新基建背景下的智慧校园新样态
来源：本站 发布时间：2021-08-11 11:23:06 浏览：1597
2018年中央经济工作会议提出要加快5G、人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施的建设(简称“新基建”)。新基建主要是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系，主要包含信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施三个方面。教育是新型基础设施的重要应用场景之一。当前，教育部正在加紧编制推进教育新基建、构建高质量教育支撑体系相关内容的指导意见，可以预见教育新基建将成为各地教育信息化“十四五”规划的重要内容。
关于教育新基建的概念，目前学界还没有一个明确的定义。简言之，教育新基建就是利用云计算、物联网、大数据、人工智能、区块链等新一代信息技术，建设面向教育领域、服务教育现代化事业发展的新型基础设施体系，包括教育专网、“互联网+”教育大平台、网络(智能)学习空间、教育大数据中心、教育区块链等主要教育信息化基础设施。
教育新基建瞄准未来教育发展方向，孕育着推动中国教育迈向高质量发展道路的新动能。教育新基建在构建高质量教育支撑体系方面，有望提供四个方面的助力：一是通过教育专网提供高速、安全的教育信息传输能力;二是通过“互联网+”教育大平台与网络(智能)学习空间提供大规模的优质资源供给与服务能力;三是通过教育大数据中心提供海量数据的存储、计算、分析与挖掘能力;四是通过教育区块链提供可追溯、高可靠的教育评价能力。
●新基建支撑下的智慧校园新样态●
智慧校园是学校信息化发展的高级形态，是落实智慧教育创新发展行动的具体举措，是未来教育的重要入口。当前国内智慧校园建设离高质量的目标仍有较大差距，突出表现为“四低”，即智能互联度低、数据共享度低、人机协同度低、个性化支撑度低。
上述问题的出现，既有政策制度与观念认识上的障碍，又有技术支撑体系上的障碍。教育新基建就是要从基础的技术支撑体系上为智慧校园的转型升级赋能。随着国家新基建进程加速，智慧校园的主要样态将从“四低”走向“四高”(图1)，即高度智能互联、高度数据贯通、高度人机协同、高度适应个性。
图1 新型智慧校园的主要样态
1.高度智能互联
5G网络、教育专网的建设以及各种智能教育软件的出现，将显著提升智慧校园的智能互联水平，突出表现为“三个大互联”。
一是大空间互联。随着5G、Wi-Fi6、物联感知等新技术在中小学校的推广应用，教室一体机、平板电脑、图书借阅机、电子班牌、人脸识别闸等各种智能终端正在实现全面高速互联，并通过一体化的设备智能控制中心进行集中管控。在此基础上，校园虚实空间、校际空间、学校空间与社会空间之间高度融合的态势也愈发明显。
二是大教学互联。线上线下教学融合化、教师智力资源互联化、教育教学服务社会化是“互联网+”教育的重要特征。校园中的教师借助互联网与智能科技的力量，可以穿越学校围墙，为更多的孩子提供教育教学服务。当前，北京地区正在全力推进的“中学教师开放型在线辅导计划”(双师服务)，便是促进教师智力资源流转与共享的典型代表，具有积极的推广意义。此外，在“能者为师”的时代，社会人士也可以借助网络直播、公众号等平台成为“教学者”，为学生提供便捷、高品质、个性化的教学服务。除了教师教学服务的互联外，借助技术，校园课程的内容广度和深度也将加速拓展，以STEAM为代表的跨学科学习与关联生活、生产场景的情境化教学将会愈发流行。
三是大资源互联。以广汇聚、多模态、多用途为主要特征的教育大资源观，正在逐步取代以服务教学为主体的传统教育资源观。《教育信息化2.0行动计划》提出要从教育专用资源的开发、应用和服务转向大资源的开发、应用和服务。对于学校而言，要积极联通汇聚来自上级行政部门供给的公共资源，加强开发校本化的育人资源，加大来自市场的特色化资源的采购力度，同时积极寻求与博物馆、图书馆、科技馆等社会机构的深度合作，广联优质教育资源供给渠道，服务学生德智体美劳全面发展。
2.高度数据贯通
坚持智慧校园的区校一体化建设与“云—网—端”基本架构，是教育信息化步入2.0时代的基本要求，正逐步成为教育行政部门、教育信息化企业以及学校的共识。中小学校的主要任务不是建数据中心和各种平台，而是高度关注信息技术的教育教学应用与校园数据资产的建设与管理。新型智慧校园的建设在数据层面具有三方面特征。
一是数据动态汇聚。随着各地智慧教育公共服务平台与区域教育大数据中心的建设与完善，以及各种教育信息化相关标准的落地应用，校园“数据孤岛”有望逐步消融。标准化的应用网络和数据管道是校园的新基建，将有力支撑各类应用数据在校园内部以及区校之间的无缝流通与共享，进而形成服务学校高质量发展的“数据海洋”。此外，近年来广州、北京等地开始推行智能教育卡试点。借助教育卡，能够联通学生在校园生活、公交出行、图书借阅等多个场景的真实数据，显著提升教育数据采集能力。
二是数据资产增值。教育数据是一种特殊资产，具有虚拟性、动态性、共享性、难量化等主要特征，在服务学术研究、学情监管、学业预测、师生评价等多方面都具有重要价值。教、学、管、评、测等全维度数据的智能分析与深度挖掘，成为打造校园“数字大脑”、实现数据资产增值与变现的关键所在。未来可能出现校园数据分析师的新角色，专门从事教育数据资产的建设与管理工作。
