在工業(yè)4.0時代，我們必須深刻意識到，教育事業(yè)發(fā)展正處于機遇與挑戰(zhàn)并存時代。技術(shù)的飛速發(fā)展也進一步為教與學(xué)方式的變革提供更多支撐環(huán)境，成為構(gòu)建智慧教育新格局的一個重要組成部分。

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【編者按】在大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)下，我們正在進入工業(yè)4.0時代。技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日漸成為常態(tài)，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(tài)。

本文從工業(yè)4.0教育變革的趨勢和走向的角度出發(fā)，闡述了在智能信息技術(shù)推動下，教育系統(tǒng)的整體革新和內(nèi)部優(yōu)化，闡明了智慧教育發(fā)展的方向。

當(dāng)下，人類正站在第四次工業(yè)革命的風(fēng)口浪尖，以人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)正引發(fā)新一輪教育變革，牽引著人類教育向智慧教育階段轉(zhuǎn)型和演進。目前，我國教育發(fā)展在實現(xiàn)大規(guī)模的個性化教育、教育精準化管理和教育高位均等目標上仍然面臨諸多問題。工業(yè)4.0時代，智能信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合有望破解上述教育發(fā)展瓶頸，推動教育系統(tǒng)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(shè)教育強國插上騰飛的翅膀。

一、工業(yè)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(xiàn)而產(chǎn)生，隨人類社會的發(fā)展而進化。社會形態(tài)的變遷和媒介技術(shù)的發(fā)展，一直是推動教育變革的根本性力量?；厮萁逃l(fā)展歷程，無論是口語、文字，還是電子模擬技術(shù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)，每一種技術(shù)形態(tài)的出現(xiàn)都引發(fā)了人類教育的革命性變革。當(dāng)下，人類正站在第四次工業(yè)革命的風(fēng)口浪尖，以人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)正引發(fā)新一輪教育變革，牽引著人類教育向智慧教育階段轉(zhuǎn)型和演進。

(一)第四次工業(yè)革命悄然而至

迄今為止，人類社會已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，現(xiàn)正處于第四次工業(yè)革命時代。“工業(yè)4.0”一詞起源于德國政府推動制造業(yè)計算機化的高科技戰(zhàn)略項目，被認為是制造業(yè)數(shù)字化的下一個階段，具備深度網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、智能化和生產(chǎn)組織方式分散化這四大特征。2016年1月，第46屆世界經(jīng)濟論壇在瑞士達沃斯舉行，主題是“掌控第四次工業(yè)革命”，創(chuàng)始人兼執(zhí)行主席施瓦布表示：“在全球諸多挑戰(zhàn)中，如何塑造第四次工業(yè)革命是世界正面臨的最強有力的挑戰(zhàn)。隨著移動網(wǎng)絡(luò)、傳感技術(shù)以及人工智能和機器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)，第四次工業(yè)革命無論在發(fā)生速度、涉及規(guī)模還是沖擊力度上，都將遠超前三次技術(shù)革命”。在工業(yè)4.0時代，集成、智能、創(chuàng)新、融合等成為社會發(fā)展的關(guān)鍵詞，人工智能、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、3D打印等信息技術(shù)成為推動社會前進的關(guān)鍵力量。

(二)工業(yè)4.0時代教育變革的趨勢和走向

在討論第四次工業(yè)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(fā)展歷程。學(xué)界對教育的發(fā)展學(xué)說存在兩種較為典型的闡述或認識：一種是基于社會形態(tài)變遷的“四次教育革命說”，一種是基于技術(shù)革新的“六次教育革命說”。

從社會變遷角度觀察，許多學(xué)者以生產(chǎn)力和技術(shù)發(fā)展水平以及與之相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為標準，把人類社會劃分為“原始社會—農(nóng)業(yè)社會—工業(yè)社會—信息社會”四種形態(tài)。按照這種觀點，人類社會已經(jīng)歷了三次教育革命，現(xiàn)正處于第四次教育革命。第一次教育革命以文字和學(xué)校的出現(xiàn)為主要標志；第二次教育革命以造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明為主要標志；第三次教育革命以班級授課制的出現(xiàn)為主要標志；第四次教育革命由計算機和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)引發(fā)教育系統(tǒng)的全面變革為標志。

