新基建賦能教育數字轉型的需求分析與行動建議

祝智庭 鄭 浩 謝麗君 吳慧娜 吳永和

(1.華東師范大學 開放教育學院，上海 200062； 2.江蘇師范大學 智慧教育學院，江蘇徐州 221116；3.華東師范大學 教育學部教育信息技術學系，上海 200062)

一、引 言

黨的十九屆五中全會提出，發展數字經濟，推進數字產業化和產業數字化，推動數字經濟和實體經濟深度融合，打造具有國際競爭力的數字產業集群。在數字化浪潮的推動下，國家新型基礎設施建設駛入快車道。2020年4月，國家發改委召開新聞發布會，明確新型基礎設施建設范圍，主要包括信息基礎設施、融合基礎設施和創新基礎設施(央視網，2020)。基礎設施建設是數字中國建設的地基，教育新基建則是教育數字化轉型的基礎。2021年7月21日，教育部發布《教育部等六部門關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》，對“十四五”期間教育新型基礎設施的建設提出了具體且明確的路徑規劃。2022年2月，教育部發布《教育部2022年工作要點》，提出實施教育數字化戰略行動，加快教育數字化轉型和智能升級。推動教育新基建，是實現教育數字化轉型的重要牽引。近年來，筆者帶領團隊參與上海市教育數字化轉型建設，主導研制了作為教育數字化轉型1號工程的上海市教育數字基座系列標準，并參與寶山區、長寧區和徐匯區三個試點區的建設。通過前期研究和實踐，筆者發現，信息網絡、平臺體系、數字資源、智慧校園、創新應用、可信安全是教育信息化新基建的六個重點方向(祝智庭等，2021)，有待進一步深入研究。因此，本文從新網絡、新平臺、新資源、新校園、新應用、新安全等六方面闡釋教育新基建對教育數字化轉型的賦能，并提出行動建議。

二、新網絡：為教育數字化轉型建設基座

(一)需求分析

2021年9月16日，教育部發布《教育部關于同意將上海作為教育數字化轉型試點區的函》，要求上海盡快啟動并加快推進試點區的建設工作。2021年8月，上海市人民政府印發《上海市教育發展“十四五”規劃》，提出“十四五”時期，上海市教育發展的具體任務之一是深入推進新技術賦能教育，包括著力建設教育數字基座，升級教育數據中心，完善教育數據標準體系；構建基于5G、IPv6和新一代無線局域網等技術的“云—網—邊—端”一體化基礎環境，加快學校全面感知物聯網基礎設施配置，加強教育信息化的網絡安全保障，推進智慧學校、智慧實驗室建設，建設教育現代化動態監測網絡、教育決策智能化支持系統；推進學校信息化應用統一解決方案，按照“政府定標準、搭平臺，企業做產品、保運維，學校買服務、建資源”的模式，規劃學校信息化基礎應用平臺；以新技術優化教育治理，推進教育管理和政務服務“一網通辦”“一網統管”，以教育大數據應用提升管理決策水平。教育專網從標準視角具有智能、泛聯、集約、安全、治理等基本特性(見圖1)。教育新基建中的新網絡建設實際上就是教育數字轉型的基座問題。

圖1 教育專網的基本特性

1)新網絡應包含自主可控的泛聯網架構

泛聯網是基于物聯網和互聯網的 “無處不在”的網絡，旨在實現任何時間、任何地點、任何人、任何物之間的無縫銜接?！盁o處不在”不僅指網絡支持隨時隨地、任何人、任何類型的連接，還包括創新的通信和價值創造，例如，融合生物技術(BT)、納米技術(NT)或內容技術(CT)，在IT業外進行新的價值創造。其特征包括：允許對象相互通信的IP連接；滿足用戶需求及提升個性化服務體驗；涉及多個行業的數據處理能力；允許通過網絡從任何地方獲取和檢索對象信息的基于標簽的解決方案；支持多種功能的智能設備。該泛聯網架構的關鍵是將云計算與物聯網相結合，創造基于云的物聯網服務環境(Lee & Crespi，2010)。

2)新網絡應是整合5G技術的高性能網

無線通信技術從20世紀80年代1G發展到下一代5G技術，更高數據速率、更低延遲的5G技術能夠有效滿足未來大容量、低功耗、高可靠、低時延的網絡需求，在教育新型基礎設施建設中發揮重大作用。這主要包括大型MIMO技術系統、網絡功能虛擬化(NFV)、云和設備間通信等新興技術的發展。MIMO技術系統擁有數十個或數百個分布在不同地理位置的天線單元，并利用大陣列天線元件進行大容量增益，具有節能、安全、頻譜高效等特點。

