育領域，普適計算為改善教育服務的適配性提供了有效解決方案，通過感知、交互和自適應等一系列操作，為學習者動態匹配所需的設備、資源和服務，有效支持個性化教育發展。

5.區塊鏈：打造更加開放和更具公信力的教育系統

區塊鏈是近年來十分火熱的比特幣這類數字貨幣的底層技術，其最大特征是去中心化、開放性和透明性。區塊鏈技術或許代表著下一代互聯網，盡管目前該技術主要用于金融領域，但其應用領域在不斷拓展。從《教育信息化2.0行動計劃》已提及區塊鏈技術一詞來看，我們也許可以從中一窺端倪。另外，隨著“新高考”制度改革的逐步推進以及“互聯網+教育”的不斷發展，區塊鏈技術的教育應用將迎來良好發展契機，在構建在線教育、社區教育等非正規學習成果認證體系、打造更加開放和更具公信力的教育系統方面將發揮重要作用。未來三五年內，區塊鏈技術或將成為教育領域的熱點話題。

三、工業4.0時代的智慧教育新格局

工業4.0時代，在智能信息技術的推動下，各種教育難題有望得到解決，智慧教育進入快速發展階段，新的智慧教育格局正逐漸形成。所謂格局是指對事物的認知程度和認知范圍，其中“格”是指對事物的認知程度，格要精、細;“局”是指對事物的認知范圍，局要大。筆者認為，智慧教育的“局”體現在通過智能信息技術明確教育系統整體進化革新的方向和范圍，“格”體現在教育系統內部各組成要素的優化和升級，如下頁圖3所示，技術驅動教育發展，由內而外，最終形成智慧教育新格局。

（一）智慧教育的“局”：教育系統整體進化革新的方向和范圍

1.教育系統宏觀上擴展了科學治理和統籌決策能力，微觀上具有了個性化能力

以數據驅動為核心動力，以人工智能為關鍵技術，教育系統在宏觀上擴展了科學治理和統籌決策能力，形成對教育管理及決策過程的科學指導、對教育設備與環境的智能管控、對教育危機的有效預防與安全管理等;在微觀上具有了個性化能力，聚焦精準教學，向學生推薦個性化學習路徑和學習資源，客觀評價教學質量，輔助教師更好地調整和改進教學策略，重構教學流程，完善課程的設計與開發等。

2.教育系統提升了對教育形態與類型的適應能力

在物聯網、云計算、普適計算、虛擬現實等技術的推動下，物理空間和網絡空間趨于融合，云端一體化教育環境建設步伐加快，教育變得更加開放、智慧、多元，線上線下相結合的教學方式逐漸成為主流，教育服務具有更強的適應性，能夠以不同的方式、不同的形態展現給不同的學習者，以適應不同類型的學習需求，正規的學校教育和非正規的社區教育、自主學習等的界限逐漸被打破，終身學習具備了良好的教育環境和教育條件。

3.教育系統具有了內部因素正反饋和自我進化的能力

通過對教育數據的關聯性分析與深度挖掘，為教育系統內部因素的自我進化帶來前瞻性引導，使得教育教學流程、教與學方式、教育資源服務、教學質量評價等內部各要素形成正反饋和內部進化的能力，促進教育系統整體的自我演化和動態平衡。另外，互聯網的應用把教師、學生、家長、教育管理者和社會公眾等聯系在一起，每個人都是教育網絡中的一員，根據知識結構的發展、學習者與教學者的評價和信息反饋等，進行智能分析和判斷，并由教學者和學習者協同在現有教育系統基礎上完成進化或生成新的信息、資源等確保其具備可持續發展的生命力。

4.教育系統層次與結構發生根本性變革

智慧教育發展促進了知識體系的交流融合，學科專業、教育類型、教育階段的界限將慢慢變得模糊，加之學生“數字原住民”的特征加劇了學生的差異，推動人才培養模式的不斷創新，教育系統傳統涇渭分明的層次結構將逐漸被打破。另外，區塊鏈的出現有望加快學習成果認證體系的完善，互聯網的應用加快教育供給側改革步伐，教師、學生、企業等共同參與的教育新生態和教育產業鏈條正逐漸形成，教育機制體制結構將發生根本性變化。

