基于智慧教育的專業教學模式探索與實踐

柳毅+王曉耘

摘 要：智慧教育作為大數據時代教育創新的嶄新模式，是教學信息化發展的最新愿景。本文通過分析智慧教育目前研究現狀，基于智慧教育環境系統功能框架探討設計了信管專業主動學習教學模式和實踐培養方法，以期能夠有效提高學生知識拓展應用能力，培養具有信息管理與數據分析能力的復合型信息管理人才。

關鍵詞：智慧教育；學習分析技術；信息管理與信息系統；教學模式

中圖分類號：G726 文獻標識碼：A

一、引言：智慧教育的培養理念

隨著物聯網、云計算、三網融合等技術興起和快速發展，為教育信息化和教育現代化注入新的推動力，教育進入智慧教育階段。智慧教育是在新一代信息技術支持下，尊重每位學習者個性化與多元化的發展需要，創建智能化的教育環境，以最有效的方式促進學習者知識建構與智慧發展的一種教育形態。“智慧教育”最早是受“智慧地球”的概念啟發而延伸過來的，IBM公司倡導的“智慧地球”是應用物聯網、移動通訊、智能分析等新一代信息技術，促進世界更全面地互聯互通，改變政府、企業和人類的生產、協作與管理方式，讓所有事物、流程、運行方式都實現更深入的智能化，最終讓人類能夠更透徹地感應和度量世界的本質和變化。而智慧教育的本意也是應用新一代信息技術，變革今天依然停留在工業時代的“教學工廠”式學校教育，提升教育系統的效率和智能化程度，為信息社會培養適應時代發展的人才。

隨著教育信息化的發展，不同國家、不同研究團體也賦予智慧教育不同的內涵。韓國認為智慧教育是智能化、可定制的個性化教與學。韓國政府提出發展智慧教育的推進戰略，這個戰略包含教育云框架與平臺開發、加強教師能力建設、推進在線課堂與評估和采用數字化課本四個部分，目標是培養在21世紀社會中能夠引領國際社會，具有創造力和個性的全球化人力資源。澳洲也推出智慧教育計劃，認為新的智慧教育系統可以轉變澳洲教育系統、吸引更多的學生，能授權給教師和管理者培養有高價值和全球技能的勞動力。我國學者祝智庭教授在綜合國外對智慧教育研究之后，提出信息時代智慧教育是一種最直接的、幫助人們建立完整智慧體系的教育方式，其教育宗旨在于首先引導發現學習者的智慧，并通過協助發展、指導應用學習者的智慧，進而培養創造出學習者的智慧見解。

網絡的普及加劇了數據的爆炸式增長，大數據時代已席卷而來。未來將是從數據中“鉆取石油、開采黃金”的時代，企業對掌握信息管理與數據分析技術的信息管理類專業人才需求激增。本文提出如何以學生能力培養為核心，應用“智慧教育”創新完善信管專業的理論和實踐教學模式手段，實現“以教為中心”向“以學為中心”的轉變、“以有限靜止知識為中心”向“以無限動態資源為中心”的轉變。

二、基于智慧教育的信息管理與信息系統專業教學模式改革

信息管理與信息系統專業具有四個特點：一是信管專業具有很強的實踐性；二是信息管理與數據分析技術變化迅速；三是企業基于數據分析的管理模式快速演變；四是信息管理與數據分析依賴于智能感知、網絡傳輸等相關設備。因此，信息管理與信息系統專業的教學手段和模式必須不斷創新，以盡快適應大數據分析技術的快速發展和企業對信管人才的需求。

（一）智慧教育的環境要求

智慧教育通過新技術與周圍教育環境進行智能化互動構建智慧學習環境，進而運用智慧教學方法促進學習者進行智慧學習，學習者從而獲得多種智慧以滿足自身和社會的需求。智慧教育環境（如圖1所示）包含六個維度：學習者、促學者、資源、設備、工具和學習活動。學習活動作為中心環節代表著學習活動的發生。學習者在活動中處于主體地位，是學習有效性發生的最終體現者。促學者作為學習活動的促進者，在不同學習環境中有不同的稱呼，如學校教育環境下教師是學習活動的指導者，起引導性作用。資源包括學習資源和教學資源，資源作為知識的承載體，它的形式和使用方式將會影響學習活動的效果。設備和工具是數字化環境下對學習活動的關注，是學習活動順利開展的利器。

