智慧校園建設(shè)與應(yīng)用新發(fā)展

1、智慧校園建設(shè)與應(yīng)用新發(fā)展從數(shù)字校園到智慧校園今天的主題是智慧校園建設(shè)，不得不從智慧教育的概念說起。我把智慧教育的原創(chuàng)觀點(diǎn) 歸功于錢學(xué)森，因?yàn)樗?997年提出了培養(yǎng)大成智慧的教育理念。錢學(xué)森是我國國防科技元勛，他發(fā)現(xiàn)一些國防大項(xiàng)目的領(lǐng)軍人物不僅科技知識深厚，而且 大多懂哲學(xué)、人文等，便很有感觸，提出如何培養(yǎng)具有為成智慧人才的戰(zhàn)略構(gòu)想。曾有專 家向錢學(xué)森請教大成智慧的英文譯名，錢老提出兩種譯法，其中之一是Wisdom in Cyberspace（網(wǎng)絡(luò)信息空間中的智慧），這個說法跟我們現(xiàn)在說的以信息化促進(jìn)智慧教育 十分吻合，所以我們可以把錢學(xué)森的大成智慧說作為智慧教育研究的出發(fā)點(diǎn)。2008年，IBM

2、公司提出智慧星球的概念，引發(fā)了智慧城市、智慧交通、智慧醫(yī)療等方面 研究與應(yīng)用，自然想到還應(yīng)該有智慧教育，其英文名稱是smart education這個英漢對 譯存在一些爭議，因?yàn)閟mart是機(jī)智靈活的意思，而wisdom才對應(yīng)智慧。什么是智慧？ 我很喜歡華東師范大學(xué)已故哲學(xué)家馮契教授的界定，他在晚年用文言文寫了一本智慧說， 其中說道：智，法用也；慧明道也；智慧，道法也。另外，知識管理專家認(rèn)為從數(shù)據(jù)、信息、知識到智慧的提升與情境關(guān)聯(lián)性密不可分，并且 智慧是面向未來的創(chuàng)新能力。智慧教育的核心技術(shù)是智慧計(jì)算（smart computing），被認(rèn)為是計(jì)算技術(shù)史上的第四次浪 潮（前三次為主機(jī)計(jì)算、個人

3、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算），可以概括為五大特征：境覺、分析、抉 擇、行動、溯因。其中境覺包括環(huán)境感知、情境感知、社會感知，對于智慧系統(tǒng)來說是最 基本的、必需的功能。教育界人所熟知的多元智能，其英文名稱是Multiple Intelligence但近年出現(xiàn)了用Smart 代替Intelligent的趨向，比如語言智能叫做word smart，數(shù)理邏輯智能叫做number smart， 身體運(yùn)動智能叫做body smarto 我倡導(dǎo)的智慧教育把wisdom、intelligentsmart整合在 一起，代表道、法、術(shù)三者在教育教學(xué)中融合。有個美國網(wǎng)站上提出這樣一個問題：如果我們現(xiàn)在需要智慧學(xué)習(xí)，難道我們有過

4、愚笨學(xué)習(xí) 嗎？此話給我很大的啟發(fā)，我就采用逆向思維方法，給愚笨教育畫像，仔細(xì)一想，還真 的發(fā)現(xiàn)很多愚笨教育現(xiàn)象，例如：凡是造成學(xué)生高負(fù)擔(dān)、低成效的教育是愚笨的教育；凡 是以書本為上、忽視實(shí)踐能力發(fā)展的教育是愚笨的教育；凡是抹殺個人特性、拒絕因材施 教的教育是愚笨教育。如此等等，不勝枚舉。我們教育的本意是讓人脫離愚昧，但為什么 愚昧性卻與許多教育過程形影相隨，揮之不去，這是值得我們反思的問題。我是2012年開始關(guān)注智慧教育的研究，提出智慧教育的初步定義（為了拋磚引玉吧）：智 慧教育是利用先進(jìn)的信息技術(shù)來構(gòu)建智能化的環(huán)境，使得師生能夠開展高效能的教與學(xué)方 法，能為學(xué)習(xí)者提供最合適的個性化學(xué)習(xí)服務(wù)，

5、使他們從不能變?yōu)榭赡?，從小能變?yōu)榇竽埽?從而培養(yǎng)具有良好的價值取向、較高的思維品質(zhì)、較強(qiáng)的思維能力的人才。這也是我們發(fā) 展智慧校園的一個目標(biāo)。我們從數(shù)字化教育轉(zhuǎn)向智慧教育，就是為了實(shí)現(xiàn)這個目的。我做了一個關(guān)于智慧教育的圖示，把智慧教育的英譯改成Smarter Education用了以一個 比較級Smarter，是為了避免要么智慧、要么愚笨的二元對立，追求越來越靈巧、越來越有 智慧的教育，沒有最好，只有更好，鞭策我們自己不斷進(jìn)取。為了實(shí)現(xiàn)這個理念，我們必 須運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)來構(gòu)建智能化教育環(huán)境，包括智慧終端、智慧校園、智慧教室、智慧 實(shí)驗(yàn)室、智慧教育云等，再加上智慧的教學(xué)法，這樣才能培養(yǎng)智慧型的

