智慧教育的体系技术解构与融合路径研究(2)

　　（二）教学者视角下的智慧教育——智慧教学
　　培养智慧型的人才是智慧教育的最终目标，智慧教学首先应能够依托智慧教育云，为学习者提供符合智慧教育特征的教学服务；其次，智慧教学还能够通过联接教学社群、接受学习者对教学的反馈等方式促进教学方法和教学内容的演进。现阶段智慧教学相关的体系化研究非常鲜见，基于本文提出的智慧教育体系与功能模型，我们认为智慧教学必须能够及时、准确地把握学习者的差异化并做出相应的教学引导；教学过程中能够确切地发现教学过程中的问题并进行相应的教学调整；教学者能够利用教学社群和知识库进入智慧学习过程并提高教学者的教学水平。智慧教学是通过智能教学设备和网络环境、智慧教学模块与智慧教育云的智能交互实现的。
　　1.教学设备和物理环境。智慧教学设备是集成智慧教学客户端和教学工具的综合教学设备，具备网络的泛在接人能力和与智慧教育云的全方位交互能力。它是教学者与智慧教育云之间的接入层。
　　2.智慧教学模块。智慧教学模块为教学者提供综合性的智慧教学功能，主要包括资源制作和上传、学习计划和课程安排设定、学习干预、学习的诊断与评价等。需要指出的是，智慧教学模块的功能并不是孤立的，而是与智慧教育云形成有机的整体，并进行频繁的信息交互，从而确保智慧教学服务的针对性和准确性。
　　3.智能教学服务。为教学者提供智能的、综合性的教学服务，通过智慧教育体系中各部分、功能、模块的协同工作实现，是智慧教育的催化剂。智能教学服务包括学习资源模块提供的基于主题和语义关联的资源推荐服务、资源检索导航服务、资源自适应展现服务；学习者模型提供的学习者建模服务、学习情境建模服务和学习过程/历史服务；智能服务模块提供的联接教学社群服务、教学过程可视化服务；工具、平台与环境模块提供的支持教学的软硬件服务等。智能教学服务由智慧教育服务引擎直接与教学者进行交互。学习者能够获得的智能学习服务功能及来源功能模块，如表2所示。
　　（三）设计者视角下的智慧教育——智慧教育云
　　智慧教育资源与技术环境是整个智慧教育体系的核心和枢纽，是教育智慧的源泉。黄荣怀指出，“学习环境的构建是实现学与教方式变革的基础，智慧学习环境是数字学习环境的高端形态”。钟国祥提出“智能学习环境是从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，以学习者学习为中心，由相匹配的设备、工具、技术、媒体、教材、教师、同学等构成的一个智能性、开放式、集成化的数字虚拟现实学习空间。”
　　表3是黄荣怀提出的智慧学习环境六大要素与普通数字学习环境的比较。
　　本文认为智慧教育的资源与技术环境（智慧教育云）由三个核心模块和两个接入模块构成，如图3所示。核心模块包括学习资源模块，工具、平台与环境模块以及智能服务模块，接入模块包括智慧学习模块和智慧教学模块。从系统分割的视角，核心模块的功能是由教育资源云提供的，下文主要解构核心模块的功能与技术。接人模块的功能是由学习者和智能学习设备的客户端软硬件提供的。
　　在这个系统模型中，智能服务模块是智慧教育云的服务引擎，其它模块都向智能服务模块注册元数据信息，推送本模块提供的服务。各模块实现的功能相对固定并可以自我进化，同时，模块间的相互作用也加速了各模块的发展进程。
　　1.学习资源模块。郑旭东认为，“智慧资源应为智慧化的教学和学习提供必需的支撑，弥合正式学习和非正式学习，满足学习者智慧化的发展需求”。他指出智慧教育资源应具备七大特征，分别为语义聚合与联通性、深层开放与共享性、进化与再生性、多终端自适应性、海量与泛在性、个性化智能推送和多维交互与人机合一性，并给出了由“三库+六系统”构成的智慧资源建设体系框架，如图4所示。
　　本文认为，从学习资源自我发展、自我进化的角度看，智慧学习资源至少需要具备四个特征与功能。一是基于语义关联和主题汇聚的资源自组织能力。目前表达学习资源间逻辑关系的组织模式主要有基于元数据（MetaData）、基于本体（Ontology）和基于主题图（TopicMap）三种方法。基于元数据和本体的方法主要依靠专家知识库和建构工具实现，研究者也试图通过本体学习技术来实现，本体学习技术的目标是利用机器学习和统计等技术自动从已有的学习资源中获取期望的本体。由于完全自动的知识获取技术尚不现实，因此目前的本体构建技术还是一个“半手动半自动”的过程。二是智能的资源检索与导航能力。资源检索与导航能力是在资源的有序组织的前提下实现的，目的是向学习者提供个性化的、精确的资源检索服务，向学习者提供多样化的检索导航模式、个性化的设计和高精度的检索。三是资源的自我分类与转换能力。由于智慧学习资源必须适应不同学习目标和学习情境的需要，因此资源建设必须支持多元化和资源形式的智能转换。智能学习资源能够根据学习者、智能学习设备和学习情境信息，对资源格式、分段、大小进行智能转换，实现基于多终端、多网络环境的资源自适应和完整展现。四是资源的再生与进化能力。教育资源再生与进化是以形成生成性资源为目的的资源更新与扩展，指教育资源的开发者、使用者、管理者在浏览、应用教育资源的过程中与资源发生交互，并依托自身的知识与经验衍生出新资源的过程。