3)新網絡應是生態化的教育混合云

如何構建概念上一體化的“中國教育云”？我們可以從混合IT基礎架構得到啟示。教育混合云架構包括建設應用程序基礎設施、提供確定規則下的各方融合服務、提前預測需求和管理、創建負責重要基礎架構組件的基礎架構團隊。同時，混合云架構作為教育信息化輕裝化建設的典型應用，聚焦應用基礎設施，具有減少資源、減少資源調配時間的優點，還能預測基礎設施服務總需求，合并更多開發類型過程，通過多云門戶和IT 虛擬預算整合所有基礎設施采購(祝智庭等，2021)。

4)新網絡應是以學生為中心的生態系統架構

智慧教育網絡設計應遵循四項原則，即以學生、數據、服務和體驗為中心。美國教育部國家教育科技計劃將目標定為讓所有學習者在正式或非正式環境中成為積極、有創造力的參與者，通過技術幫助學生超越課堂、結合興趣開展個性化學習；幫助教育者選擇和評估學習資源和學習體驗(U.S. Department of Education，2017)。其中，非常重要的是逐步普及學習終端。

5)新網絡應是綠色安全并包含混合云大數據的互聯教育網

互聯教育網的創建需要集成眾多組件，包括資源數字化、服務數據總線、服務托管、服務框架、安全網關、教育API網關和教育應用網關(Perera，2016)。其中，數字化資源能夠在教育網中通過服務數據總線輕松連接，堅固的服務托管和框架支持快速創建服務，安全網關、教育API網關和教育應用網關便于管理員對整個過程進行監視和管理。由于混合環境正在成為常態，在教育新網絡中，我們可以借鑒iPaaS混合云大數據整合案例，支持云到云、云到地、地到地和單一平臺的集成(SnapLogic，2016)。

6)新網絡應是為教育數字轉型服務的智能網

隨著社會數字化轉型浪潮的到來，教育數字化轉型也在進行中。教育數據治理成熟度評估模型可最大限度地提高數據管理、數據質量、主數據管理、數據集成以及相關技術、人員、流程和組織結構等的投資回報。目前教育數據治理評估模型包括愿景、人員、流程、技術和數據等維度(IDC，2021)，可用于規范數據治理，促進教育系統多平臺的耦合。在此基礎上，新網絡應是能為教育數字轉型服務的智能網。咨詢信息公司(Earley Information Science)定義了為數字轉型服務的新型信息架構，該架構用內容感知信息，利用內容結構(模型)、一致的術語(分類法)和數據標準(元數據)生成高度組織化的信息環境，將先進的數字技術轉化為業務解決方案(Zwicker & Foley，2015)。

(二)行動建議

新網絡建設應以完善網絡環境、夯實高質量教育支撐體系為目標，具體行動建議包括：

1)研制教育新網絡體系架構(國家—省市—區縣—學校)統一模型。參照融入新興技術的自主可控的5G、IPv6泛聯網架構，自上而下建設以學生為中心的生態系統統一架構，實現教育網絡互聯。

2)研制教育新網絡技術標準體系，尤其是教育數據及其治理標準。教育信息化新基建的建設標準應包含研制教育新網絡技術標準體系，尤其需要構建教育數據及其治理標準。例如，基于中臺架構建立教育數據治理規范，可讓數據治理更智能和精準，規范數據標準，強化業務應用開發和去中心化的數字治理；構建網絡空間“人人通”治理規范，從而依托網絡學習空間匯聚各類終端、應用和服務產生的數據，為教育教學改革提供支撐，促進規?；逃c個性化培養有機結合(祝智庭，2021)。

3)組建教育新網絡產業生態聯盟。教育新網絡的建設涵蓋多個產業的大工程，具體推進應統籌各相關行業，組建教育新網絡產業生態聯盟，形成良好的互建互利業態。

4)建設高標準示范性教育新網絡。構建基于5G泛聯網的融合、生態、安全的高標準示范性教育新網絡，以學生為中心，關注數據、體驗和服務，同時結合混合云技術，創造基于云的物聯網服務環境，滿足用戶需求。

三、新校園：為公平優質校園再造環境

(一)需求分析

目前我國教育信息化基本處于“技術嵌入”和少量“產品替代”階段，尚未形成整體性轉變、全方位賦能、革命性重塑的變革發展之態。教育新基建需要從學習的主要場所——校園入手，推進數字化校園建設。

1)數字新校園模型探索

針對高校數字校園，教育部(2021b)從基礎設施、信息資源、信息素養、應用服務、網絡安全和保障體系六方面提出要求，以確保教學、科研、管理、服務和校園運行等活動的順利開展，實現我國各類學校的數字化轉型和擴展。澳大利亞迪肯大學2015年啟動智能校園計劃，提出校園數字化建設極簡概念模型(Bonfield，2020)。

