智慧教育引領教學方式新變革

葉宇平，何 笑

(上饒師范學院 經濟與管理學院，江西 上饒 334000)

在信息技術的高速發展下，互聯網+、大數據、VR、5G等新型技術對人們的生活產生了巨大的影響。在教育領域，信息技術的發展對教學方式的變革作用也日漸凸顯，有學者提出了智慧教育的理念。目前，智慧教育已經引起了國內外學者和機構的極大關注，為了加快教育現代化和教育強國建設，《教育信息化十年發展規劃(2011-2020)》提出將信息技術和智能技術深度融入教育全過程[1]。2018年4月出臺的《教育信息化2.0行動計劃》，將構建網絡化、數字化、智能化、個性化的教育體系，完善教育資源服務體系，極大地實現教育資源的共享。通過技術變革重新構建學與教的多重模式，推動智慧教育體系的建立。

一、智慧教育解析

(一)智慧教育概念的提出

智慧教育(smarter education)的概念最早可以追溯到1997年著名科學家錢學森所提出的“大成智慧學”。它引導人們如何盡快獲得聰明才智與創新能力，其目的在于使人們面對浩瀚的宇宙和神秘的微觀世界時，面對新世紀各種飛速發展、變幻莫測而又錯綜復雜的事物時，能夠迅速做出科學、準確而又靈活、明智的判斷與決策，并能不斷有所發現、有所創新[2]。在科學哲學的指導下，把各學科結合起來，進而到達大成智慧。簡而言之，就是“集大成、得智慧”。在信息技術的催化下，2008年國際、商業機器公司(Internation Business Machines Corporation,IBM)在《智慧地球：下一代領導議程》中第一次提出了“智慧地球”的概念。在其構想下，當技術發展到一定階段，通過移動傳輸技術、物聯網技術、VR技術等，地球上的一切事物都可以被感知、被互聯[3]。當技術與教育領域相融合時，智慧教育的想法被提出。

(二)智慧教育的內涵

隨著信息技術的進步，越來越多的學者開始從信息化的角度對智慧教育賦予新的內涵。祝智庭認為智慧教育主要由智慧教育理念、智慧環境、智慧教學法及智慧人才四部分組成，利用先進的信息技術，構建智慧學習環境，在教學法上進行創新，培養具有優良價值觀、思維品質和創造力的人才[4]18。曹培杰認為智慧教育的目的是使人實現“智慧成長”，在人工智能技術的推動下實現學習環境、教學方式和管理方法上的智慧變革，使教育服務更加個性化、靈活化和明確化，把人放在最核心的位置，啟迪智慧[5]。黃榮懷認為智慧教育有三重境界，從智慧學習環境到新型教學模式，最后是現代教育制度。智慧教育是一個教學系統，由學?；驀姨峁└咝У膶W習體驗的系統，它能利用現代科學技術為學生、教師和家長等提供一系列差異化的支持和需求服務，能全面采集并利用參與者群體的狀態數據和教育教學過程數據來促進公平、持續改進績效并孕育卓越的教育[6]。楊現民從生態視角出發，認為智慧教育是一種教育生態系統，其依靠當前最新的信息技術，旨在實現技術與教育的深層次融合，同時使參與教育的各過程的相關者實現智慧成長[7]。

與智慧教育密切相連的另一個概念是智能教育。隨著人工智能技術的變革，對很多行業都產生了巨大的影響。人工智能在教育領域的應用就是所謂的智能教育。祝智庭認為智能教育內涵是智能技術在教育實踐中的應用以及將人工智能技術作為教學內容[8]。智能教育從根本上來說只是借助技術手段來改進教學模式和效果，智能教育是實現教育信息化的技術路徑，使教育過程更加便捷化、智能化和高效化，但是它無法達到教育核心理念的變化以及智慧能力的開發，只是一種理想化的教育技術形態。而智慧教育不僅僅在于技術的引入，更重要的是教育理念和方式的升級。智慧教育更注重對人智慧能力的開發，需要由內而外的領悟，不單是由外至內的傳輸。智能教育更多強調的是技術，將技術應用于教育，技術與教育能否有效結合與協同。但智慧教育的核心是人，是為了挖掘人的能力和價值，技術只是手段和方式，在信息技術的支撐下發展更深的創造力。智能教育是從技術和工具出發，而智慧教育是從教育的完整形態和價值理念出發，智慧教育是智能教育的進階形態，在教育信息化的演進過程中都將以智慧教育作為先導理念。

