华中师大吴砥:教育新基建与高质量教育体系的建设

来源: 2022-01-17 17:40:29 所属栏目:在线教育

通过时间轴,我列出了从2012年到现在,历次重大教育信息化政策的发布过程,整体来看,我国政府对教育信息化的工作高度重视。2021年7月发布的《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》是最新的一份政策文件,也是我们今天要讨论的重点内容。

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来源 | 2021(第二十届)中国国际远程教育大会

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 以下内容根据吴砥教授的大会发言整理

01 价值:教育新基建对高质量教育体系的作用

通过时间轴,我列出了从2012年到现在,历次重大教育信息化政策的发布过程,整体来看,我国政府对教育信息化的工作高度重视。

2021年7月发布的《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》是最新的一份政策文件,也是我们今天要讨论的重点内容。

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从《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》开始,教育信息化的基础性指标都得到了快速的增长,取得了很大的成果,具体来看:

第一,“三通”取得实质进展

宽带网络校校通:为各级各类学校提供基本的信息化教学条件;

优质资源班班通:使教师在教学过程中可便捷获取数字教育资源;

网络学习空间人人通:教师、学生、学校普遍开通网络空间,应用于教学活动。

至2020年,中小学联网率已经达到100%,中小学无线网络全覆盖超过25%,多媒体教室的覆盖率超过95%,能够开展信息化教学的教师比例超过78%。

第二,信息化教学与管理应用渐成常态

“课堂用、经常用、普遍用”的信息化教学新常态已基本形成,“教师主人翁、课堂主阵地、教研主渠道”的新格局逐步成熟。

教育管理公共服务平台已全面应用,全国中小学生学籍信息管理系统已采集2.46亿学生信息,累计完成跨省转学504万例,覆盖1500多万教师的全国教师管理信息系统正式投入使用。“一师一优课、一课一名师”活动已深入开展。全国师生网络学习空间开通数量超过1亿个,近半数的教师应用网络学习空间开展教学和科研。

第三,教育资源供给服务能力快速提升

通过整合各级各类教育资源公共服务平台和支持系统,逐步实现资源平台、管理平台的互通、衔接与开放,初步形成国家数字教育资源公共服务体系,不断提升教育资源公共服务均等化、普惠化、便捷化水平。

我们的基础教育、职业教育、高等教育、继续教育等资源供给能力都有了显著改善。比如,基础教育方面,实施农村中小学数字教育资源全覆盖项目,按教学进度通过卫星和网络两种方式免费向全国农村中小学和教学点播发。

第四,教师信息化教学能力稳步提升

2013年,教育部启动开展全国中小学教师信息技术教育教学的信息技术应用能力提升工程。教师信息技术应用能力、校长信息化领导力标准形成并开始实施。到2017年底完成全国1000多万中小学(含幼儿园)教师新一轮提升培训,提升教师信息技术应用能力、学科教学能力和专业自主发展能力。

2019年,教育部启动实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0。教师应用信息技术改进教育教学的意识和能力普遍提高,但仍然存在着信息化教学创新能力不足。到2022年,构建以校为本、基于课堂、应用驱动、注重创新、精准测评的教师信息素养发展新机制,通过示范项目带动各地开展教师信息技术应用能力培训。

当前,我国正进入教育信息化“十四五”发展阶段。

在前期,信息技术得到了广泛应用。经过疫情,广大的老师群体已经习惯利用信息技术上课,80%以上的老师都已经全面的适应了在线教学。我们开展了疫情之后教师继续开展在线教学或混合式教学的意愿调查,覆盖样本量超过1000万师生,经过调查我们发现,有超过80%的教师表示在疫情之后会经常开展和偶尔开展在线教学或混合式教学。

现阶段,已经有部分地区、部分学校将教育与信息技术进行了深度融合。随着未来《教育信息化“十四五”规划》和《教育信息化中长期规划(2021-2035)》的出台,接下来我们将进入创新引领发展的阶段。

教育新基建的提出,是现实的需要

技术成熟度的提高也为我们提供了更多的可能性,比如5年或者10年以前,人工智能在批改学生主观题、问答题、作文题等方面的技术并不成熟,不能进行大规模使用,但是现在这些都已经完全没有问题。