從技術(shù)革新角度觀察，教育變革與信息傳播技術(shù)革命直接關(guān)聯(lián)。人類信息傳播技術(shù)的革命歷程如下：口語(約350萬年前產(chǎn)生)→文字(約公元前3500-前3000年產(chǎn)生)→印刷術(shù)(約公元7世紀產(chǎn)生)→電子模擬信息技術(shù)(約19世紀末20世紀初產(chǎn)生)→多媒體網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)(20世紀90年代產(chǎn)生)，目前正處于以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實等智能信息技術(shù)為標志的革命當(dāng)中。因此，根據(jù)上述革命歷程，部分專家學(xué)者將人類教育相應(yīng)地劃分為六次教育革命。

事實上，教育的發(fā)展和變革與社會形態(tài)的變遷和媒介技術(shù)的發(fā)展均息息相關(guān)，正如圖1所示，兩者相互促進，推動教育不斷向前發(fā)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(chǎn)時代的到來，社會形態(tài)由農(nóng)業(yè)社會進入工業(yè)社會。1870年，電能的突破和應(yīng)用、內(nèi)燃機的出現(xiàn)、勞動分工及批量生產(chǎn)的實現(xiàn)等拉開了第二次工業(yè)革命的序幕。在工業(yè)1.0和2.0時代，為適應(yīng)機器大生產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)流水線輸送了大量符合標準的產(chǎn)業(yè)人才。進入信息時代，計算機、電子信息技術(shù)的發(fā)明、普及和應(yīng)用掀起了第三次工業(yè)革命，信息技術(shù)開始進入教育領(lǐng)域，多媒體教學(xué)、計算機輔助教學(xué)、數(shù)字化資源等開始出現(xiàn)。如今，以大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)正引領(lǐng)我們進入工業(yè)4.0時代，技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日漸成為常態(tài)，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(tài)。

(三)以教育信息化引領(lǐng)教育現(xiàn)代化的國家戰(zhàn)略

在工業(yè)4.0時代，我們必須深刻意識到，教育事業(yè)發(fā)展正處于機遇與挑戰(zhàn)并存時代。黨的十九大提出要在教育大國的基礎(chǔ)上建設(shè)教育強國，把教育事業(yè)放在優(yōu)先發(fā)展的位置，加速實現(xiàn)教育現(xiàn)代化。習(xí)近平總書記在中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組第一次會議上強調(diào)“沒有信息化就沒有現(xiàn)代化”，將信息化的戰(zhàn)略地位提到了新的高度。中國外文出版發(fā)行事業(yè)局局長、教育部原副部長杜占元認為加快教育信息化發(fā)展，是對全面推動教育現(xiàn)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(chuàng)新和教學(xué)模式的深刻革命，必將成為促進教育公平和提高教育質(zhì)量的有效手段，必將成為泛在學(xué)習(xí)環(huán)境和全民終身學(xué)習(xí)的有力支撐，必將帶來教育科學(xué)決策和綜合治理能力的大幅提高。在2018年4月印發(fā)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(lǐng)教育現(xiàn)代化，是新時代我國教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，對于構(gòu)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(shù)推動智慧教育發(fā)展

智能信息技術(shù)包括以人工智能、虛擬現(xiàn)實等為代表的智能技術(shù)和以大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為代表的信息技術(shù)，是工業(yè)4.0時代推動智慧教育發(fā)展的關(guān)鍵力量。目前，我國智慧教育雖在基礎(chǔ)設(shè)施與平臺建設(shè)等方面取得一定成績，但與真正實現(xiàn)智慧教育目標仍有相當(dāng)距離。智能信息技術(shù)的快速發(fā)展有望破解當(dāng)前智慧教育發(fā)展所面臨的主要問題，如圖2所示，將智能信息技術(shù)深度融入教育教學(xué)全過程，推動教育創(chuàng)新發(fā)展，是真正實現(xiàn)智慧教育的必由之路。

(一)智慧教育發(fā)展面臨的主要問題

智慧教育的出現(xiàn)源自2008年IBM總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛在紐約市外交關(guān)系委員會發(fā)表的演講《智慧地球：下一代的領(lǐng)導(dǎo)議程》，不久之后，在“智慧地球”理念的引導(dǎo)下，智慧教育破繭而出，成為信息時代教育發(fā)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(chǔ)和智能信息技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的成熟度，現(xiàn)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(shù)解決我國當(dāng)前教育發(fā)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(zhì)變。

筆者認為，我國發(fā)展智慧教育的核心價值在于將智能信息技術(shù)與教育教學(xué)全過程進行深度融合，破解目前教育發(fā)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(fā)展期。經(jīng)過多年的探索與積累，我國教育信息化事業(yè)厚積薄發(fā)，已進入關(guān)鍵的破殼期。《教育信息化2.0行動計劃》的發(fā)布，不僅標志著教育信息化進入一個新的發(fā)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(shù)發(fā)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(shù)推動教育創(chuàng)新發(fā)展成為當(dāng)前的首要目標，為實現(xiàn)這一目標，我們需要解決當(dāng)前智慧教育發(fā)展面臨的諸多問題。

