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智慧校园“智慧”何在?我利用网络查阅了“智慧”一词的含义,《现代汉语词典》的解释是“辨析判断、发明创造的能力”。很显然,智慧是指人所拥有的一种创新创造的能力。我认为,“智慧校园”建设的意义和价值就是提升校园中人的智慧,实现人的智慧发展。通过进一步查阅资料和思考,我有了以下三点认识。
其一,人类正在由农业时代、工业时代迈入智慧时代。
江苏师范大学智慧教育研究中心主任陈琳曾在文章中写道:“智慧时代是人类正在迈入的时代,信息时代是智慧时代的子集,智慧时代将是漫长的历史,如果将智慧时代比作多幕话剧,那么信息时代只是该话剧中的序幕。所以应该说,人类社会经历了农业时代、工业时代,现在正在步入智慧时代。”我认为该观点是有道理的,信息时代特别强调信息的作用,但信息不一定是知识,海量的信息经过筛选、重构、积淀等被转化为推动社会向前发展的知识动力,知识只有不断增长才能提升人类的智慧水平。
正如智慧时代刚刚拉开序幕一样,智慧校园也刚刚起步,将伴随着智慧时代的发展而不断发展。
其二,运用智能化工具和软件是校园的“智慧”表现。
智慧的核心在于创新创造,智能化的工具和软件正是信息时代人类智慧发展的成果。当下,各类机器人不断涌现,联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”机器人的出现,为人类带来许多便利,并为各行各业提供了难以想象的高超服务。更让人惊喜的是,具有深度学习能力的机器人已经问世。深度学习技术是对人脑的一种模拟,用多层神经元构成的计算机神经网络,它可以搜集信息,并根据搜集到的信息产生相应的行为。深度学习还和增强学习相结合,正深刻地改变着机器人领域。轰动全球的“阿尔法狗”就是增强学习的产物,它依据跟棋手下棋或跟自己对弈的输赢情况,自主学习并摸索出更优的下棋策略。
所以说,我认为智慧校园建设中,应选择合适的智能化工具和软件让校园有“真正智慧”的表现。
其三,智慧校园应该为培养人的智慧发展创设优良生态。
根据教育生态学的理论,学校是一个微生态教育系统,要使学校焕发生命活力,获得可持续发展,就要以人的发展为主线,研究教师和学生的工作、学习、生活、成长的环境和状态,整合和协调学校内部各种资源、环境和关系,使之达到最优的状态。智慧校园是以面向师生个性化服务为理念,能全面感知物理环境,识别学习者个体特征和学习情境,提供无缝互通的网络通信,有效支持教学过程分析、评价和智能决策的开放教育教学环境和便利舒适的生活环境。正如IBM公司提出的Smarter Planet,即更透彻地感知、全方位地联通、高度的智能化。
关键词:智慧校园;校园一卡通;发展方向
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.113
1 前言
当前高校信息化的进程正由“数字校园”向“智慧校园”演进。数字校园建设的内涵主要体现在数据整合与应用集成两个方面[1],大多数学校都已建设了统一信息门户、统一身份认证和统一数据交换等信息化基础平台,以及统一数据标准之上的各类管理信息系统。数字校园对学校传统的业务流程及教学模式产生了一些变革,但是整体上仍是侧重管理,服务模式单一,对师生的服务支撑较弱。随着信息技术的发展,数字校园逐步升级到智慧校园的发展阶段。
2 智慧校园的特征
2008年,美国IBM总裁彭明盛首次提出了“智慧地球”的概念;随后,国内学者相继提出了“智慧校园”的概念和建设思路。有的学者强调物联网在智慧校园中的作用,即以物联网为基础,打造校园工作、学习和生活一体化环境;有的学者认为智慧校园是各种技术的综合应用,通过物联网的智能感知,分析识别个体特征,提供个性化的智能服务。综合业界专家的观点,智慧校园应具有以下特征[1-3]:
(1)对师生学习、生活等个体特征的感知和传递;
(2)校园各种网络包括有线、无线、传感网络的泛在与互通;
(3)各业务系统的智能融合;
(4)海量数据的分析、挖掘和决策支持;
(5)为师生提供智能化、个性化的服务。
3 校园一卡通与RFID
智慧校园以物联网作为智能感知的手段,物联网技术包含二维码、射频识别(RFID)、红外感应、全球定位、激光扫描等。一卡通就是一个典型的RFID应用,校园卡作为射频标签,分布于各个一卡通应用子系统上的读卡器就是射频阅读器,各应用系统软件收集数据并作进一步处理。目前我校一卡通系统包含(或对接)了餐厅消费、浴室水控、门禁管理、图书借阅、机房上机、教室讲台刷卡开柜、大学生体测、自助打印复印等二十多个应用,通过记录师生的刷卡行为,可以统计、分析师生在学习、生活等方面的个体特征,为实现智慧校园的智能化、个性化服务提供大数据基础。
4 校园一卡通与校园高速泛在网络
目前我校已经建设了高速的校园以太网以及覆盖学校教学、办公区域的无线网络,一卡通网络与校园网络深度融合,骨干网多采用VLAN隔离,接入层多为物理专网。一卡通的应用除了使用校园的有线网络,还利用了WiFi、以及Zigbee无线传感网络。我们在室外体育场的管理中,应用了基于校园无线网的手持pos,通过刷卡进行身份认证,并经由无线网络实时上传流水。在办公室门禁管理中,我们应用了基于Zigbee的电子门锁。利用Zigbee协议低功耗、自组网的特性,刷卡门锁采用电池供电、无线联网,可以进行远程授权、流水实时上传。我们开发了一卡通网上服务平台,提供了网上充值和在线缴费的功能;利用移动互联网技术,开发了一卡通手机客户端,提供了手机充值和缴费的功能,满足了师生个性化的需求。
5 校园一卡通与其他应用系统的智能融合
我们已经利用一卡通系统的第三方接入接口(用于C/S开发)和WebService接口,广泛集成了校园各应用系统,提供统一的身份认证和电子支付的功能。在智慧校园时代,我们更注重多业务系统的智能融合。在教室讲台多媒体设备的管理中,我们进行了多媒体中控与教务系统以及一卡通的三方对接,实现了多媒体中控根据教务课表授权,任课教师在课表规定的时间和教室能够刷卡打开多媒体讲台,免除教师课前向物业借钥匙的繁琐程序。在新建的研讨型教室中,我们同样对教室门禁、多媒体中控和教务系统三方进行了对接,根据课表授权本节课的师生刷卡进入教室;同时任课教师刷卡时,门禁控制器给多媒体中控一个启动信号,自动开启多媒体设备。
6 校园一卡通与大数据挖掘
校园一卡通已经广泛集成了校园各个应用系统,师生在使用校园卡会产生大量的数据记录。这些数据中蕴涵了与师生工作、学习、生活相关的行为偏好和活动规律,利用这些数据进行挖掘分析,可以更好的洞察师生的个体需求,从而合理调配学校资源、改善决策,为师生提供智能的、个性化的服务。
7 结束语
校园一卡通作为RFID的一种典型应用,在校园身份认证、师生日常行为感知、大数据收集等方面有着不可替代的作用。在智慧校园时代,通过与其它应用系统智能融合,一卡通将发挥更重要的作用。
参考文献:
[1]胡钦太,郑凯,林南晖.教育信息化的发展转型:从“数字校园”到“智慧校园”[J].中国电化教育,2014(324):35-39.
[2]黄荣怀等.智慧校园:数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究,2012(04):12-16.