疫情期间在线教育也暴露出了很多问题,比如网络卡顿、优质资源分布不均、传统教学模式与在线情境下的教学要求不完全匹配、在线教学效果和质量评价有待改善等等,我们现在已经进入到疫情后逐步发展的阶段,所以必须要把基础设施更新提到一个很高的高度。所以可以看出,教育新基建的提出,是现实的需要。

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同时,教育新基建的提出,也是政策的要求

在2020年第30次调度会上,提出要研究教育新基建的概念和内涵,系统总结今年大规模线上教学积累的经验;要以信息化为主导,以提高质量为目标,形成包括技术、硬件、软件在内的一套支撑体系;

在2021年全国教育工作会议上,提出要明确将高质量教育支撑体系作为支撑教育“十四五”规划的八大体系之一;要抢抓国家布局新基建的重大机遇,谋划和提出“十四五”教育新基建体系构建的思路举措;

教育部科学技术与信息化司2021年工作要点也明确,以深入实施高校科技创新“转学风、提质量”和推进教育新基建构建高质量教育支撑体系攻坚行动为重点;明确教育新基建的概念与内涵,谋划和提出“十四五”教育新基建体系构建的思路举措。

总的来看,教育新基建的出现既是技术发展、教育发展的必然结果,也是疫情防控期间所暴露出来的现实需要,亦是政策的必然要求。

2020年10月党的十五届五中全会提出,促进人的全面发展和社会全面进步……要提高人民收入水平,强化就业优先政策,建设高质量教育体系,健全多层次社会保障体系。

高质量教育体系和教育新基建两者之间是什么关系?

一方面,教育新基建为高质量教育体系构建“数字基座”。新平台、新网络、新安全这三大信息基础设施支撑起教育信息化发展的基石;新资源、新校园这两大融合基础设施在新网络、新平台、新安全的基础上,根据实际孕育出具有行业特色的基础设施;新应用的创新型应用基础设施从教学、评价、研训、管理等四大场景进行布局。这样才能整体实现我们教育的高质量发展。

另一方面,教育新基建促进教育数字转型和智能升级。从三空间一体化的环境,信息时代教师的职业发展,探究式、协作式、混合式教学方法,多元开放的数字化学习资源,数据驱动的评价机制这五方面,构建以学生为中心的连接教育,搭建信息化时代的教育支撑体系。

现在很多地方已经开始谈教育的智能升级,比如智能教育、智慧教育等等,但是在这之前我们首先要完成全面的教育数字转型,在这个基础上实现智能升级。最终我们的目标当然是要提高教育的品质,实现公平而有质量的教育,实现让人民满意的教育。

所以可以看出,教育新基建与高质量教育体系之间是一个数字底座的关系,教育新基建是高质量教育体系一个基础的支撑。

02 内涵:教育新基建的六大重点方向内容解读

“新基建”在2018年12月中央经济工作会议上被首次提出,会议把5G、人工智能、工业互联网、物联网定义为“新型基础设施建设”。

2020年4月,国家发改委首次明确了“新基建”的范围,“新基建”首次被写入2020年政府工作报告。其中提及,加强新型基础设施建设,发展新一代信息网络,拓展5G应用,建设数据中心,增加充电桩、换电站等设施,推广新能源汽车,激发新消费需求、助力产业升级。

一、新基建的三大内容

新基建包含信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施这三大内容。

信息基础设施,主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,比如以5G、物联网等为代表的通信网络基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。

融合基础设施,主要是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术,支撑传统基础设施转型升级,进而形成的融合基础设施,比如,智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。

创新基础设施,主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施,比如重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。

二、新基建的七大领域

新基建包括特高压、5G基站建设、新能源汽车充电桩、工业互联网、大数据中心、人工智能、城际高速铁路和城市轨道交通这7个典型领域。

5G作为移动通信领域的重大变革点,是当前“新基建”的领衔领域。我国重点发展的各大新兴产业需要以5G作为产业支撑,5G本身的上下游产业链非常广泛,在各行各业中得到了广泛应用,比如交通行业正在推进智能化高速公路、智能化港口、智能化机场、智能化铁路等,医疗系统也在推进智能化医疗。