2)新校園創新設計架構

奧羅爾·羅伯茨大學(Oral Roberts University)智慧校園生態創新設計方法整合了眾多直接影響學生成長的技術，并將重點放在整體系統設計上，以縮短師生登錄、訪問和操作系統的時間。費爾南德斯-卡拉梅斯等(Fernández-Caramés & Fraga-Lamas，2019)提出智能校園應包含智能環境、智能管理、智能經濟、智能移動、智能生活、智能人員六大領域，并圍繞這六大領域提供物聯網、增強現實、信息物理系統或機器人技術支持，同時考慮網絡安全等垂直領域，針對智能校園日?；顒由婕暗奶囟ㄖ悄茴I域則使用自主決策支持系統。在通信架構的設計上，智能校園通信架構以物聯網和云計算兩大范式為核心，借助大數據進行信息的處理和分析，在節點層和云外，加入霧計算層和邊緣計算層，從而提供更多的計算能力以支持復雜數據處理(Fernández-Caramés & Fraga-Lamas，2019)。

3)新校園輕裝化建設路徑

中小學智慧校園應圍繞智慧教室、控制中心開展建設，將新校園打造為智慧的教育場館，并能提供虛擬的校園體驗，同時，也可以從超融合架構、低代碼開發、XaaS三方面開展新校園輕量級建設。此外，XaaS(一切即服務)是一個包含SaaS(軟件即服務)、PaaS(平臺即服務)、IaaS(基礎設施即服務)等的巨大池子，能夠提高生產率，提供更高水平的網絡安全，優化工作流程，助力學校信息化建設輕裝上陣。

(二)行動建議

基礎教育/職業教育信息化需探尋低投入、快生效、可持續的輕裝化建設與運營模式。

1)將XaaS發展為租賃服務模式。企業投資建設+運營服務一體化，用戶按期交付租用費。XaaS是個通用的集合術語，它將任何東西作為服務交付。隨著云計算和無處不在的高帶寬全球互聯網接入，新校園建設結合XaaS產品和服務，可降低成本并簡化IT部署。例如，每增加一項云服務，就可以剝離內部IT基礎設施的一部分，從而減少服務器、硬盤驅動器、網絡交換機、軟件部署等。更少的IT內部部署不僅意味著更少的物理開銷，同時也代表著更少的運維人員數量和工作量。隨著數字化轉型，有關企業已在投資建設XaaS服務。例如，聯想借助XaaS提高員工辦公體驗，深信服科技明確將穩步推進XaaS業務。學?？梢院推髽I合作，租用企業已建好的XaaS產品，并且將運營和服務一體化。相關費用主要由政府承擔，同時學校和家長也承擔一部分，實現多元投入，協同推進。政府也可針對該租賃服務模式，組織制定宏觀政策，加強領導，統籌推進。

2)建立教育信息化融資機制。隨著我國進入教育信息化2.0時代，新校園建設亟需建立融資機制，發揮資本的積極作用，政府可以根據實際情況給予支持，發揮政府投資的引導帶動作用；鼓勵設立專項基金平臺，吸引資本參與，并擴大基金規模；與銀行合作，探索創新的信貸服務；與慈善項目聯手，調動民間資本活力；積極推動社會資本參與新校園基礎設施建設運營。

3)與地方政府合作開展新校園輕裝化建設及運營示范性項目。隨著新一代信息技術的發展，教育新基建不再需要投入大量的資金、人員，可以直接從大型云計算公司獲取相關服務，簡化建設過程。由于缺乏落地的成功案例，許多新校園建設處于“心有余而力不足”的困境。地方政府可以牽頭，開展新校園輕裝化建設與運營試點，總結提煉先進經驗與典型模式，打造一批示范性的新校園輕裝化建設和運營示范性項目。

四、新平臺：為教育融合創新鋪路搭橋

(一)需求分析

互聯互通、融合創新是教育信息化2.0時代“互聯網+教育”平臺高質量發展的必然選擇和總體趨勢。當前很多教育平臺內部并沒有真正做到互聯互通互操作，造成高昂的平臺建設成本和低效的教育服務之間的矛盾。針對上述問題，教育部等《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》提出，“推動各級各類教育平臺融合發展，構建互聯互通、應用齊備、協同服務的‘互聯網+教育’大平臺”。“十四五”時期的“互聯網+教育”平臺建設應當轉變觀念，健全教育平臺體系，以數據整合、應用融合、服務聚合為重點，通過“互聯網+教育”大平臺構建統一的用戶體系、數據體系、應用體系，面向區域教育管理者、學校、教師、學生提供一站式服務，實現多級教育數據、資源、業務流動共享，助力區校間的業務協同與雙向互聯，創新教育發展模式。

