从智慧教育到智慧课堂：理论、规范与实践

赵建华教授、博导南方科技大学高等教育研究中心、联合国教科文组织国际高等教育创新中心Email:[e-mail]从智慧教育到智慧课堂：理论、规范与实践智慧教育的内涵与特征3智慧战略引重视•2008年IBM提出智慧地球战略智慧教育已成共识新加坡iN2015计划2006年智慧教育计划提出建立学习者为中心的个性化学习空间建设国家范围的教育基础设施使新加坡成为全球教育领域使用信息技术的创新中心5智慧教育已成共识韩国智慧教育推进战略2011年数字教科书的普及推广核心6智慧教育已成共识马来西亚1999年“智慧学校计划”2010年将所有学校都转型为智能学校台湾桃源县“智慧台湾U桃园计划”从e化教育向u化教育（泛在教育）美国IBM智慧教育解决方案：教育数据的收集、管理与分析，为学习者提供独特的学习体验，教学制度优化7智慧教育智慧教育旨在提升现有数字教育系统的智慧化水平，深度融合信息技术与教育主流业务。什么是智慧教育？在信息化基础之上建构的信息时代的教育新秩序，是信息时代的教育新形态、教育的“新常态”，是信息化元素充分融入教育以后，在“时代催化剂”的作用下教育发生的“化学反应”。信息化教育时代催化剂智慧教育”智慧教育体系智慧教师智慧管理智慧学习者及智慧学习智慧课程智慧教学智慧教育资源智慧评价（教、学）智慧服务智慧教室智慧校园智慧平台智慧教育方式10信息技术与学科教学深度融合全球教育资源无缝整合共享无处不在的开放、按需学习基于大数据的科学分析与评价绿色高效的教育管理智慧教育的特征技术特征情景感知无缝连接可视化按需推送智慧教育核心特征全向交互智能管控12情境感知情境感知是智慧教育最基础的功能特征，依据情境感知数据自适应地为用户提供推送式服务。13内在个人学习状态感知内容外在学习环境感知内容感知学习者的专业知识背景；感知学习者的学习状态，如焦虑、烦躁、开心等；感知学习者的知识背景、知识基础、知识缺陷等；感知学习者的认知风格、学习风格等；感知学习者的学习与交往需求。外在情境感知感知教与学活动实施的物理位置信息；感知教与学活动发生、进行与结束的时间信息；感知教与学活动场所的环境信息，如温度、湿度等；14无缝连接泛在网络是智慧教育开展的基础，基于泛在网络的无缝连接是智慧教育的基本特征。15无缝连接为特定学习情景建立学习社群，为学习者有效联接和利用学习社群进行沟通和交流提供支持无缝切换系统集成系统集成遵循技术标准，跨级、跨域教育服务平台之间实现数据共享、系统集成虚实融合通过增强现实等技术实现物理环境与虚拟环境的无缝融合多终端访问支持任何常用终端设备无缝连接到各种教育信息系统，无缝获取学习资源与服务联接社群学习者的多个学习终端之间实现数据同步、无缝切换，学习过程实现无缝迁移具体体现16全向交互•自然交互•深度互动•过程记录17智能管控教育环境、资源、管理与服务的智能管理是智慧教育的核心特征。智能控制智能诊断智能分析智能调节智能调度18按需推送智能教育要达成“人人教、人人学”的美好愿望，教育资源可以按需获取和使用，教与学可以按需开展。•按需推送资源•按需推送活动•按需推送服务•按需推送工具•按需推送人际资源19可视化可视化是信息时代数据处理与显示的必然趋势，是智慧教育观摩、巡视、监控的必备功能，是智慧教育系统的重要特征。•可视化监控•可视化呈现•可视化操作智慧技术创新应用21物联网大数据云计算泛在网络①②③④智慧技术23物联网创新应用学生体质健康监测学习情境数据采集拓展课外教学活动教育安全监控与危机快速处理教学设备管理2020/4/18大数据大数据技术是一系列收集、存储、管理、处理、分析、共享和可视化技术的集合。大数据并非等同于大量的数据，其具有两个更加重要的特征：跨领域数据的交叉融合与数据的流动生长。