智慧教育生態(tài)下的云產(chǎn)教融合育人模式研究

黃文偉

（廣東省教育研究院，廣東 廣州 510035）

智慧教育是依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、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。信息技術(shù)和人工智能在教育領域的運用，整合和增加了教育資源，變革和豐富了教學手段，重組和建構(gòu)了智慧教育環(huán)境及生態(tài)，極大地改變了傳統(tǒng)的教育模式及教學方式。以智慧教育生態(tài)下的技術(shù)技能人才培養(yǎng)與廣東職業(yè)教育教學改革為例，廣東輕工職業(yè)技術(shù)學院、廣州番禺職業(yè)技術(shù)學院等高職院校和華為、科大訊飛、騰訊等企業(yè)合作，借助5G 的高帶寬、低延時優(yōu)勢，利用華為云、阿里云、騰訊云的大容量、彈性擴容、高安全性特點，依托鴻蒙分布式軟總線多設備融合為“一個設備”的技術(shù)，破解了技術(shù)技能人才培養(yǎng)的多主體協(xié)同難題，變革了職業(yè)教育教與學的方式，使學校課堂與企業(yè)車間真正在云端融為一體，理論教學、實踐教學、項目操作隨時切換、教學資源即時共享。上述智慧教育生態(tài)下的技術(shù)技能人才培養(yǎng)與職業(yè)教育教學變革，歸根結(jié)底源于智慧教育生態(tài)下的云產(chǎn)教融合育人模式變革。

一、智慧教育生態(tài)下的教育變革特點

智慧教育生態(tài)是以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)、人工智能等新一代信息技術(shù)所打造的、以智慧環(huán)境為基礎的相互聯(lián)系、相互依賴、自我適應、自我進化的教育系統(tǒng)［1］。智慧教育生態(tài)旨在提升現(xiàn)有數(shù)字教育系統(tǒng)的智慧化水平，實現(xiàn)信息技術(shù)與教育主流業(yè)務的深度融合，真正實現(xiàn)智慧教學、智慧學習、智慧管理、智慧評價、智慧科研和智慧服務，促進教育利益相關(guān)者（學生、教師、家長、管理者、社會公眾等）的智慧養(yǎng)成及可持續(xù)發(fā)展。智慧教育生態(tài)下的教育變革特點包括：

（一）數(shù)字孿生技術(shù)下的教學安排變革

數(shù)字孿生技術(shù)是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程［2］。運用數(shù)字孿生技術(shù)，克隆出與之對應的虛擬世界，在虛擬世界中進行各種創(chuàng)新性嘗試與改革，從而提前知曉該決策運用在現(xiàn)實生活中是否可行，大大減少了試錯的成本，并且該嘗試可以不斷調(diào)優(yōu)，使得決策更加優(yōu)化。數(shù)字孿生技術(shù)通過構(gòu)建一個虛實對應、相互映射、協(xié)同交互的智能系統(tǒng)，借助虛擬世界的變革找到現(xiàn)實世界問題的解決方法，因而在海洋工程、智慧城市、智能制造等多個領域的規(guī)劃設計層面廣泛應用。

數(shù)字孿生技術(shù)應用于教育領域，即是將人才培養(yǎng)全過程的各種要素以數(shù)字化手段集成在一個數(shù)字孿生技術(shù)塑造的場景中，并在該場景中模擬出人才成長的所有可能情況。再根據(jù)模擬結(jié)果設計不同的人才培養(yǎng)方案與教學安排，通過對比，選取最優(yōu)的方案，進而優(yōu)化現(xiàn)有的經(jīng)驗性的教學計劃與安排方式，大大提高教學安排的科學性，引發(fā)教學安排上的重大變革。

（二）5G+高清視頻技術(shù)下的教學方式變革

5G+高清視頻技術(shù)一方面能對多人互動的高清視頻課堂效果進行演示，另一方面能將不同教學場景的教學活動與內(nèi)容進行整合，最終實現(xiàn)長距離、高清晰、低延時的多場景互動教學。這一技術(shù)打破了傳統(tǒng)課堂的時空界限，延展并豐富了存在于不同教學場景內(nèi)的教學內(nèi)容。通過營造5G 技術(shù)的沉浸式教學環(huán)境，將教學過程中不易理解或比較抽象的教學重點、難點，通過5G+VR/MR 教學平臺以VR/MR/AR 的方式進行輔助教學，為學生提高認識效率、加深理解和記憶提供條件。該技術(shù)一方面把課堂延伸到社會的各個角落，真正實現(xiàn)處處可教、處處可學；另一方面給沉浸式互動教學、虛擬仿真教學等提供了必要的條件、帶來全新的體驗，極大地推動了課堂教學方式變革。