綜合已有的研究成果，我們認為智慧教育應以學習者為中心，在教育基礎設施信息化的前提下，充分運用智能技術和設備，通過定制化和差異化的教學來促進學習參與者的智慧發展。智慧教育具有一個全面且深刻的含義。從學習者的角度來看，智慧教育以學習者為中心，力求通過技術的推動，基礎設施的智能化，使學習者能更加主動地參與到教學中來，促進更加有效的人機協作。通過個性化的學習服務使學習者的興趣和效率提高，學習體驗更加豐富和完整。從技術角度來看，智慧教育通過信息技術設備如智能設備、傳感器、通訊網絡等形成動態的學習環境，將學習者的學習過程進行有效分解，支持學習前的有效需求分析、學習中的感知記錄及學習后的診斷評價。從教學者的角度來看，智慧教育中的教師的角色將是多樣化的，既是教學者也是學習者和設計者。教師利用智慧系統對教學進行有效設計和監測，同時根據反饋不斷改進和完善，實現和學生之間的深度交互，提高教學效果，教師自己也將變身為學習者，利用智慧學習環境提升其專業技能和知識儲備。教師的職責將更加多元和復雜。

(三)智慧教育的演進過程

隨著技術水平的提升，教育形式發生了很大的變化。從過去的傳統教育到現如今的智慧教育，經歷了幾次演變，如表1所示。

表1 教育形態的演進過程及范式比較分析

續表1

傳統教育經過了幾千年的沉淀，從最初的口口相傳到形成文字記載，到載體的便攜性變化，其始終都是以教師為中心，以課堂為中心，以教師講授為主，學習者被動接受為輔，教學的過程大多集中在固定場所如教室。師生面對面的交流是主要的交互方式，以掌握教材中的內容為主要目的。教具也相對簡單，如黑板、粉筆、模型、教具、教科書。教學資源相對缺乏，獲取知識主要以紙質書籍為主，如教材和報刊，時效性較弱，更新慢，不能及時獲取國內外最先進的知識。評價方式多是教師對學生的評價和考核，以卷面考試形式為主。交互程度較弱，學習者與教師的交互、學習者和學習內容的交互、社會性交互都較少，深度不夠。

當現代信息技術在教育中應用之后，計算機成了人們生活中的一部分，通過網絡實現新的教學方式，出現了遠程教育，為廣大非在職學生提供了學習、進修和學歷提升的機會。多集中于專業學歷學位教育和各類培訓項目。遠程教育通過多種媒體方式將教學資源分享給學習者，有課件學習、網上作業、在線測試等，學習者和教師在空間上是分離的，學習的場所和形式相對靈活，需要學習者始終保持自發的學習動力。學習者可以在學習論壇或者網絡平臺進行討論和交流，提出問題尋找解答，與其他學習者和教師的交互更加頻繁和深入。

數字教育意味著從教到學都更加技術化，極大地體現了技術對教育領域的影響。隨著移動通訊技術的發展，學習不再局限于固定的空間和地點。出現了大規模的開放課程、MOOCs、微課等多種新型數字教育資源，利用移動設備可以隨時隨地進行學習。很多軟件和設備可以對學習者的數據進行記錄，包括學習者個體數據、學習過程中的數據和學習環境數據。這些數據都切實地來自每一個學習者，真實性強，通過技術對這些數據進行分析，評價更加多維。與之前相對被動的學習狀態相比，數字教育中學習者更加主動。