6、人才。我們現(xiàn)在積極推行智慧教育，有可能找到求解錢學(xué)森之問的鑰匙。2005年，時任國家總 理的溫家寶去看望病中的錢學(xué)森，錢老還十分關(guān)心教育，他問道：為什么我們的學(xué)?？偸?培養(yǎng)不出創(chuàng)新人才？ 這句話被媒體命名為錢學(xué)森之問。所以，我們現(xiàn)在踐行智慧教育， 用信息化促進(jìn)教育創(chuàng)新發(fā)展，實(shí)在是責(zé)任重大，使命光榮。智慧校園的技術(shù)發(fā)展如何從數(shù)字校園變成智慧校園的？這兩者之間有什么差別？目前，我們提煉出智慧校園環(huán) 境的十大特征：1、位置感知：感知學(xué)習(xí)者的物理位置；2、情境感知：探測學(xué)習(xí)者在不同場景以及他與誰在什么時間、地點(diǎn)做什么；3、社會感知：感知個人與他人之間的社會關(guān)系；4、互操作性：不同學(xué)習(xí)資源、服務(wù)和平臺之

7、間的互聯(lián)互通；5、無縫連接：在任何設(shè)備以任何連接時，提供持續(xù)的服務(wù)會話；6、適應(yīng)性：根據(jù)個人學(xué)習(xí)偏好和需求推送最合適的學(xué)習(xí)資源；7、泛在性：隨時隨處通過與環(huán)境互動獲得感興趣的學(xué)習(xí)資源；8、全程記錄：記錄學(xué)習(xí)歷史數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)挖掘和深入分析，作出科學(xué)合理的評價、建議 以及推送相應(yīng)的服務(wù)；9、自然交互：利用多種感官及肢體語言開展人機(jī)互動，如語音、姿勢、表情識別；10、深度參與：沉浸于技術(shù)豐富環(huán)境中開展多向互動，獲得平常難以企及的體驗(yàn)。當(dāng)然，一個具體的信息化教育環(huán)境不可能全部符合這十條，能達(dá)到三、五個已經(jīng)不錯了。 所以我們對智慧校園應(yīng)該有新的認(rèn)識，不能把它等同于數(shù)字校園，也不能硬把普通數(shù)字校 園貼上

8、智慧校園的標(biāo)簽。從技術(shù)上看，智慧校園系統(tǒng)可以看作為一個三層架構(gòu)：第一層是云計(jì)算(Cloud computing)， 其實(shí)質(zhì)是把網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器的功能虛擬化；第二層是霧計(jì)算(Fog computing)，即把終端虛 擬化，我們現(xiàn)在終端品種很多，如果為每個終端設(shè)計(jì)獨(dú)立的信息格式，是沒法交換的；第 三層叫群計(jì)算(Swarm computing)，與物聯(lián)傳感技術(shù)相關(guān)，在物理環(huán)境中安裝很多聯(lián)網(wǎng) 的傳感器，它們體積很小，數(shù)量眾多，像昆蟲群落一樣。既然網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器功能通過云 計(jì)算技術(shù)虛擬化了，終端功能通過霧計(jì)算技術(shù)虛擬化了，那么網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、路由器功 能可以虛擬化嗎？能，這個技術(shù)就叫SDN (軟件定義網(wǎng)絡(luò))

9、技術(shù)。華為公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這 項(xiàng)技術(shù)，并且產(chǎn)生了基于SDN的敏捷校園網(wǎng)解決方案iCampus，還提出的智慧校園的幾個 維度：科學(xué)的決策系統(tǒng)、實(shí)時地控制、泛在寬帶的互聯(lián)、便捷的服務(wù)、面向服務(wù)的計(jì)算、 透徹地感知?，F(xiàn)在大家都在講大數(shù)據(jù)的問題，我看到涂子沛寫了一本大數(shù)據(jù)，封面上有句話：除了 上帝，任何人都要用數(shù)據(jù)來說話。美國教育部組織專家出了一本如何做教育數(shù)據(jù)分析的專 題報(bào)告。我認(rèn)為教育大數(shù)據(jù)的價值歸結(jié)為三點(diǎn)：精準(zhǔn)決策、個性服務(wù)、優(yōu)化結(jié)果。但數(shù)據(jù) 類型很多，我們怎么進(jìn)行有效管理又是一個問題，因此我們開始研究智慧校園系統(tǒng)中的數(shù) 字治理問題。智慧校園包括很多功能板塊，例如智慧課堂、智慧實(shí)驗(yàn)室、智慧教管、智