（三）大數(shù)據(jù)技術(shù)下的教學評價變革

數(shù)據(jù)是智慧教育最重要、最有價值的資源之一。大數(shù)據(jù)具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和低價值密度四大特征，決定了大數(shù)據(jù)技術(shù)的戰(zhàn)略意義不在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些海量數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理以揭示意義并實現(xiàn)數(shù)據(jù)增值。

大數(shù)據(jù)技術(shù)應用于教學評價領域，有助于通過獲得更多原始基礎數(shù)據(jù)，挖掘更多的教學信息，進而指導教學評價更加即時、更加精準、更加深入。如將每堂課的課堂教學實錄上傳到云平臺并進行大數(shù)據(jù)處理，可以即時評價課堂教學效果（包括課堂教學的學生專注度、師生互動性、課堂反饋效果等），及時幫助教師改進課堂教學；如將學生平時的學習數(shù)據(jù)上傳到云平臺并進行大數(shù)據(jù)處理，可以精準了解學生某一時間段的學習情況，并通過大數(shù)據(jù)分析展示學生在學習風格、認識水平、情感態(tài)度、技術(shù)技能等方面的個性化診斷結(jié)果，最終推動教學評價由傳統(tǒng)的終結(jié)性評價向過程性評價轉(zhuǎn)變，逆向推動教師的課堂教學反思與學生的自我學習反思。

（四）萬物互聯(lián)技術(shù)下的教學資源建設及教學管理變革

萬物互聯(lián)（Internet of Everything）定義為將人、流程、數(shù)據(jù)和事物結(jié)合一起使得網(wǎng)絡連接變得更加相關(guān)，更有價值。萬物互聯(lián)將信息轉(zhuǎn)化為行動，給企業(yè)、個人和國家創(chuàng)造新的功能，并帶來更加豐富的體驗和前所未有的經(jīng)濟發(fā)展機遇［3］。萬物互聯(lián)技術(shù)應用于教學資源建設，即是通過淘寶式資源共建共享，形成泛終端共享資源，通過人工智能資源分類檢索，最終形成大數(shù)據(jù)資源精準推送；萬物互聯(lián)技術(shù)應用于教學管理，即是將教師、學生、教學相關(guān)數(shù)據(jù)與教學全流程結(jié)合在一起，共同建立智能化的教學運行與質(zhì)量監(jiān)控體系。該體系有助于加強過程管理，實現(xiàn)“以人為本”的柔性化教學管理。

二、職業(yè)教育產(chǎn)教融合育人現(xiàn)狀及存在的問題

黨的十九大報告提出：完善職業(yè)教育和培訓體系,深化產(chǎn)教融合、校企合作。產(chǎn)教融合是產(chǎn)業(yè)與教育的深度合作，是推進職業(yè)教育發(fā)展和技術(shù)技能人才成長的必由之路，職業(yè)教育教學過程本質(zhì)上是產(chǎn)教融合、校企交互育人的過程。近幾年，雖然我國職業(yè)教育大力推動包括“訂單培養(yǎng)”“現(xiàn)代學徒制”“1+X證書制度”等產(chǎn)教融合育人、校企交互訓教模式，但該模式在教學安排、教學方式、教學資源建設、教學管理及評價等微觀教學層面仍存在不同程度問題。

（一）教學安排難以有效遵循技能習得規(guī)律

職業(yè)教育是指為了培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才，使受教育者具備從事某種職業(yè)或者實現(xiàn)職業(yè)發(fā)展所需要的職業(yè)道德、科學文化與專業(yè)知識、技術(shù)技能等職業(yè)綜合素質(zhì)和行動能力而實施的教育。可見，技術(shù)技能培養(yǎng)是職業(yè)教育的重要目標之一。職業(yè)教育的技術(shù)技能培養(yǎng)以人為載體展開，其教學安排（包括課程設計、教學內(nèi)容選取及序化等）既要遵循職業(yè)能力生成規(guī)律，也須遵照技能習得及技能人才成長規(guī)律。現(xiàn)階段，由于我國職業(yè)教育教學安排缺少信息技術(shù)加持及基于技能人才成長規(guī)律的大數(shù)據(jù)分析參照，教學安排大多沿用普通教育的“基于知識生成規(guī)律的課程設計及教學內(nèi)容序化”，難以有效建構(gòu)產(chǎn)教融合下的“學校專業(yè)課程與企業(yè)崗位課程一體化課程體系”。

