“智慧教育示范區”環境建設實踐探索

　　張樂樂 曾海軍

　　隨著新一輪科技革命和全球經濟的快速發展，各行各業對人才的需求比以往任何時候都更加強烈。我國政府高度重視創新人才的培養，將其作為智能時代強國建設的重要抓手和增強綜合國力的重要支撐。2018年教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》，明確將智慧教育創新發展作為新時代教育信息化八大實施行動之一?！吨袊逃F代化2035》中也明確指出，要“加快推進信息時代教育變革，利用現代技術加快推動人才培養模式的改革”。為了提升區域教育質量，大力發展智慧教育，2019年，《教育部辦公廳關于“智慧教育示范區”建設項目遴選工作的通知》印發，決定遴選一批地方積極、條件具備的地區，開展“智慧教育示范區”建設，探索積累可推廣的先進經驗與優秀案例。本文從環境建設出發，對各示范區在環境建設過程中積累的經驗及建設成效進行梳理，為未來全面發展智慧教育提供環境建設方面的借鑒與指導。

　　一、智慧教育研究現狀

　　智慧教育的理念提出以來，不少專家學者都對其進行了深入研究，以求搭建良好的學習環境，促進學習方式的變革?？v覽國內外關于智慧教育的研究成果，國內研究者主要從信息技術學、生態學、教育學等視角開展了相關研究，基于不同的視角，他們對智慧教育具有不同的看法。從信息技術學出發對智慧教育進行研究是一種最普遍的方式^[1]，祝智庭教授認為智慧教育是經濟全球化、技術變革和知識爆炸的產物，是教育信息化發展的必然階段，并提出從三個方面促進智慧教育的發展^[2];黃榮懷教授指出智慧教育是教育信息化的高端形態，分析了智慧教育系統包括三重境界^[3]。從生態學視角出發，智慧教育促進技術與教育的融合發展，楊現民認為智慧教育是技術推動下的和諧教育信息生態，將其核心教育特征概括為五個方面，并對智慧教育和數字教育、教育信息化、教育現代化進行了概念辨析^[4]。教育學視角下，智慧教育的研究主要落地到課程、教學、教師發展。祝智庭等人認為智慧教育中的思維教學應以學生中心為理念起點，培養學生的高級思維能力和認知水平^[5]。

　　而國外對于智慧教育的研究不僅從理論層面上探討，更多傾向于從實踐層面出發，以調查、報告、訪談等形式來表明技術、平臺、模型對教育教學的影響。Jo等學者研發了教案生成平臺，可以幫助教師快速創作所教學科的教案^[6]。Jeong-Sook等人以開發和驗證智慧教育應用程序的評估工具為目的，提出了評估教育應用程序的潛在模型[7]。Scott和Benlamri等人采用相關技術對智慧學習空間進行開發^[1]。這些實踐方面的重要突破，給教育教學帶來了深刻的變革。

　　總體而言，國內研究者主要基于學科的視角對智慧教育進行了深入的理論研究，國外側重于實踐探索，以實踐操作帶動學校教育的發展。值得肯定的是，智慧教育在促進教育教學改革、實現學生的全面發展方面發揮了重要的作用。但國內關于智慧教育在實踐方面的研究還處于起步階段，并存在諸多問題需要解決，特別是在環境建設方面，如智慧校園環境應如何改造升級，教育云平臺應如何互聯互通，基礎設施如何滿足個性化的教學需求等。

　　二、智慧教育示范區

　　為了推動教育信息化融合創新發展，實現教學環境、教育理念與模式、教學內容與方法的改革創新，提升區域教育發展水平。2019年，《教育部辦公廳關于“智慧教育示范區”建設項目推薦遴選工作的通知》(以下簡稱《通知》)印發，決定遴選一批地方積極、條件具備的地區，開展“智慧教育示范區”建設。