1)秉持平臺建設生態化戰略，共建共享向大平臺邁進

所謂平臺生態系統，指平臺利益相關者及相關事物構成的整體，包括利益相關者和其他相關環境因素的內在聯系與互動?！盎ヂ摼W+教育”大平臺的發展有賴于學生、教師、家長、教育管理者等利益相關者共創價值和共同演化，需要多方利益相關者共同治理。搭建“互聯網+教育”大平臺應當秉持生態化戰略，通過定義必要的生態系統用例(Ecosystem Use Cases)及數字模塊(Digital Building Blocks)，實現更具靈活性、適應性、可擴展性的教育數字平臺開發(Delivery Thinking，2018)。教育數字平臺的建設與管理者需綜合考量教學需求、建設成本、技術難度，基于教育生態系統發展視角，選擇不同功能的數字模塊組成數字平臺，盡可能地滿足教學與管理的實際需求。

英國高等教育基金理事會下屬的聯合信息系統委員會開發了可支持低代碼的JISC數字學習平臺框架，主要由簡單用戶代理、學習領域服務、公共服務組成。該框架基于服務導向架構，學校、企業可規劃與部署各標準化組件，再將組件架設在服務平臺上，通過創建支持共享和教學實驗的開放編程環境增強學習?；谠摽蚣芴峁┑母黝愰_放標準及開源工具(如Java和C#代碼庫)，開發人員能以較低的開發成本和學習成本搭建特定功能的數字學習平臺，為學習者提供各類服務(JISC，2014)。

2)搭建高校開放教育平臺，賦能教育智慧管理

伴隨著國家教育信息化戰略的落地，教育信息化應用平臺或系統已經在絕大部分高校得到采用，但這些教育信息化應用平臺開發較早，且缺少統一規劃，因此各平臺之間差異較大，系統間的信息無法溝通，系統無法同步協作，嚴重制約了數字平臺在高校教學與管理中的發展，信息孤島現象突出。此外，各平臺都有獨立的安全、管理標準，最終形成不同學校、不同平臺組成的“數據孤島”。針對當前高校數字化轉型難的困境，新華三集團圍繞校園生活、師資隊伍建設、人才培養、科學研究、合作交流、黨建思政、管理服務、社會服務、評價評估九條業務線，構建了高校智慧業務平臺(盧海燕等，2021)。

3)基于RPA賦能智慧教育過程自動化

機器人流程自動化(robotic process automation簡稱RPA)，是以軟件機器人及人工智能為基礎的業務過程自動化科技(Hodson，2015)。相較于人工操作，RPA機器人基于設定的規則與其他系統交互，24小時不間斷地執行各類重復性任務。由于RPA能夠代替或者協助人類通過計算機、手機等數字化設備完成重復性工作，受到了越來越多企業的關注與認可。

與企業數字化轉型不同，教育系統各個體之間交互的復雜性，使教育成為最難自動化的領域之一。帕拉尼韋爾等(Palanivel & Joseph，2020)提出將RPA引入教育系統，賦能智慧教育過程的自動化。RPA可用于實現學籍注冊、證書發放、考勤管理、財務管理、家校溝通等教學管理活動的自動化，通過將大量繁瑣、重復、耗時的校園管理事務轉交給軟件機器人，減輕教師的非教學任務負擔，讓教師有更多時間與精力承擔教書育人工作。學生、教師、家長還可利用RPA軟件機器人獲取各類自動化服務，如學生查詢學費、成績、課表、圖書館書目等；教師獲取班級考勤狀況、學生學習成績、教學課程大綱、課程時間安排等；家長及時獲取學校的各類規章制度、公告、新聞等，并知曉孩子在校學習表現。

4)構建開放教育科研數字平臺

20世紀末，科學界發起了一系列體現“參與、包容、分享、合作、公開、透明”理念的開放科學運動，包括開源軟件、開放獲取、開放數據以及開放基礎設施和平臺等。2012年，歐洲科學院聯盟發布《面向21世紀的開放科學》聯合宣言，率先要求科研資助機構在出版物、研究數據、軟件、教育資源和基礎設施等方面實施開放科學原則，促進歐洲及全球的科學合作(趙昆華等，2021)。2021年11月，聯合國教科文組織(UNESCO，2021)第41屆會議審議通過《開放科學建議書》，標志著開放科學邁入全球共識的新階段。