智慧教育是基于物聯網、云計算、大數據及AR等先進技術的教育形態。利用技術設備不僅可以接觸到大量的教學資源，還可以定制個性化學習服務，以學習者為中心，根據所收集到的每個學習者的情況按需設定和推送。將技術影響滲透到學習的方方面面，貫穿于學習全過程，完全地脫離時間和空間的束縛，學習的自由度和主動性將大幅提升。智慧教育可以讓任何人在任何時間任何地點學習任何內容，并給予學習者任何學習支持。智能設備可以對學習者的數據進行記錄，不同于數字教育的是，智慧教育通過“智能計算”，實時記錄和處理大數據，不僅對現有情況進行有效分析，而且在智能分析之后會給予反饋和修正以及替代方案，給出更有效的教學干預方式，以便學習者獲得更好的學習效果，這是由于計算模式發生了很大變化。網絡教育中的計算關系主要是個人的、私密的，智慧教育則是聯通的、融合的、開放的。每個人都可以連接很多計算機共享資源，利用便攜設備隨時隨地訪問互聯網，獲得所需的信息和服務?！爸悄苡嬎恪笔怯布?、軟件和網絡技術的新一代集成，它為信息技術系統提供對現實世界的實時覺知和高級分析,從而優化業務流程、消除業務負擔，該情境感知和自動分析功能使得硬件設備更加智能化[9]24。另外，智慧教育的環境下更易實現深度交互，交互的形式更加及時和多樣。不僅是教師與學習者之間、學習者與學習資源的交互，更能實現學習者與學習者、學習者與學習設備、教師與學習內容、學習者新舊概念之間的交互。

二、智慧教育的學與教方式新變革

(一)教育理念及思維的升級與更新

智慧教育理念一經提出以后，受到各國教育學者廣泛關注。世界多國多地區都將智慧教育作為未來的發展方向，如韓國、澳大利亞、新加坡等都頒布了相關的國家政策。智慧教育是一次教育理念的轉型升級，一種全新的教育業態，拋開傳統的教育思維，不再局限于學生的學習能力和創造能力的培養，更重要的是開發學生的智慧能力，這是一種更高階的思維能力。智慧教育要培養具有良好價值取向、較高思維品質和較強思維能力的智慧型人才(善于學習、善于協作、善于溝通、善于研判、善于創意、善于解決復雜問題)同時改變以教師為主導的現狀，教師由傳授者變為引導者，學習者不再是被動的聽從者和受令者，可以從知識的吸收者變成知識的交流者和傳播者[10]。智慧教育賦予學生更多自主性，充分體現以學生為中心的思想。

趙興龍認為在智慧教育的背景下，重點在于育人，即培養什么樣的人的問題。智慧教育不是直接灌輸給學生智慧，而是在促進學生發展核心素養過程中逐漸積累智慧，是為學生的未來生活和發展做準備，讓學生如何通過內化而逐漸把個體需求和社會需求結合起來[11]。因此智慧教育在利用技術促進學習行為有效發生的同時，讓學習者由淺層學習實現深度學習，由信息接受者變為信息增強者，了解并創造自身的內在價值和智慧能力，實現自我追求。