在教育行业,我们也在积极推进教育新型基础设施的建设。2021年7月,教育部等六部门正式发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》。其中提及,教育新基建的建设目标是,到2025年,基本形成结构优化、集约高效、安全可靠的教育新型基础设施体系,并通过迭代升级、更新完善和持续建设,实现长期、全面的发展……

三、新基建的六大重点方向

教育新基建的六大重点方向分别是:信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用、可信安全。

信息网络主要包括教育专网和校园网络两个方面的内容,平台体系主要包括新型数据中心、教育数据应用、平台开放协同、网络学习空间四个方面的内容,数字资源主要包括新型资源和工具、资源供给服务、资源监管效率三个方面的内容,智慧校园主要包括智慧教学设施、智慧科研设施、智慧公共设施三个方面的内容,创新应用主要包括教学应用、评价应用、研训应用、管理应用四个方面的内容,可信安全主要包括增强感知能力、保障绿色上网、推动可信应用、健全应用监管四个方面的内容。

重点方向1:信息网络

教育的信息网络主要包括教育专网和校园网络两个方面:

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跟大家分享两个例子,第一个例子是江西教育专网,江西搭建省级、市级、县级县级的对应的学校以及有关机构都已经全面建成4G网络。江西省教育宽带网络实现提速降费,教育专网四级网络全部建成并组网成功,实现了大规模并发使用统一应用的目的。

第二个例子是西安交通大学“中国西部科技创新港‘四网融合’”,将高速有线、WiFi6无线、物联网和5G网络融合到一起,实现人、事、物能够随时随地接入网络,实现综合的业务办理、网络使用、数据融合、联合运营等效果。

重点方向2:平台体系

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我们还需要在各地创建教育平台体系,有一些地方已经进行了典型探索。

浙江大力推进师生网络学习空间人人通,为全省中小学师生开通实名制空间,支持知识管理、资源分享、课程学习和移动教学的开展,基本实现“一校一师一生一人一空间”。教师空间有65万余个,学生空间有827万余个。

武汉的教育云空中课堂在疫情期间也发挥了很大的作用。为把疫情对课业的影响降到最低,武汉市教育局依托武汉教育云平台,面向全市中小学搭建了空中课堂平台,平台总访问量超过22亿次,日活用户数超58万,空间总数306万,资源总量1300万,应用使用记录达6.7亿次/年。

西安电子科技大学的教育数据应用实现了学校数据的统一治理。建立统一数据平台为“治数”提供技术支撑,数据制度和标准为“治数”提供政策保障,精准的数据为“数治”打下坚实的根基。

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重点方向3:数字资源

建设数字资源需要开发新型资源和工具、优化资源供给服务、提高资源监管效率。

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在实际案例中,中央电教馆研发中小学虚拟实验教学系统普及优质资源;英国工程院虚拟物理实验室由300多种交互式物理模拟工具组成,目前在五大洲的15个国家使用;法国通过法国国家远程教育中心、法国电视台和广播电台、Eduscol网站提供全学段在线教育资源。

宁夏“互联网+教育”示范区建立资源认证及追踪机制,在策略上,覆盖整个生命周期的资源版权认证及追踪机制,为不同粒度资源提供服务,在实现上,借鉴区块链分布式账本技术,记录、追踪资源信息。

重点方向4:智慧校园

智慧校园是当前的热点和难点,现在各地学校都在发展自己的智慧校园,但是真正应用比较好的很少。为了更好的建设智慧校园,我们需要从这三个方面不断加强,第一个是智慧教学,第二个是智慧科研,第三个是智慧公共设施。

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第一,智慧教学。

武汉市第十一中学是科技特色领航校,学校的生源质量排名并不特别靠前,但是高考成绩一直都名列前茅。学校以信息技术2.0的建设要求,建立了武汉市第十一中学智慧校园总体框架,在各年级成功推进实施,熟练使用同屏授课、课本与课件、思维导图、AR功能、分享拍照讲解、随机抢答、作业平台等功能。经过5年的建设与摸索,常态化使用智慧课堂、智能批改系统覆盖所有班级,实现了智慧课堂系统全面升级,师生平板移动终端扩大到两个年级27个班级。常态化信息技术授课比例由2016年的15%提升到现在的67%。