作為一種科學實踐活動，開放科學運動超越了學科、組織、區域、文化等界限，確保豐富的信息和數據可以被所有人獲取并最大化地造福人類。教育數字化轉型在推動開放教育科研的同時，也對相關平臺提出了要求?；诖?，美國非營利組織開放科學中心(Center for Open Science，COS)與紐約大學等合作，為研究者無償提供開源的科研項目管理平臺(NYU Libraries，2022)。微軟亞洲研究院與北京大學、中國科學技術大學、西安交通大學、浙江大學等合作，共建新一代人工智能開放科研教育平臺，面向中國高校提供計算平臺、算法與工具、數據和課程資源和服務，開展聯合科研、課程共建、師資培訓、實習實訓和國際交流等合作，旨在構建開放、開源的中國人工智能科技創新與教育合作體系(微軟亞洲研究院，2019)。

5)下一代數字學習環境

20世紀90年代興起的學習管理系統(LMS)是以課程和教師為中心創造的可定制學習環境，已無法滿足學習者的多元化學習需求(徐振國，2017)。為此，比爾及梅琳達·蓋茨基金會支持美國高等教育信息化協會開展的《下一代數字學習環境：研究報告》(Brown et al.，2015)項目指出，下一代數字教學環境必須具有互操作性和集成能力，支持個性化學習與協作，可實現分析、建議和學習評估功能，具有可訪問性。下一代數字學習環境采用“搭積木”式的開發模式，以學習者為中心，以學習管理系統為核心要素，同時添加能實現數據存儲、學習分析、社會交互、學習評估等功能的獨立軟件或微型工具，通過無縫式集成和互操作性各種學習工具，為學習者提供滿足個性化需求的可配置數字學習環境，且使學習者之間的協作成為可能，最終形成一個由學習者、教師、工具、內容等組成的動態的、相互關聯的、不斷發展的生態系統(Lane & Goode，2021)。

(二)行動建議

1)開發教育專用云平板/云手機，配以云學習操作系統(連接到“人人通”個人學習空間)， 政府聯合企業、學校、專家制訂相關標準。在萬物互聯的時代，教育智能硬件不再是信息孤島，各種智能終端正在構建全新的數字化學習空間。以教育企業、教育科研組織、地方政府等為主體的新平臺建設者通過研發制定標準的技術規范與應用接口，引導各教育企業開發基于云學習操作系統的教育專用智能終端，實現設備、數據與教育云平臺之間的完美閉環。

2)在教育云開辟標準化的“網絡空間人人通”并推廣應用。通過在教育云平臺開辟標準化的個人網絡學習空間，學習者可以自行選擇所學的數字學習資源。同時，基于教育云平臺的個人學習空間承載了個體各階段學習行為記錄、學習成績概況等信息，能夠向學生、家長、教師等用戶提供學習者學習記錄、學情反饋、成長分析報告，便于學校開展基于教育大數據的循證教育實踐與決策。

3)研制新一代數字學習環境的架構與技術標準。盡管各類教育信息化平臺已廣泛應用于基礎教育、高等教育、職業教育，但缺少一套規范化的數字學習環境的架構與技術標準指導相關企業、教育機構有效開展技術研發，實現與其他平臺、系統的互聯互通和信息融合。

4)創建云上教育App生態。建設統一的“互聯網+教育”大平臺，應注重將符合資質的、成熟優質的教育應用整合至教育云平臺，為師生提供安全綠色、豐富優質的教育數字服務。新平臺通過不斷豐富完善云上教育App生態，吸引更多教育企業開發優質教育產品與服務，滿足學生、教師、家長等用戶群體日益增長的個性化教育數字服務需求。

5)搭建面向高校的AI教育開放平臺。以人工智能為代表的前沿信息技術，對于我國建設創新型國家和世界科技強國至關重要。國務院(2017)印發的 《新一代人工智能發展規劃》明確提出，“把高端人才隊伍建設作為人工智能發展的重中之重”。因此，教育新平臺的建設應將面向高校的AI教育開放平臺視為重要工作內容。借助AI教育開放平臺，高校師生能夠自由獲取工具、數據、課程等AI教育資源，為AI教育普及創造良好環境。

五、新資源：為深度學習體驗提供支持

(一)需求分析

2018年4月，教育部(2018a)印發的《教育信息化2.0行動計劃》提出，實施教育大資源共享計劃，實現從“專用資源服務”向“大資源服務”轉變。2019年9月，教育部等十一部門聯合印發《關于促進在線教育健康發展的指導意見》，進一步提出實施“教育大資源共享計劃”，建設一批高質量在線課程，培育優質在線教育資源。何謂“教育大資源”？ 筆者認為，“教育大資源”之“大”，主要體現在大教育觀(教育系統觀：為各級各類教育服務；開放教育觀：包括正規與非正規教育，從學校到家庭和職場；終身學習觀：支持“人人、時時、處處”無縫學習方式)、大數量(豐富多樣，質量優先；交互視頻、知識圖譜、學科工具、認知數字孿生等新型數字學習資源占比較高)、大覆蓋(內容涵蓋所有學科， 服務通達城鄉與邊遠地區)、大平臺(通過國家級平臺、省市級平臺進行資源大整合與提供大服務：普適、個性、特色)、大突破(注重智能學具/教具/實驗平臺的開發，自主創新有明顯特色)、大應用(大范圍、深度使用數字資源)、大生態(核心資源+拓展資源、內容資源+工具資源、標準資源+生成資源、線上資源與線下融合)、大協作(政府、學校、科研機構、媒體、公益機構、大公司等參與建設)等方面。根據學習資源的形態(內容類、工具類、服務類)及涵蓋的學科類型，學習資源可分為知識圖譜、智能學伴、虛擬教師等(見圖2)。