（二）教學方式難以完整體現(xiàn)理實一體化特點

產(chǎn)教融合體現(xiàn)在教學方式層面，就是要強調(diào)教學空間的工作場景化及教學方式的理實一體化，強調(diào)教學活動與工作活動在一個真實的工作環(huán)境中整合起來，強調(diào)理論教學、實踐教學、項目教學隨時切換。缺少信息技術(shù)加持的職業(yè)教育教學，雖然努力將空間分離的學校課堂教學和企業(yè)崗位實訓加以整合，但這種教學活動與工作活動仍是一種分離的狀態(tài)，難以實現(xiàn)教學活動、工作活動同場景一體化開展。

（三）教學資源難以實現(xiàn)全過程建設

產(chǎn)教融合體現(xiàn)在教學資源建設層面，就是強調(diào)學校、企業(yè)教學資源的伴隨式采集和全過程建設。當前，學校、企業(yè)的教學資源存在于不同的終端，缺少信息技術(shù)的加持，學校與企業(yè)的教學資源難以實現(xiàn)伴隨式采集與整合，更加難以通過分類檢索的方式向各類主體提供精準化產(chǎn)教融合信息發(fā)布、推薦和相關(guān)增值服務。

（四）教學評價與管理難以實現(xiàn)數(shù)字化精準推進

產(chǎn)教融合體現(xiàn)在教學評價與管理層面，就是強調(diào)學校、企業(yè)對學生的多主體評價及協(xié)同性管理。當前，分散在學校、企業(yè)兩個不同場所的教學管理、學生管理還缺乏有效協(xié)同，多場所的科學管理模式還未建立，需要信息技術(shù)的加持，通過數(shù)字化精準推進教學評價與管理。

三、智慧教育生態(tài)下的云產(chǎn)教融合育人模式構(gòu)建

《國務院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》提出，鼓勵運用云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，建設市場化、專業(yè)化、開放共享的產(chǎn)教融合信息服務平臺［4］。云技術(shù)是指在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)內(nèi)將硬件、軟件、網(wǎng)絡等系列資源統(tǒng)一起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算、儲存、處理和共享的一種托管技術(shù)。云產(chǎn)教融合是指充分利用云技術(shù)，使學校課堂與企業(yè)車間真正在云端融為一體，學校課堂教學與企業(yè)崗位教學在云端互動展開，學校教學資源與企業(yè)教學資源在云端匯總、處理、檢索、推送，最終通過云計算的方式實現(xiàn)云產(chǎn)教融合教學、實訓、資源建設、管理及評價。

（一）數(shù)字孿生技術(shù)下的云產(chǎn)教融合教學安排

產(chǎn)教融合要求學校、企業(yè)協(xié)同開展人才培養(yǎng)，共同制訂人才培養(yǎng)方案、課程教學計劃，交互開展崗位訓練與課堂教學，這將會進一步解構(gòu)傳統(tǒng)的職業(yè)學校單主體的課程設置及教學安排模式，建構(gòu)融學校專業(yè)課程與企業(yè)崗位課程于一體的課程體系及教學方式，對職業(yè)教育的課程體系建構(gòu)及教學安排提出了巨大的挑戰(zhàn)。

數(shù)字孿生技術(shù)下的云產(chǎn)教融合教學安排，實質(zhì)是依據(jù)技能人才成長規(guī)律及海量數(shù)據(jù)處理，進行教學內(nèi)容的選取及合理序化。如將某一產(chǎn)業(yè)技能人才培養(yǎng)全過程的各種要素以數(shù)字化手段集成在一個數(shù)字孿生技術(shù)塑造的場景中，按照“新手-生手-熟手-能手-專家”的技能人才成長規(guī)律及“名義能力-功能性能力-過程性能力-設計能力”的職業(yè)能力生成規(guī)律，模擬出適合該產(chǎn)業(yè)技能生成的課程組合及教學安排的全部可能情況，通過對比選取最優(yōu)的方案，進而優(yōu)化現(xiàn)有的經(jīng)驗性的教學計劃與安排方式。