1.大規(guī)模的個性化教育問題。實現(xiàn)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(xué)生規(guī)模，加之技術(shù)的教育應(yīng)用價值也未能得到有效發(fā)揮，難以實現(xiàn)每個學(xué)生按照自己的需求和喜好進行的個性化學(xué)習(xí)。

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

3.綜合思維能力培養(yǎng)問題。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式和人才評價機制重知識輕能力，教學(xué)更多是幫助學(xué)生理解和掌握書本知識，導(dǎo)致學(xué)生普遍應(yīng)試能力強，創(chuàng)新思維能力、系統(tǒng)思維能力則非常欠缺，無法滿足當(dāng)前社會發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需求。

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

5.學(xué)習(xí)認證體系建設(shè)問題。MOOC、SPOC等在線教育模式的出現(xiàn)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(xué)習(xí)認證體系，除學(xué)校面授以外的其他學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)成果難以獲得公眾認可，在線教育缺乏應(yīng)有的公信力。

(二)智能信息技術(shù)破解智慧教育發(fā)展難題

客觀地說，上述問題是教育發(fā)展所積累的、在上一次工業(yè)革命發(fā)展形態(tài)下難以得到有效解決的教育問題，也是在工業(yè)革命4.0背景下必須解決的教育問題。當(dāng)前，以人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為主要標志的智能信息技術(shù)的快速發(fā)展為破解上述教育難題、推動智慧教育發(fā)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(xué)習(xí)世界

AI(Artificial Intelligence)早于1956年在美國達特茅斯學(xué)院舉辦的夏季學(xué)術(shù)研討會上提出，但直至21世紀，在云計算和大數(shù)據(jù)的推動下，AI才逐漸受到人們的重視，并開始在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。VR(Virtual Reality)是一種綜合了計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能技術(shù)等多領(lǐng)域成果的新技術(shù)，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(shù)，能創(chuàng)造沉浸式環(huán)境，幫助學(xué)生獲得真實的互動視角，通過虛擬物理環(huán)境中的真實場景，解決地理、醫(yī)學(xué)、物理等學(xué)科由于高危險、高成本等原因，無法進行實際操作、訓(xùn)練的教育難題。

AI主要探索的是人類智慧的本質(zhì)，VR主要研究外部環(huán)境，兩者研究方向雖不同，但隨著技術(shù)的融合，AI和VR未來必將趨于融合，兩者發(fā)揮各自的優(yōu)勢，并在一定程度上彌補對方的缺陷。在教育領(lǐng)域，AI和VR的結(jié)合將為學(xué)習(xí)者營造有智慧的第二學(xué)習(xí)世界，這個世界由VR虛擬的物理環(huán)境中的真實場景所組成，AI技術(shù)的引入為這個世界增加了智慧特征，能計算各種信息，虛擬各種學(xué)習(xí)場景，根據(jù)學(xué)習(xí)者特征智能地設(shè)定學(xué)習(xí)路徑、推送學(xué)習(xí)資源，從根本上解決學(xué)習(xí)交互的問題，實現(xiàn)個性化教育。另外，這種學(xué)習(xí)環(huán)境最大限度培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，通過開放式學(xué)習(xí)情境，發(fā)散思維，激發(fā)學(xué)生潛能，引導(dǎo)學(xué)生主動構(gòu)建知識。業(yè)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(jié)合起來，才能最大限度發(fā)揮其教育應(yīng)用價值。

2.大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)：推進教育管理精準化和教學(xué)智慧化

人類正在從IT(Information Technology)時代走向DT(Data Technology)時代，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)推動教育管理精準化和教學(xué)智慧化已成為重要趨勢。大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用過程包括數(shù)據(jù)采集、存儲、分析及呈現(xiàn)等一系列步驟，其中數(shù)據(jù)采集是關(guān)鍵，正所謂“巧婦難為無米之炊”，只有具備一定數(shù)量的教育數(shù)據(jù)，才能進行分析并挖掘出隱含的教育信息。物聯(lián)網(wǎng)是大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)的主要來源，通過傳感器、電子標簽(RFID)等教育環(huán)境或設(shè)備的感知技術(shù)，可穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實設(shè)備、眼動儀、腦電儀等學(xué)習(xí)者狀態(tài)的感知技術(shù)，以及感知數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實現(xiàn)人、物體和環(huán)境的數(shù)據(jù)感知與收集功能。正因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智慧教育體系不但聯(lián)接了作為智慧體的人，也聯(lián)接了更多智能教育設(shè)備和教育環(huán)境。

