新基建背景下的智慧校園新樣態(tài)

楊現(xiàn)民 米橋偉

【摘 要】新基建背景下，教育專網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”教育大平臺、教育大數(shù)據(jù)中心等教育新型基礎設施的建設，必將為智慧校園的轉(zhuǎn)型升級注入新動能，推動智慧校園呈現(xiàn)出“四高”的新樣態(tài)，即高度智能互聯(lián)、高度數(shù)據(jù)貫通、高度人機協(xié)同和高度適應個性。

【關鍵詞】新基建;教育新基建;智慧校園;新樣態(tài)

新基建與教育新基建

2018年中央經(jīng)濟工作會議提出要加快5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新型基礎設施的建設（簡稱“新基建”）。新基建主要是以新發(fā)展理念為引領，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動，以信息網(wǎng)絡為基礎，面向高質(zhì)量發(fā)展需要，提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、智能升級、融合創(chuàng)新等服務的基礎設施體系，主要包含信息基礎設施、融合基礎設施、創(chuàng)新基礎設施三個方面[1]。教育是新型基礎設施的重要應用場景之一。當前，教育部正在加緊編制推進教育新基建、構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系相關內(nèi)容的指導意見，可以預見教育新基建將成為各地教育信息化“十四五”規(guī)劃的重要內(nèi)容。

關于教育新基建的概念，目前學界還沒有一個明確的定義。簡言之，教育新基建就是利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)，建設面向教育領域、服務教育現(xiàn)代化事業(yè)發(fā)展的新型基礎設施體系，包括教育專網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”教育大平臺、網(wǎng)絡（智能）學習空間、教育大數(shù)據(jù)中心、教育區(qū)塊鏈等主要教育信息化基礎設施。

教育新基建瞄準未來教育發(fā)展方向，孕育著推動中國教育邁向高質(zhì)量發(fā)展道路的新動能。教育新基建在構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系方面，有望提供四個方面的助力：一是通過教育專網(wǎng)提供高速、安全的教育信息傳輸能力;二是通過“互聯(lián)網(wǎng)+”教育大平臺與網(wǎng)絡（智能）學習空間提供大規(guī)模的優(yōu)質(zhì)資源供給與服務能力;三是通過教育大數(shù)據(jù)中心提供海量數(shù)據(jù)的存儲、計算、分析與挖掘能力;四是通過教育區(qū)塊鏈提供可追溯、高可靠的教育評價能力。

新基建支撐下的智慧校園新樣態(tài)

智慧校園是學校信息化發(fā)展的高級形態(tài)，是落實智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動的具體舉措，是未來教育的重要入口[2]。當前國內(nèi)智慧校園建設離高質(zhì)量的目標仍有較大差距，突出表現(xiàn)為“四低”，即智能互聯(lián)度低、數(shù)據(jù)共享度低、人機協(xié)同度低、個性化支撐度低。

上述問題的出現(xiàn)，既有政策制度與觀念認識上的障礙，又有技術(shù)支撐體系上的障礙。教育新基建就是要從基礎的技術(shù)支撐體系上為智慧校園的轉(zhuǎn)型升級賦能。隨著國家新基建進程加速，智慧校園的主要樣態(tài)將從“四低”走向“四高”（圖1），即高度智能互聯(lián)、高度數(shù)據(jù)貫通、高度人機協(xié)同、高度適應個性。

1.高度智能互聯(lián)

5G網(wǎng)絡、教育專網(wǎng)的建設以及各種智能教育軟件的出現(xiàn)，將顯著提升智慧校園的智能互聯(lián)水平，突出表現(xiàn)為“三個大互聯(lián)”。

一是大空間互聯(lián)。隨著5G、Wi-Fi6、物聯(lián)感知等新技術(shù)在中小學校的推廣應用，教室一體機、平板電腦、圖書借閱機、電子班牌、人臉識別閘等各種智能終端正在實現(xiàn)全面高速互聯(lián)，并通過一體化的設備智能控制中心進行集中管控。在此基礎上，校園虛實空間、校際空間、學校空間與社會空間之間高度融合的態(tài)勢也愈發(fā)明顯。

二是大教學互聯(lián)。線上線下教學融合化、教師智力資源互聯(lián)化、教育教學服務社會化[3]是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的重要特征。校園中的教師借助互聯(lián)網(wǎng)與智能科技的力量，可以穿越學校圍墻，為更多的孩子提供教育教學服務。當前，北京地區(qū)正在全力推進的“中學教師開放型在線輔導計劃”（雙師服務），便是促進教師智力資源流轉(zhuǎn)與共享的典型代表，具有積極的推廣意義。此外，在“能者為師”的時代，社會人士也可以借助網(wǎng)絡直播、公眾號等平臺成為“教學者”，為學生提供便捷、高品質(zhì)、個性化的教學服務。除了教師教學服務的互聯(lián)外，借助技術(shù)，校園課程的內(nèi)容廣度和深度也將加速拓展，以STEAM為代表的跨學科學習與關聯(lián)生活、生產(chǎn)場景的情境化教學將會愈發(fā)流行。

