智慧教育體系架構(gòu)與關(guān)鍵支撐技術(shù) *

楊現(xiàn)民，余勝泉

(1.江蘇師范大學(xué) 教育研究院 江蘇省教育信息化工程技術(shù)研究中心，江蘇 徐州 221116；2. 北京師范大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)研究所，北京 100875)

智慧教育體系架構(gòu)與關(guān)鍵支撐技術(shù) *

楊現(xiàn)民1，余勝泉2

(1.江蘇師范大學(xué) 教育研究院 江蘇省教育信息化工程技術(shù)研究中心，江蘇 徐州 221116；2. 北京師范大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)研究所，北京 100875)

智慧教育正在引領(lǐng)全國教育信息化的發(fā)展方向，成為技術(shù)變革教育時(shí)代教育發(fā)展的主旋律。智慧教育是一個(gè)宏大的系統(tǒng)工程，其總體架構(gòu)可以概括為“一個(gè)中心、兩類環(huán)境、三個(gè)內(nèi)容庫、四種技術(shù)、五類用戶、六種業(yè)務(wù)”。智慧教育云中心是帶動一個(gè)國家或地區(qū)教育信息化整體飛躍發(fā)展的關(guān)鍵；兩類環(huán)境包括支持學(xué)校教育的智慧校園和支持終身教育的學(xué)習(xí)型智慧城區(qū)；重點(diǎn)建設(shè)三個(gè)沉淀智慧的內(nèi)容庫，包括學(xué)習(xí)資源庫、開放課程庫和管理信息庫；物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、泛在網(wǎng)絡(luò)是支撐智慧教育“大廈”構(gòu)建的四種核心智慧技術(shù)；重點(diǎn)服務(wù)教師、學(xué)生、家長、教育管理者和社會公眾五類用戶；有效支撐包括智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧管理、智慧科研、智慧評價(jià)和智慧服務(wù)在內(nèi)的六大主流教育業(yè)務(wù)的順利開展。智慧教育的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展離不開智慧技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升教育環(huán)境與教學(xué)活動的感知性；大數(shù)據(jù)技術(shù)提高教育管理、決策與評價(jià)的智慧性；云計(jì)算技術(shù)拓展教育資源與教育服務(wù)的共享性；泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)增強(qiáng)教育網(wǎng)絡(luò)與多終端的連通性。

智慧教育；體系架構(gòu)；智慧技術(shù); 創(chuàng)新應(yīng)用

一、引言

自從2008年IBM首次提出“智慧地球”概念，“智慧地球”戰(zhàn)略得到了世界各國的普遍認(rèn)可。智慧城市作為智慧地球戰(zhàn)略的重要組成部分，已被眾多發(fā)達(dá)國家納入科技發(fā)展規(guī)劃。2012年12月我國正式啟動了國家智慧城市試點(diǎn)工作，國內(nèi)很多大中城市規(guī)劃文件中明確提出建設(shè)智慧城市。教育對未來城市的發(fā)展起著決定性的作用。隨著交通、醫(yī)療、物流、能源等各個(gè)領(lǐng)域智慧化水平的不斷提升，教育領(lǐng)域面臨前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。不可否認(rèn)，教育信息化的發(fā)展水平在我國信息化產(chǎn)業(yè)體系中目前處于落后位置，是制約國家信息化整體水平提升的“短板”。如何提升教育領(lǐng)域的智慧化水平，與其他領(lǐng)域并驅(qū)發(fā)展，是未來智慧城市發(fā)展面臨的重大現(xiàn)實(shí)問題。

目前，北京、上海、廣州、寧波等城市正在緊鑼密鼓地推進(jìn)智慧教育的規(guī)劃與實(shí)施。在前期參與一些城市智慧教育發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目的過程中發(fā)現(xiàn)，研究者、企業(yè)人士、教育機(jī)構(gòu)領(lǐng)導(dǎo)等對智慧教育的理解仍比較“模糊”，不清楚智慧教育系統(tǒng)究竟包括哪些要素，該如何建設(shè)。本文在調(diào)研國內(nèi)外智慧教育研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，嘗試構(gòu)建了智慧教育的體系架構(gòu)，并對智慧技術(shù)在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，期望能對國內(nèi)智慧教育建設(shè)帶來一定啟發(fā)。

二、智慧教育研究現(xiàn)狀

信息化視角下的智慧教育研究剛剛起步，國內(nèi)外已有一些研究者和實(shí)踐者開始對智慧教育進(jìn)行前期探索。

(一)國內(nèi)研究現(xiàn)狀

當(dāng)前智慧教育在實(shí)踐層面提的比較多，國內(nèi)外一些IT企業(yè)(如IBM、方正、華為等)紛紛提出了智慧教育解決方案，學(xué)術(shù)層面的研究剛剛起步。國內(nèi)自2011年開始出現(xiàn)從教育信息化發(fā)展角度專門探討智慧教育的研究成果。

智慧教育內(nèi)涵方面，祝智庭、尹恩德、金江軍等學(xué)者分別從不同視角出發(fā)進(jìn)行了闡釋。祝智庭教授[1]構(gòu)建了理解智慧教育的基本圖式，描述了智慧教育、智慧環(huán)境(智慧計(jì)算是其核心技術(shù))和智慧教學(xué)三者之間的關(guān)聯(lián)性，認(rèn)為智慧教育要以智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為技術(shù)支撐，以智慧教學(xué)法為催化促導(dǎo)，以智慧學(xué)習(xí)為根本基石。尹恩德[2]認(rèn)為，智慧教育是指運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算為代表的一批新興的信息技術(shù)，統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)發(fā)展教育系統(tǒng)各項(xiàng)信息化工作，轉(zhuǎn)變教育觀念、內(nèi)容與方法，以應(yīng)用為核心，強(qiáng)化服務(wù)職能，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化、智能化、國際化的現(xiàn)代教育體系。金江軍[3]認(rèn)為，智慧教育是教育信息化發(fā)展的高級階段，是教育行業(yè)的智能化，與傳統(tǒng)教育信息化相比表現(xiàn)出集成化、自由化和體驗(yàn)化三大特征。