10、慧家校通、智慧 節(jié)能、智慧校安等。其中最重要的是改善師生關(guān)系，做到以學(xué)生為主體，為學(xué)生提供個 性化服務(wù)。我們現(xiàn)在需要研究怎么構(gòu)建無縫學(xué)習(xí)平臺，把課內(nèi)課外、校內(nèi)校外順暢地溝通 起來。但有一個問題，如果學(xué)生沒有平板電腦，學(xué)生和老師如何開展課堂互動？我看到一 個簡易的方案：教師可以用筆記本上的攝像功能掃描學(xué)生的批量答題卡，用智能手機(jī)識別 學(xué)生手持的二維碼應(yīng)答卡，用低成本技術(shù)來實(shí)現(xiàn)課堂互動。智慧校園的應(yīng)用發(fā)展目前，數(shù)字化校園有三大熱點(diǎn)：視頻微課、翻轉(zhuǎn)課堂、MOOCs 。一是視頻微課?；蛟S大家知道薩爾曼可汗的故事，為了給表妹輔導(dǎo)數(shù)學(xué)，他把知識點(diǎn)講解 錄制成視頻，放到視頻分享網(wǎng)站上，已經(jīng)積累了六千多條，覆

11、蓋中小學(xué)課程全部知識點(diǎn)， 成為名副其實(shí)的可汗學(xué)院?，F(xiàn)在國內(nèi)有很多學(xué)校在做視頻微課，發(fā)現(xiàn)對教師改進(jìn)教學(xué)水平 很有幫助，老師看到自己錄的視頻，可以找出自己講課的不足。當(dāng)然，好的視頻微課可以 使很多學(xué)生受益，允許他們自定步調(diào)地學(xué)習(xí)。二是翻轉(zhuǎn)課堂。也有一個故事，2007年，美國科羅拉多州有一所名叫林地高中（WoodlandPark High School）的二位化學(xué)老師，開頭利用視頻錄課給遲到學(xué)生補(bǔ)課，后 來發(fā)展到課堂教學(xué)改革，課前讓學(xué)生看教學(xué)錄像，做針對性練習(xí)，課中快速做測評，重點(diǎn) 解決難點(diǎn)重點(diǎn)疑點(diǎn)，效果很好，創(chuàng)造了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。這給我們一個啟示，進(jìn)行教育信息化創(chuàng)新要實(shí)現(xiàn)三個突破：一要突破時空

12、限制，我們不能 只盯著課堂，課內(nèi)課外、校內(nèi)校外要統(tǒng)籌考慮。二要突破思維限制，不能固守傳統(tǒng)的教學(xué) 流程。說到突破思維限制，數(shù)學(xué)中有個一筆畫難題，讓你用一筆畫四段折線貫穿一個九點(diǎn) 方陣，只有突破方框限制，畫二段延長線才能做到。三是改變教師角色，要從單純講師變 為導(dǎo)學(xué)者、助學(xué)者、評學(xué)者、促學(xué)者。在國內(nèi)也有很好的翻轉(zhuǎn)課堂案例，如山東省濰坊市昌樂一中146個班級全部實(shí)現(xiàn)了課堂翻 轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂最重要的差別在：傳統(tǒng)教學(xué)流程是講解、練習(xí)、評閱作業(yè)，翻轉(zhuǎn) 教學(xué)流程是自學(xué)、評測、研習(xí)。無論是師生關(guān)系還是學(xué)生的地位、學(xué)習(xí)方法都有明顯的變 化。三是MOOCs （大眾在線公播課，國內(nèi)將其簡稱為寡課）。斯坦福大

13、學(xué)一位大牌教授開了 一門人工智能導(dǎo)論課，結(jié)果吸引了來自195個國家和地區(qū)的16萬人選學(xué)。從目前流行 的xMOOC （基于行為主義的MOOC ）來看，教學(xué)法并無創(chuàng)新，主要創(chuàng)新體現(xiàn)在管理機(jī)制 上，打破名校門檻，做到優(yōu)質(zhì)資源共享，誰都可以免費(fèi)聽課，能堅(jiān)持到最后想拿學(xué)分和證 書的時才繳費(fèi)。此類創(chuàng)新只有在信息化環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閿?shù)字化的資源和服務(wù)可以無 限拷貝，但無需增加太大的邊際成本，這就是信息化的優(yōu)勢。當(dāng)然MOOCs 的課程形態(tài)也在發(fā)生變化，甚至有專家聲稱現(xiàn)在已轉(zhuǎn)入后MOOC時期，形 成了在線學(xué)習(xí)新生態(tài)。MOOCs 是發(fā)源于高等教育的，能否用于基礎(chǔ)教育呢？舉個例子，浙 江省創(chuàng)辦了一個高中選課網(wǎng)，要