（二）智慧教育的“格”：教育系統內部各要素的優化和升級

教育是一個復雜而又完整的系統，根據不同的劃分標準，其基本構成要素各不相同。筆者根據教育系統內部各要素的優化和升級，將智慧教育的“格”分為全新的教育理念、教育教學流程的重組、人才培養模式的創新等九大要素。

1.全新的教育理念

教育理念是人們對教育的理性認識成果，是指導教育實踐活動的主要依據，正確、先進的教育理念能有效促進學生全面發展，反之，錯誤、落后的教育理念則有可能為學生成長帶來不可預估的惡劣影響。因此，先進的教育理念是智慧教育必不可少的重要成分。值得關注的是，智能信息技術在教育教學中的不斷深入應用正倒逼著傳統教育理念的不斷更新，具體表現在這三個方面：第一，教育理念從封閉走向開放。互聯網技術的飛速發展縮短了人們的時空距離，獲取信息的方式更加快速、便捷，傳統封閉式教育格局正在被一種全方位的開放式教育模式所取代;第二，教育理念從單一走向多元。技術的應用擴大了學生的差異，多元化教育理念不斷深入人心，教育變得越來越具柔性，教學過程及管理過程也變得更加彈性和有活力;第三，教育理念從一刀切走向個性化。信息社會鼓勵學生張揚個性，勇于質疑，創造更多條件激發學生創造性思維，為個性化教育提供資源和環境。

2.教育教學流程的重組

教育教學流程的重組及再造是促進信息技術與教育教學深度融合的關鍵所在。西安電子科技大學校長楊宗凱曾多次強調：“信息化的關鍵在于‘化，‘化就是教育流程的重組與再造”。重組教育教學流程是一個十分龐大的命題，涉及教育的方方面面，這里主要強調四個方面的重組：第一，角色重組。老師由知識傳授者變為教學活動組織者，學生從教學資源和知識的消費者變為消費者、創造者雙重身份，企業從工具提供者變為資源提供者和學習活動參與者;第二，教學結構重組。“互聯網+教育”的發展推動在線教學與課堂教學的有機融合，最大限度滿足不同學生的學習需求，減輕教師教學壓力;第三，課程模式重組。翻轉課堂的出現打破了固定化、流程化的課程學習模式，學習由“先教后學”轉變為“先學后教”，學生的自主學習和協作學習能力得到極大鍛煉;第四，教育資源重組。學生可通過“一張網，一個移動終端”網羅最優質資源，足不出戶就可聽到名師講課。另外，這種教育資源重組還有利于緩解教育發展不均衡的問題，利用互聯網為偏遠山區學生輸送更多優質學習資源，縮小城鄉間教育發展的差距。

3.教與學方式的變革

隨著新一輪基礎教育課程改革的提出，變革教與學方式的呼聲一直十分高漲，并且出現了像昌樂二中、鳳城六中這樣的典型案例。技術的飛速發展也進一步為教與學方式的變革提供更多支撐環境，成為構建智慧教育新格局的一個重要組成部分。在教學方式方面，從“重傳授”轉變為“重發展”。教師不再居高臨下地向學生灌輸知識，傳統講授式教學逐漸向更有利于促進學生全面發展的自主學習、合作學習、探究性學習等形式轉變;在教學元素方面，知識、資源、信息、數據等成為重要組成部分;在教學特征方面，學習變得隨時隨地、動態適需，通過云端一體化學習環境，學習可隨時發生在除學校以外的其他任何地方。另外，隨著人工智能、大數據、普適計算等技術在教育中應用的不斷深入，許多網絡學習空間、在線教學平臺等都可以根據學生的個性化特征及學習需求等動態調整教學內容及方式，為學生個性化學習服務。