智慧教育技術(shù)架構(gòu)方面，也有部分學(xué)者從云計(jì)算入手研究了智慧教育云平臺的架構(gòu)。葛虹[4]對區(qū)域智慧教育云構(gòu)建的方法、技術(shù)與策略進(jìn)行了研究，指出區(qū)域智慧教育要以實(shí)現(xiàn)教育管理信息化、學(xué)校應(yīng)用信息化、社會教育信息化為功能目標(biāo)，要加強(qiáng)教育城域網(wǎng)的建設(shè)與教育信息樞紐的構(gòu)建，大力實(shí)施云戰(zhàn)略，促進(jìn)教育信息資源的區(qū)域無縫共享和深入應(yīng)用。張進(jìn)寶等人[5]提出了智慧教育云架構(gòu)，指出智慧教育云具有服務(wù)情境識別、智能信息提取、智能信息處理、智能信息檢索、智能信息推送等五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)特征。亞洲教育網(wǎng)開發(fā)了支持廣電網(wǎng)、電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合的智慧教育云平臺，該平臺以公共服務(wù)器集群為基礎(chǔ)，提供Iaas、Paas、Saas三層服務(wù)，滿足教育行業(yè)的資源開放與共享需求，同時(shí)支持手機(jī)、電腦、電視跨平臺訪問[6]。

此外，智慧教育環(huán)境的建設(shè)也是國內(nèi)研究者關(guān)注的重點(diǎn)。不少學(xué)者分別對智慧校園[7][8]和智慧教室[9][10]的概念、特征、系統(tǒng)構(gòu)建、技術(shù)方案等進(jìn)行了研究。

(二)國外研究現(xiàn)狀

當(dāng)前，國際上的智慧教育研究主要以韓國學(xué)者為主。韓國2011年正式頒布“智慧教育推進(jìn)戰(zhàn)略”，隨后一大批研究者紛紛開始探索智慧教育。

Choi & Lee[11]介紹了韓國正在推進(jìn)的智慧教育行動計(jì)劃，該計(jì)劃強(qiáng)調(diào)物理的智慧教育環(huán)境建設(shè)和教育內(nèi)容的開發(fā)，此外還考慮到智能設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)以及教師信息技術(shù)應(yīng)用能力的提升。Kim等人[12]認(rèn)為高度發(fā)達(dá)的信息技術(shù)在教育中的應(yīng)用已經(jīng)成為全球的發(fā)展趨勢，智慧學(xué)習(xí)是以泛在學(xué)習(xí)和社會化學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)形成的新型學(xué)習(xí)范式。An等人[13]重點(diǎn)對智慧教育內(nèi)容進(jìn)行了研究，指出智慧教育需要為學(xué)習(xí)者提供智慧的、合適的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者可以按需獲取任何學(xué)習(xí)材料，這些學(xué)習(xí)材料要經(jīng)過精心組織，以方便學(xué)習(xí)者的使用。

智慧教育系統(tǒng)研發(fā)也取得了一定進(jìn)展。Jo,Parker &Lim[14]研發(fā)了一種面向智慧教育的教案生成平臺，可以輔助教師快速創(chuàng)作教案。Jo, Yang &Lim[15]基于智慧教育的核心理念設(shè)計(jì)開發(fā)了一套結(jié)構(gòu)化的插件式智慧教育系統(tǒng)，該系統(tǒng)由智慧內(nèi)容服務(wù)子系統(tǒng)和家校學(xué)習(xí)子系統(tǒng)組成。智慧內(nèi)容服務(wù)子系統(tǒng)用來創(chuàng)建、管理、關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)內(nèi)容，家校學(xué)習(xí)子系統(tǒng)用來支持協(xié)作學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)。Jeong, Kim& Yoo[16]提出一種采用云架構(gòu)的智慧教育系統(tǒng)，可以遞送和分享各種增強(qiáng)型的教育內(nèi)容，包括視頻、圖片、三維對象以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)場景。此外，還有部分學(xué)者對智慧教育環(huán)境下的教師能力評估工具[17]進(jìn)行了研究。

此外，針對目前智慧學(xué)習(xí)者大多使用電子教科書提供的批注、書簽和筆記功能進(jìn)行學(xué)習(xí)的現(xiàn)象，Kim, Sohn & Lee[18]提出了注釋內(nèi)容的學(xué)習(xí)模型，以分析學(xué)習(xí)者在電子教科書中的注釋與筆記行為。并且在該模型的基礎(chǔ)上開發(fā)出相似的算法，能找到有類似學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生所創(chuàng)建的注釋或筆記，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者之間交流和共享知識、想法、經(jīng)驗(yàn)，在很大程度上促進(jìn)了資源的進(jìn)化，并形成關(guān)于某一學(xué)習(xí)主題的資源圈。這些有類似學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)習(xí)者也可以創(chuàng)建網(wǎng)上社區(qū)，建立起較為穩(wěn)定的學(xué)習(xí)共同體和人際圈。Scott & Benlamri[19]等人采用語義Web技術(shù)和泛在技術(shù)開發(fā)了智慧學(xué)習(xí)空間，可以向?qū)W習(xí)者提供情境感知服務(wù)，如通過感知學(xué)習(xí)者的位置和學(xué)習(xí)活動情況，向?qū)W習(xí)者智能推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源，并能高效地促進(jìn)學(xué)習(xí)者之間的交流和實(shí)時(shí)共享學(xué)習(xí)資源。

總的來說，上述研究對于普及智慧教育理念、推動智慧教育云平臺建設(shè)起到了重要的“奠基”作用。然而，智慧教育是一個(gè)宏大的系統(tǒng)工程，當(dāng)前研究更多地聚焦在教育云服務(wù)平臺的研發(fā)上，忽視了智慧教育體系的整體架構(gòu)。智慧教育系統(tǒng)究竟包含哪些要素？其核心業(yè)務(wù)又有哪些？關(guān)鍵性的支撐技術(shù)是什么？如何創(chuàng)新應(yīng)用？……這些問題已成為智慧教育戰(zhàn)略推進(jìn)過程中亟待解決的關(guān)鍵問題。

三、智慧教育體系架構(gòu)

智慧教育是依托物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、無線通信等新一代信息技術(shù)所打造的智能化教育信息生態(tài)系統(tǒng)，是數(shù)字教育的高級發(fā)展階段，旨在提升現(xiàn)有數(shù)字教育系統(tǒng)的智慧化水平，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教育主流業(yè)務(wù)的深度融合(智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧管理、智慧評價(jià)、智慧科研和智慧服務(wù))，促進(jìn)教育利益相關(guān)者(學(xué)生、教師、家長、管理者、社會公眾等)的智慧養(yǎng)成與可持續(xù)發(fā)展[20]。依據(jù)上述定義，筆者構(gòu)建了智慧教育體系架構(gòu)(如下頁圖1所示)。智慧教育體系可以概括為“一個(gè)中心、兩類環(huán)境、三個(gè)內(nèi)容庫、四種技術(shù)、五類用戶、六種業(yè)務(wù)”。