圖2 數字教育新資源分類框架

1)對開放在線課程新生態的需求

互聯網的強勢崛起使得專業學術資源的整合成為可能，推動了以慕課為代表的網絡課程新潮流。但慕課存在以結構化知識傳授為主、教學模式單一、教學臨場感弱、對學習者自我監督能力要求高等局限，難以滿足互聯網學習者的多元需求。為更好地向全球學習者提供高質量網絡教學服務，SPOC(Small Private Online Course)、BOOC(Big Open Online Course)、iMOOC、cMOOC、COOC(Community Open Online Course)、DOCS(Digital Open Courses at Scale)、gMOOC(Game-based Massive Open Online Course)、HOOC(Hybrid Open Online Course)等眾多變體(Altinpulluk & Kesim，2016)涌現，以滿足不同類別學習者的在線學習服務需求。

2)“現代專業學習者”對學具庫的需求

在教育數字化轉型背景下，教學模式和教學環境發生了巨大轉變。相較于以往，現代學習者接受信息的渠道更為多樣，對新興教育技術更具包容性和接受度，數字化學習工具在增強學習者學習效能等方面發揮了重要作用(錢冬明等，2019)。基于此，為學習者開發多樣適切的學習工具，對于引導學習者高質量學習，完善教育新資源建設具有重要意義。教育新資源建設者通過為手機、平板、個人電腦等智能終端開發各類數字化學習工具，保障學習者在課堂和家庭等學習場景安全、順暢地使用數字化教育產品和服務。學習者可以根據自身學習需求，自由選配交流協作、課程管理、問題答疑等數字化學習工具，搭建適應自身個性化需求的學具庫。

3)對教育知識圖譜的需求

人工智能已成為國際競爭的新焦點和經濟發展的新引擎。如何從海量數據中獲取有用的信息是人工智能關注的重要問題?；谡J知圖譜技術(見圖3)，我們能從海量的多源異構數據中提取所需信息，這些信息通過連接形成知識，基于知識的推理形成智慧，最終對我們的認知、決策與行動造成影響(Stief et al.，2018)。

圖3 知識圖譜應用的數據智慧四層框架(Stief et al.，2018)

利用知識圖譜賦能智慧教育已成為教育技術學界的廣泛共識。教育知識圖譜是以學科知識為核心，建立學科的知識點概念層級關系、知識點間的關聯關系，從而構成學科知識圖譜?；诮逃R圖譜，教學不再以題目或課程為出發點，而把目光轉移到知識點，試圖通過了解更底層的知識點掌握情況，幫助學習者理清知識脈絡，提高學習效率。教師通過了解學生知識圖譜上每個知識點的掌握情況，能夠更加精準地構建學習者知識畫像，從而更加精準地向學習者推薦適切的學習路徑與學習資源。

(二)行動建議

政府應出臺政策鼓勵更多企業開發更多的智能教育產品。這需要建立學校、企業、政府、社會等之間暢通對話協作的機制，針對教學實際需求，為國產學習終端開發標配學具/教具，如學科知識圖譜、智能課時表、時間線多用工具、敏捷教學設計工具、交互教學視頻開發工具、共創思維導圖工具、學習數據分析工具、數字作業智能評閱工具、數字學檔工具、學生數字畫像工具等。

六、新應用：為教育數字化轉型積極行動

(一)需求分析

當前我國數字經濟的總量規模和增長速度位居世界前列，數字經濟和實體經濟深度融合的新局面已經形成，新冠疫情更是加速了各行業數字化轉型的步伐，數字經濟成為構建新發展格局、推動經濟復蘇和科技創新的新動能(郭倩等，2020)。人工智能、大數據、物聯網、5G等的快速發展對各行各業影響重大，帶來了令人振奮的新機遇。隨著各行業數字化程度的提高，教育行業也逐步駛入數字化發展的快車道。

1)教育數字化轉型對模型框架指導發展的需求

從電化教育誕生到教育信息化2.0，我國教育信息化經歷了起步、發展、應用、融合、創新等階段。為了更好地發揮技術促進教育信息化轉型和高質量發展的能力，我們需要構建教育數字化轉型成熟度模型，用以引領教育教學創新應用，變革課堂教學模式。

