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数据已逐渐成为信息时代社会发展最重要的资产,但在另一面,各种网络终端激增生成的海量数据,在网络世界中表现出无序生成与泛滥的特征:体量浩大,非结构化,价值大密度低,人们期望找到一种能够更加“智慧”的方式处理这些数据。2008年,IBM公司提出了“智慧地球(Smart Planet)”的概念,采用新的信息处理技术把大量收集到、感知到的数据进行汇聚与分析,为人类生产、管理、消费等不同领域提供“智慧”,为人类社会实现所谓的智慧城市、智慧交通、智慧医疗等等。而作为其在教育领域的延伸,“智慧教育”也同样成为了教育信息化发展的最新愿景。
为揭示“智慧教育”的由来与发展愿景,探讨“智慧教育”的发展路径,记者特别采访了华南师范大学教育信息技术学院柯清超教授,请他为我们详释“智慧教育”的实践探索与研究价值。
智慧教育是教育信息化发展的最新愿景
柯教授认为,教育信息化语境中的“智慧教育”最早是受“智慧地球(Smart Planet)”概念的启发向延伸过来。IBM公司倡导的“智慧地球”是应用物联网、移动通讯、智能分析等新一代信息技术,促进世界更全面地互联互通,改变政府、企业和人类的生产、协作与管理方式,让所有事物、流程、运行方式都实现更深入的智能化,最终让人类能够更透彻地感应和度量世界的本质和变化。智慧教育的本意也是应用新一代信息技术,变革今天依然停留在工业时代的“教学工厂”式的学校教育,提升教育系统的效率和智能化程度,为信息社会培养适应时代发展的人才。随着教育信息化的发展,不同国家、不同研究团体也将赋予智慧教育不同的内涵,它最终将 是信息时代教育发展的一种形态,是未来教育的常态。
不同的研究与实践群体对“智慧教育”有不同的理解。可见,智慧教育发展的愿景是在新一代信息技术支持下,尊重每位学习者的个性化与多元化发展需要,刨建智能化的教育环境,推动信息时代的教与学变革,以最有效的方式促进学习者的知识建构与智慧发展。
实现智慧教育的前提是应用新思维、新技术,重构传统的教育信息系统,推动教育数据的汇聚、存储与处理,形成教育人平台与大数据。国家教育信息化规划中提出的“两平台”(国家教育资源公共服务平台、国家教育管理公共服务平台)建设、基于云计算理念的智慧校园建设、大规模开放在线课程教学实践,都是在教育信息化建设的不同层次上为建设教育领域的大数据迈出的有历史意义的一步。
其中,国家教育信息化“两平台”与大数据汇聚。国家教育资源公共服务平台、国家教育管理公扶服务平台是目前国家在建的两个教育大平台,其目标是汇聚教育管理、教学支持领域的海量信息,形成有效支持教育教学过程、教育管理的教育大数据。其中,国家教育资源公共服务平台采用资源征集、资源汇聚、资源共建、资源捐赠几种方式实现教育教学资源数据的汇聚:国家教育管理公共服务平台采用学生和教师“一人一号”、学校“一校一码”的思路,全面准确地汇聚全国学生、教师和学校办学条件的动态数据。这些大数据成为我们观察、监测教育系统的“显微镜与仪表盘”,成为智能化教育分析与决策的基石。
云计算理念下的“智慧校园”建设。传统的数字校园建设导致大量的信息孤岛与数字鸿沟,云计算为新时期的教育信息化建设带来了新思路。“集中力量办人事”、“集中建设、分散使用”的建设方式,将更有利于教育信息资源的收集、存储、共享与应用,有利于形成区域性的教育大数据。基于教育云的信息化系统建设,对传统的校园网络系统进行重新整合与优化,将促进学校教育系统的深刻变革。应用云计算技术开发的教育信息服务平台,有助于将越来越庞大复杂的教育管理、教务教学、课改教研、教育资源、安全管理等应用,抽象为简单、个性化、智慧型、支持多终端且具有良好用户体验的应用,让每一个用户部可以通过个人电脑、移动终端、数字电视等设备访问所关注的教育服务,最终实现任何人在任何时间、任何地点,以任何方式开展的数字化学习。