物聯(lián)網(wǎng)采集的教育數(shù)據(jù)大體上可以分為兩類：管理數(shù)據(jù)和教學(xué)數(shù)據(jù)。對于教育管理類數(shù)據(jù)，主要通過教育治理決策支持系統(tǒng)對科研動態(tài)、人員資金、資源設(shè)備、校園安全、網(wǎng)絡(luò)輿情等進行準確分析和研判，精準把握學(xué)校發(fā)展動態(tài)，并對關(guān)乎學(xué)校未來發(fā)展及日常運作的事件做出科學(xué)的決策。對于教育教學(xué)類數(shù)據(jù)，通過研制師生成長和發(fā)展的大數(shù)據(jù)模型，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格，挖掘?qū)W生潛能，支持學(xué)生個體、群體的學(xué)業(yè)水平評估與動態(tài)監(jiān)測，支持學(xué)生個性化課程和學(xué)習(xí)資源的推送，優(yōu)化學(xué)生成長路徑，實現(xiàn)學(xué)生的智慧學(xué)習(xí)；分析評價教師教學(xué)表現(xiàn)，支持教師對自己的教育教學(xué)活動進行調(diào)節(jié)、校正和監(jiān)控，優(yōu)化教師專業(yè)成長路徑與教學(xué)方式，實現(xiàn)教師的智慧教學(xué)。通過教育大數(shù)據(jù)，能一改往日憑經(jīng)驗管理和教學(xué)的現(xiàn)象，有效推進教育管理的精準化和教與學(xué)的個性化。

3.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”：優(yōu)化教育服務(wù)模式和資源配置方式

“互聯(lián)網(wǎng)+”思維的核心是基于互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)形態(tài)創(chuàng)新。在教育領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)化和創(chuàng)新了教育服務(wù)模式，原來由供給方驅(qū)動的教育服務(wù)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪W(xué)習(xí)者驅(qū)動的教育服務(wù)，教育更加關(guān)注學(xué)習(xí)者的需求，并不斷根據(jù)學(xué)習(xí)者對教育服務(wù)的反饋來調(diào)整、提高服務(wù)質(zhì)量。更重要的是，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，教育資源的配置方式也在發(fā)生變化，教師資源及其他數(shù)字化資源等不再以學(xué)校為單位進行配置，而是通過互聯(lián)網(wǎng)進行流動，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)的共享。在流動過程中，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點既是資源的消費者，也都有可能成為資源的生產(chǎn)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(zhì)量。另外，這種資源配置方式能解決偏遠農(nóng)村地區(qū)師資落后、教育資源匱乏等問題，提高教育教學(xué)質(zhì)量，推動教育均衡發(fā)展。

4.普適計算：改善教育服務(wù)的適配性

普適計算最早于1988年由施樂公司的Mark Weiser提出，強調(diào)把計算機嵌入到環(huán)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(wù)本身。普適計算的關(guān)鍵技術(shù)包括上下文感知、自然交互技術(shù)以及自適應(yīng)技術(shù)，上下文感知能通過上下文的變化情況作出響應(yīng)，自然交互技術(shù)能幫助計算機完成與物理空間環(huán)境的對話，自適應(yīng)技術(shù)能根據(jù)請求即時為用戶匹配最佳資源。在教育領(lǐng)域，普適計算為改善教育服務(wù)的適配性提供了有效解決方案，通過感知、交互和自適應(yīng)等一系列操作，為學(xué)習(xí)者動態(tài)匹配所需的設(shè)備、資源和服務(wù)，有效支持個性化教育發(fā)展。

5.區(qū)塊鏈：打造更加開放和更具公信力的教育系統(tǒng)

區(qū)塊鏈是近年來十分火熱的比特幣這類數(shù)字貨幣的底層技術(shù)，其最大特征是去中心化、開放性和透明性。區(qū)塊鏈技術(shù)或許代表著下一代互聯(lián)網(wǎng)，盡管目前該技術(shù)主要用于金融領(lǐng)域，但其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。從《教育信息化2.0行動計劃》已提及區(qū)塊鏈技術(shù)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(lián)網(wǎng)+教育”的不斷發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)的教育應(yīng)用將迎來良好發(fā)展契機，在構(gòu)建在線教育、社區(qū)教育等非正規(guī)學(xué)習(xí)成果認證體系、打造更加開放和更具公信力的教育系統(tǒng)方面將發(fā)揮重要作用。未來三五年內(nèi)，區(qū)塊鏈技術(shù)或?qū)⒊蔀榻逃I(lǐng)域的熱點話題。