歐洲教育數字化轉型成熟度模型框架涉及愿景、文化、過程、技術和數據(Alexa，2019)。微軟提出的K12教育數字化轉型模型可作為教育領導者的指南，包含四部分：領導力與政策、教與學的過程、智能化環境、學生與學校的成功(Microsoft，2019)。 SAMR模型框架將技術在教學和學習中的整合分為四個層次，分別是替代(substitution)、增強(augmentation)、修改(modification)、重構(redefinition),可幫助教師開發和實施數字學習(Hilton，2016)。這些模型框架都可以作為構建我國教育信息化轉型成熟度模型的參考。此外，我們還可以從規范建設、保障體系、智能化基礎設施、數據與資源、產品平臺、特色與創新等維度建設合理通用的標準，用以描述持續發展的教育數字化轉型過程，為實施和評價教育數字化提供參考。

2)數據驅動的教學發展需求

現階段教育研究逐漸聚焦于探究學習者深層次的思維與行動，學習是個體生活中憑借經驗產生的行為或行為潛能的相對持久變化。從教育心理學的角度看，學習分外顯學習和內隱學習。研究者可以通過觀察或者測量某些行為分析外顯學習，內隱學習分析則缺乏一手資料和數據。隨著教育數字化轉型，線上學習發生在越來越多的教育情境中，網絡提供了記錄學習者學習行為的載體，同時教師可利用數據分析技術挖掘數據背后的深層次信息(胡藝齡等，2014)。數據賦能學情分析(見圖4)，使得以學定教、因材施教、以評促教不但可能， 而且可行(余勝泉，2020)。

圖4 基于學情分析的精準教學(余勝泉，2020)

3)AI賦能教育變革的需求

為順應教育變革新趨勢，把握技術賦能對教育的革命性影響，我國陸續出臺一系列戰略規劃與行動計劃，推動人工智能技術在教育領域應用。AI與教育教學變革的深度融合，起到了促進教育信息化、教育智慧化，推進教育發展創新的重要作用。教育部(2021)開展了AI助推教師隊伍建設二期工程，“探索人工智能助推教師管理與評價改革、教師教育改革、教育教學創新、鄉村學校與薄弱學校教師發展”。當前學界亟需與產業界深入合作，開發基于AI、面向真實教育問題的教育新應用，為教、學、管、考、評提供精準化服務。如在AI賦能教學方面，余勝泉等(2019)利用人工智能前沿技術，構建了個性化育人助理系統——AI好老師，輔助教師開展育人教學活動。在智慧學習方面，伴隨AI算法模型的不斷發展與完善，AI自適應學習系統能夠為用戶提供個性化、自適應的學習課程，優化學習者的學習路徑，如基于AI的個性化語言學習APP—Duolingo、虛擬學伴“聊天寶”等AI增強學習應用受到越來越多的學生的青睞。在教學精準評價方面，研究者通過將過程性測評數字化，并利用信息技術手段進行作業設計、作業分發、學情分析、效果反饋，實現對學習者的精準科學評價。此外，針對作業批改效率低、反饋時間長、缺乏情感效應等教育痛點，國內已有企業開發了作業智能評價類應用，以減輕師生負擔。

(二)行動建議

1)加強政策標準生態環境創設

這包括構建教育信息化轉型成熟度模型，揭示教育信息化新基建不同發展階段各要素的不足和努力方向，促進教育信息化基礎設施建設逐漸走向成熟；研究數字化轉型服務產業生態，探索推動教育信息化產品和服務生態系統可持續發展的多維策略，保障教育信息化服務產品健康有序；完善教育信息化產品和服務的標準和法規，涵蓋產品和服務技術標準、質量規范、數字資產權屬法規，產品和服務供需商務規范，以及產品和服務提供過程的質量監管問責機制、數字資產權屬安全性法規。

2)融合創新教學

這包括開發混合現實智慧教室，通過虛擬現實技術與增強現實技術構建虛實相融的學習環境，增強學生體驗，開發新工科智慧教育環境，幫助學習者提高學習效率與創新能力；在智慧校園環境下,利用學生的學習行為、認知、情緒等數據，構建學習者認知數字孿生體，向學習者智能推送適切學習資源，最終達到高質量教學的目的(鄭浩等，2021)；注重家校聯合，開發家庭教育智慧云校，便于家長用手機泛在學習，促進家長參與學生學習成長。

3)加強政企合作

這包括大企業與教育部合作開展教師AI教育公益項目，推動國產智能教育學習終端應用；搭建信息化平臺，促進政企民三方溝通交流，對共性需求進行頂層設計；創建示范區校，滿足學校的教育需求，通過名校效應帶動周邊教育信息化新應用的發展轉型；做強做大企業數字轉型能力培訓微認證，研發面向企業數字轉型的“嵌入工作流程的微型學習”。