而基于开放资源与网络自组织的社会化课程学习,近年来人量涌现的网络自组织学习模式、MOOC (Massive Open OnlineCourse)社会化学习模式,以更大范围的开放、深度协作为基础,聚合了大量的非结构化教育数据,如开放教育课程资源、网络学习过程数据等,突破了以学校传统课程体系为核心、以LMS (Learning Management System)为基础的网络课程模式。社会化深度协作的开放式教育平台,实现了人类有史以来最大范围的教育资源分享与教育合作,是大数据时代的课程教学大平台。
数据挖掘与学习分析技术是智慧教育的基石
基于大数据的数据挖掘与学习分析技术是实现智慧教育的两大基石。根据Johnson等学者对学习分析技术的定义,学习分析指的是对学生生成的海量数据进行解释和分析,以评估学生的学业进展,预测未来表现,并发现潜在问题。数据可以来自学生的显性或隐性学习行为,如完成作业、参加考试、参与课外活动、论坛发帖等。目前学习分析技术已引起全球教育界的关注,美国教育部教育技术办公室2012年10月发布的《通过教育数据挖掘和学习分析提升教与学:议题简述》一文提出应用数据挖掘和学习分析技术解决教学实际问题的一些基本途径,明确了学习过程八大领域问题的解决途径,即学习者知识模型、学习者行为建模、学习者学习体验建模、学习者学习档案、知识领域建模、学习要素和设计原则分析、趋势分析、适应性和个性化分析等等。
此外,广受全球关注的可汗学院的成功有三个因素一一微课堂式的授课课件、颠覆性的教学流程、学习分析技术的应用。其平台提供了强大的学习分析功能,其教学活动分为学业成就、重要统计、社区三个部分,每次进入学习页面都提示“建议的下一个学习活动”。系统随时监测各学习者的行为,如教师发现某个环节或知识点的教学视频被学生们反复浏览和点击时,就意识到这可能对学生而言是一个学习难点,或者自己的讲解有问题,需要据此调整教学,为应用学习分析技术促进教学提供了一个典型、成功的案例。 实现智慧教育的三大发展路径
一些新型的教学模式让人们看到了希望,但如何让工业时代的学校教育模式真正适应信息时代人才培养的需要,使其发展成为信息时代的智慧教育模式,还需要教育界不断探索,在制定清晰的发展路径基础上,进行广泛深入的实践。
目前相关的实践探索主要有以下几类:
以促进智慧学习为核心。美围教育部在《美国教育技术发展计划2010》中提出了以“应用技术推动学生的学习”作为促进美国教育系统变革的路径,其关键是以使用技术帮助学生改善学习为起点,让学生掌握适应信息时代的学习与生存方式,从而促使传统教学做出改变,继而促使课程、教师、学校、政策等要素做出相应的变化。这种由“转变学习方式”驱动的发展路线,是一种“自下而上”的变革模式,它对推动我国智慧教育的发展有着非常大的借鉴价值;
基于云计算的信息化建设模式。基于云计算、传感技术、物联网和海量信息处理等新技术的教育系统让教育信息化进入了全新发展的阶段。利用云计算对传统的教育信息系统、校园网络系统进行整合与优化,建构教育云服务平台,形成新一代的数字校园系统、智慧校园系统,实现对教育信息系统的重构,聚合更大范围的教育资源,建立可流动、可获取、可应用的大规模非结构化教育数据,形成教育大数据,以支持教育教学的智能决策、实施、评价等全过程。在教育云时代,数字校园不再孤立,所有的教师、学生都能随时随地共享优质的教育资源,教育大数据将有助于推动教育评估、教育决策,创新教育实践,为教育教学过程的智能化支持提供了巨大机遇:
大数据支持的课程教学模式创新。借助海量开放教育资源、大平台,学生不再局限于在课堂上进行学习,云平台的各种资源为学生提供了一个无墙的课堂。各种新型的课程教学方式,将突破学校教学时空的局限,推动学校的教学模式由封闭走向开放。在课程教学组织方式上,从结构化良好的封闭式课堂教学逐步发展到半开放的混合式课程、完全开放的社会化课程教学,教学时空、师生关系进一步多元化。如翻转课堂拓宽了课堂的教学时空,构建了一个“半开放式”的教学系统;MOOC课程则是完全依赖于网络的社会化学习,是基于自组织的深度协作式、开放式教学。在课程评价方式上,借助于基于大数据的学习分析技术,对学生的知识建构与复杂能力评估,将为学生学习提供更加个性化、有效的支持,实现“智慧化”学习。这些课程教学模式的创新丰富了智慧教育的内涵和实践。