智慧教育更加強調信息技術在促進教學方式和教學過程中的變革。通過明確智慧教育的教學環境，可以建構更加符合信息管理與信息系統專業技術特征和專業教學需求的文化共享（倫理、責任、價值認同、利益觀）學習共同體，為信管專業學生提供更豐富的學習內容、學習工具和實踐機會等。

（二）基于智慧教育的信息管理與信息系統專業教學與實踐環境構建

基于智慧教育的信管專業課堂與實踐教學學習環境框架，包括底層學習資源數據庫、彈性分析云和用戶使用終端三個部分組成（如圖2所示）。智慧教育底層學習資源數據庫分為原始用戶數據庫和聚合信息數據庫，原始數據庫保留了所有未經處理信息數據；彈性分析云的作用是綜合用戶需求，基于智能推送選擇學習、教學和生活方式，促進學習的社會協作、深度參與知識建構；用戶使用終端是基于移動、物聯、無縫接入等技術，為學習者提供豐富的、優質的數字化學習資源和多種學習工具，使學習者擁有隨時、隨地、隨需的學習機會。

第一，信管專業智慧教育資源數據庫（包括原始和聚合信息數據庫）。原始數據庫來源于電子教學資源數據文檔，教學資源可細分為理論性教學資源和實踐性教學資源。理論性教學資源包括多媒體課件、課程視頻資料、各種輔導資料、課程相關的案例庫和試題庫等；信管專業實踐教學資源豐富，除了科研訓練項目、開放性實驗項目之外，還有學科競賽、學術活動、企業實訓等教學資源。聚合信息數據庫根據原始數據庫存儲的數據，進行內容聚合，將高利用率信息提取出來形成“學習元”和“教學元”，再通過智能推送將這些信息推送到彈性分析云中進行分析，以便能更好地滿足學生的學習要求。

第二，信管專業智慧教育彈性分析云（包括期望分析和智慧內容分析）。彈性分析云根據社會期望、教師期望和學生期望在數據層傳遞來的原始“學習元”和“教學元”上添加相關的個性化、共享化和智能化標識，形成具有可重用的、支持學習（教學）過程的共享信息，以實現自我發展的、智能性數字化學習（教學）資源。彈性分析云利用學習分析技術進行智慧內容分析，通過記錄學習歷史數據，基于大數據分析技術優化學習過程，設計多種智慧型學習活動，提高智慧生成與應用的含量，并提供具有說服力的教學管理服務。

第三，信管專業智慧教育用戶使用終端。用戶使用終端設計是基于大數據分析技術優化學習過程、干預教學的服務管理。通過聚集、分類以及關聯規則等操作，分析記錄在學習管理系統中的學習者行為數據，生成實時的數據報告，并利用行為數據中反映出的規律來生成預測模型，評估學生知識建構能力，進而針對學習者的個體差異（如能力、偏好、需求）提供學習診斷、建議和服務，形成基于角色的個性化定制學習元和教學元，通過智能推送服務和終端設備實現資源的互聯和人的互動協作，為學生個性化學習提供更加有效的支持。

三、基于智慧教育的信息管理與信息系統專業建設

在大數據時代企業緊缺大量具有“大數據”思維方式、掌握數據分析技術的信息管理人才。如何利用智慧教育的技術與方法提升教師教學能力和學生自我學習能力培養，提高專業教學質量和實踐教學水平，完善信息管理與信息系統專業建設，培養企業滿意的信息管理專業人才，是我國高等學校信息管理與信息系統專業不可懈怠的追求目標。