(二)學習環境實現更深技術融合

智慧教育的一個核心就是構建智慧學習環境，即將學習者、教學者、管理者、媒體、教學資源等通過技術融合在一起，形成一個集成化、智能化、開放性的虛擬現實學習空間[12]。它將為學習者的學習和發展提供支持。智慧學習空間富有交互性，將會有大量的計算設備、多模態交互技術模塊、情景感知(Context Awareness)模塊被嵌入到并隱藏在實際的物理環境中，這些模塊之間相互協作并主動為學習者提供服務，使得智慧學習空間擁有立體、連續的交互通道[13]。智慧學習環境基于物聯網、大數據、云計算、編碼技術、移動通信、多功能交互設備技術、人工智能技術、增強現實技術(AR)等，將更加智能和個性化。其中，物聯網技術是指通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術[14]。由此實現智能環境控制，對學習者所處的外在物理環境，如光、溫度、濕度空氣質量進行監控，隨時調整至適宜狀態，為師生提供最舒適的學習環境，甚至對學習者的動作、行為、面部表情、語音等進行實時識別，幫助教學者及時掌握學生的學習狀態。同時教學系統、桌面平板電腦等與個人終端連接，都將實現智能操控。而增強現實技術(AR)是將計算機生成的虛擬信息如圖像、視頻等投入到現實空間，將虛擬影像與現實混合，使用戶可以與之互動。智慧學習環境的具體化將落實到智慧校園、智慧課堂、智慧實驗室、智慧學習中心的建設中。

(三)智慧教育革新學習模式

在“信息技術+教育”的時代，傳統的課堂教學的學習模式將發生徹底變化，學習者被置于整個教育過程的核心位置。在智慧學習環境中學習者將獲得多元化、個性化及精準化的學習服務。智慧教育更加注重學生的需求、感知、個體體驗以及反饋。隨著大量智能技術的應用，智慧教育下平板電腦、手機等個人終端將成為常規的教學媒體。學習者可以隨時隨地進行任何內容的學習，實現泛在學習(Ubiquitous Learning)。智慧學習環境能夠感知學習者的情況，通過收集和記錄數據，分析學習者需求、偏好、優勢和不足，再精準地按需推送個性化的學習內容。學習者不僅可以在固定的智慧環境中(智慧課堂、智慧實訓室等)學習，接受老師的面授，也可以依靠移動通訊技術和智能設備在任何地方自主學習，實現線上線下(Online to Offline)融合，正式學習與非正式學習(碎片化學習)相結合，提供學習效果，促進深度學習的發生。

學習是發生在一定社會文化情境中的知識獲取、實踐分享和社會交互的過程。學習脫離不了它的相關屬性，如社會性、共享性及情境性等。因此學習者往往會自發形成學習小組，亦稱學習共同體。學習共同體是指分享共同的情感、價值觀和信念的群體，他們習慣性地一起積極參與相互學習[4]26。學習者以微信群和QQ討論組等形式組成共同體，利用虛擬現實(VR)和增強現實(AR技術)從現實空間走向虛擬空間，通過建立虛擬仿真空間以及虛擬角色扮演，根據案例自行設定數據和創建對象，全方位全感官參與學習過程，進行實景體驗和探究性學習，對學習內容和資料形成更直觀更立體的認識，促進深層次的認知能力的實現。

(四)學習資源有效整合與共享

智慧教育下的學習資源平臺功能從單一的儲存、記錄轉變為共享、應用和創新。資源的形式也從靜態的、封閉的文本、圖像等轉變成動態的、開放的學習資源。MOOCs、微課、云課堂等線上平臺有效地實現了全面的資源整合與共享。當前社會上的學習者被喻為數字土著(Digital Natives)，他們出生在數字時代，并且伴隨著信息技術的發展而成長，從小就可以接觸到電腦、手機等智能設備，因此他們的學習習慣和偏好呈現出不同的特點：他們喜歡多任務平行處理和超鏈接資源，相對于文本更接受聲音、圖片和影像，可以迅速地接受信息，更希望獲得肯定和嘉獎[15]。以往的學習資源已不能滿足“數字土著”的需求。傳統意義上的教材將升級成為“學材”+“習材”，智慧學習空間還將加入“創材”，實現生態學習資源，“學材”主要是傳授知識內容，“習材”將知識內化，“創材”實現知識的溢出作用。三者相輔相成，促進學習者智慧能力的開發[9]33。