七、新安全：為教育綠色韌性發展護航

(一)需求分析

后疫情時代，高校紛紛開啟線上線下教學模式。數字化校園是教育發展的未來趨勢，高等教育模式的巨大變革是科技進步與信息社會相適應的結果。但技術是把雙刃劍，隨著網絡在教育領域的普及和應用，相關網絡安全問題也逐漸暴露。

我國的信息安全產業還處于發展初期，研發投入偏少，信息安全產業規模還比較小，產業龍頭效應未能顯現，信息安全相關企業很少擁有自主知識產權的核心技術，因此其參與標準化工作的程度尚處于較低的水平。由專家學者編制的信息安全相關標準，理論性強，但往往缺少實踐的檢驗，容易與實際脫節。此外，自主核心技術的欠缺、國際競爭力不足、國際話語權較弱，導致國內相關標準滯后于國際標準，無法滿足我國信息化和信息安全發展的需要。

教育大資源觀對于大教育觀念的詮釋是為各級各類教育服務，即教育數字化可被看作是一種教育服務?！督逃畔⒒臧l展規劃(2011-2022年)》《教育信息化“十三五”規劃》《教育信息化2.0行動計劃》等文件，都強調“吸引企業參與教育信息化建設，提供優質的信息化服務和產品”，希望引導產學研用結合，推動企業技術創新，不斷推出優質資源、應用和服務，促進教育信息化健康發展。然而，教育數字化產品應用和服務都處于“野蠻生長”階段，教育信息化產品種類繁多，但相關規范標準未完善，缺乏監管，各種問題凸顯，教育信息產品的安全性尤其引發人們廣泛關注。

(二)行動建議

1) 構筑我國信息安全盾牌

信息安全盾牌由六方面組成，分別是數據安全、內容安全、心理安全、人身安全、社會安全和文化安全。技術保障數據安全和內容安全，大數據認知計算可幫助安全管控人員分析理解海量信息，從而大幅度提高治理能力。政府、企業、社會組織、技術社群和公民等網絡利益相關者應樹立自身信息安全意識，強化終端操作系統安全防護能力，從而達到心理安全和人身安全。師生等社會個體在網絡虛擬空間要保護自己的合法利益，抵制虛假信息，不隨意討論涉密信息，保障社會安全和文化安全。

圖5 信息安全盾牌

2)完善教育信息化產品安全系列標準

這包括堅持頂層設計原則,完善標準體系,持續規劃和更新；從宏觀規劃著眼，以頂層設計原則為指導，加強教育信息安全標準的戰略研究，制定細化標準,形成教育信息化產品安全體系標準；依托現有信息安全標準體系，以基礎性框架性的標準為指導，出臺實施指南、技術規范等操作性強的細化標準，不斷健全和完善我國教育信息安全標準體系；緊密跟蹤前沿信息安全技術的發展，了解信息安全產業發展動態，做好信息安全標準的更新和補充，特別是根據新技術的應用及時制定相關標準，有效支撐我國教育信息安全標準的持續發展。

3)推動國產安全技術和產品的研發應用

我國應鼓勵有實力的企業參與研制教育信息化產品的研發，組建教育信息化安全標準測試中心，提升國際化程度；加大對教育信息安全產業的投入，扶持和鼓勵教育信息安全相關企業自主創新，重點是加強我國擁有自主知識產權的核心技術研發，推動信息安全行業組織開展標準研發，鼓勵信息安全相關企業參與標準體系的研制，加快信息安全行業標準的制定與實施；重視國際標準化工作,持續追蹤國際信息安全技術和相關標準發展動態，積極參與國際化標準工作，引導鼓勵國內相關企業和個人提交國際標準提案，尤其是把我國擁有自主知識產權的核心技術提升為國際標準，提高國際競爭力(徐侃等，2016)。

八、結 語

教育新基建提出涵蓋信息網絡、平臺體系、數字資源、智慧校園、創新應用和可信安全的保障體系等的新型基礎設施體系。本文從新網絡為教育數字化轉型建設基座、新校園為公平優質校園再造環境、新平臺為教育融合創新鋪路搭橋、新資源為深度學習體驗提供支持、新應用為教育數字化轉型積極行動、新安全為教育綠色韌性發展護航等六方面系統、深入地闡釋了教育新基建帶來的新需求，并提出相應的行動建議。在國家實施教育數字化戰略行動的背景下，本研究可為教育新基建賦能教育數字化轉型提供理論支撐和方法指導，推動教育新基建，加快教育數字化轉型和智能升級，建立高質量教育系統，實現教育現代化。