三、工業(yè)4.0時代的智慧教育新格局

工業(yè)4.0時代，在智能信息技術(shù)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(fā)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(xiàn)在通過智能信息技術(shù)明確教育系統(tǒng)整體進化革新的方向和范圍，“格”體現(xiàn)在教育系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素的優(yōu)化和升級，如圖3所示，技術(shù)驅(qū)動教育發(fā)展，由內(nèi)而外，最終形成智慧教育新格局。

(一)智慧教育的“局”：教育系統(tǒng)整體進化革新的方向和范圍

1.教育系統(tǒng)宏觀上擴展了科學(xué)治理和統(tǒng)籌決策能力，微觀上具有了個性化能力

以數(shù)據(jù)驅(qū)動為核心動力，以人工智能為關(guān)鍵技術(shù)，教育系統(tǒng)在宏觀上擴展了科學(xué)治理和統(tǒng)籌決策能力，形成對教育管理及決策過程的科學(xué)指導(dǎo)、對教育設(shè)備與環(huán)境的智能管控、對教育危機的有效預(yù)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(xué)，向?qū)W生推薦個性化學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)資源，客觀評價教學(xué)質(zhì)量，輔助教師更好地調(diào)整和改進教學(xué)策略，重構(gòu)教學(xué)流程，完善課程的設(shè)計與開發(fā)等。

2.教育系統(tǒng)提升了對教育形態(tài)與類型的適應(yīng)能力

在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、普適計算、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的推動下，物理空間和網(wǎng)絡(luò)空間趨于融合，云端一體化教育環(huán)境建設(shè)步伐加快，教育變得更加開放、智慧、多元，線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式逐漸成為主流，教育服務(wù)具有更強的適應(yīng)性，能夠以不同的方式、不同的形態(tài)展現(xiàn)給不同的學(xué)習(xí)者，以適應(yīng)不同類型的學(xué)習(xí)需求，正規(guī)的學(xué)校教育和非正規(guī)的社區(qū)教育、自主學(xué)習(xí)等的界限逐漸被打破，終身學(xué)習(xí)具備了良好的教育環(huán)境和教育條件。

3.教育系統(tǒng)具有了內(nèi)部因素正反饋和自我進化的能力

通過對教育數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析與深度挖掘，為教育系統(tǒng)內(nèi)部因素的自我進化帶來前瞻性引導(dǎo)，使得教育教學(xué)流程、教與學(xué)方式、教育資源服務(wù)、教學(xué)質(zhì)量評價等內(nèi)部各要素形成正反饋和內(nèi)部進化的能力，促進教育系統(tǒng)整體的自我演化和動態(tài)平衡。另外，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用把教師、學(xué)生、家長、教育管理者和社會公眾等聯(lián)系在一起，每個人都是教育網(wǎng)絡(luò)中的一員，根據(jù)知識結(jié)構(gòu)的發(fā)展、學(xué)習(xí)者與教學(xué)者的評價和信息反饋等，進行智能分析和判斷，并由教學(xué)者和學(xué)習(xí)者協(xié)同在現(xiàn)有教育系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成進化或生成新的信息、資源等確保其具備可持續(xù)發(fā)展的生命力。

4.教育系統(tǒng)層次與結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變革

智慧教育發(fā)展促進了知識體系的交流融合，學(xué)科專業(yè)、教育類型、教育階段的界限將慢慢變得模糊，加之學(xué)生“數(shù)字原住民”的特征加劇了學(xué)生的差異，推動人才培養(yǎng)模式的不斷創(chuàng)新，教育系統(tǒng)傳統(tǒng)涇渭分明的層次結(jié)構(gòu)將逐漸被打破。另外，區(qū)塊鏈的出現(xiàn)有望加快學(xué)習(xí)成果認證體系的完善，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用加快教育供給側(cè)改革步伐，教師、學(xué)生、企業(yè)等共同參與的教育新生態(tài)和教育產(chǎn)業(yè)鏈條正逐漸形成，教育機制體制結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性變化。