網絡平臺有豐富的、多層次的、多學科的學習資源，教師可以設置資源庫，將電子課件、教案資料、習題等上傳，可以聚集大量優秀教師的教學資源。學習者可以通過尋找鏈接找到自己最需要的資料，隨時對資源進行分類整合，設置標簽和重點，學習過程更加具有條理化和系統化。資源平臺的豐富性還可以促進學習者進行跨學科學習，實現不同學科知識的交叉融合，讓感興趣的學生也可以接觸到非本專業的知識，提升學習者的綜合學習能力和理解能力，在教育不發達的地區，也能實現資源共享，那些貧窮地區的孩子也可以獲得優質的教學資源，進而解決教育的區域不平衡問題。

(五)大數據分析技術下全面的教學評價體系

教學評價是對教學工作質量所作的測量、分析和評定，它包括對學生學業成績的評價，對教師教學質量的評價和進行課程評價[16]。教學評價往往依據一定的教學目標和評價指標對整個教學過程及結果進行評判，不僅局限于學生學習的評價，還包括對教師、教學內容、教學方式、教學環境等多因素的評判。傳統方式上的學生學習評價主要是教師結合考試測驗成績來形成，對學生的評價過于死板和絕對，缺乏對學生數據多維度的采集和分析，缺乏對學生學習能力的多方面考察。對教師教學和課程方面的考察也相對單一和形式化。

智慧教育背景下的學習環境更加智能化，可以感知環境變化、學習者的特征，記錄各項數據。在大數據分析基礎之上的教學評價體系將更加豐富和全面，注重評價的實時性、個性化和科學化。學習者在學習過程中會產生大量的數據，智慧教育下可以實時分析得到的數據并給予反饋，讓教師及時掌握學生的學習狀態，進而調整上課的節奏和方式，提升教學效果，實現教學深度交互。智慧學習環境下獲取的數據可以記錄和描述過去發生的情況，對正在進行中的學習進行有效干預，預測未來可能出現的趨勢和現象。學習者能夠更加充分地融入整個學習過程，讓教師對學生學習情況有全方位的了解，有利于教師做出正確的選擇和判斷。在智慧教育環境下，教學評價不再只存在于教學活動之后，而是可以出現在教學活動的過程之中，評價指標和評價程序更加多元和合理。當教學評價更多的基于數據分析之上時，智慧教育為教學提供了更智慧更客觀的評判。

三、智慧教育發展路徑

(一)培養智慧型教師與教學智慧

智慧教育需要智慧型教師。教師理解智慧教育理念，能發現并培養學生的智慧學習能力，同時，自己擁有較高的專業和技術能力，對環境變化適應性較強。整合技術的學科教學知識TPACK(Technological Pedagogical Content Knowledge)是密歇根州立大學的MatthewJ.Koehler和Punya Mishra提出的概念。TPACK包含學科內容、教學法和技術三種要素，并進行有機整合所形成新的知識[17]。TPACK模型是當下教師信息技術能力的主要模型，在智慧教育下要求教師善于利用TPACK框架，了解學習者的情況，設計教學過程，提高教學效果。教師的教學智慧與其教學經驗和反思有關，是教師在一定的知識沉淀和經驗總結之后而得到的智慧和能力。教學智慧更是一種態度、境界和格局。擁有教學智慧的教師在處理事務時更加得體更加人性化，不僅能在學習上也能在生活上給予學生啟迪，更受學生的歡迎，教學效率也更高。