　　通過遴選推薦、綜合評議、集中公示等環節，2019年教育部確定了北京市東城區、山西省運城市、上海市閔行區、湖北省武漢市、湖南省長沙市、廣東省廣州市、四川省成都市武侯區和河北省雄安新區8個區域為首批“智慧教育示范區”。2021年2月教育部又確定了北京市海淀區、天津市河西區、江蘇省蘇州市、浙江省溫州市、安徽省蚌埠市、福建省福州市、江西省南昌市、山東省青島市、廣東省深圳市、四川省成都市成華區10個區域進入新一輪獲批名單，重慶市璧山區、甘肅省蘭州市為培育區域。為了保證創建項目的順利實施，同時成立了“智慧教育示范區”創建項目專家組，定期對示范區建設情況進行針對性指導，給予咨詢意見。

　　《通知》對“智慧教育示范區”的建設提出了六大建設重點，其中，環境建設是智慧教育示范區創建的基礎，是發展智慧教育、加快推進“教育信息化2.0”的首要條件，其不僅能提升教學實效、提升學習者體驗，也能創造更公平高質的教育環境。

　　三、“智慧教育示范區”環境建設案例分析

　　(一)智慧教育環境建設

　　環境建設與發展是智慧教育示范區創建的重要內容，也是建設智慧校園的重要支撐。目前對于學習環境的認識還沒有統一的界定，但不少專家學者已對其進行了相關研究，基于不同理論提出了不同的理解。Hannafin^[8]指出學習環境不僅包括技術、教學材料和評價技術等，還包括在其中開展學習活動的學習者和教師之間的互動。黃榮懷等在總結國內外學習環境構成要素的基礎上，給出了智慧學習環境的六個構成要素：資源、工具、學習社群、教學社群、學習方式和教學方式^[9]。結合專家觀點，本研究將學習環境定義為智慧學習環境建設，主要分為基礎設施建設、智慧校園建設、教育云平臺建設三個方面。

　　(二)“智慧教育示范區”環境建設

　　自“智慧教育示范區”創建項目啟動以來，各示范區以構建數據互聯融通的個性化教學支持服務環境為六大重點任務之一，因地制宜地進行了大膽探索和有益嘗試。經過一年的發展，各區域在環境建設方面取得了不錯的進展，并形成了一些可借鑒的亮點。

　　1.基礎設施建設

　　隨著5G、物聯網、人工智能、云計算、數據中心等技術的日趨成熟，新基建的內涵和建設目標更為明確。2021年，教育部明確提出“十四五”期間，要推動信息化時代教育創新，實施教育新基建工程，大力開發優質數字教育資源，促進新技術與教育教學深入融合^[10]。為順應信息化時代的高速發展，各示范區積極行動，主要從網絡帶寬、核心裝備等方面對基礎設施建設進行詳細規劃，特別是在網絡帶寬方面，各區域切實根據實際情況統籌實施。例如，山西省運城市推進IPv6教育專網建設，市級、縣級、校級核心交換節點已經完成IPv6實施，邊緣物聯設備完成4.7萬個IPv6地址部署，全網已經實現IPv4和IPv6的無縫轉換;武漢市加快校園網絡提速增效，中心城區、新城區學校班均帶寬逐步達到100M;長沙市升級教育主干網絡到IPv6，所有學校接入互聯網，寬帶接入率為100%，與所轄十個區縣(市)教育城域網、千兆光纖互聯互通，校園網建設率100%。在核心裝備方面，各區域加大對中小學教室交互式多媒體教學設備的配置，提供網絡同步教學資源。

　　2.智慧校園建設

　　隨著5G、Wi-Fi6等多網融合的推進，我國加快了從數字校園向智慧校園的轉型發展^[11]。智慧校園成為當前教育領域的熱點話題，其既是實現智慧教育的必由之路，也是智慧教育示范區的重要建設內容^[12]。目前，各示范區中小學正著力推進智慧校園建設，從校園框架、教室環境、智能化教學場景的應用等方面進行改造升級。