互联网+大数据的时代已经来临,各行各业中不断涌现出许多新的现代信息技术,并且已经大量投入使用,然而,这也给教育行业带来了冲击和新的变革机遇。高等职业教育作为高等教育的重要组成部分,高职英语作为高职教育的重要部分,也是高职学生必修的基础课程之一,目前也面临着新时期的挑战,学生对于该课程的满意度不断降低,究其原因如下:高职英语教学内容与中学英语雷同度较高;教学理念和方法仍旧比较传统;网络教学资源丰富多样使得教师失去了以往的吸引力。因此如何使高职英语教学紧跟时展步伐和趋势,更好地满足学生的学习需求,成为英语教育从业者研究的重点。
1 智慧课堂概述
有关智慧课堂的研究,根据现有研究成果,对于智慧课堂的解释由两种:一是基于智慧语义,相对于知识课堂与应试课堂而言,以师生智慧共生为价值追求的课堂即为智慧课堂;一是依据知识建构理论,基于动态学习数据分析和云计算的应用,所构建的信息化智能化的课堂教学模式。本文中提及的智慧课堂属于后者,简言之就是信息技术与学校教育深度融合的课堂它是大数据时代翻转课堂发展的最新成果,其教学平台集成了师生课前、课中和课后的各种资源及应用功能,可实现随时随地一对一、一对多和多对多的互动。钟绍春教授认为:信息化教育就是要用技术手段让学生更主动、更智慧地学习;教育教学改革必须以教育信息化为支撑,努力构建智慧课堂以改变传统教学方法。刘濯源教授提出:教育4.0就是在信息智能文明时代,以满足学习者心智发展为主要教育目标,以互联网和智能终端为信息载体和传递方式,以教学权威组织与自主学习社群相结合为组织形式的教育新形态。学者余建波也指出:教育4.0时代的互联网教育是在尊重教育本质特性基础上,用互联网思维及行为模式重塑教育教学模式、内容、工具、方法的过程。
目前诸多学者已达成的共识是:“智慧课堂”是基于数据的高效教学课堂,是实现了教与学立体沟通与交流的个性化学习的课堂,是真正实现以学生为中心的“一对一”个性化教学服务及合作探究的课堂,是鼓励创新与开放生成并发展智慧的动态开放的课堂,是基于动态学习数据分析和即时反馈采取机智性行动及时调整、优化和改进课堂教学设计以及进程的课堂。智慧课堂的创新与应用特色在于:基于智慧教室,实现最新科技成果与教育教学的深度融合;基于学习数据分析,实现精准教学设计;基于动态测评,实现教学机智;基于“微课”随常制作与推送,实现常态化应用;基于教育大数据汇聚,为教育教学过程和管理决策提供智慧。
2 课堂智能化
当前的多媒体教学主要采用传统网络、台式计算机、投影仪,把教学内容以图片、文字、声音、视频等多种形式展示给学生,扩大了课堂教学信息量,吸引了学生的注意力。然而还是存在一些弊端和不足之处:教师过分注重课件,忽略了板书和师生交流;课件的快节奏切换使学生容易产生疲劳、没有时间思考并且记笔记速度难以跟上;投影仪的效果和教室里不同位置会影响到课件的观看;课堂学习没有延伸到课外等。而智慧课堂把先进的信息技术(无线网络、云计算、移动终端、交互式一体机、人工智能等)融入到教学中,创建出人性化、个性化、信息化的学习环境,学生可以通过自己持有的移动终端设备,根据自己的需求自由选择合适的学习资料,不限时间地点地进行学习以及与教师或同伴进行互动交流。此外,大数据分析技术还能记录学生的学习轨迹,分析知识掌握情况,提供客观科学的数据,帮助教师做出准确的学业诊断,有针对性地调整自己的教学策略和内容,做到有的放矢,提高教学效率。
2 教学模式智慧化
中学英语教学以传递语言知识为主,高职英语若仍停留在“讲―-听”层面上,教学理念和方法没有发生质的变化,就很难走出当前的困境。智慧教育强调培养智慧型人才,智慧不等同于知识,是思维的结果。智慧课堂以促进学生高级认知能力、思维能力和解决问题能力发展为教学目标,通过建立自主、合作、探究的学习模式,引发学习主体的参与、体验、互动,从而实现知识的习得和思辨能力的提升。智慧课堂是信息技术、教学资源、学习环境、教学方法、思维和能力培养的有机结合体。