智慧教育是教育信息化发展的最新愿景。当下,智慧教育的研究与发展在我国还处在起步阶段,真正意义上的“智慧教育”模式还在探索之中,但它指明了教育信息化发展的方向,以及人类未来教育必备的一些特征。教育人数据汇聚存储了教育领域的信息资产,是发展“智慧教育”最重要的基础,而数据挖掘和学习分析技术是连接教育人数据与智慧教育的桥梁。建构基于大数据与学习分析技术的智慧教育教学,需要从教育网络大平台建设、学习者学习方式变革、课程教学方式创新、学校教育系统重构等多个角度去推动。
为揭示“智慧教育”的由来与发展愿景,探讨“智慧教育”的发展路径,记者特别采访了华南师范大学教育信息技术学院柯清超教授,请他为我们详释“智慧教育”的实践探索与研究价值。
智慧教育是教育信息化发展的最新愿景
柯教授认为,教育信息化语境中的“智慧教育”最早是受“智慧地球(Smart Planet)”概念的启发向延伸过来。IBM公司倡导的“智慧地球”是应用物联网、移动通讯、智能分析等新一代信息技术,促进世界更全面地互联互通,改变政府、企业和人类的生产、协作与管理方式,让所有事物、流程、运行方式都实现更深入的智能化,最终让人类能够更透彻地感应和度量世界的本质和变化。智慧教育的本意也是应用新一代信息技术,变革今天依然停留在工业时代的“教学工厂”式的学校教育,提升教育系统的效率和智能化程度,为信息社会培养适应时代发展的人才。随着教育信息化的发展,不同国家、不同研究团体也将赋予智慧教育不同的内涵,它最终将 是信息时代教育发展的一种形态,是未来教育的常态。
不同的研究与实践群体对“智慧教育”有不同的理解。可见,智慧教育发展的愿景是在新一代信息技术支持下,尊重每位学习者的个性化与多元化发展需要,刨建智能化的教育环境,推动信息时代的教与学变革,以最有效的方式促进学习者的知识建构与智慧发展。
实现智慧教育的前提是应用新思维、新技术,重构传统的教育信息系统,推动教育数据的汇聚、存储与处理,形成教育人平台与大数据。国家教育信息化规划中提出的“两平台”(国家教育资源公共服务平台、国家教育管理公共服务平台)建设、基于云计算理念的智慧校园建设、大规模开放在线课程教学实践,都是在教育信息化建设的不同层次上为建设教育领域的大数据迈出的有历史意义的一步。
其中,国家教育信息化“两平台”与大数据汇聚。国家教育资源公共服务平台、国家教育管理公扶服务平台是目前国家在建的两个教育大平台,其目标是汇聚教育管理、教学支持领域的海量信息,形成有效支持教育教学过程、教育管理的教育大数据。其中,国家教育资源公共服务平台采用资源征集、资源汇聚、资源共建、资源捐赠几种方式实现教育教学资源数据的汇聚:国家教育管理公共服务平台采用学生和教师“一人一号”、学校“一校一码”的思路,全面准确地汇聚全国学生、教师和学校办学条件的动态数据。这些大数据成为我们观察、监测教育系统的“显微镜与仪表盘”,成为智能化教育分析与决策的基石。
云计算理念下的“智慧校园”建设。传统的数字校园建设导致大量的信息孤岛与数字鸿沟,云计算为新时期的教育信息化建设带来了新思路。“集中力量办人事”、“集中建设、分散使用”的建设方式,将更有利于教育信息资源的收集、存储、共享与应用,有利于形成区域性的教育大数据。基于教育云的信息化系统建设,对传统的校园网络系统进行重新整合与优化,将促进学校教育系统的深刻变革。应用云计算技术开发的教育信息服务平台,有助于将越来越庞大复杂的教育管理、教务教学、课改教研、教育资源、安全管理等应用,抽象为简单、个性化、智慧型、支持多终端且具有良好用户体验的应用,让每一个用户部可以通过个人电脑、移动终端、数字电视等设备访问所关注的教育服务,最终实现任何人在任何时间、任何地点,以任何方式开展的数字化学习。
而基于开放资源与网络自组织的社会化课程学习,近年来人量涌现的网络自组织学习模式、MOOC (Massive Open OnlineCourse)社会化学习模式,以更大范围的开放、深度协作为基础,聚合了大量的非结构化教育数据,如开放教育课程资源、网络学习过程数据等,突破了以学校传统课程体系为核心、以LMS (Learning Management System)为基础的网络课程模式。社会化深度协作的开放式教育平台,实现了人类有史以来最大范围的教育资源分享与教育合作,是大数据时代的课程教学大平台。
数据挖掘与学习分析技术是智慧教育的基石