14、求省內(nèi)高中學(xué)校把好的校本課程改造成網(wǎng)絡(luò)課程，上傳到 高中選課網(wǎng)上，讓全省高中生上網(wǎng)自由選課拿學(xué)分。華東師大也搞了一個慕課聯(lián)盟C20， 邀請了 20所高中名校加20所初中名校來開發(fā)優(yōu)質(zhì)慕課。以上三個熱點(diǎn)所用到教學(xué)技術(shù)手段依次是視頻微課、在線練習(xí)、在線測評、在線社區(qū)，并 沒有多少智慧技術(shù)含量。我注意到美國推出一個比較有智慧技術(shù)含量的個性化學(xué)習(xí)平臺 Knewton,據(jù)說可以生成27億條個性化學(xué)習(xí)路徑呢。目前，實(shí)現(xiàn)智慧教育比較好的辦法就是采用電子書包。電子書包，我們把它當(dāng)作教育技術(shù) 革命的千年機(jī)遇（從活字印刷至今已有九百多年）。我們團(tuán)隊(duì)是2010年開始牽頭做國家電 子書包、電子課本的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且在國

15、際標(biāo)準(zhǔn)組織中代表我國率先提出電子課本技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)議案，并獲得立項(xiàng)。再說說人人通。從校校通到班班通再到人人通，人人通的建設(shè)很有意義，也很有難度。 我們一直在研究人人通中的個人學(xué)習(xí)空間的功能：記錄個人學(xué)習(xí)過程；匯集個人學(xué)習(xí)資源， 開展個人知識建構(gòu)，提供個人才藝展示等，需要很多工具支持。教育部教育信息化技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)委員會（CELTSC ）已經(jīng)設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間標(biāo)準(zhǔn)工作組。關(guān)于區(qū)域推進(jìn)電子書包應(yīng)用，從2012年開始，我們團(tuán)隊(duì)作為上海市閔行區(qū)電子書包應(yīng)用項(xiàng) 目咨詢方，幫助設(shè)計(jì)推進(jìn)方案，已經(jīng)有65所學(xué)校、百余班級參加試驗(yàn)。我們通過到試點(diǎn)校 觀察，尋找電子書包教學(xué)應(yīng)用切入點(diǎn)，目前找到七個：1、將課前預(yù)習(xí)情況帶進(jìn)

16、課堂，將課堂延伸至課外2、豐富課堂呈現(xiàn)的教學(xué)資源3、提供電子課本加強(qiáng)學(xué)生與文本的對話4、通過課堂測試及時了解學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況5、加強(qiáng)學(xué)習(xí)過程的協(xié)作對話6、創(chuàng)設(shè)信息對稱空間，支持師生基于生成性信息的對話7、推送個性化資源/（壬務(wù)，拓展課外學(xué)習(xí)當(dāng)然，我們不能滿足于讓學(xué)生用電子書包學(xué)習(xí)書本知識和做練習(xí)測試，而是要開拓更多的 發(fā)展空間，例如支持項(xiàng)目學(xué)習(xí)、創(chuàng)客教育、泛在學(xué)習(xí)等。接下來我講講智慧校園應(yīng)用對教師信息化教學(xué)能力的挑戰(zhàn)。2013年10月25日教育部發(fā)布 了關(guān)于實(shí)施全國中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程的意見，把工程辦公室設(shè)在華 東師大，我們邀請了一大批很多國內(nèi)專家，經(jīng)過很多調(diào)研，制定了教師

17、能力標(biāo)準(zhǔn)、培訓(xùn)課 程標(biāo)準(zhǔn)、能力評估指南、項(xiàng)目管理規(guī)范等。對教師的信息技術(shù)應(yīng)用要求因環(huán)境而已。環(huán)境差異的分界線體現(xiàn)在學(xué)生能否上網(wǎng)。在學(xué)生 不能上網(wǎng)的多媒體教室環(huán)境中，要求教師能夠利用技術(shù)優(yōu)化課堂教學(xué)，主要利用信息技術(shù) 進(jìn)行講解、啟發(fā)、示范、指導(dǎo)、練習(xí)與反饋等教學(xué)活動。請看這個案例：有位小學(xué)語文老 師發(fā)現(xiàn)學(xué)生寫作文三言兩語就完了，怎么用巧妙方法啟發(fā)學(xué)生呢？她找了二段視頻資源讓 學(xué)生觀察：一是姚明在NBA打籃球時灌籃的視頻，只有24秒；二是日本動漫灌籃高手 中流川楓的灌籃過程，足有2分鐘，以此啟發(fā)學(xué)生理解真實(shí)的生活時間和電影/文學(xué)作品 里的時間（作文時間）的區(qū)別，讓學(xué)生懂得如何處理作文時間，使文章生動有趣