(二)智慧教育的“格”：教育系統(tǒng)內(nèi)部各要素的優(yōu)化和升級

教育是一個復(fù)雜而又完整的系統(tǒng)，根據(jù)不同的劃分標準，其基本構(gòu)成要素各不相同。筆者根據(jù)教育系統(tǒng)內(nèi)部各要素的優(yōu)化和升級，將智慧教育的“格”分為全新的教育理念、教育教學(xué)流程的重組、人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)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(dǎo)教育實踐活動的主要依據(jù)，正確、先進的教育理念能有效促進學(xué)生全面發(fā)展，反之，錯誤、落后的教育理念則有可能為學(xué)生成長帶來不可預(yù)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(guān)注的是，智能信息技術(shù)在教育教學(xué)中的不斷深入應(yīng)用正倒逼著傳統(tǒng)教育理念的不斷更新，具體表現(xiàn)在這三個方面：第一，教育理念從封閉走向開放?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)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(tǒng)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(shù)的應(yīng)用擴大了學(xué)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(xué)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(xué)生張揚個性，勇于質(zhì)疑，創(chuàng)造更多條件激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，為個性化教育提供資源和環(huán)境。

2.教育教學(xué)流程的重組

教育教學(xué)流程的重組及再造是促進信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的關(guān)鍵所在。西安電子科技大學(xué)校長楊宗凱曾多次強調(diào)：“信息化的關(guān)鍵在于‘化’，‘化’就是教育流程的重組與再造”。重組教育教學(xué)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(diào)四個方面的重組：第一，角色重組。老師由知識傳授者變?yōu)榻虒W(xué)活動組織者，學(xué)生從教學(xué)資源和知識的消費者變?yōu)橄M者、創(chuàng)造者雙重身份，企業(yè)從工具提供者變?yōu)橘Y源提供者和學(xué)習(xí)活動參與者；第二，教學(xué)結(jié)構(gòu)重組?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展推動在線教學(xué)與課堂教學(xué)的有機融合，最大限度滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，減輕教師教學(xué)壓力；第三，課程模式重組。翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)打破了固定化、流程化的課程學(xué)習(xí)模式，學(xué)習(xí)由“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)能力得到極大鍛煉；第四，教育資源重組。學(xué)生可通過“一張網(wǎng)，一個移動終端”網(wǎng)羅最優(yōu)質(zhì)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(fā)展不均衡的問題，利用互聯(lián)網(wǎng)為偏遠山區(qū)學(xué)生輸送更多優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源，縮小城鄉(xiāng)間教育發(fā)展的差距。

3.教與學(xué)方式的變革

隨著新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的提出，變革教與學(xué)方式的呼聲一直十分高漲，并且出現(xiàn)了像昌樂二中、鳳城六中這樣的典型案例。技術(shù)的飛速發(fā)展也進一步為教與學(xué)方式的變革提供更多支撐環(huán)境，成為構(gòu)建智慧教育新格局的一個重要組成部分。在教學(xué)方式方面，從“重傳授”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸匕l(fā)展”。教師不再居高臨下地向?qū)W生灌輸知識，傳統(tǒng)講授式教學(xué)逐漸向更有利于促進學(xué)生全面發(fā)展的自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)等形式轉(zhuǎn)變；在教學(xué)元素方面，知識、資源、信息、數(shù)據(jù)等成為重要組成部分；在教學(xué)特征方面，學(xué)習(xí)變得隨時隨地、動態(tài)適需，通過云端一體化學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)可隨時發(fā)生在除學(xué)校以外的其他任何地方。另外，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、普適計算等技術(shù)在教育中應(yīng)用的不斷深入，許多網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、在線教學(xué)平臺等都可以根據(jù)學(xué)生的個性化特征及學(xué)習(xí)需求等動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及方式，為學(xué)生個性化學(xué)習(xí)服務(wù)。

4.學(xué)習(xí)空間的重構(gòu)

學(xué)習(xí)空間環(huán)境既包括由物理空間及其內(nèi)部設(shè)備所構(gòu)成的空間環(huán)境(即“教室”)，也包括基于網(wǎng)絡(luò)的線上學(xué)習(xí)空間環(huán)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(xué)習(xí)空間的重要性，提出要重構(gòu)學(xué)習(xí)空間，優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境。自2015年起，《地平線報告》連續(xù)三年把“學(xué)習(xí)空間重構(gòu)”作為未來影響教育的發(fā)展趨勢。當(dāng)前，一場學(xué)習(xí)空間環(huán)境改造運動正在興起。

學(xué)校教室的傳統(tǒng)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(huán)境限制了新型教學(xué)模式的開展和學(xué)生的個性發(fā)展，不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。因此，迫切需要將傳統(tǒng)呆板教室改造為具有創(chuàng)新性、靈活性、開放性等特征的新型現(xiàn)代教室。具體來說，教室改造需要遵循四個原理：第一，建筑學(xué)原理，包括了解學(xué)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(xué)原理，包括考慮教學(xué)空間尺度和環(huán)境色彩對人的行為和情緒的影響，不同學(xué)科對環(huán)境特有的審美要求等；第三，人體工學(xué)原理，包括選擇適合大多數(shù)人的尺度要素，運用人體工學(xué)理論選擇課桌、椅子、講臺等物品；第四，教育學(xué)原理，包括采用靈活多樣的布局方式，合理引入和使用教學(xué)IT設(shè)備，允許信息和資源的交流和共享等。