　　一是智慧校園框架體系構建。這是智慧校園建設的關鍵環節，為智慧校園的整體建設提供了思路。智慧校園框架主要依托數據中心及應用支撐平臺，重點建設校園管理中心、資源中心和數據應用系統，形成數字化、智能化的校園環境。其中，成都市武侯區構建了“1+1+N”的智慧校園建設框架，即“1張硬件物聯網、1張軟件業務網、N個學校個性化智能應用場景”，以1張統一的業務網絡和1張基于5G網絡的硬件物聯網，整合學校所有教育教學線上業務，對學校硬件環境進行智能化升級并集成互聯，打造“一網”。

　　二是推進中小學智能化教學環境建設。教學環境決定著課堂的教學質量，對教學效果有著重要的影響。成都市武侯區著眼教學一線的現實需求，利用智能技術實施了“教室雪亮工程”“教室清聽工程”，打造高質量、無傷害的光聲環境，解決了教學過程中基礎性的視聽難題，降低了學生的近視率，提升了師生的獲得感。同時，武漢市積極推進智能化教學環境設計，統籌建成120間人工智能實驗室、120間智慧教室、60所智能化標準化考場學校、30間智慧圖書館，全面推進智慧校園生態建設。運城市按照“試點引領一批、示范推廣一批、普及鞏固一批”的原則，在智慧教育校園建設中，完成了12所引領校、24所示范校和173所普及校及655間錄播教室、智能化教室、創客教室等各類新型教室的建設任務。

　　三是校園智能應用場景的建設和應用。智慧校園就是利用新技術對各類資源、應用進行有效整合，并且對學生的學習活動、健康安全等方面進行智慧化管理和服務的新型校園建設模式，提升學教管評的服務能力。長沙市與四大銀行合作，探索智慧校園一卡通的建設模式;廣州市開展智慧閱讀、教育事業統計分析數據、校車動態監測、體質健康、校園安全視頻監控等11個主題的大數據分析應用;上海市閔行區中小學基于學生手環、課堂視頻分析、學習行為分析等智能教學助手和智能學伴應用，加強學生學習過程數據分析和應用。同時，聚焦課堂教學、適應性學習、課程選擇、校園活動、社團參與、社會實踐、家?；拥葮I務場景，重構學校智慧學習環境和支持服務系統。

　　四是智能化、標準化考場的建設。智能化、標準化考場可以在提高考試管理效率、保證考試安全等方面發揮重要作用。廣州市啟動了中考理化生實驗操作評價工作，以人工智能、大數據、物聯網等新一代信息技術推動中考評價改革，已在全市統一建設標準化、規范化中考理化生操作性評價考點47個，考場154個。武漢市印發了《武漢市推進高中階段學?？荚囌猩贫雀母锏膶嵤┓桨?試行)》，啟動初中理化生實驗操作智能化、標準化考場建設試點工作，探索部分科目實驗操作的機考。

　　3.智慧教育云平臺建設

　　隨著人工智能技術、物聯網技術的發展，學習環境已經從封閉的物理空間向開放的、虛實結合的空間轉變。相比于教育信息化1.0階段的信息化、數字化2.0階段則更強調智能、聯通與共享。因此，智慧教育云平臺的構建是“智慧教育示范區”環境建設的重點。北京市東城區依托東城區數字資源平臺構建了數字教育資源匯聚和共享通道，形成了市區校三級協同的資源公共服務體系。上海市閔行區全面啟動服務全區中小學的教育云平臺建設，已初步完成基于學生、教師、機構、家長和社會五類用戶的統一身份認證和用戶管理的初步設計。長沙市在智慧教育云平臺上建設了四級網絡學習空間群，形成了層層建空間、人人用空間、學習在空間的樹狀結構，已在全市10個區(縣市)和400多所學校建立了自己的特色網絡學習空間。運城市依托“運教云”，建立相互融通的市、縣、校三級教育云空間、資源平臺和管理平臺，開設學生空間、教師空間、班級空間、管理者空間、家長空間，實現了“縣縣有自主平臺，校校有特色空間”。成都市武侯區啟動了“武侯智慧教育大腦”，依托“武侯政務云”，形成4T的數據治理云架構，實現了部分系統的單點登錄、數據融通，目前已實現了5個智慧教育應用場景。