25大数据创新应用教育舆情监测与剖析教育信息化与现代化发展水平评估教育机构布局与教育经费调整学生的发展性评价基于大数据的科学研究26云计算•云计算中的“云”主要用来强调计算泛在性和分布性，实质上是分布式计算、并行计算和网格计算等技术的发展。•将分布在各地的服务器群进行网联，能够实现大规模计算能力、海量数据处理和信息服务的需求。27云计算创新应用•学生通过电子书包等终端随时随地享受云端的各种学习服务云学习环境•保证学习数据的永不丢失，为学习分析提供数据支持存储学习过程数据28泛在网络泛在网络是通信网、互联网、物联网的高度协同和融合，将实现跨网络、跨行业、跨应用、异构多技术的融合和协同。29泛在网络创新应用学习、生活与工作的连通学校教育、家庭教育和社会教育的连通；手机、平板、PC、学习机、电视等各种终端设备的连通。三方连通智慧教育：促进智慧学习31智慧教学的特征智慧教学是教师在智慧教学环境下，利用各种先进信息化技术和丰富的教学资源开展的教学活动。特征高效开放多元互通深度交互32常规(课堂)智慧教学过程智慧学习智慧学习是在智慧环境中开展的完全以学习者为中心的学习活动。基本特征培养技能认知创造内省交际个性化高效率沉浸性持续性自然性基本特征获取自己所需的资源、信息和服务享受个性化定制的资源和服务发掘自己的兴趣爱好挖掘自己的潜能学习过程更加轻松高效学习者34智慧慧学习框架泛在网络物联网感知需求分析需求发现所需上传需求储存信息推送所需建立网络提供资源和服务无缝过渡信息、数据、服务支持环境、终端外部支持智慧课堂：智慧教育主阵地课堂信息化演变过程Classroom2.0基本特征交互性智能化网络化虚拟化未来教室案例：南方科技大学附属实验学校信息化应用环境建设自带设备学习（BYOD）新技术全学科运用我们以云计算为基础，在语文、数学、英语、音乐、美术、科学等学科中开展基于移动终端的云学习，并借助无线互联网和智能移动终端，进行教学创新，以期探索出具有南方科技大学实验学校特质的信息化教与学模式。1.构建新技术支持的全新教学环境终端：IPAD学习环境学习环境：STEAM学习实验室STEM学习实验室2充分激活学生潜能与创意，促进数字技术和个人制造的有效融合，让学生有更多的实践动手的机会，我们高标准建设“STEM创新学习实验室”，让学生在实践操作中开展创客式学习，培养学生创新能力。S学习实验室（科学Science）T学习实验室（技术Technology）E学习实验室（工程Engineering）A学习实验室（艺术Arts）M学习实验室（数学Mathematics）正在建设中……+LearningLaboratoryLearningenvironment变换学习组织形式（桌椅文化）根据教学内容和学生学习需求，适时调整变换教学组织形式，提升学习效率。如，扇形、马蹄形、半圆形、圆形等座位排序，便于学生讨论交流，缩短师生、生生之间的心理距离，提升学生的群体合作意识，便于群体智慧共享。学习环境：根据学习需求调整学生座位3Learningenvironment学习环境：以课程内容布置教室教室文化课程特色4以课程内容为基础进行教室文化布置，用学生课程学习作品来装点教室，让学生浸润在课程文化中。全球生态统整课程Learningenvironment45智慧课堂的功能智慧呈现学习内容；泛在获取学习资源；生生和师生的立体、多样化交互；现实学习空间与网络学习空间相互融通；学生主体作用和教师主导作用充分发挥；智能管理情境；自动感知环境。46智慧课堂：促进学生成功的新智能在校学生的绩效数据增长非常快46智慧体现在什么地方？将学生的绩效数据集成在一起，以更好支撑对学生学习过程的理解。了解学生参与习惯，实现对学生施加具有针对性的干预策略。智慧教育结果掌握学生每年的进步情况早期诊断学生学习中遇到的困难，并施加补救措施。矩阵仪表盘学习分析管理报告学生信息系统学生管理系统财政系统人力资源特殊教育课程饮食服务住房图书馆智慧课堂：促进学生成功的新智能高等教育入学率每年增加4百万。智慧体现在什么地方?