除教室空間外，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間也亟待優(yōu)化。事實上，線上學(xué)習(xí)空間是對線下教室空間的重要補充，將兩者結(jié)合起來能最大限度發(fā)揮空間環(huán)境對學(xué)習(xí)效果的促進作用。目前，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間正朝著“四化”方向發(fā)展：第一，一體化。利用線上平臺便捷、泛在、實時等優(yōu)勢，著力解決線下空間無法滿足的教學(xué)需求，并為更多非正式學(xué)習(xí)提供支撐環(huán)境，實現(xiàn)線上與線下、正式與非正式學(xué)習(xí)的一體化；第二，個性化。根據(jù)學(xué)生的個性特征和興趣愛好等，提供相應(yīng)的資源和環(huán)境，為學(xué)生打造專屬的個人學(xué)習(xí)空間；第三，數(shù)據(jù)化。利用大數(shù)據(jù)，對學(xué)生的行為數(shù)據(jù)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(xué)生的學(xué)習(xí)需求，智能診斷學(xué)生的問題，提出有針對性的學(xué)習(xí)建議。

5.教學(xué)質(zhì)量評價方式的優(yōu)化

評價是衡量教學(xué)質(zhì)量的一把標尺，對教學(xué)質(zhì)量進行科學(xué)評價既能真實體現(xiàn)學(xué)校辦學(xué)水平、課程發(fā)展水平和教師教學(xué)水平，又能深入觀察和剖析教學(xué)過程，幫助教師深刻分析和反思教學(xué)行為，有效提升教師的教學(xué)藝術(shù)與個人發(fā)展。近幾年來，各地智慧教育快速發(fā)展，許多學(xué)校積累了一定數(shù)量的教學(xué)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)挖掘和分析方面也具備了一定的經(jīng)驗，因此在大數(shù)據(jù)和人工智能的驅(qū)動下，開始嘗試對教學(xué)質(zhì)量評價方式進行優(yōu)化，主要包括三個方面：第一，課堂教學(xué)的全錄播數(shù)據(jù)采集與課堂教學(xué)質(zhì)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(tài)度與價值觀這三維課程目標角度分析課堂教學(xué)質(zhì)量；第二，在線教學(xué)平臺的教學(xué)過程分析與評價。通過在線教學(xué)平臺的行為日志數(shù)據(jù)，對師生在線教學(xué)情況進行分析和評價，包括內(nèi)容瀏覽情況分析、學(xué)生活躍情況分析、測驗成績分析、投入的時間等；第三，教學(xué)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析與評價。通過教學(xué)管理系統(tǒng)的課表、學(xué)生選課記錄、學(xué)生課程成績等數(shù)據(jù)，考察課程對學(xué)生的吸引力、學(xué)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(shù)據(jù)技術(shù)，全面升級教育治理方式，構(gòu)建教育治理的大數(shù)據(jù)模型，建立教育治理決策支持系統(tǒng)，以支持教育政策制定與調(diào)整的科學(xué)化。大數(shù)據(jù)在教育管理中的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在三個方面：一是教育的科學(xué)決策。包括教育質(zhì)量數(shù)據(jù)指標的關(guān)聯(lián)性和影響性分析、教育發(fā)展的橫向與縱向?qū)Ρ?、地區(qū)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(xiàn)代化治理；二是教育設(shè)備與環(huán)境的智能管控。包括基礎(chǔ)設(shè)施的智能運維管控、通過物聯(lián)感知獲取和分析設(shè)備的分布情況和運行情況、通過物聯(lián)感知分析和管控消防、節(jié)能等情況等；三是教育危機預(yù)防與安全管理。包括網(wǎng)絡(luò)輿情分析和趨勢預(yù)判、師生的身體健康/心理健康異常預(yù)判與危機干預(yù)、網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知與主動介入等應(yīng)用方向。