在云產(chǎn)教融合課程體系建構(gòu)過程中，由于課程開發(fā)主體分別來自學校和企業(yè)，課程開發(fā)情境分別基于學校場所和工作場所，課程開發(fā)方法分別采用學習領域和行動領域，因而可以依托數(shù)字孿生技術(shù)下的課程設置方案比對，形成學校專業(yè)課程與企業(yè)崗位課程的優(yōu)質(zhì)匹配，使兩類課程有機融入同一個云產(chǎn)教融合課程體系中。此外，也可通過數(shù)字孿生技術(shù)提供的課程設置方案，打破傳統(tǒng)的學科知識邏輯，注重圍繞企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)或共性技術(shù)問題開發(fā)跨學科交叉課程，以此作為融通學校專業(yè)課程和企業(yè)崗位課程的平臺。

在云產(chǎn)教融合課程序化方面，根據(jù)相關(guān)專業(yè)技能人才培養(yǎng)過程中的海量數(shù)據(jù)處理，找出該專業(yè)技能人才的產(chǎn)業(yè)技能生成規(guī)律，選取最適合該產(chǎn)業(yè)技能習得的教學安排（即育訓結(jié)合方式）。有些崗位職業(yè)能力（如會計做賬等）的獲得，需先有一定的學科知識儲備，再在企業(yè)開展崗位訓練并獲取工作過程知識，習得技能；有些（如數(shù)控機床操作等）則需在一定崗位鍛煉并獲得工作過程知識的基礎上，再開展學科知識學習加以深化；有些則是學校、崗位同步交替教學（即使交替教學，交替的頻率也可能不一樣）。上述教學安排都可以通過數(shù)字孿生技術(shù)，通過相關(guān)產(chǎn)業(yè)技能習得規(guī)律及相關(guān)數(shù)據(jù)處理分析獲得。

（二）5G+高清視頻技術(shù)下的云產(chǎn)教融合教學方式

學生的職業(yè)能力往往存在于具體的職業(yè)行動中，要想促進學生綜合職業(yè)能力的提高，僅僅傳授基本的、事實性和原則性的知識是不夠的，必須將教學活動與工作活動在一個盡量真實的工作環(huán)境中整合起來。5G+高清視頻技術(shù)下的云產(chǎn)教融合通過校企遠程互動教學、云端教學做一體化、云端實踐教學等方式，實現(xiàn)了教學活動與工作活動在云端的結(jié)合。如通過5G+高清視頻技術(shù)將學校課室與廠區(qū)崗位的互聯(lián)，學生或者在廠區(qū)通過視頻連線完成前期知識學習，即時開展崗位實際操作，并完成工作過程知識的習得及其與技能的整合；或者在教室完成知識學習后，通過虛擬仿真開展模擬訓練，使學校課堂與企業(yè)車間真正在云端融為一體，理論教學、實踐教學、項目操作隨時切換，最終完成課堂知識的習得及其與技能的整合。如廣州番禺職業(yè)技術(shù)學院充分運用VR/AR/MR+5G 云服務等前沿技術(shù)手段，將虛擬仿真技術(shù)應用實體設備和實際操作，實現(xiàn)“虛實結(jié)合”的教學實訓模式創(chuàng)新。中山火炬職業(yè)技術(shù)學院在產(chǎn)業(yè)學院內(nèi)建設與校園網(wǎng)互聯(lián)互通的“車間智慧課室”，通過5G+高清視頻技術(shù)將課堂遷移到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，利用企業(yè)生產(chǎn)過程實例，進行實境教學和訓練，即是云產(chǎn)教融合教學方式的運用。

（三）伴隨式數(shù)據(jù)采集技術(shù)下的云產(chǎn)教融合資源建設

伴隨式數(shù)據(jù)采集是借助信息管理系統(tǒng)應用在管理過程中實時產(chǎn)生的基礎數(shù)據(jù)而開展的數(shù)據(jù)獲取方式。伴隨式采集的數(shù)據(jù)以過程性數(shù)據(jù)為主，普遍具有密集性、動態(tài)性、復雜性、全面性等特點。其中，密集性是指相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容產(chǎn)生的速度和數(shù)量級別均遠遠高于常規(guī)總結(jié)式采集方式；動態(tài)性是指相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容一直處于持續(xù)、動態(tài)的定位與追蹤之中；復雜性是指相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容通常類型多樣、結(jié)構(gòu)異質(zhì)；全面性是指相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容能夠完整記錄所有與學生學習相關(guān)的信息。