需要說明的是，智慧教育不是孤立的系統(tǒng)，而是智慧城市的重要組成部分。因此，智慧教育體系架構(gòu)需要通過標(biāo)準(zhǔn)的接口規(guī)范與智慧城市中的其他智慧系統(tǒng)(醫(yī)療、交通、城管、物流、能源等)進(jìn)行連通，共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。智慧教育將改變教育產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)傳統(tǒng)教育產(chǎn)業(yè)的升級，形成規(guī)模化的智慧教育產(chǎn)業(yè)，從而為智慧教育的可持續(xù)發(fā)展提供源源不斷的技術(shù)、產(chǎn)品和服務(wù)保障。智慧教育產(chǎn)業(yè)的快速、健康、有序發(fā)展離不開標(biāo)準(zhǔn)，因此智慧教育系列標(biāo)準(zhǔn)也是智慧教育體系的重要組成部分。此外，為了保障智慧教育的可持續(xù)發(fā)展，需要配套相應(yīng)的建設(shè)保障機(jī)制和應(yīng)用推進(jìn)機(jī)制。

圖1 智慧教育體系架構(gòu)

(一)一個(gè)智慧云中心

“智慧教育云中心”是帶動一個(gè)國家或地區(qū)教育信息化整體飛躍發(fā)展的關(guān)鍵，對突破教育信息化中普遍存在的“資金難籌措”“應(yīng)用難推進(jìn)”“共享難實(shí)施”等三大瓶頸有著至關(guān)重要的作用。因此，智慧教育發(fā)展要將智慧教育云中心的建設(shè)放在首要位置。智慧教育云中心要提供統(tǒng)一門戶、統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一接口和統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)支持服務(wù)，有效整合現(xiàn)有的軟硬資源和信息數(shù)據(jù)，為學(xué)校提供計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)安全等計(jì)算資源服務(wù)，實(shí)現(xiàn)通用教育業(yè)務(wù)的集中化管理和信息資源的按需分配；整合現(xiàn)有各類教育軟件系統(tǒng)，促進(jìn)應(yīng)用系統(tǒng)貫通與集成，形成基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)環(huán)境的集成、智能的信息平臺，為廣大教育用戶提供“人人通”空間服務(wù)。智慧教育云中心的建設(shè)要合理定位，適度超前規(guī)劃，構(gòu)建基于人、財(cái)、物、教學(xué)資源等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的大集中方式的應(yīng)用系統(tǒng)平臺，使其成為教育數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)的中心和樞紐，支撐全系統(tǒng)教育信息化應(yīng)用工作的開展。

(二)兩類智慧環(huán)境

智慧環(huán)境是智慧教育實(shí)施的基礎(chǔ)和保障，需要?jiǎng)?chuàng)新應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、語義網(wǎng)、移動通信等新一代信息技術(shù)，完善兩類智慧教育環(huán)境，分別是支持學(xué)校教育的智慧校園和支持終身教育的學(xué)習(xí)型智慧城區(qū)。智慧校園重點(diǎn)建設(shè)智慧教室、智慧備課室、智慧語音室、智慧圖書館(學(xué)校)、智慧探究實(shí)驗(yàn)室等智慧型功能室；對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行升級與改造，普及高速無線校園網(wǎng)；建設(shè)基于RFID技術(shù)和傳感器技術(shù)的智慧型教育裝備，使其能實(shí)現(xiàn)各類物體的互連、識別，以及智能化的數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)。可將RFID應(yīng)用于教育管理領(lǐng)域，如學(xué)生行蹤、門禁系統(tǒng)、圖書管理等；將傳感器應(yīng)用于課程內(nèi)外教學(xué)中，如實(shí)驗(yàn)活動的開展、學(xué)生聽課狀況的記錄、學(xué)生健康安全的監(jiān)測等方面。學(xué)習(xí)型城區(qū)建設(shè)要以區(qū)域教育寬帶網(wǎng)為主要平臺，充分利用教育信息化的基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育手段，重點(diǎn)建設(shè)除了智慧校園以外的各種智慧化學(xué)習(xí)環(huán)境，包括智慧博物館、智慧美術(shù)館、智慧圖書館、智慧公園、智慧社區(qū)、智慧教育探究基地等，支持社會大眾的終身學(xué)習(xí)。

(三)三個(gè)智慧內(nèi)容庫

學(xué)習(xí)資源是實(shí)現(xiàn)教育系統(tǒng)變革的基礎(chǔ)，是教育智慧沉淀、分享的重要載體。需要重點(diǎn)建設(shè)三個(gè)沉淀智慧的內(nèi)容庫，包括學(xué)習(xí)資源庫、開放課程庫和管理信息庫。

1. 學(xué)習(xí)資源庫。學(xué)習(xí)資源庫是教師智慧教學(xué)和學(xué)習(xí)者智慧學(xué)習(xí)所需資源的基本來源，該庫主要由教學(xué)案例、多媒體課件、試題和試卷、電子圖書、媒體素材、資源目錄索引、教育網(wǎng)站、研究專題、認(rèn)知工具、文獻(xiàn)資料等資源組成。學(xué)習(xí)資源庫的建設(shè)要以應(yīng)用為導(dǎo)向，緊密圍繞新課程，統(tǒng)一整合來自多個(gè)渠道的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，以自建與購買相結(jié)合的模式建設(shè)新課程教育教學(xué)資源網(wǎng)站群，建立符合新的國家課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)資源體系以及相應(yīng)的建設(shè)和應(yīng)用模式，促進(jìn)優(yōu)秀教育教學(xué)資源廣泛共享與應(yīng)用。此外，還可以通過數(shù)據(jù)挖掘、語義技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)將教學(xué)和學(xué)習(xí)活動中生成性信息資源進(jìn)行持續(xù)采集，加工整理后入庫。

2.開放課程庫。隨著MOOCs熱潮在全球范圍內(nèi)的興起和發(fā)展，開放課程資源的建設(shè)共享已成為國際教育資源發(fā)展的重要趨勢。開放課程庫的建設(shè)要堅(jiān)持開放共享的理念，建立合理、可行、有效的課程資源建設(shè)與分享模式；部署開放教育應(yīng)用平臺，建設(shè)一批通過網(wǎng)絡(luò)向社會大眾提供可公開訪問的，并支持超大規(guī)模學(xué)生交互式參與的在線課程；建立促進(jìn)區(qū)域開放課程動態(tài)生成、有序進(jìn)化的共建共享體系，吸引e-Learning服務(wù)商、出版社、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)、學(xué)校等廣泛參與各類開放課程建設(shè)，并將現(xiàn)有的網(wǎng)易公開課、新浪公開課、鳳凰微課等開放課程資源通過合理途徑集成到開放課程庫中。