　　2.工具、平台与环境模块。该模块是智慧教育体系中起到基础性支撑作用，主要包括智慧教育云上的软硬件基础平台、云端向智慧学习、教学活动提供的工具与环境、基于学习行为的资源调度和存储优化、物理环境的智能控制等功能。承载智慧教育的云平台实现平台即服务层（PlatformasaService）功能，要求平台具有高度的分布性、可扩展性和良好的访问性能。智慧教育云为学习者和教学者提供区别于客户端的云端工具与环境，不会因为用户切换设备而导致服务中断或者数据丢失。该模块还应能够按需动态调整资源的物理分布、实现基于主题的资源调度与预取。
　　3.智能服务模块。即智慧教育的服务引擎，承担元数据管理、消息路由、大数据分析、智能推送服务等智慧教育的核心功能。智能服务模块包括的关键功能包括学习行为的大数据分析、教育服务的适配性推荐、教育过程的可视化和社群联接功能。大数据分析是智慧教育服务的前提，通过对学习行为、教学行为、资源访问行为、学习效果、学习教学评价等多个方面数据的关联分析和挖掘，构建各类服务的智能决策模型，通过教育服务的适配性推荐功能向智慧教育体系的其它模块发送智慧服务或控制指令。教育过程的可视化实现对学习者学习、教学者教学的过程与历史的可视化，为学习者和教学者进行自我调整、人工干预提供参考和依据，为管理者提供宏观督导。教学社群和学习社群可以在智慧教育云中进行集成式的构建，也可以调用和联接公共社交平台。社群联接主要依赖主题进行智能匹配。
　　四、智慧教育的技术融合路径
　　智慧教育的发展依赖于现代教育制度的保障，依赖于智慧教育应用推广机制，也依赖于人的信息化素养和ICT应用能力的提升，同时更离不开与信息技术的相互融合和协同发展。结合现阶段技术水平及其应用能力，本文提出以下几条智慧教育的技术融合路径。
　　（一）建设智慧教育云平台，实现教育资源与教育服务的整合
　　智慧教育云平台需基于多级架构、公有云和私有云相结合的方式建设，自上而下对教育类型、模式、主题和特色进行有区别的分布，使智慧教育云更贴近学习者的实际学习需求。从技术架构层面，智慧教育云要能够实现对现有教育平台、教育系统、教育资源和教育服务的包含和整合，构建统一的身份认证、数据共享、接口规范和访问门户。云平台硬件资源要具备弹性扩展能力和分布式存储能力，平台与大带宽高速网络连接，提供高可用的各类教育服务。
　　（二）构建泛在的感知体系，扩展物联网在校园的应用范围
　　在校园各公共区域构建视频监控、门禁、一卡通及各类传感器设备，在教学区域构建教学环境智能控制系统，完善教室的教学信息化设备，大力扩展物联网在校园内的应用范围，形成校园泛在的感知体系，让设备产生智能，为智慧教育收集大数据。
　　（三）强化大数据利用能力，推进大数据教育应用服务示范
　　智慧教育大数据的应用建议从选取示范性应用服务入手，采取“以点带面、逐步拓展”的技术推广路径。选择教育过程中不易获取的规律但又具有实际意义的大数据分析，如就学习者就餐习惯与学习成绩的关系、学习者生活习惯与学习态度的关系、学习者上网习惯与网络学习能力之间的关系等进行大数据挖掘，得到其内含的发展规律，并进行个性化教育应用示范。鼓励广大教育工作者和信息化工作者拓展教育大数据应用思维，不断创新大数据教育服务。
　　（四）加大研究支持力度，破解智慧教育关键技术难题
　　各级教育机构和科研机构要不断加大对智慧教育体系和技术研究的支持力度，逐步破解制约智慧教育发展的关键技术难题。深入研究智慧教育服务的发现、组合和推送问题，智慧教育体系中各个实体的建模技术、教育大数据关联分析挖掘技术、教育资源的多态组织与存取优化技术等，并尽快形成可实际应用的技术方案，在实际应用中加以验证与改善。
　　（五）组建校企合作联盟，打造智慧教育发展产业链
　　企业的积极参与是保证智慧教育活力和可持续发展的必要条件。教育信息化催生了一大批技术先进、产品丰富、服务到位的企业。组建校企合作联盟，可以充分发挥高校的智力资源优势和企业的产业化优势，面向国家智慧教育的前瞻性需求，协同创新、集中开发高技术含量、高服务质量的教育平台和工具，打造智慧教育发展的产业链条。
　　（六）融人智慧城市发展，创设智慧教育外部发展环境
　　智慧教育是智慧城市在教育领域的体现，智慧城市可以为智慧教育发展提供良好的技术与应用土壤。智慧教育发展要时刻关注智慧城市建设中出现的新技术、新应用和新服务，确保智慧教育体系的开放性和互通能力，一方面做好智慧城市服务的延伸，另一方面也要积极地融入智慧城市的整体发展框架，为智慧教育创设良好的外部发展环境。
　　五、结语
　　智慧教育是一个长期复杂的系统性工程，是教育信息化发展的高端形态。在智慧教育的研究和应用推进过程中，从体系和技术的角度去审视技术给教育带来的智慧特征，有助于我们深入了解智慧教育的智慧来源和本质，并厘清智慧教育的技术融合路径，对更加有的放矢地推进智慧教育发展进程有着很强的实践指导意义。

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