基于大数据的数据挖掘与学习分析技术是实现智慧教育的两大基石。根据Johnson等学者对学习分析技术的定义,学习分析指的是对学生生成的海量数据进行解释和分析,以评估学生的学业进展,预测未来表现,并发现潜在问题。数据可以来自学生的显性或隐性学习行为,如完成作业、参加考试、参与课外活动、论坛发帖等。目前学习分析技术已引起全球教育界的关注,美国教育部教育技术办公室2012年10月发布的《通过教育数据挖掘和学习分析提升教与学:议题简述》一文提出应用数据挖掘和学习分析技术解决教学实际问题的一些基本途径,明确了学习过程八大领域问题的解决途径,即学习者知识模型、学习者行为建模、学习者学习体验建模、学习者学习档案、知识领域建模、学习要素和设计原则分析、趋势分析、适应性和个性化分析等等。
此外,广受全球关注的可汗学院的成功有三个因素一一微课堂式的授课课件、颠覆性的教学流程、学习分析技术的应用。其平台提供了强大的学习分析功能,其教学活动分为学业成就、重要统计、社区三个部分,每次进入学习页面都提示“建议的下一个学习活动”。系统随时监测各学习者的行为,如教师发现某个环节或知识点的教学视频被学生们反复浏览和点击时,就意识到这可能对学生而言是一个学习难点,或者自己的讲解有问题,需要据此调整教学,为应用学习分析技术促进教学提供了一个典型、成功的案例。 实现智慧教育的三大发展路径
一些新型的教学模式让人们看到了希望,但如何让工业时代的学校教育模式真正适应信息时代人才培养的需要,使其发展成为信息时代的智慧教育模式,还需要教育界不断探索,在制定清晰的发展路径基础上,进行广泛深入的实践。
目前相关的实践探索主要有以下几类:
以促进智慧学习为核心。美围教育部在《美国教育技术发展计划2010》中提出了以“应用技术推动学生的学习”作为促进美国教育系统变革的路径,其关键是以使用技术帮助学生改善学习为起点,让学生掌握适应信息时代的学习与生存方式,从而促使传统教学做出改变,继而促使课程、教师、学校、政策等要素做出相应的变化。这种由“转变学习方式”驱动的发展路线,是一种“自下而上”的变革模式,它对推动我国智慧教育的发展有着非常大的借鉴价值;
基于云计算的信息化建设模式。基于云计算、传感技术、物联网和海量信息处理等新技术的教育系统让教育信息化进入了全新发展的阶段。利用云计算对传统的教育信息系统、校园网络系统进行整合与优化,建构教育云服务平台,形成新一代的数字校园系统、智慧校园系统,实现对教育信息系统的重构,聚合更大范围的教育资源,建立可流动、可获取、可应用的大规模非结构化教育数据,形成教育大数据,以支持教育教学的智能决策、实施、评价等全过程。在教育云时代,数字校园不再孤立,所有的教师、学生都能随时随地共享优质的教育资源,教育大数据将有助于推动教育评估、教育决策,创新教育实践,为教育教学过程的智能化支持提供了巨大机遇:
大数据支持的课程教学模式创新。借助海量开放教育资源、大平台,学生不再局限于在课堂上进行学习,云平台的各种资源为学生提供了一个无墙的课堂。各种新型的课程教学方式,将突破学校教学时空的局限,推动学校的教学模式由封闭走向开放。在课程教学组织方式上,从结构化良好的封闭式课堂教学逐步发展到半开放的混合式课程、完全开放的社会化课程教学,教学时空、师生关系进一步多元化。如翻转课堂拓宽了课堂的教学时空,构建了一个“半开放式”的教学系统;MOOC课程则是完全依赖于网络的社会化学习,是基于自组织的深度协作式、开放式教学。在课程评价方式上,借助于基于大数据的学习分析技术,对学生的知识建构与复杂能力评估,将为学生学习提供更加个性化、有效的支持,实现“智慧化”学习。这些课程教学模式的创新丰富了智慧教育的内涵和实践。
智慧教育是教育信息化发展的最新愿景。当下,智慧教育的研究与发展在我国还处在起步阶段,真正意义上的“智慧教育”模式还在探索之中,但它指明了教育信息化发展的方向,以及人类未来教育必备的一些特征。教育人数据汇聚存储了教育领域的信息资产,是发展“智慧教育”最重要的基础,而数据挖掘和学习分析技术是连接教育人数据与智慧教育的桥梁。建构基于大数据与学习分析技术的智慧教育教学,需要从教育网络大平台建设、学习者学习方式变革、课程教学方式创新、学校教育系统重构等多个角度去推动。