（一）基于Moodle平臺構建信管專業主動式智慧學習服務平臺

Moodle平臺（Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment，即模塊化面向對象的動態學習環境）是澳大利亞教師Martin Dougiamas基于構建主義教育理論而開發的課程管理系統。Moodle平臺中教育者和學習者都是平等的主體，在教學活動中教育者和學習者相互協作并根據自己已有的經驗共同構建知識。Moodle平臺具有完善的web日志功能，學生自登錄Moodle平臺訪問課程的那一刻起，其學習行為就被平臺記錄下來，其瀏覽時長、訪問各模塊情況、互動情況等均被記錄下來，這些記錄都可以在課程的“報表”功能中找到。同時，教師使用社會網絡分析工具NodeXL對學生在討論區的交互關系進行分析，可以得到節點度量基本數據圖和交互網絡圖，從這些圖中可以了解每個學生對專業課程自主討論、參與情況，并且能夠掌握每個學生的回復與被回復情況，利用這些內容來評價學生學習情況。目前信管專業可以選擇與數據分析技術密切相關的一些課程開展試點，這些課程有“管理信息系統”“數據庫原理與技術”“商務智能與數據挖掘”（如圖3所示）。

信管專業通過Moodle平臺動態記錄與跟蹤學生在不同場景學習的相關信息，利用社會網絡分析工具、數據挖掘技術對海量數據進行抽取、轉換、分析和模型化處理，進而了解學生學習的行為動機和學習實效等，從衡量學生“在座位上的學習時間”轉移到衡量學生的“學習效率”，充分利用信息技術來改善提高學生的學習效果。

（二）基于整合技術的學科教學知識（TPACK）提升專業教師教學水平

2010年我國政府頒布《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中明確指出，要深化教師教育改革，創新培養模式，造就專業化教師隊伍。2012年教育部頒布《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中明確指出要推進信息技術與教學融合，促進教師專業化發展。因此，如何提高教師信息化教學能力水平成為信管專業建設的焦點問題。

整合技術學科教學法知識（TPCK，Technological Pedagogical Content Knowledge）是在舒爾曼PCK概念基礎上整合技術而形成的面向21世紀信息技術時代的教師知識框架。TPCK代表著教師能夠根據具體的教學情景的需要，綜合考慮學科知識、教學方法和技術支持，設計恰當的教學方案解決教學問題的方案知識。TPCK的核心是技術知識（TK， Technology Knowledge）、學科內容知識（CK，Content Knowledge）和教學法知識（PK，Pedagogy Knowledge）三者的動態平衡。TPACK（整合技術的學科教學知識） 將技術“整合”到具體學科內容教學的教學法知識當中去，對于有效使用技術進行教學，提高教師教育質量的核心關鍵要素，促進教師專業化發展至關重要（如圖4所示）。

從TPCK的發展機制來看，教師學習技術需要具體情景的支持和教師親身參與設計技術解決教學問題的過程。TPCK對教師應用技術的有效教學具有支配作用，它包含了具體教學情景中技術與學科知識、教學方法的真實的復雜關系，包括教師對技術的深刻理解，對自己原有教學觀念、教學方法的重新審視與反思，敏銳地在技術、學科知識與教學方法的相互關系中尋求新的可能，如根據具體教學情景的需要設計新技術或利用新技術開創新的教學空間。

教師利用TPACK思維框架從教學—內容—技術三者重疊交互教學法，根據信息管理專業特定的教學/學習情境（如師生的信息素養、基于問題情境的教學內容、學生的認知風格與偏好、現有的數據分析實驗教學設備環境等）的特點和約束條件，保持技術、學科知識和教學法三者的動態平衡，智慧靈活地選擇應用恰當的教學法、學科內容以及支持技術，促進學生的智慧學習和智慧行為的涌現。

（三）基于學習分析技術（Learning Analytics）構建師生互動教學平臺

智慧學習環境中的信息技術可以為教師團隊提供各種支持，包括教學資源的獲取、教師間的協調、師生的互動等。為促進教師的教學與學生的有效學習，通過整合論壇空間、微博、QQ群等多種方式，為師生提供一個互聯網、移動網無縫互通師生教學平臺，教師可以設置課程視頻資料、課程設計任務庫、各種輔導資料，課程測試空間歷年試題等相關教學資源庫，實現連接課堂教學、社區學習、資源環境的“聯結”教學模型，通過網絡虛擬環境和在線社區來連接教學、教師與學習者，實現學生的個性化學習、增強學生的學習動機。