另外,华中师范大学也在积极开展信息化条件下的“智慧教室”研究和建设,在南湖校区综合楼建成包括多屏互动教室、远程互动教室、智慧阶梯教室、智慧围合教室等多种类型智慧教室60间。

不同的教学场景需要不同的教室设置和布局,这是教育发展的必然需求,在未来的三到五年,各级各类学校仍然会持续将智慧教室的建设作为重点内容。

第二,智慧科研。

大学对科研信息化的要求非常高,大型科研仪器的共享、科研大数据的共享都是现下比较突出的问题。一方面,一些昂贵的科研设备购买后的使用频率并不高,而且因为院系之间信息不相通,一个院系购买之后另一个院系还会重复购买。另一方面,今后的科研一定都是基于数据进行的,但是学校的这些大型数据必须要有充分的共享机制和权益保护,这样才能形成有效的科研协同。所以,今后的科研系统对科研信息化的要求一定非常明确。

浙江大学的“研在浙大”是一个典型案例。“网上浙大”顺应“互联网+”新趋势,搭建“云、网、数、端”创新型技术架构的校园信息化基础设施,研究网上办事、在线教育、学术资源、信息发布和个人信息五大空间场景,构造无边界触达的线上线下融合办学空间。“研在浙大”以“网上浙大”布局为基础,凝练科研团队线上协同,构建共建共享的科研生态。

第三,智慧公共设施。

谈及智慧公共设施,江南大学的绿色校园建设值得一提。江南大学通过理念先导、制度保障、科技依托三位一体的方式,推动学校的节能管理,提高资源利用效率,建立起健全、规范化的节能保障体系。现在江南大学的每一栋楼,每一个开关都有传感器,如果人走的时候没关灯就会立刻进行提示,而且江南大学每一年都会对每一栋楼的能耗进行核算,超过进行处理,剩余进行奖励。通过这样的方法,学校的整体能耗大幅度下降,一年电费就可以节省很多开支,同时师生的幸福感也得到了显著提高。

智慧校园的进一步发展就是搭建区校一体化平台。当下,“数据孤岛”是一个非常突出的问题,区域和学校都有数据孤岛,甚至同一个学校内会出现图书系统、教务系统、人事系统等十几套系统,要破解这个问题就必然要考虑一体化,首先实现校内一体化然后实现区校一体化。

武汉市汉阳区区校一体化平台是推进实现区校一体化的典型探索。武汉市汉阳区智慧教育在区校一体化平台的支撑下先后打造出1所全国翻转课堂名校、2所湖北省数字校园示范校、3所武汉市第一批四星级智慧校园、6所武汉市翻转课堂2.0实验校。汉阳淘汰了所有学校的数字校园系统,基于区域云平台进行智慧校园的虚拟开通,从顶层式设计上确保区校平台架构一体化,实现一体化的用户管理、资源管理和协同服务,实现了统一的用户标准、资源标准、服务标准、管理标准。而且为了推进工作,他们要求老师的所有工作交流都在这个一体化平台上进行,并为大家提供全部公共服务,这样就大规模地避免了数据孤岛的问题。

重点方向5:创新应用

第一个方面是新教学。

银川十五中采用“互联网+3571讲学稿”的高效教学模式,将信息技术与教学过程深度融合,学校以“宁夏教育资源公共服务平台”为抓手,以校本“讲学稿”为载体。3571是指,线上线下相结合的“教学3阶段、课前预习5环节、课堂教学7步骤、课后巩固1过程”。学校数学和语文的教学改革力度非常大,效果也很好,现在已经从全区排名中游变成了全区第一。

第二个方面是新应用。

评价改革有4种,分别是结果评价、过程评价、增值评价以及综合评价。

在结果评价方面,南昌市信息化高中学业水平考试采用了新模式,学校考试不再纸质试卷而是采用机考,效果非常好,也没有出现过任何安全事故。计算机考试需进行人脸识别所以可以直接屏蔽信号,考场随机排班,周围学生的考试科目都不相同,也可以避免作弊的问题。