通過伴隨式數(shù)據(jù)采集技術(shù)，云產(chǎn)教融合資源建設有效地形成了淘寶式資源共建、泛終端資源共享、人工智能資源分類檢索及大數(shù)據(jù)資源推送的不同階段。在淘寶式資源共建及泛終端共享階段，系統(tǒng)會全程伴隨式搜集學校、企業(yè)及其他終端的產(chǎn)教融合教學資源并上傳到云端；在人工智能資源分類檢索階段，云技術(shù)通過相關(guān)的數(shù)據(jù)處理對教學資源進行分類存儲及相關(guān)處理；在大數(shù)據(jù)資源推送階段，云技術(shù)通過伴隨式數(shù)據(jù)采集的相關(guān)信息，對教學資源與學校、企業(yè)、教師、學生進行對應匹配，實現(xiàn)精準推送。

（四）大數(shù)據(jù)技術(shù)下的云產(chǎn)教融合管理與評價

以大數(shù)據(jù)及萬物互聯(lián)技術(shù)為基礎，通過遠程開放式評價、大數(shù)據(jù)精準評價、人工智能比對評價、泛終端多方評價等方式，可以實現(xiàn)云產(chǎn)教融合評價。如在人工智能比對評價方面，通過將學生與企業(yè)員工的職業(yè)能力測試過程及數(shù)據(jù)進行人工智能比對，以達到員工操作規(guī)范性及能力水平的相對程度來評價學生，通過比對，評價學生的就業(yè)能力和薪酬值；在大數(shù)據(jù)精準評價方面，通過一人一策的方式，為每一位學生建立“職業(yè)能力發(fā)展檔案”，使學校從大量的數(shù)據(jù)中甄別出學生職業(yè)能力生成的全部數(shù)據(jù)，使學生職業(yè)能力生成過程看得見、摸得著，職業(yè)能力評價實現(xiàn)由定性到定量的精準轉(zhuǎn)變；在泛終端多方評價方面，把學校、企業(yè)以萬物互聯(lián)的方式變?yōu)樵飘a(chǎn)教融合評價的泛終端，通過將學校、企業(yè)對學生的泛終端多方評價上傳到云端，實現(xiàn)產(chǎn)教融合評價的科學性。

在云產(chǎn)教融合管理方面，學校、企業(yè)可以通過大數(shù)據(jù)與萬物互聯(lián)，將教師、學生、教學管理與信息技術(shù)結(jié)合在一起，真正實現(xiàn)了智慧管理。如廣東建設職業(yè)技術(shù)學院在云產(chǎn)教融合管理理念的基礎上，利用智慧平臺不斷提高學徒的教學管理效率。通過智慧平臺，將學生智能分配給相對應的企業(yè)和師傅，學生可以實時了解自己所有科目的完成細節(jié)進度，并根據(jù)要求與企業(yè)師傅進行聯(lián)系；企業(yè)或?qū)W校則可以根據(jù)自己的工作特點及時跟蹤相關(guān)學徒、導師、課程等相關(guān)信息［5］。廣東輕工職業(yè)技術(shù)學院聯(lián)合阿里云、華為、科大訊飛、騰訊等知名企業(yè)成立教育信息化“1+N”聯(lián)合創(chuàng)新中心，建立平安校園保障體系。通過該體系，輔導員能及時掌握學生是否晚歸、進出宿舍數(shù)據(jù)是否異常等情況，實現(xiàn)對學生管理的分層分類、動態(tài)預警。

四、結(jié)語

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)的新型教育形態(tài)，智慧教育則是數(shù)字教育的高級發(fā)展階段。黨的二十大報告提出，推進教育數(shù)字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國，這指明了未來我國教育發(fā)展的數(shù)字化轉(zhuǎn)型方向。智慧教育生態(tài)創(chuàng)新云產(chǎn)教融合育人模式正是基于職業(yè)教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型思路，通過改變職業(yè)教育產(chǎn)教融合生態(tài)、職業(yè)學校與企業(yè)的校企合作育人形態(tài)及教學方式，推動職業(yè)教育適應數(shù)字化時代，利用數(shù)字化賦能提升產(chǎn)教融合及技術(shù)技能人才培養(yǎng)成效。