三是大資源互聯(lián)。以廣匯聚、多模態(tài)、多用途為主要特征的教育大資源觀，正在逐步取代以服務教學為主體的傳統(tǒng)教育資源觀。《教育信息化2.0行動計劃》提出要從教育專用資源的開發(fā)、應用和服務轉(zhuǎn)向大資源的開發(fā)、應用和服務。對于學校而言，要積極聯(lián)通匯聚來自上級行政部門供給的公共資源，加強開發(fā)校本化的育人資源，加大來自市場的特色化資源的采購力度，同時積極尋求與博物館、圖書館、科技館等社會機構(gòu)的深度合作，廣聯(lián)優(yōu)質(zhì)教育資源供給渠道，服務學生德智體美勞全面發(fā)展。

2.高度數(shù)據(jù)貫通

堅持智慧校園的區(qū)校一體化建設與“云—網(wǎng)—端”基本架構(gòu)，是教育信息化步入2.0時代的基本要求，正逐步成為教育行政部門、教育信息化企業(yè)以及學校的共識。中小學校的主要任務不是建數(shù)據(jù)中心和各種平臺，而是高度關注信息技術(shù)的教育教學應用與校園數(shù)據(jù)資產(chǎn)的建設與管理。新型智慧校園的建設在數(shù)據(jù)層面具有三方面特征。

一是數(shù)據(jù)動態(tài)匯聚。隨著各地智慧教育公共服務平臺與區(qū)域教育大數(shù)據(jù)中心的建設與完善，以及各種教育信息化相關標準的落地應用，校園“數(shù)據(jù)孤島”有望逐步消融。標準化的應用網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)管道是校園的新基建，將有力支撐各類應用數(shù)據(jù)在校園內(nèi)部以及區(qū)校之間的無縫流通與共享，進而形成服務學校高質(zhì)量發(fā)展的“數(shù)據(jù)海洋”。此外，近年來廣州、北京等地開始推行智能教育卡試點。借助教育卡，能夠聯(lián)通學生在校園生活、公交出行、圖書借閱等多個場景的真實數(shù)據(jù)，顯著提升教育數(shù)據(jù)采集能力。

二是數(shù)據(jù)資產(chǎn)增值。教育數(shù)據(jù)是一種特殊資產(chǎn)，具有虛擬性、動態(tài)性、共享性、難量化等主要特征，在服務學術(shù)研究、學情監(jiān)管、學業(yè)預測、師生評價等多方面都具有重要價值[4]。教、學、管、評、測等全維度數(shù)據(jù)的智能分析與深度挖掘，成為打造校園“數(shù)字大腦”、實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)增值與變現(xiàn)的關鍵所在。未來可能出現(xiàn)校園數(shù)據(jù)分析師的新角色，專門從事教育數(shù)據(jù)資產(chǎn)的建設與管理工作。

三是數(shù)據(jù)安全防護。“云—網(wǎng)—端”的智慧校園架構(gòu)體系，有助于增強校園網(wǎng)絡空間安全，降低校端安全防護技術(shù)保障層面的壓力。基于區(qū)塊鏈建立透明可信的校園大數(shù)據(jù)體系，根據(jù)數(shù)據(jù)特性與業(yè)務需要，未來可能出現(xiàn)多條教育區(qū)塊鏈，比如學生檔案區(qū)塊鏈、綜合素質(zhì)評價區(qū)塊鏈、學位學歷證書區(qū)塊鏈等，這將進一步加強校園數(shù)據(jù)的安全性。

3.高度人機協(xié)同

智能時代是一個人機共生、協(xié)同進化的時代。人工智能技術(shù)在校園場景的應用前景廣闊，比如智能導學、自動化測評、拍照搜題、教育機器人、智能批改、個性化學習、分層排課、學情監(jiān)測等[5]。在落實立德樹人根本任務的過程中，“人”與“機器”各有優(yōu)勢、各司其責，二者總的分工可以概括為機器“教書”+教師“育人”。

教育機器人進入校園已是大勢所趨，人的智慧與機器智能的高度結(jié)合（簡稱“人機協(xié)同”）將成為校園的常態(tài)，主要表現(xiàn)為五個場景的協(xié)同。

一是協(xié)同備課。當前，諸多學校應用的網(wǎng)絡備課系統(tǒng)，大都可以提供豐富的備課素材，實現(xiàn)資源的自動化推薦，但離自動化（半自動）的備課還有較大差距。未來每位教師都將擁有自己的智能助手。該助手可以根據(jù)教師指令完成教學資料的智能搜集與歸檔整理、同類教案的自動分析等工作，人類教師在此基礎上進行審核優(yōu)化，這種人機協(xié)同的備課模式可以顯著降低人類教師的備課壓力，提升備課效率和質(zhì)量。

二是協(xié)同授課。互聯(lián)網(wǎng)直播的技術(shù)快速普及，正在推動校園授課模式走向開放、互聯(lián)和協(xié)同。教育部大力推進“三個課堂”（專遞課堂、名師課堂、名校網(wǎng)絡課堂）的建設與應用，在促進教育公平的同時也帶動了雙師課堂、空中課堂、同步課堂、全息課堂等新型課堂樣態(tài)的出現(xiàn)。2019年深圳、北京、貴陽三地三校的師生以5G遠程全息投影的方式同上一堂課，便是人機協(xié)同授課的典型代表。