4.學習空間的重構

學習空間環境既包括由物理空間及其內部設備所構成的空間環境（即“教室”），也包括基于網絡的線上學習空間環境。正所謂“工欲善其事必先利其器”，越來越多教育工作者意識到學習空間的重要性，提出要重構學習空間，優化學習環境。自2015年起，《地平線報告》連續三年把“學習空間重構”作為未來影響教育的發展趨勢。當前，一場學習空間環境改造運動正在興起。

學校教室的傳統布局采用最古老的“三中心”（教師、書本、知識）模式進行授課。這種教室環境限制了新型教學模式的開展和學生的個性發展，不利于創新人才培養。因此，迫切需要將傳統呆板教室改造為具有創新性、靈活性、開放性等特征的新型現代教室。具體來說，教室改造需要遵循四個原理：第一，建筑學原理，包括了解學生就座、起立時桌椅的必要活動面積，確定教室的平面形狀和尺寸等;第二，心理學原理，包括考慮教學空間尺度和環境色彩對人的行為和情緒的影響，不同學科對環境特有的審美要求等;第三，人體工學原理，包括選擇適合大多數人的尺度要素，運用人體工學理論選擇課桌、椅子、講臺等物品;第四，教育學原理，包括采用靈活多樣的布局方式，合理引入和使用教學IT設備，允許信息和資源的交流和共享等。

除教室空間外，網絡學習空間也亟待優化。事實上，線上學習空間是對線下教室空間的重要補充，將兩者結合起來能最大限度發揮空間環境對學習效果的促進作用。目前，網絡學習空間正朝著“四化”方向發展：第一，一體化。利用線上平臺便捷、泛在、實時等優勢，著力解決線下空間無法滿足的教學需求，并為更多非正式學習提供支撐環境，實現線上與線下、正式與非正式學習的一體化;第二，個性化。根據學生的個性特征和興趣愛好等，提供相應的資源和環境，為學生打造專屬的個人學習空間;第三，數據化。利用大數據，對學生的行為數據進行全面采集和分析，深入挖掘隱藏的教育信息;第四，智能化。利用人工智能精準把握學生的學習需求，智能診斷學生的問題，提出有針對性的學習建議。

5.教學質量評價方式的優化

評價是衡量教學質量的一把標尺，對教學質量進行科學評價既能真實體現學校辦學水平、課程發展水平和教師教學水平，又能深入觀察和剖析教學過程，幫助教師深刻分析和反思教學行為，有效提升教師的教學藝術與個人發展。近幾年來，各地智慧教育快速發展，許多學校積累了一定數量的教學數據，在數據挖掘和分析方面也具備了一定的經驗，因此在大數據和人工智能的驅動下，開始嘗試對教學質量評價方式進行優化，主要包括三個方面：第一，課堂教學的全錄播數據采集與課堂教學質量分析與評價。通過錄播的視頻、音頻，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀這三維課程目標角度分析課堂教學質量;第二，在線教學平臺的教學過程分析與評價。通過在線教學平臺的行為日志數據，對師生在線教學情況進行分析和評價，包括內容瀏覽情況分析、學生活躍情況分析、測驗成績分析、投入的時間等;第三，教學管理系統結構化數據的分析與評價。通過教學管理系統的課表、學生選課記錄、學生課程成績等數據，考察課程對學生的吸引力、學生成績的影響因素、課程安排合理度等指標。

6.教育治理方式的升級

在各級教育治理過程中利用大數據技術，全面升級教育治理方式，構建教育治理的大數據模型，建立教育治理決策支持系統，以支持教育政策制定與調整的科學化。大數據在教育管理中的應用價值主要體現在三個方面：-是教育的科學決策。包括教育質量數據指標的關聯性和影響性分析、教育發展的橫向與縱向對比、地區的教育不平衡分析與教育精準扶貧、校園的資源配置、交通人流等現代化治理;二是教育設備與環境的智能管控。包括基礎設施的智能運維管控、通過物聯感知獲取和分析設備的分布情況和運行情況、通過物聯感知分析和管控消防、節能等情況等;三是教育危機預防與安全管理。包括網絡輿情分析和趨勢預判、師生的身體健康/心理健康異常預判與危機干預、網絡安全態勢感知與主動介入等應用方向。