　　四、“智慧教育示范區”環境建設過程中存在的問題

　　當前，智慧教育建設取得了一定的成效，為學校營造了靈活、便捷、舒適的智慧學習環境^[13]。但通過“智慧教育示范區”環境建設具體案例以及年度績效評估時專家的意見反饋，各示范區在環境建設過程中還存在一系列的問題。

　　(一)智慧校園建設智能化水平有待提升

　　5G時代的來臨，為教育的未來發展帶來了新挑戰、新機遇，加速了重塑智慧教育新生態^[14]的進程。作為“智慧教育示范區”建設的實踐場，技術的快速更新，對智慧校園建設提出了更多、更高的要求。從目前示范區的建設情況來看，智慧校園還停留在基礎設施建設、教學設備更新、網絡平臺構建的硬件層面，還未能充分滿足學校智能化、個性化的教學和管理需求。因此，如何提升“智慧”，聚焦教學、管理、服務中的重點問題，提升數據治理能力，成為智慧校園建設的重要突破點。同時，教室是學校教學的主陣地，各示范區對智慧教室的建設缺乏系統性的規劃與設計，存在有些多媒體設備功能單一、手段匱乏的現象，不能智能地解決教師和學生在課堂中碰到的一些棘手問題，存在“空殼”的現象。

　　(二)數據平臺建設泛化，未能實現區域與學校的融通、互聯

　　“智慧教育示范區”云平臺建設的數據采集缺乏統一的標準，且各區域基礎環境層次不同，不同學校、不同學科對教學需求存在一定的差異。因此，部分區域為了示范區的建設需求搭建了大數據平臺，部分學校也基于自身教學服務需求搭建了屬于學校的平臺?；诓煌枨蟮臄祿脚_存在“泛化”現象，多個平臺只是搭了框架，對于數據的采集缺乏統一的標準與規范，大數據平臺并未在真正意義上實現數據的融通、互聯。因此，如何實現區域大數據平臺與學校平臺的互聯互通、資源共享，需要做好統籌管理;要關注區域、學校之間的業務銜接與整合，避免出現重復建設問題。

　　(三)師生缺乏數據核心意識，教與學功能單一

　　環境建設的服務對象與最終使用者是師生，師生的意識轉變也是其中的關鍵一環。作為智慧教育發展的核心部分，數據在“智慧教育示范區”校園環境建設中尚未得到足夠重視。由于教師使用信息技術的應用能力不強，教學模式轉變較慢，師生對數據在教學過程中的重要性認識不足，導致師生“簡單化”使用智能技術，沿用傳統的學習模式，課堂互動活動少，忽略了運用教學數據進行深入分析與挖掘的重要意義^[15]。在學生學習過程中，數據采集與分析、學習成果的精準評價以及個性化學習資源的推送等功能尚未普及與推廣，教與學功能尚顯單一。

　　(四)注重環境布局和硬件設備建設，忽略了教學需求學校環境的改造升級是為了更好地服務于教育教學活動，智慧教室的建設一般是由學校網絡中心和廠商溝通決定的。但就目前的情況來看，主要是從廠商的技術角度而不是從學校的需求角度出發。廠商擅長什么、有什么新技術，都試圖放入智慧教室這個新生事物中，力爭將其做到“高大上”^[16]。但一味地追求大而全，可能會出現操作復雜、實際應用效果不佳的現象。究其原因，主要是網絡中心、廠商對于教師的教學需求沒有進行深入研究，與教師、學生、教學管理人員缺乏溝通交流。