在过程评价方面,宁夏回族自治区中小学教师信息素养测评是一个典型,测评在华中师范大学国家数字化学习工程技术研究中心和宁夏回族自治区教育厅的通力合作下促成,教师参与率基本到达了100%。测评初步结果显示,教师信息素养测评合格率达99%、优秀率达57%。

重点方向6:可信安全

最后一个重点方向是可信安全,我们要增强感知能力、保障绿色上网、推动可信用、健全应用的监管。

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以前要求教育系统内不能出现对学生不好的内容,但这些只是最基本的要求,现在我们的安全要求会更高一些,比如学生学习记录的确权不可伪造不可篡改,综合素质评价过程中对学生的分数和评价不能篡改。

麻省理工学院研发的区块链数字证书,就实现了这样的要求。2015年秋季,麻省理工学院的媒体实验室应用区块链技术研发了学习证书平台。老师可以使用私钥加密并对证书进行签名,然后再使用私钥在比特币区块链上创建一个记录,证明该证书在某个时间颁发给了谁。

03 路径:教育新基建支撑高质量教育体系建设

我们的目标是利用新基建来支撑高质量的教育体系建设,实现差异化教学、个性化学习、精细化管理、数据驱动科研以及智能化服务,这将是中国一个比较理想的教育生态。

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在我看来,实现教育新基建支撑高质量教育体系建设的路径包括四点:

第一,要构建以学生为中心,更加连接、开放、灵活的教育。

个性化学习是指针对学习者的个性差异和发展潜能,采用灵活、适合的学习方式、学习策略来支持学习者个体学习需求与发展的、以学习者为中心的学习方式。以个别差异为出发点,以学习者的兴趣与需要为中心、以每个学生能力与个性的最大发展为目标。

要开展以学生为中心的教育经常被提及,但是要真正实现仍然要继续加强教育与技术的融合。我们的师生比例决定了一个老师要面对很多学生,是一个大规模的教育,在不减小教育规模的前提下,想实现以学生为中心的教育,就必须实现规模化与个性化的统一,这个在过去是不可能做到的。但是现在我们拥有了大数据和人工智能,就可以精细刻画每一个学生的情况,然后进行针对性的学习干预和资源推送,这样以学生为中心的教育就成为了可能。

第二,构建虚实结合,更具沉浸式的教育。

以前我们希望上课能够身临其境,能够和不同地方的同学在一起交流讨论,这都是不可能的,但现在随着虚拟现实、全息投影、5G等技术的出现,我们基本可以做到身临其境的教学。但是沉浸式教学对技术要求很高,这也是后续比较明确的一个发展方向。

第三,构建数据驱动,更加精准的教育。

我们要“创新评价工具,利用人工智能、大数据等现代信息技术,探索开展学生各年级学习情况全过程纵向评价、德智体美劳全要素横向评价”,要改进结果评价,强化过程评价,探索增值评价,健全综合评价。

第四,构建人技结合,更加智能的教育。

现在智能技术在教育方面的应用还有待完善,随着技术的成熟,人工智能也将为老师和学生提供更加智能的教育。AI和HI的结合改变了人类和机器的关系,在未来,可能每个学生都会有智能学伴,每个老师也都会拥有智能助教。

展望未来,教育新基建助力加快构建智能时代教育新生态。

在推动智能学习资源聚合服务新生态的构建方面,人工智能、虚拟现实、混合现实等技术正在推动数字学习资源朝着智能化、虚实结合的方向发展,为学习者构建更具真实性、更强体验性、更深交互性的学习资源环境。

在推动教育智力资源服务新生态的构建方面,教育新基建将有力支撑专递课堂、名师课堂、名校网络课堂应用,实现更大范围、更深层面的智力资源普惠共享。教育新基建的实施,将有利于进一步汇聚企业、社会智力资源,助力实现真正意义上的教育“大资源”服务。

在助力泛在学习与终身学习新生态的构建方面,夯实教育新基建,推进教育数字化转段升级,将有力保障“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会建设。学习者的学习将发生在社会、家庭、学校、工作等泛在学习环境之中,获得个性化、终身化的学习服务。

注:吴砥,华中师范大学教授、博导,国家数字化学习工程技术研究中心副主任,教育部教育信息化战略研究基地(华中)常务副主任。

标签:教育信息化专家

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