企业信息门户具有促进协作的能力。在专业课程中增加了Web2.0内容。智慧教育成果基于角色的、为所有学生学习和资源提供个性化服务新加坡职业学院自从1954年以来，已培养了14.5,万毕业生。智慧课堂：智慧工作，实现可达性学习与学生一起工作：将团队、学习者和教师连接在一起。将个体需求融合到团队需求中：有利于培养创新能力。实现参与性和交互性用户体验：通过Web2.0实现在学习中充分利用开放资源工具:桌面应用和环境课件平台与工具内容和课程材料智慧课堂：Lotus，SakaiCLE，Moodle5050通过提供新的绿色服务和产品档案，IBM帮助教育减少能源损耗,实现合法的需求IBM通过提供先进深度分析技术，为教育提供新的研究视角，从指导决策。通过开放式应用和灵活性加工，IBM帮助教育实现智能化智能工作绿色与其它新智慧能源结构IBM帮助教育创建智慧设施，在减少成本的前提下，提供能源和安全。提升学生、教育和社会的成果为教师和学生提供个性化学习资源保证实现投资目标通过灵活性系统实现环境改变IBM智慧课堂1:1学习可视化共享服务ClientApplicationClientApplicationClientApplicationPC服务器keyboard,mouse,display,networkconnectClientOS/AppImageClientOS/AppImageClientOS/AppImage在一个刀片上（每个刀片上具有10-12个桌面图像）支持多种操作系统对于新的桌面体验来讲，用户需要最小的适应性。虚拟桌面架构通过分享应用环境，每个刀片支持50-100个用户需要用户适应新的桌面体验终端服务基于1:1理念，每位学习者拥有一台PC或者服务器桌面超薄式设备流操作形态和应用Linux或者Windows虚拟桌面架构e:用户可以拥有操作系统低成本的弱功能客户机Linux或者Windows终端服务：按比例具有低成本优势用户分享式操作系统用户不具有管理者权限低成本的弱功能客户机Windows流提供如下功能：图形和视频优化低能源服务器架构需要功能强大弱功能客户机智慧课堂：IBM桌面虚拟化的三种实体模型刀片或传统Servers智慧课堂：基于云计算的虚拟计算WFUNCA&TOC12(622MbpsCircuit)OC48(2.4GbpsCircuit)DWDM(10GbpsEthernet)+NCCommunityCollegeSystem+NCK-12schooldistricts智慧课堂的价值在课堂中能够利用用数据和观点利用数据分析和在线工具，促进教师对学生绩效产生新的理解。从利用技术帮助学习，转变为利用技术回答问题：学生学习到了什么？我可以为他提供什么帮助？利用开放式学习工具对资源社区进行管理教师能够更加关注学习结果。教育者开发并使用工具。降低成本集中化设施更加易于维护；软件易于升级维护基本可以放弃桌面端的支持需求。提高可靠性、利用性和产出。有能力运行最新的应用控制、安全、集中放置。当出现错误时可以无缝连接到空闲设备上；教育者不必在纠结于技术问题集中式架构为在客户端和服务器之间提供高速网络接入服务集成性门户为实体接入应用和内容提供了可能虚拟桌面服务学生、教师和职员公共架构IBM公有云旧的桌面服务开放教育资源来自与IBM和其他服务商的的网络服务能够提供协作和生产效率基于虚拟桌面的课堂、实验室和手机接入弱功能客户机和移动设备为用户提供便捷式接入系统虚拟云服务：为分布式校园和课堂提供集中式支持。作为一种选择，IBM可以承担传递服务开放资源和电子学习&电子档案袋、课件、内容和服务商务智能为学生绩效提供新的视角利用开放资源，虚拟旧计算机桌面应用和服务，降低成本智慧课堂：利用21世纪技术提高质量、提高接入和降低成本工作需求信息服务广播系统工业标准框架为资源管理和支持学习提供管理服务智慧课堂：利用21世纪技术（IBM及其伙伴）虚拟架构、计入虚