3.管理信息庫。管理信息庫在整個(gè)智慧資源體系中占有重要地位，管理信息的大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化采集是實(shí)現(xiàn)教育業(yè)務(wù)智慧管理的重要前提。教育管理信息數(shù)據(jù)是教育行政部門經(jīng)常需要用到的一些基礎(chǔ)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)，如學(xué)生、教師、教學(xué)、科研、體衛(wèi)、設(shè)備、房產(chǎn)、辦公等。應(yīng)統(tǒng)一開發(fā)校務(wù)與教學(xué)管理系統(tǒng)，統(tǒng)一使用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，與地區(qū)教育信息數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫無縫連接，實(shí)現(xiàn)教育基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的從下到上的持續(xù)采集與動態(tài)更新。

(四)四種智慧技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、泛在網(wǎng)絡(luò)是支撐智慧教育“大廈”構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)是智慧教育系統(tǒng)建設(shè)的 “智慧支柱”，泛在網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算技術(shù)是智慧教育系統(tǒng)建設(shè)的“智慧底座”。

2.大數(shù)據(jù)。“大數(shù)據(jù)”一詞自從2011年提出以來，已成為當(dāng)前最為炙手可熱的IT技術(shù)。大數(shù)據(jù)的來源廣泛，包括海量的、多樣化的交易數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)與傳感數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)是一系列收集、存儲、管理、處理、分析、共享和可視化技術(shù)的集合[22]。大數(shù)據(jù)并非等同于大量的數(shù)據(jù)，其具有兩個(gè)更加重要的特征：跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)的交叉融合與數(shù)據(jù)的流動生長。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比具有非結(jié)構(gòu)化、分布式、量大等特性。大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)包括大規(guī)模并行處理數(shù)據(jù)庫、分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、云計(jì)算平臺、互聯(lián)網(wǎng)和可擴(kuò)展的存儲系統(tǒng)。

3.云計(jì)算。云計(jì)算是繼個(gè)人計(jì)算機(jī)變革、互聯(lián)網(wǎng)變革之后的第三次IT浪潮，已成為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。云計(jì)算中的“云”主要用來強(qiáng)調(diào)計(jì)算泛在性和分布性，實(shí)質(zhì)上是分布式計(jì)算、并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展[23]。云計(jì)算熱潮的出現(xiàn)源于其能夠?qū)⒎植荚诟鞯氐姆?wù)器群進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模計(jì)算能力、海量數(shù)據(jù)處理和信息服務(wù)的需求。

4.泛在網(wǎng)絡(luò)。泛在網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的高度協(xié)同和融合，將實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)、跨行業(yè)、跨應(yīng)用、異構(gòu)多技術(shù)的融合和協(xié)同[24]。泛在網(wǎng)絡(luò)將信息空間與物理空間實(shí)現(xiàn)無縫的對接，其服務(wù)將以無所不在、無所不包、無所不能為三個(gè)基本特征，幫助人類實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物都能順暢地通信，都能通過合適的終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，獲得前攝性、個(gè)性化的信息服務(wù)[25]。

智慧教育系統(tǒng)的建設(shè)需要綜合應(yīng)用多種信息技術(shù)，除了上述四種智慧技術(shù)外，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、定位導(dǎo)航等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展，也將為智慧教育系統(tǒng)的構(gòu)建提供重要支撐。

(五)五類服務(wù)用戶

教師、學(xué)生、家長、教育管理者和社會公眾是智慧教育系統(tǒng)的五類核心用戶。智慧教育要為各類用戶提供最需要、最適合、最準(zhǔn)確、最便捷的教育服務(wù)，滿足他們接受美好教育的期盼，發(fā)展數(shù)字智慧，提升生命質(zhì)量。

1.為管理者提供智慧管理服務(wù)。各級教育管理者可以更加直觀地查看所轄范圍內(nèi)的教育資源配置狀況；查看任意時(shí)間段各個(gè)學(xué)校的運(yùn)行狀況(教學(xué)、管理、安全等)；查看所有教育設(shè)備及資產(chǎn)的運(yùn)行狀況；查看各地區(qū)、學(xué)校的教育發(fā)展統(tǒng)計(jì)報(bào)表；依據(jù)全面的教育統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，更加科學(xué)地確定教育經(jīng)費(fèi)投入及分配政策；科學(xué)評估教育產(chǎn)生的社會經(jīng)濟(jì)效益；全面掌握所轄范圍內(nèi)教育均衡發(fā)展現(xiàn)狀；更加直觀地查看各個(gè)地區(qū)、學(xué)校的數(shù)字教學(xué)資源建設(shè)、應(yīng)用與共享狀況；實(shí)時(shí)監(jiān)控所轄范圍內(nèi)任何學(xué)校、任何班級的考試情況；全面掌控校園安全狀況，果斷及時(shí)處理安全事故，打造平安校園。

2.為教師提供智慧教學(xué)服務(wù)。教師可以主持、參與跨區(qū)、跨校名師公開課；將名師資源引入課堂教學(xué)；全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)成績分析數(shù)據(jù)，開展針對性教學(xué)；實(shí)時(shí)了解班級學(xué)生出勤狀況；及時(shí)與家長、同事、校領(lǐng)導(dǎo)溝通交流；加入教師社群，開展網(wǎng)絡(luò)教研活動；更加高效、便捷地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)備課；對學(xué)生的作業(yè)和試卷進(jìn)行自動批改和自動分析；快速獲取、加工和集成教學(xué)資源，支持課堂教學(xué)；根據(jù)學(xué)習(xí)者特征，進(jìn)行快速分組，組織課堂協(xié)作學(xué)習(xí)；靈活控制學(xué)習(xí)終端，實(shí)時(shí)向?qū)W生推送相關(guān)學(xué)習(xí)資源；登錄個(gè)人教學(xué)空間，動態(tài)獲取系統(tǒng)推送的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。