三是協(xié)同批閱。基于文字識別、深度學習、知識圖譜等先進技術(shù)的智能出卷和閱卷系統(tǒng)在中小學應用越來越廣泛，學科教師可以實現(xiàn)自動化（半自動化）的組卷、客觀題與部分主觀題的自動批閱。近年來，教育場景中的英語作文批改、計算機操作技術(shù)考核等單一、細分業(yè)務的智能化水平已非常成熟，幾乎達到可以直接取代人工的程度，這也預示著未來可能有更多常規(guī)的教育教學業(yè)務被機器取代。但是，鑒于當前人工智能技術(shù)發(fā)展水平所限，主觀題的全自動批閱短期內(nèi)仍將無法有效解決，因此，人機協(xié)同的作業(yè)與試卷批改模式將長期存在。

四是協(xié)同輔導。人工智能技術(shù)的介入將解放教師的部分輔導性勞動，形成人機協(xié)同輔導學生的新模式。其中，人工智能教師的最大優(yōu)勢在于可以提供7X24小時的課程答疑服務，輔導的范圍主要限于課程知識或信息層面;人類教師擅長情感層面與復雜思維層面的課業(yè)輔導。可以預見，隨著人工智能技術(shù)的逐步成熟，機器可以承擔越來越多的輔導業(yè)務。同時由于教育對象的特殊性，人類教師對學生的“用心”輔導也永不可缺。

五是協(xié)同治理。智慧校園采用人防與技防聯(lián)動的模式，通過視頻監(jiān)控網(wǎng)絡與校園安保隊伍的密切配合，可以切實保證校園內(nèi)的師生人身安全。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建校園水電等能源監(jiān)控網(wǎng)絡，可以實時呈現(xiàn)和分析校園運行能耗情況并及時預警，推進綠色、節(jié)約型校園建設。此外，校園大數(shù)據(jù)也是學校協(xié)同治理的重要力量，可以為學校的科學決策提供數(shù)據(jù)支撐，如上海長寧區(qū)的綠苑小學圍繞數(shù)據(jù)驅(qū)動的學校治理現(xiàn)代化，在課程、教學與評價改革方面做了卓有成效的探索。

4.高度適應個性

人工智能與教育融合的最高形態(tài)是大規(guī)模化的適應性教育。教育新基建將為各級各類學校推行高質(zhì)量的適應性教育提供強力支撐。智慧校園的“智慧”離不開學生、教師以及學校的個性化。

一是學生的個性化成長。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以精細化跟蹤學生的學習過程表現(xiàn)，通過對學生知識、行為、情感等多維度、多模態(tài)數(shù)據(jù)的融合分析，進而生成學生的精準畫像，以識別學生的學習狀態(tài)、知識薄弱點、學科素養(yǎng)短板等，進而動態(tài)推送適應性的學習資源與服務。依托海量優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源的多元化供給，學生可借助網(wǎng)絡和智能終端隨意選擇自己感興趣的課程，學習的統(tǒng)一性和強制性將逐步減弱，“一生一課表”將漸成現(xiàn)實。

二是教師的個性化專業(yè)發(fā)展。《中小學數(shù)字校園建設規(guī)范（試行）》規(guī)定了教師發(fā)展性評價的基本要求，提出要構(gòu)建基于多維數(shù)據(jù)的教師畫像并進行專業(yè)發(fā)展預警。近兩年，校園自動錄播系統(tǒng)開始向兼有自動錄播與課堂數(shù)據(jù)分析功能的AI錄播系統(tǒng)升級，該系統(tǒng)能夠自動分析教師課堂教學行為、精細診斷教師的教學缺陷，進而指導教師有針對性地提升教學技能。智慧校園為一線教師提供了良好的信息化環(huán)境、多樣化的學科工具與豐富的教學教研資源，再結(jié)合教學教研成果的全面記錄與綜合評價，每位教師能夠獲得更多的個性化專業(yè)發(fā)展機會和能力。

三是學校的個性化服務。智慧校園絕不是由技術(shù)堆砌起來的冷冰冰的師生生存空間，而是有溫度的、為師生提供各種個性化服務的教育空間。有了校園新基建與師生精準畫像的支撐，學校利用信息化手段高品質(zhì)服務師生的能力將得以顯著增強，從健康飲水、安全保障、貧困補助、餐飲配置、工作提醒等方方面面，給予每一位師生最“貼心”的關愛和支持。

智慧校園轉(zhuǎn)型升級是個漸進的過程，也會面臨新技術(shù)不穩(wěn)定、隱私泄露風險大、技術(shù)使用意愿低等現(xiàn)實難題，實踐中區(qū)域教育行政部門與學校還應樹立正確的教育技術(shù)觀、轉(zhuǎn)變優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源的建設思路、強化智能終端的科學配備與合理使用，以及重視信息化教學方式的創(chuàng)新與普及。

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