數據驅動教育智能計算（上）

劉三女牙

教育技術革新的背景

一、新一輪信息技術革新帶來顛覆性影響

21世紀以來，新一代信息技術的發展給教育領域帶來了一個很大的變革，這個變革也影響著整個人類社會。不論是從教育信息化的角度，還是從教育技術學的角度來說，信息技術的快速發展以及其對教育的滲透，勢必會引起我們對教育行業產生更多的思考。新的信息技術給人類帶來的變化體現在以下幾個方面。

萬物互聯 從IPv4到IPv6，從互聯網到物聯網，我們進入了一個萬物互聯的時代，而萬物互聯的時代帶來的一個巨大的變化就是人和機器、人和物理世界以及人和人之間的聯系方式發生了一種巨大的變化，這種變化勢必會影響人類的生產生活，也會影響到我們的教育行業。

萬物皆數 當今時代下，數據已經成為21世紀最重要的一個生產要素。2020年國家發布《關于構建更加完善的要素市場化配置體制機制的意見》，將數據和土地、勞動力、資本、技術并列為五大生產要素，這是信息時代非常重要的一個特征。從某種意義上來說，我們進入了一個萬物皆數的時代。無論是生活在這個世界上的人，還是各種運行的物，都可以被這個世界以信息的方式記錄成為數據，這些數據蘊含著豐富的信息，可以供人類研究，為人類的生產生活服務，教育行業也不例外。

萬業智能 在大數據的助推下，新一輪人工智能發展不斷深入、滲透到各行各業，也促進了各行各業的發展，我們稱之為人工智能的泛化，這意味著我們進入了一個萬業智能的時代，各個行業都在擁抱人工智能。

作為教育工作者，積極討論教育與大數據的結合、與人工智能的結合是我們需要深入思考的問題，也是大勢所趨。

二、技術助力下的教育變革與創新

隨著信息技術的不斷發展和擴大，不論是物聯網、人工智能還是大數據，都讓計算變得無處不在，逐漸滲透到各行各業，塑造著新的社會形態。

從信息技術的角度或是技術教育學的角度來說，可以稱之為計算型社會。這種社會的變化尤其值得關注，也需要我們站在這個時代背景下去思考教育應該如何變化，教育技術學應該如何開展研究、開展實驗。這種變化給我們帶來了很多挑戰，但同時也給我們帶來了很多機會。

近年來，隨著互聯網、云計算、物聯網等各種技術的發展，教育技術學或者教育信息化在不斷演化，從起步、應用、融合到創新，不斷發展，教育信息化的發展速度在不斷提升。與此同時，各行各業也在不斷地討論教育與技術的結合。無論是計算機領域、人工智能領域還是其他領域，都在深入思考如何讓技術助力教育進行變革。

三、教育信息化進入下半場

在技術不斷發展的今天，教育信息化已經進入一個新的階段，我稱之為教育信息化的下半場。教育信息化進入下半場最標志性的事件就是教育部等六部門《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》的出臺。該意見的出臺也在助推著我們思考：教育信息化的未來在哪？教育信息化下一個階段應該如何發展？

我個人認為，在教育信息化的下半場，教育行業面臨的挑戰是巨大的，特別是從技術和教育融合的角度來看，我們面臨著許多的研究問題需要去解決，比如最基礎的融合過程中的可計算問題。

以大數據、人工智能為代表的新一代技術，是破解教育難題、助力教育現代化的不二選擇。

教育的可計算性

一、教育新模式

教育信息化進入下半場之后，我們所要追求的目標就是如何利用新一代信息技術助推教育數字化轉型。

無論是“十一五”“十二五”還是“十三五”期間，教育信息化都得到了快速的發展，教育設施的建設也得到了快速的推進，這都為教育數字化轉型做了很好的鋪墊。

在教育數字化轉型過程中，教育模式到底是什么樣子呢？以往的教育模式大多以物理空間和信息空間的整合為主，也就是我們日常所說的線上和線下教學的融合，但今年又出現了一個新的概念——元宇宙。元宇宙從本質上來說解決的是物理世界和信息世界的交互見面的問題，是如何讓物理空間和信息空間更好地融為一體，從而更好地服務人的學習、生活、生產的問題。

從實驗、研究的角度來說，我們認為在新一代信息技術助力下，教育新模式正在形成。傳統的教育教學模式以師生為教學主體，但如果我們將信息技術抽象為一個機器，那么現在的教育教學模式就會由“師生”轉變成“師生機”，這種新模式可能更有利于我們對創新型人才的培養。

如果把機器作為與教師或學生同等重要的主體介入到教育環節當中，教育就由以前的二主體（師生）結構變成現在的三主體結構（師生機）。如何讓這種新的教育模式來滿足促進教育創新發展的需要就變成了一個重大的命題，也是目前教育行業發展的一個趨勢。

二、數據視域下的教育要素

就目前而言，關于教育的要素有很多種說法，從技術與教育的深度融合或者“師生機”的新模式角度來看，我更關注教育的主體、環境、資源和數據這四個要素（如下圖）。2020年4月，中共中央、國務院印發《關于構建更加完善的要素市場化配置體制機制的意見》，將數據納入了生產要素。也就是說，當我們在觀察教育系統、研究教育場景或具體問題的時候，都無法避開主體、環境、資源和數據這四個要素。

教育要素關系圖

首先是主體，一般來說，主體就是指學習者。其次是環境，環境不只是傳統的教學環境，還包括各種新型的教學環境，比如在線學習、人和機器的互動等。再次就是資源，資源是傳承知識很重要的載體，不論是紙質的課本還是其他數字化的形態。最后，在主體、環境、資源的不斷互動過程中會產生數據，這個數據不僅能傳遞知識，還承載著很多信息。利用好這些信息，對調節教育信息系統具有很大的作用。

總的來說，要想讓教育教學的新模式真正落地，我們要深入底層看主體，圍繞主體開展工作，才能從根本上解決問題。我個人認為，從技術角度、人工智能角度來看，數據都處于這四個要素中最核心的位置。

三、教育大數據

由于現代技術的發展，教育場域的大數據累積變得越來越快，越來越成為可能。

一方面，資源的數字化速度越來越快，意味著我們要解決教育公平的問題，解決教育資源共享的問題。另一方面，現代教學活動面對著兩個空間——物理空間和線上教學空間。在物理空間內，我們利用智能教室、智能校園不斷累積大量的數據，線上教學空間也在不斷利用教學平臺上的大量數據完善教學。

此外，管理的信息化也在不斷加速，在學生的社交生活、娛樂等方面大數據均有涉及，教育的大數據在不斷累積。