3.為學(xué)生提供智慧學(xué)習(xí)服務(wù)。學(xué)生可以利用博物館、圖書館等數(shù)字場館資源開展自主探究學(xué)習(xí)；免費(fèi)學(xué)習(xí)國際、國內(nèi)名師開放課程；參加校際同步課堂，享受優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源；及時(shí)與教師、同學(xué)溝通交流，解決學(xué)習(xí)、生活中遇到的難題；利用各種媒體終端進(jìn)行隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)、交流和分享；登錄個(gè)人學(xué)習(xí)空間，動態(tài)獲取系統(tǒng)推送的個(gè)性化、優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源；及時(shí)獲得學(xué)習(xí)的評價(jià)反饋信息，彌補(bǔ)自身知識缺陷；將學(xué)習(xí)過程中的關(guān)鍵信息存入電子學(xué)檔，開展發(fā)展性評價(jià)；將課堂教學(xué)反饋信息及時(shí)傳遞給教師，便于教師調(diào)整教學(xué)；享受學(xué)習(xí)、交通、購物、醫(yī)療等一卡通服務(wù)。

詩意美是《雨巷》最為突出的特點(diǎn)之一。“藝術(shù)作品的形式美，歸根結(jié)底，也正是這樣一種生命感應(yīng)的產(chǎn)物”。詩歌作為一種充滿藝術(shù)性的作品形式，與其他體裁相比，簡潔而又含蓄，卻能將作者的心緒、感受完美地詮釋；精練的語言，短小的篇幅，卻能引人遐想。

4.為家長提供智慧溝通服務(wù)。家長可以及時(shí)查收學(xué)校、教師發(fā)布的教學(xué)、考試、出勤等信息；將孩子的家庭作業(yè)完成情況及時(shí)反饋給教師；及時(shí)了解孩子是否安全達(dá)到學(xué)校；學(xué)校開放日通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看教師授課情況；隨時(shí)查看孩子在學(xué)校的學(xué)習(xí)情況；及時(shí)了解孩子的學(xué)習(xí)成績及變化情況；了解各學(xué)校最新信息，包括升學(xué)率、就業(yè)率、熱門專業(yè)、優(yōu)勢學(xué)科等。

5.為公眾提供智慧資源服務(wù)。廣大市民可以免費(fèi)享受各級各類教育機(jī)構(gòu)開放的優(yōu)質(zhì)教育資源；在線接受各種信息技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)；通過多種終端設(shè)備獲取系統(tǒng)推送的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源；為教育發(fā)展出謀劃策，將建議通過多種渠道反饋給教育主管部門；參加各種正規(guī)教育與非正規(guī)教育，實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)。

(六)六種智慧業(yè)務(wù)

智慧教育要推動信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，有效支撐包括智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧管理、智慧科研、智慧評價(jià)和智慧服務(wù)在內(nèi)的六大主流教育業(yè)務(wù)的順利開展。

1.智慧教學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)形式也在不斷發(fā)生改變。根據(jù)各種技術(shù)工具在教學(xué)中的應(yīng)用情況，可以將教學(xué)發(fā)展過程分為傳統(tǒng)教學(xué)、電化教學(xué)、數(shù)字化教學(xué)和智慧教學(xué)四個(gè)階段。智慧教學(xué)是教師在智慧教學(xué)環(huán)境下，利用各種先進(jìn)信息化技術(shù)和豐富的教學(xué)資源開展的教學(xué)活動。智慧教學(xué)以提升教師教學(xué)智慧，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新人才為目的，可以有效改善傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在的機(jī)械、低效、參與不足等現(xiàn)象，具有高效、開放、多元、互通、深度交互等基本特征。

教學(xué)環(huán)境的改變對教師的信息化教學(xué)能力提出了更高要求，因此需要進(jìn)一步實(shí)施教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程，開展全員培訓(xùn)，鼓勵(lì)教師在智慧教室實(shí)施各種新型教學(xué)模式，構(gòu)建智慧型課堂。課前，教師利用智能備課系統(tǒng)進(jìn)行電子備課；課中，既可以使用視頻會議子系統(tǒng)開展異地同步互動教學(xué)，還可以監(jiān)控每一位學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，了解其學(xué)習(xí)進(jìn)展與困難，進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)；課后，教師通過智能作業(yè)批改系統(tǒng)，自動分析學(xué)生作業(yè)成績，通過可視化圖表方式一目了然地呈現(xiàn)學(xué)生作業(yè)結(jié)果及變化趨勢。

2.智慧學(xué)習(xí)

智慧學(xué)習(xí)是在智慧環(huán)境中開展的完全以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)活動。學(xué)習(xí)者不僅能夠即時(shí)獲取自己所需的資源、信息和服務(wù)，還能夠享受到個(gè)性化定制的資源和服務(wù)，不斷發(fā)掘自己的興趣愛好，挖掘自己的潛能，使得學(xué)習(xí)過程更加輕松高效。智慧學(xué)習(xí)具有個(gè)性化、高效率、沉浸性、持續(xù)性、自然性等基本特征，能夠幫助學(xué)習(xí)者不斷認(rèn)識自己、發(fā)現(xiàn)自己和提升自己，成為21世紀(jì)知識和智慧的創(chuàng)造者。

智慧學(xué)習(xí)的開展需要學(xué)生具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)力。學(xué)習(xí)力是組織和個(gè)體掌握知識、創(chuàng)造知識、傳承文化的基礎(chǔ)，它主要包括組織學(xué)習(xí)活動的能力、獲取知識的能力、運(yùn)用知識的能力、創(chuàng)造知識的能力以及伴隨學(xué)習(xí)過程而發(fā)生的一系列智力技能[26]。智慧教育環(huán)境下要著重培養(yǎng)學(xué)生在認(rèn)知、創(chuàng)造、內(nèi)省和交際四大領(lǐng)域的學(xué)習(xí)能力。

3.智慧管理

不可否認(rèn)，我國的教育管理信息化已經(jīng)走在了教學(xué)信息化的前面。然而，當(dāng)前的教育管理信息化體系仍有待完善，智能化水平有待提升。頻繁的數(shù)據(jù)錄入、導(dǎo)出、統(tǒng)計(jì)、更新、報(bào)表制作等大多數(shù)管理工作仍需要“人工”完成。對教育數(shù)據(jù)的使用多限于簡單的統(tǒng)計(jì)分析，未對教育數(shù)據(jù)做深度挖掘。

為了提升教育管理的智慧水平，使教育管理從“人管、電控”走向智能管控[27]，需要建設(shè)統(tǒng)一的智慧管理云平臺，對外界需求進(jìn)行智能處理，提供資源配置、數(shù)據(jù)集成、信息管理、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、教育質(zhì)量監(jiān)測等業(yè)務(wù)支持，實(shí)現(xiàn)教育的智能決策、可視化管控、安全預(yù)警和遠(yuǎn)程督導(dǎo)。