隨著數據日益智能化，信管專業利用無線網絡環境和學習分析技術重構傳統教育模式中的基本過程與結構，教師通過數據挖掘、推斷和建模等方法來分析學習者數據、用戶信息、課程信息等重要數據，并對師生互訪社群圖和中心性進行分析發現潛在問題，從而在討論區與學生開展互動交流進行個性化教育。教師借助互聯網師生教學平臺定期設置大數據相關問題的專題討論，或對某個信息管理典型案例進行在線分析，通過對當前學習難點的在線集思廣益和在線方案討論，對學生實現個性化的教育指導。

（四）建設面向數據管理時代的實用自制教學實驗的開放式實驗室

隨著大數據時代的到來，企業管理進入了“從數據到信息，再從信息到知識”的發展階段，眾多企業都面臨著大量的數據，但缺乏實用技術支持定量分析的困境。無論是在數據準備和數據清洗期間，或者在數據探索期間，數據分析基本理論復雜性對常見的統計分析軟件如Excel、E-views、SPSS等分析方法的應用提出了挑戰，數據驅動領域的實踐者對于如何學習、應用一系列實用的計算分析工具和解決方案存在著迫切的需求。

為迎合社會數據化、信息化和網絡化發展的時代要求，加速培養與信息化社會相融合的復合型人才，信管專業改革實驗教學手段，利用Python、D3、Mlpy、Openrefine和MongoDB等數據分析工具設計有推廣價值的實驗軟件、實驗設備及教學方案，進行數據分析和模型構建方面的知識講解和實驗教學，加深學生對數據分析基本原理的理解與掌握。根據數據分析實驗教學的需要，自制實驗軟件具備完整的數據分析處理、方案設計、圖表再現等功能， 滿足數據分析、統計決策等方面的教學和實驗需要， 培養學生應用數據分析理論和計算機技術的能力，解決數據時代的管理問題并進行相關決策。通過建設面向數據管理時代的實用自制教學實驗的開放式實驗室，使學生能夠針對來自不同管理領域復雜的數據分析需求提出建設性的解決方案，提高學生在數據分析領域的創新和實踐能力，培養特色鮮明的信管專業人才。

（五）針對大數據行業建立開放式企業實訓基地

大數據分析技術快速發展和現代企業管理決策模式的轉變，決定信息管理與信息系統專業教學必須與企業緊密結合。積極與阿里巴巴、杭州網易信息技術有限公司、臺灣鼎捷軟件公司等多家企業進行校企合作，建立“大數據管理與應用”的企業實習實訓基地。針對各類型企業不同用人需求，將企業實踐融入到教學過程中，讓學生從實際運作層面上理解信息管理與信息系統專業中抽象的定義、理論、模型，從整體上對專業內容進行認知與把握，實現課堂教學與企業現實業務結合，實現數據、環境和需求的互動。

為充分利用企業在信息化管理實踐方面的知識積累優勢，還鼓勵學生參加企業實際項目開發，這樣學生能最直接面對企業需求，充分培養和鍛煉學生的技術能力（工具、流程、專業知識）、管理能力（現代化管理理論、項目管理）和系統能力（系統開發、企業規劃），通過企業工程師鑒定的方式驗收項目成果，評價學生的實踐能力和對相關課程的實際理解情況，使學生在實踐中快速提高技術應用能力。

四、結語

大數據時代企業急需掌握數據分析技術的信息管理人才，信息管理與信息系統專業的建設面臨著挑戰。智慧教育作為一種新興的教育形式，是教學信息化發展的最新愿景。信管專業基于智慧教育系統功能架構搭建信管專業的智慧教學和實踐平臺，利用學習分析技術、Moodle、TPCK等多種融合方法對信管專業學生的學習和實訓進行預測、干預和個性化的教學活動，以期培養具有信息管理與數據分析能力的復合型信息管理專業人才。

參考文獻

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