7.人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新

當(dāng)前，我國社會發(fā)展亟需創(chuàng)新型人才，國務(wù)院印發(fā)的《統(tǒng)籌推進世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》明確指出，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才是“雙一流”建設(shè)的主要任務(wù)之一。傳統(tǒng)僵化、標準化的人才培養(yǎng)模式一定程度上限制了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，因此，需要在適應(yīng)社會發(fā)展需求和遵循學(xué)生成長規(guī)律的前提下，對人才培養(yǎng)模式進行相應(yīng)的改革與創(chuàng)新。首先，創(chuàng)新學(xué)科體系。以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)正不斷沖擊著傳統(tǒng)人為方式建立起來的學(xué)科體系，不同學(xué)科間、同一學(xué)科不同層次知識間不斷滲透、融會貫通，多學(xué)科交叉融合的知識體系正逐漸形成；其次，創(chuàng)新學(xué)校組織形態(tài)。進入工業(yè)4.0時代，學(xué)生接收知識的途徑更加多樣、便捷，學(xué)生個體間的知識結(jié)構(gòu)、能力水平的差距不斷拉大，根據(jù)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(yīng)時代發(fā)展需求；第三，創(chuàng)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(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙δ芰Φ目己耍绕湫枰己藢W(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新創(chuàng)造、以及信息時代的技術(shù)應(yīng)用能力。

8.學(xué)習(xí)型社會的形成

工業(yè)4.0的到來標志著人類邁入了終身學(xué)習(xí)時代，技術(shù)日新月異成為新常態(tài)，知識總量空前膨脹，不掉隊的唯一路徑是終身學(xué)習(xí)。我們需要突破傳統(tǒng)思維，將學(xué)習(xí)常態(tài)化和動態(tài)化，樹立終身教育的理念與體系，驅(qū)動學(xué)習(xí)型社會的建立與發(fā)展。第一，推動“互聯(lián)網(wǎng)+終身教育”新模式的構(gòu)建。充分挖掘互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的獨特優(yōu)勢，將學(xué)習(xí)整合嵌入學(xué)習(xí)者的日常生活，而不是將學(xué)習(xí)簡單、機械地分隔為一個個獨立的時間單元；第二，以學(xué)分銀行為核心打造職后教育，實現(xiàn)職前和職后一體化發(fā)展道路。在校學(xué)習(xí)、繼續(xù)教育、社區(qū)教育、企業(yè)培訓(xùn)等教育活動都可利用學(xué)分銀行完成學(xué)分認證、學(xué)時計算、學(xué)業(yè)考核，區(qū)塊鏈技術(shù)確保了整個過程的安全、可靠，從而真正構(gòu)建起一種支持終身學(xué)習(xí)的新型教育評估管理機制，提高個體職后繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性，有效促進“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會的構(gòu)建。

9.教育體制機制的創(chuàng)新

教育體制是教育機構(gòu)和教育規(guī)范這兩個要素的結(jié)合體，教育機制是教育現(xiàn)象各部分之間的相互關(guān)系及運行方式，兩者雖內(nèi)涵不同，但在結(jié)構(gòu)上是相融的，性質(zhì)與功能上是互補的。智慧教育的體制機制創(chuàng)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(shù)，推動智慧教育發(fā)展。筆者認為主要通過“五大突破口、三大任務(wù)”，創(chuàng)新教育體制機制。“五大突破口”是指：一是加強頂層設(shè)計，建立協(xié)同推進機制；二是加大投入力度，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；三是重塑教育供給模式，擴大優(yōu)質(zhì)教育資源的覆蓋面；四是利用技術(shù)支持教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新；五是利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化教育治理和決策。“三大任務(wù)”包括：第一，創(chuàng)新教育服務(wù)模式，包括服務(wù)形式、服務(wù)業(yè)態(tài)和服務(wù)內(nèi)容。第二，優(yōu)化教育政策環(huán)境，包括準入制度、采購機制和體系規(guī)范；第三，構(gòu)建教育資源共建共享機制，包括保護教育資源知識產(chǎn)權(quán)、搭建教育資源共享平臺、鼓勵教育資源全員建設(shè)。

四、結(jié)語

工業(yè)4.0時代已經(jīng)到來，在大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈等智能信息技術(shù)的推動下，教育正發(fā)生深刻變革，最終指向智慧教育及其新格局的構(gòu)建。本文從工業(yè)4.0教育變革的趨勢和走向的角度出發(fā)，闡述了在智能信息技術(shù)推動下，教育系統(tǒng)的整體革新和內(nèi)部優(yōu)化，闡明了智慧教育發(fā)展的方向。我們期待通過智慧教育新格局的構(gòu)建，真正在教育領(lǐng)域產(chǎn)生技術(shù)紅利，在工業(yè)4.0浪潮中乘風(fēng)破浪，以教育信息化全面推動教育現(xiàn)代化，實現(xiàn)建設(shè)教育強國的偉大目標。