三是数据安全防护。“云—网—端”的智慧校园架构体系，有助于增强校园网络空间安全，降低校端安全防护技术保障层面的压力。基于区块链建立透明可信的校园大数据体系，根据数据特性与业务需要，未来可能出现多条教育区块链，比如学生档案区块链、综合素质评价区块链、学位学历证书区块链等，这将进一步加强校园数据的安全性。
3.高度人机协同
智能时代是一个人机共生、协同进化的时代。人工智能技术在校园场景的应用前景广阔，比如智能导学、自动化测评、拍照搜题、教育机器人、智能批改、个性化学习、分层排课、学情监测等。在落实立德树人根本任务的过程中，“人”与“机器”各有优势、各司其责，二者总的分工可以概括为机器“教书”+教师“育人”。
教育机器人进入校园已是大势所趋，人的智慧与机器智能的高度结合(简称“人机协同”)将成为校园的常态，主要表现为五个场景的协同。
一是协同备课。当前，诸多学校应用的网络备课系统，大都可以提供丰富的备课素材，实现资源的自动化推荐，但离自动化(半自动)的备课还有较大差距。未来每位教师都将拥有自己的智能助手。该助手可以根据教师指令完成教学资料的智能搜集与归档整理、同类教案的自动分析等工作，人类教师在此基础上进行审核优化，这种人机协同的备课模式可以显著降低人类教师的备课压力，提升备课效率和质量。
二是协同授课。互联网直播的技术快速普及，正在推动校园授课模式走向开放、互联和协同。教育部大力推进“三个课堂”(专递课堂、名师课堂、名校网络课堂)的建设与应用，在促进教育公平的同时也带动了双师课堂、空中课堂、同步课堂、全息课堂等新型课堂样态的出现。2019年深圳、北京、贵阳三地三校的师生以5G远程全息投影的方式同上一堂课，便是人机协同授课的典型代表。
三是协同批阅。基于文字识别、深度学习、知识图谱等先进技术的智能出卷和阅卷系统在中小学应用越来越广泛，学科教师可以实现自动化(半自动化)的组卷、客观题与部分主观题的自动批阅。近年来，教育场景中的英语作文批改、计算机操作技术考核等单一、细分业务的智能化水平已非常成熟，几乎达到可以直接取代人工的程度，这也预示着未来可能有更多常规的教育教学业务被机器取代。但是，鉴于当前人工智能技术发展水平所限，主观题的全自动批阅短期内仍将无法有效解决，因此，人机协同的作业与试卷批改模式将长期存在。
四是协同辅导。人工智能技术的介入将解放教师的部分辅导性劳动，形成人机协同辅导学生的新模式。其中，人工智能教师的最大优势在于可以提供7X24小时的课程答疑服务，辅导的范围主要限于课程知识或信息层面;人类教师擅长情感层面与复杂思维层面的课业辅导。可以预见，随着人工智能技术的逐步成熟，机器可以承担越来越多的辅导业务。同时由于教育对象的特殊性，人类教师对学生的“用心”辅导也永不可缺。
五是协同治理。智慧校园采用人防与技防联动的模式，通过视频监控网络与校园安保队伍的密切配合，可以切实保证校园内的师生人身安全。借助物联网技术，构建校园水电等能源监控网络，可以实时呈现和分析校园运行能耗情况并及时预警，推进绿色、节约型校园建设。此外，校园大数据也是学校协同治理的重要力量，可以为学校的科学决策提供数据支撑，如上海长宁区的绿苑小学围绕数据驱动的学校治理现代化，在课程、教学与评价改革方面做了卓有成效的探索。
4.高度适应个性
人工智能与教育融合的最高形态是大规模化的适应性教育。教育新基建将为各级各类学校推行高质量的适应性教育提供强力支撑。智慧校园的“智慧”离不开学生、教师以及学校的个性化。
一是学生的个性化成长。大数据技术可以精细化跟踪学生的学习过程表现，通过对学生知识、行为、情感等多维度、多模态数据的融合分析，进而生成学生的精准画像，以识别学生的学习状态、知识薄弱点、学科素养短板等，进而动态推送适应性的学习资源与服务。依托海量优质数字资源的多元化供给，学生可借助网络和智能终端随意选择自己感兴趣的课程，学习的统一性和强制性将逐步减弱，“一生一课表”将渐成现实。
二是教师的个性化专业发展。《中小学数字校园建设规范(试行)》规定了教师发展性评价的基本要求，提出要构建基于多维数据的教师画像并进行专业发展预警。近两年，校园自动录播系统开始向兼有自动录播与课堂数据分析功能的AI录播系统升级，该系统能够自动分析教师课堂教学行为、精细诊断教师的教学缺陷，进而指导教师有针对性地提升教学技能。智慧校园为一线教师提供了良好的信息化环境、多样化的学科工具与丰富的教学教研资源，再结合教学教研成果的全面记录与综合评价，每位教师能够获得更多的个性化专业发展机会和能力。
三是学校的个性化服务。智慧校园绝不是由技术堆砌起来的冷冰冰的师生生存空间，而是有温度的、为师生提供各种个性化服务的教育空间。有了校园新基建与师生精准画像的支撑，学校利用信息化手段高品质服务师生的能力将得以显著增强，从健康饮水、安全保障、贫困补助、餐饮配置、工作提醒等方方面面，给予每一位师生最“贴心”的关爱和支持。
智慧校园转型升级是个渐进的过程，也会面临新技术不稳定、隐私泄露风险大、技术使用意愿低等现实难题，实践中区域教育行政部门与学校还应树立正确的教育技术观、转变优质数字教育资源的建设思路、强化智能终端的科学配备与合理使用，以及重视信息化教学方式的创新与普及。