4.智慧評價(jià)

傳統(tǒng)教育評價(jià)存在評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容過于片面、缺少真實(shí)性與動態(tài)性評價(jià)、對數(shù)據(jù)利用和挖掘不夠充分、難以開展持續(xù)性和終身性評價(jià)等弊端。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和智慧教學(xué)環(huán)境的完善，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為和結(jié)果數(shù)據(jù)將越來越豐富。

智慧評價(jià)需要充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)，定期、持續(xù)采集各類教育數(shù)據(jù)(學(xué)業(yè)成就、體質(zhì)狀況、教學(xué)質(zhì)量等)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，以得出更加科學(xué)、準(zhǔn)確的評價(jià)結(jié)果。學(xué)生和教師的檔案袋數(shù)據(jù)需要永久存儲在云端，同時(shí)通過科學(xué)的評估模型，客觀、全面評價(jià)教師的教學(xué)績效和學(xué)生的學(xué)習(xí)績效，并提出更具針對性的發(fā)展建議。

5.智慧科研

傳統(tǒng)科研存在科研信息無法及時(shí)共享、團(tuán)隊(duì)智慧性難以充分發(fā)揮、“高門檻”實(shí)驗(yàn)難以開展等弊端。智慧科研以數(shù)字科研為基礎(chǔ)，以許多新興前沿技術(shù)(如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、視頻會議等)作為支撐和保障，注重協(xié)作性、共享性和創(chuàng)新性，強(qiáng)調(diào)將個(gè)人的小智慧匯聚成集體的大智慧，通過科研成果的共享，啟迪研究者的研究智慧，促進(jìn)科研的創(chuàng)新發(fā)展。

智慧科研的開展需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)良好的網(wǎng)上教研環(huán)境，建立基于網(wǎng)絡(luò)的教師協(xié)同教研平臺，使得基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)作教學(xué)研究在全區(qū)范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用開展，真正提升教學(xué)教研質(zhì)量，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展；組建科研網(wǎng)絡(luò)共同體，匯聚每位科研人員的集體智慧，促進(jìn)科研成果的快速流通和轉(zhuǎn)換、科研數(shù)據(jù)的及時(shí)分享，實(shí)現(xiàn)技術(shù)支持下的協(xié)同創(chuàng)新。

6.智慧服務(wù)

教育的本質(zhì)是一種特殊的服務(wù)，信息技術(shù)的進(jìn)步為教育服務(wù)的智慧化水平提升創(chuàng)造了條件。智慧服務(wù)是整個(gè)智慧教育系統(tǒng)和諧運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，主要包含運(yùn)維云服務(wù)和培訓(xùn)公共服務(wù)。其中，智慧教育運(yùn)維云服務(wù)提供全天候的智慧教育系統(tǒng)運(yùn)維服務(wù)，保障智慧教育系統(tǒng)和諧運(yùn)轉(zhuǎn)；智慧教育培訓(xùn)公共服務(wù)提供惠及全民的個(gè)性化學(xué)習(xí)與培訓(xùn)服務(wù)。

四、智慧技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、泛在網(wǎng)絡(luò)是智慧教育體系構(gòu)建的重要支撐技術(shù)。近年來，這些技術(shù)在政府、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等多方努力和推動下不斷成熟，并在經(jīng)濟(jì)、醫(yī)療、環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用取得較大進(jìn)展。智慧教育的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展離不開這些先進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。接下來，將對智慧技術(shù)在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用思路進(jìn)行分析。

(一)物聯(lián)網(wǎng)：提升教育環(huán)境與教學(xué)活動的感知性

物聯(lián)網(wǎng)基于傳感器和電子標(biāo)簽兩大主要技術(shù)，可以在課堂教學(xué)、課外學(xué)習(xí)和教育管理三個(gè)方面給教育提供支持，優(yōu)化教育環(huán)境，豐富教學(xué)資源，改善學(xué)習(xí)方式，節(jié)省管理成本，提高管理效率[28]。智慧教室是一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集智慧教學(xué)、人員考勤、資產(chǎn)管理、環(huán)境智慧調(diào)節(jié)、視頻監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制于一體的智能化教學(xué)環(huán)境，運(yùn)用智慧技術(shù)，支持智慧教與學(xué)，實(shí)現(xiàn)教室的智慧管理[29]。國內(nèi)一些廠商已經(jīng)紛紛推出了智慧教室解決方案，并在中小學(xué)校推廣應(yīng)用。2011年，無錫成為江蘇省首個(gè)感知教育實(shí)驗(yàn)示范區(qū)，累計(jì)建設(shè)28所感知教育應(yīng)用實(shí)驗(yàn)學(xué)校，建成中小學(xué)物聯(lián)網(wǎng)比特實(shí)驗(yàn)室20個(gè)，用于普及物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，培養(yǎng)中小學(xué)生的探究精神和創(chuàng)新能力。江南大學(xué)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、通信、信息、控制、檢測等前沿技術(shù)，自主研發(fā)了“數(shù)字化能源監(jiān)管”平臺，通過“數(shù)字化”的方式，將原來能源管理過程中的“模糊”概念變成清晰數(shù)據(jù)，為管理者提供更好、更科學(xué)的決策支持，打造低碳綠色校園。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)除了可以用于構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境、豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)、輔助能源管理之外，還可以在以下幾個(gè)方面發(fā)揮優(yōu)勢：(1)學(xué)生體質(zhì)健康監(jiān)測，通過為學(xué)生佩戴體質(zhì)監(jiān)測方面的傳感器，可以動態(tài)、持續(xù)獲取學(xué)生的體溫、脈搏、心率、血壓等體征數(shù)據(jù)，構(gòu)建全國性或區(qū)域性的學(xué)生體質(zhì)健康數(shù)據(jù)庫；(2)學(xué)習(xí)情境數(shù)據(jù)采集，通過傳感器結(jié)合定位技術(shù)，可以實(shí)時(shí)捕獲學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)地點(diǎn)、時(shí)間、內(nèi)容、狀態(tài)、環(huán)境信息等學(xué)習(xí)情境信息，用于適應(yīng)性推送學(xué)習(xí)資源、活動、工具和服務(wù)；(3)拓展課外教學(xué)活動，比如開展基于物聯(lián)網(wǎng)的“數(shù)字化微型氣象站”在科學(xué)教育中的應(yīng)用實(shí)踐，將先進(jìn)的測量技術(shù)、傳感技術(shù)與現(xiàn)代教學(xué)理念相結(jié)合，支持學(xué)生的正式學(xué)習(xí)、戶外學(xué)習(xí)和區(qū)域合作性學(xué)習(xí)[30]，還可以利用智慧教育探究基地，鼓勵(lì)學(xué)生親身體驗(yàn)、探究各種科學(xué)現(xiàn)象，培養(yǎng)其探究精神和創(chuàng)新能力；(4)教育安全監(jiān)控與危機(jī)快速處理，基于物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等技術(shù)構(gòu)建校園安防系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、全面監(jiān)控校園運(yùn)行情況，跟蹤每個(gè)學(xué)生的進(jìn)校、離校情況，準(zhǔn)確定位危機(jī)發(fā)生地點(diǎn)，快速處理校園危險(xiǎn)事件；(5)教學(xué)設(shè)備管理，學(xué)校的教室設(shè)備、會議設(shè)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)器材等分布離散、信息透明度小、管理難度大，通過給這些物理教學(xué)設(shè)備粘貼RFID標(biāo)簽或傳感器，分配專人管理，可以進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，有效檢測設(shè)備的工作狀態(tài)。