　　五、“智慧教育示范區”環境建設的改進路徑及思考

　　“智慧教育示范區”學習環境建設從基礎設施、智能裝備的升級，到大數據平臺的搭建，再到個性化智慧學習空間的設計，實現了技術與空間的深入融合，為智慧教育的發展提供了環境支撐。針對“智慧教育示范區”環境建設現狀及其存在的問題，提出以下改進對策。

　　(一)推動智慧校園一體化建設，促進智慧新生態發展網絡建設是環境建設的基礎，智慧校園建設要不斷提升校園網絡建設水平，保證無線網絡的全覆蓋;同時利用技術打破物理學習空間與數字學習空間的界限，實現物理空間和數字空間無縫銜接[17]。將教室看作一個小型校園，建設智慧教室小生態——以小見大，從學習、管理與服務等方面入手，全面開展高校智慧校園體系化的建設。

　　未來智慧校園建設將從單一向多元化方向發展，最大限度地發揮數據的應用效能，針對師生的教學、學習、生活、飲食、安全等方面構建系統的治理體系，形成數據驅動的教育治理新樣態，推動智慧校園新生態的發展。

　　(二)構建數據平臺指標體系，深入推進平臺間的融通

　　“智慧教育示范區”數據平臺建設剛剛起步，對于平臺中數據的建設標準和數據的采集、處理與應用的研究成果較少。因此，教育主管部門應聯合高校、企業或科研機構，參考智慧校園、智慧工場等相關國家標準，結合教育改革的實際情況制定相關標準。通過數據指標體系的建立，幫助各區域、各學校明確數據平臺的建設方向，真正實現數據資源共享，滿足教師、學生個性化教與學需求。同時，為了避免重復建設問題，如何實現區域、學校平臺之間的互聯互通也是目前平臺建設過程中需要考慮并解決的問題。一是區域加強統籌管理，做好分層建設，強化數據的融合。二是以區、校數據兩級聯動、共享為目標，圍繞“完善數據管理平臺”“創新數據匯聚”兩條主線，提升區域大數據平臺的功能和服務支撐能力，推進教育綜合數據的匯聚、服務工作。三是增強企業與學校之間的交流合作，推進平臺與教學應用相結合，深入推進教育教學改革，提升師生的信息素養。

　　(三)深度挖掘教學數據，實現教學功能的多元化

　　大數據、人工智能技術、云計算的到來為教師課堂教學提供了大量的數據支持，為全面剖析學生的學習過程，對學生進行精準評價提供了可能。統計學生在學習場所、圖書館的學習時間，出入頻率等數據，有利于更好地完善基礎設施建設;收集學習者在學習平臺的學習記錄數據，有利于及時推送適切的學習資源;利用大數據平臺或支持服務系統，有利于豐富各類教育教學的應用需求。為更好推進新技術使用，一是可以建立教師信息素養提升課程體系，針對信息化領導力、信息化教學能力和信息化服務能力，分別對管理者、教師和技術人員開展相關培訓。二是可以成立教師研修中心，開展全區研修、學區研修、校本研修、教師自主研修等活動，提升教師的專業能力。三是堅持以教育大數據應用為目標的信息化工作思路，全力打造“數據大腦”，整合學校管理數據、教師發展數據、學生成長數據。

　　(四)完善基本服務，滿足不同用戶的需求

　　新技術、新設備為校園環境建設、教師教育教學活動的開展，為創新人才的培養提供了一個嶄新的環境。為避免建設中出現設備堆砌現象，需從以下幾個方面進行改進。一是開展多種形式的調研活動，收集師生用戶、二級單位、一線運維人員的意見，對設備、環境進行升級、改造。二是組織教師開展信息技術的相關培訓，讓他們及時了解新技術、新設備，主動探索、調整教學模式、教學方法，以更好地滿足教學需求。三是建立政府定標準、企業保產品、學校買服務的運營模式，通過購買服務的方式提供基本服務，學校及企業開發的應用實現平臺共享。

　　(作者單位：北京師范大學互聯網教育智能技術及應用國家工程實驗室)

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