(二)打造智慧教室與智慧課程

無論何種教育形態都離不開課堂教學，只不過不再是傳統的黑板粉筆教室或者多媒體教室，而是智慧教室，智慧教室和智慧課程是實現智慧教育的硬件基礎。有學者提出，生態化智慧學習環境的四大原則，即以學生為中心、以數據為中心、以服務為中心、以體驗為中心[18]。建設智慧教育示范區，選擇資源和條件相對好的地區和學校，對其數字化系統進行改造，建設智慧教室和教學資源平臺，對存在的問題進行修正和改進，推進智慧教育模式的落地。上海交通大學在2016年暑假啟動了“智慧教室”改造項目，將閔行校區中院8間普通教室升級改造?！爸腔劢淌摇迸鋫洵h境智能管理系統(環境照度感應器、溫濕度感應器)、高速無線網絡、電子交互白板、線上線下融合(云課程平臺、微課)、無線投屏、課堂答題器Clicks、網班系統NetBan.cn、威爾攝像考勤機(人臉識別)等，為智慧教室的打造提供了應用典例[19]。

學習內容和資源的主要載體是課程，所以智慧教育發展過程中不能忽視智慧課程的建設。智慧型課程旨在著力培養學習者的高級思維能力和適應時代的創新能力，使學生更富有智慧地學習，教師更富有智慧地教學。智慧課程具有多元性、選擇性、生成性、發展性、智慧性、創造性、泛在性、終身性、虛擬性和真實性等特點[20]。智慧課程在內容、形式及體系等方面實現全面升級和創新，能有效挖掘學生的智慧學習能力。

(三)建立靈活的智慧管理模式

傳統意義上教學管理是對各職能部門進行明確分工，為學校運行提供組織保障，但是學校管理的行政化傾向越來越嚴重，一些行政力量往往處于學術力量之上。學生和教師的主動性和積極性受到了影響。智慧管理模式是教育信息生態系統中的一部分，借助新興技術和科學管理方式，教育管理變得更加靈活。智慧管理是指通過智慧管理云平臺系統，對外界需求進行智能處理，為教育管理提供資源配置、數據集成、信息管理、運行狀態監控、教育質量監測等業務支持，實現教育智能決策、可視化管控、安全預警和遠程督導，提升教育管理智慧化水平的過程[21]。

依托物聯網、大數據等信息技術，智慧教育的管理模式使教育管理變得智能化和公開化，由“人管”轉變為“智慧管理”，不同系統的數據可以實現實時共享，節約管理人員的時間和精力。運用云計算等技術對大量的數據進行收集和分析，可以為管理者決策提供更加全面和準確的信息。對校園情況實時監控與對比分析，一旦有突發事情，可以提前預警，提高管理效率，降低風險。通過智慧校園的建設、升級軟硬件設施及可視化界面進行管理操作，教學管理流程更加精簡，教學管理過程更加科學和規范。

(四)推動產學研用一體化與PPP合作模式

中國各地區教育水平和教育資源分布不均衡，在發展智慧教育過程中，不僅需要政府的主導，更需要社會力量的共同參與。如，新加坡的“iN2015”計劃，在其實施過程中，新加坡政府運用了PPP(Public-Private Partnership)合作模式，即政府和社會資本合作的一種項目運作方式。其中政府負責高層設計、戰略制定、試點探索，高校和企業研發部門合作互聯。依靠政府的政策支持，高校的技術支撐、企業的研發及經費支持，新加坡的智慧教育產業鏈得以快速發展，為新加坡培養了一批優秀的創新人才。中國高?？梢越Y合自身的科研和教學力量，通過產品試驗提供大量的有效數據，收集反饋信息的同時進行基礎性研究。聯合教育行業中的知名企業，組建聯盟，建立標準，提供有質量的教育產品。充分利用政府、企業、學校、研究機構的資源，推動產學研用一體化。

四、結 語

當下人們生活的方方面面都在轉型升級，智慧城市、智慧醫療、智慧交通等等，教育的智慧轉型也是順應時代潮流。智慧教育從教育理念、學習環境、教學方式、評價體系、管理模式等方面進行革新，但在智慧教育的發展過程中也必然會遇到一些問題和阻礙，因為這是一次現代教育體系的變革，需要多部門多層次多路徑的協調與配合。教育形態歷經多種形式演進在不斷的創新與變革中最終會走向智慧教育，讓學習者真正地發掘和收獲“智慧”。