(二)大數(shù)據(jù)：提高教育管理、決策與評價(jià)的智慧性

隨著教育信息化進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)習(xí)、教學(xué)、科研、管理過程中無時(shí)無刻不在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)將對我國的教育信息化產(chǎn)生巨大沖擊和深刻影響。當(dāng)前，國際知名的大數(shù)據(jù)教育應(yīng)用典型案例當(dāng)屬美國普渡大學(xué)的“課程信號”項(xiàng)目[31]。該項(xiàng)目通過“課程信號”平臺全程采集、匯聚學(xué)生課程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，根據(jù)成功預(yù)測算法分析學(xué)生課程學(xué)習(xí)的成功概率，然后教師進(jìn)行針對性的交流反饋、推薦學(xué)習(xí)資源，最終提高了學(xué)生學(xué)習(xí)成功率和新生保有率(大一新生在結(jié)束大一課程后仍在這所大學(xué)繼續(xù)就讀的比例)。近年來，國內(nèi)一些高校已經(jīng)開始應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)輔助教育教學(xué)管理。華東師范大學(xué)利用預(yù)警系統(tǒng)跟蹤學(xué)生的餐飲消費(fèi)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)低于警戒值就發(fā)出短信慰問，確定學(xué)生是否有經(jīng)濟(jì)困難需要幫助。浙江大學(xué)通過對資產(chǎn)的歸納、整理，最終形成權(quán)威、全面的資產(chǎn)數(shù)據(jù)，并基于資產(chǎn)數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)查詢和分析服務(wù)[32]。清華大學(xué)對學(xué)生成長類的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比如針對進(jìn)校時(shí)成績很優(yōu)秀的一批學(xué)生，追蹤其在大學(xué)四年的各種數(shù)據(jù)，觀察其成長路徑，或者對畢業(yè)時(shí)表現(xiàn)很優(yōu)秀的學(xué)生進(jìn)行追溯。

此外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以在以下幾個(gè)方面發(fā)揮優(yōu)勢：(1)教育輿情監(jiān)測與剖析，互聯(lián)網(wǎng)的開放性為廣大師生提供了自由發(fā)表言論的空間和機(jī)會，尤其是Web2.0時(shí)代的到來，微博、微信、QQ、論壇等各種社交工具成為師生交流的重要渠道，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)可以準(zhǔn)確把握師生群體的言論動向，快速預(yù)測教育輿情，并進(jìn)行輿情發(fā)生原因的深層剖析；(2)教育信息化與現(xiàn)代化發(fā)展水平評估，依據(jù)信息化與現(xiàn)代化發(fā)展評價(jià)指標(biāo)，全面、動態(tài)、持續(xù)采集各方數(shù)據(jù)，對國家或地區(qū)的教育信息化與現(xiàn)代化發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行準(zhǔn)確評估，同時(shí)自動診斷薄弱環(huán)節(jié)，全面推進(jìn)教育信息化與現(xiàn)代化事業(yè)發(fā)展；(3)教育機(jī)構(gòu)布局與教育經(jīng)費(fèi)調(diào)整，全面采集全國或區(qū)域范圍內(nèi)教育機(jī)構(gòu)的分布數(shù)據(jù)、學(xué)生入學(xué)退學(xué)轉(zhuǎn)學(xué)數(shù)據(jù)、教育經(jīng)費(fèi)投入數(shù)據(jù)等，依據(jù)科學(xué)的評估模型，調(diào)整下一階段的教育機(jī)構(gòu)布局、教育經(jīng)費(fèi)投入及分配等政策；(4)學(xué)生的發(fā)展性評價(jià)，持續(xù)跟蹤、采集學(xué)生成長過程中的各種數(shù)據(jù)，進(jìn)行全面、系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘，為學(xué)生提供更加科學(xué)、全面的發(fā)展評價(jià)報(bào)告；(5)基于大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究，動態(tài)采集科研所需數(shù)據(jù)，對大規(guī)模科研信息進(jìn)行分析處理，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，預(yù)測科研發(fā)展趨勢，提高科研效率和科研結(jié)果的可信度。

(三)云計(jì)算：拓展教育資源與教育服務(wù)的共享性

相比物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云計(jì)算在教育中的應(yīng)用更為普及和成熟。云計(jì)算技術(shù)在高校的發(fā)展，已經(jīng)從原來的理論步入實(shí)際應(yīng)用。云計(jì)算已經(jīng)在清華大學(xué)、中科院等單位得到了初步應(yīng)用，并取得了很好的應(yīng)用效果。廣東省佛山市南海區(qū)教育云采用云計(jì)算技術(shù)建設(shè)了智能教育信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系[33]。華南理工大學(xué)采用Rocks、Lustre以及曙光等高性能計(jì)算管理系統(tǒng)，構(gòu)建適合各種科學(xué)計(jì)算的高性能云計(jì)算平臺系統(tǒng)。許多企業(yè)也推出了教育云解決方案，如思科教育云解決方案、微軟教育云解決方案、華為eS-pace教育云方案等。“三通工程”作為“十二五”期間教育信息化重大工程，將充分應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)搭建了“教育資源公共服務(wù)平臺”和“教育管理公共服務(wù)平臺”。其中，國家教育資源公共服務(wù)平臺已于2012年12月28日正式開通上線試運(yùn)行。教育部“中國學(xué)術(shù)會議在線”平臺和“基于網(wǎng)絡(luò)的雙課堂教學(xué)應(yīng)用試點(diǎn)示范項(xiàng)目”兩大項(xiàng)目也都采用了云計(jì)算技術(shù)。