7.人才培養模式的創新

當前，我國社會發展亟需創新型人才，國務院印發的《統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》明確指出，培養拔尖創新人才是“雙一流”建設的主要任務之一。傳統僵化、標準化的人才培養模式一定程度上限制了創新人才的培養，因此，需要在適應社會發展需求和遵循學生成長規律的前提下，對人才培養模式進行相應的改革與創新。首先，創新學科體系。以互聯網為代表的信息技術正不斷沖擊著傳統人為方式建立起來的學科體系，不同學科間、同一學科不同層次知識間不斷滲透、融會貫通，多學科交叉融合的知識體系正逐漸形成;其次，創新學校組織形態。進入工業4.0時代，學生接收知識的途徑更加多樣、便捷，學生個體間的知識結構、能力水平的差距不斷拉大，根據興趣愛好及能力水平選擇不同層次班級的走班制更能適應時代發展需求;第三，創新人才評價機制。制定多元化評價標準，從注重對知識的考核轉變為注重對能力的考核，尤其需要考核學生的批判性思維、創新創造、以及信息時代的技術應用能力。

8.學習型社會的形成

工業4.0的到來標志著人類邁入了終身學習時代，技術日新月異成為新常態，知識總量空前膨脹，不掉隊的唯一路徑是終身學習。我們需要突破傳統思維，將學習常態化和動態化，樹立終身教育的理念與體系，驅動學習型社會的建立與發展。第一，推動“互聯網+終身教育”新模式的構建。充分挖掘互聯網技術的獨特優勢，將學習整合嵌入學習者的日常生活，而不是將學習簡單、機械地分隔為一個個獨立的時間單元;第二，以學分銀行為核心打造職后教育，實現職前和職后一體化發展道路。在校學習、繼續教育、社區教育、企業培訓等教育活動都可利用學分銀行完成學分認證、學時計算、學業考核，區塊鏈技術確保了整個過程的安全、可靠，從而真正構建起一種支持終身學習的新型教育評估管理機制，提高個體職后繼續學習的積極性，有效促進“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會的構建。

9.教育體制機制的創新

教育體制是教育機構和教育規范這兩個要素的結合體，教育機制是教育現象各部分之間的相互關系及運行方式，兩者雖內涵不同，但在結構上是相融的，性質與功能上是互補的。智慧教育的體制機制創新主要解決的是怎么做的問題，是指如何利用智能信息技術，推動智慧教育發展。筆者認為主要通過“五大突破口、三大任務”，創新教育體制機制。“五大突破口”是指：一是加強頂層設計，建立協同推進機制;二是加大投入力度，完善基礎設施建設;三是重塑教育供給模式，擴大優質教育資源的覆蓋面;四是利用技術支持教學模式的改革和創新;五是利用大數據優化教育治理和決策。“三大任務”包括：第一，創新教育服務模式，包括服務形式、服務業態和服務內容。第二，優化教育政策環境，包括準入制度、采購機制和體系規范;第三，構建教育資源共建共享機制，包括保護教育資源知識產權、搭建教育資源共享平臺、鼓勵教育資源全員建設。

四、結語

工業4.0時代已經到來，在大數據、人工智能、虛擬現實、區塊鏈等智能信息技術的推動下，教育正發生深刻變革，最終指向智慧教育及其新格局的構建。本文從工業4.0教育變革的趨勢和走向的角度出發，闡述了在智能信息技術推動下，教育系統的整體革新和內部優化，闡明了智慧教育發展的方向。我們期待通過智慧教育新格局的構建，真正在教育領域產生技術紅利，在工業4.0浪潮中乘風破浪，以教育信息化全面推動教育現代化，實現建設教育強國的偉大目標。

作者簡介：

胡欽太：教授，博士，博士生導師，研究方向為信息化教育與傳播研究（huqt8@scnu.edu.cn）。

劉麗清：在讀博士，研究方向為信息技術與教育應用（liulq@scnu.edu.cn）。

鄭凱：高級實驗師，博士，研究方向為教育信息化、計算機網絡（david@scnu.edu.cn）。