如上所述，云計(jì)算技術(shù)在智慧教育體系中的應(yīng)用主要集中在教育資源(硬件、平臺、軟件、學(xué)習(xí)資源)的共享上，可以有效解決我國教育信息化推進(jìn)過程中長期存在的重復(fù)投資、信息孤島等“頑疾”。此外，云計(jì)算技術(shù)還可以用于打造云學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生通過電子書包等終端隨時(shí)隨地享受云端的各種學(xué)習(xí)服務(wù)。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)也將及時(shí)存儲到云端，保證學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的永不丟失，為學(xué)習(xí)行為的分析提供數(shù)據(jù)支持。

(四)泛在網(wǎng)絡(luò)：增強(qiáng)教育網(wǎng)絡(luò)與多終端的連通性

泛在網(wǎng)絡(luò)是智慧教育系統(tǒng)全面連通、無縫訪問的基礎(chǔ)，用戶可以在電信網(wǎng)、移動網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間暢通無阻地享受高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)發(fā)揮智慧作用的支撐性技術(shù)。目前泛在網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在許多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，如政府管理、金融服務(wù)、后勤、環(huán)境保護(hù)、家庭網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療保健、辦公大樓的自動化和智能化服務(wù)等[34]。泛在圖書館是泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的典型代表。區(qū)別于一般的數(shù)字圖書館，泛在圖書館將數(shù)字資源、先進(jìn)移動技術(shù)與泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)質(zhì)高效整合，為用戶構(gòu)建一個(gè)觸手可及的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和易于識別、掌握、獲取知識的信息共享環(huán)境，確保用戶在尊重知識產(chǎn)權(quán)的條件下，通過各種學(xué)習(xí)終端隨意獲取所需圖書資源[35]。2012年啟動的北京數(shù)字學(xué)校工程，通過泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)打通互聯(lián)網(wǎng)與有線電視網(wǎng)，市民在家中通過歌華有線高清交互電視首頁“公共教育”欄目中的“北京數(shù)字學(xué)校”，就可將“名師請到家中。智慧教育環(huán)境中，泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有效應(yīng)用將大力推進(jìn)“三方連通”：學(xué)習(xí)、生活與工作的連通；學(xué)校教育、家庭教育和社會教育的連通；手機(jī)、平板、PC、學(xué)習(xí)機(jī)、電視等各種終端設(shè)備的連通。

五、總結(jié)與展望

物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和泛在網(wǎng)絡(luò)四種智慧技術(shù)的快速發(fā)展及其在教育領(lǐng)域的逐步滲透，正在改變教育的生態(tài)環(huán)境和運(yùn)作模式。智慧教育體系可以概括為“一個(gè)中心、兩類環(huán)境、三個(gè)內(nèi)容庫、四種技術(shù)、五類用戶、六種業(yè)務(wù)”。本文構(gòu)建的智慧教育體系和智慧技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用思路，能夠在一定程度上指導(dǎo)我國智慧教育的發(fā)展。隨著全國各地智慧教育發(fā)展規(guī)劃的制定及其推進(jìn)，智慧教育研究和實(shí)踐的浪潮正在醞釀、發(fā)展。智慧教育研究還存在很多亟待解決的關(guān)鍵問題，主要包括：(1)智慧教育環(huán)境建設(shè)：如何提升當(dāng)前各種教育環(huán)境(學(xué)校、社區(qū)、博物館等)的智慧性，實(shí)現(xiàn)教育環(huán)境的無縫連通；(2)智慧教育產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定：如何制定智慧教育行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)我國智慧教育產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展；(3)智慧教育業(yè)務(wù)開展：如何基于智慧教育環(huán)境，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、管理、評價(jià)等主流教育業(yè)務(wù)的智慧化流程改造和績效提升；(4)智慧教育資源開發(fā)：如何創(chuàng)新設(shè)計(jì)智慧資源組織形態(tài)、智慧資源管理與應(yīng)用機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各種教學(xué)資源的智能化推送、動態(tài)匯聚、有序進(jìn)化與自適應(yīng)呈現(xiàn)；(5)智慧型教師隊(duì)伍建設(shè)：如何創(chuàng)新教師培訓(xùn)模式與內(nèi)容，提升教師智慧環(huán)境下開展智慧教學(xué)的能力。

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楊現(xiàn)民：博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榉涸趯W(xué)習(xí)、知識進(jìn)化、智慧教育、技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)(yangxianmin8888@163.com)。

余勝泉：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)基本理論、計(jì)算教育應(yīng)用(yusq@bnu.edu.cn)。

2014年8月22日

責(zé)任編輯：李馨 趙云建

The Architecture and Key Support Technologies of Smart Education

Yang Xianmin1, Yu Shengquan2
(1.Institute of Education, Jiangsu Normal University, The Engineering Center of Educational Informatization of Jiangsu Province, Xuzhou Jiangsu 221116; 2. Institute of Modern Educational Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875)

Smart education is a new trend of educational informatization development in the information era. The implementation of smart education is huge and complex system engineering. The architecture can be summarized as "one center, two types of environment, three kinds of content library, four key technologies, five kinds of users, and six kinds of core business". Cloud center drives the overall leap of a country or a region's educational informatization. The smart education environment consists the smart campus, which mainly supports school education, and the smart learning city that supports lifelong learning. In order to meet the needs of smart education, we shall construct three kinds of content library, including learning resource base, open course library and management information database. The internet of things, cloud computing, big data and ubiquitous network are four core smart technologies that support the construction of smart education system. This system serves teachers, students, parents, education managers and the public. The innovative applications of smart technologies are essential to promote smart teaching, smart learning,smart management, smart research, smart evaluation and smart service.

Smart Education; System Architecture; Smart Technology; Innovative Application

G434

A

1006—9860(2015)01—0077—08

* 本文受江蘇省高校“青藍(lán)工程”、江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目、教育部—中國移動“移動學(xué)習(xí)”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開放課題“泛在學(xué)習(xí)資源的動態(tài)與協(xié)同進(jìn)化機(jī)制研究”(項(xiàng)目編號：MLLAB-MOE-CMCC-BNU-OFUND-2013-001)資助。