以教育信息化带动教育现代化,不仅是世界教育改革发展的趋势,也是近年来我国高校在信息化背景下转变教育理念、创新教育模式的重要工作。“智慧校园”概念正是在此基础上提出的。由于智慧校园建设还处在摸索阶段,尽管学术界对智慧校园的定义还存在一定的争议,但在这些争议背后,我们仍可以找寻学者之间的共识,即“智慧校园是指在互联网基础上,通过多种应用系统把教学、科研、服务融为一体的智能化和智慧化教学、学习和生活环境。”
智慧校园是高校教育信息化的高级形态。较之数字化校园,它具有以下几个突出特征:第一,网络与智能终端的“无缝隙”覆盖。“智慧校园”是以物联网为基础的智慧化的校园,互联网的无缝隙覆盖是智慧校园建设的基础性工作,而智能终端的广泛应用也使得校园环境、师生生活状态等相关信息传输到学校控制系统,这是智慧校园建设的物质基础。第二,海量的数据支撑。“大数据技术最核心的价值在于对海量数据进行存储和分析。相较于数字校园,智慧校园最核心的特征是通过各种智能终端、可感知设备和信息系统获取了海量的活动过程与状态数据。”第三,个性化的服务体系。“智慧校园环境及其功能均以个为理念,各种关键技术的应用均以有效解决师生在校园生活、学习、工作中的诸多实际需求为出发点”,这一显著特点满足了师生的各种需求,同时也成为智慧校园建设的不懈动力。第四,开放的学习环境。智慧校园发挥其信息共享的优势,打破了以往单一的教科书模式,同时时间上的可支配性(从单一的课上扩展到任何时间)、空间上的可延展性(真实情境和虚拟情境能得以发生)都使得学习环境大大的开放。
二、智慧校园建设中高校学生管理工作的困境
在高校智慧校园建设进程中,由于信息化运行支撑平台构建的不完整性,导致校园内人与人、人与物、物与物之间的矛盾较为突出。这不仅制约了智慧教育改革路径的创新,在与学生管理工作的结合中也遭遇了新的障碍和瓶颈。
(一)高校学生管理模式与信息化技术的耦合性低
毋庸置疑,全方位“智能化”是建设智慧校园的技术核心,也是实现高校学生管理工作跨越式发展的崭新途径。它试图将信息化技术和网络平台与校园资源充分融合、统一协调,以此建立高效、科学的管理模式。但目前大多数高校因云技术、物联网等信息技术不到位,学生管理工作更多的是依托于数字化校园,仍以“学校—院系—班级—宿舍”的单向管理模式为主,学工线的教师仍然未从大量烦琐的事务性工作中真正走出来。数字化校园建设着重构建独立部门的信息系统(如图书馆管理、公寓管理、学生心理档案管理等),这种建设方式与学生管理工作的信息集被“割裂”,各个应用系统所应发挥的效益没有更好地被利用和挖掘,也很难对整个学校信息进行查询和决策分析,这大大降低了学生管理工作的效率。再加上学工线上的辅导员教师学科背景各异,信息素养能力参差不齐,这也在客观上加大了学生管理工作的难度。
(二)智能化信息服务能力不强
智慧校园建设的目标之一,是向全体师生提供高质量的服务和全方位的信息服务,使其能够第一时间获取校内的人员、设施等资源信息,更好地为教学、科研、生活提供服务。如学生考勤管理是学校开展教学工作和参加社团活动等的重要组成部分,一般由教师或活动负责人来承担考勤管理工作,但是这项工作会耗费大量的时间与精力。如何利用智能化信息手段提高学生考勤的效率是多数高校亟待攻关的难题。再如校园一卡通,多数高校现有的一卡通系统在设计时仅仅是将多个系统进行简单的整合,对于整合后的系统如何管理,各系统之间的信息如何共享、如何交互使用,并没有一个明确的规划。控制系统的各部门在对师生进行服务时,并不能全面的了解用户(如未能将学生的学习、科研、心理档案等独立信息源融合为一个完整的信息集呈现出来),这使得部门的重复工作大大增加,也造成了部门的服务始终不能达到师生的满意。(三)利用信息化技术的思政教学水平有待提升随着教育信息化的快速发展,视频微课、翻转课堂、MOOC(慕课)成为教育变革的三大热点,要求教师在使用信息资源时,必须要像运用粉笔和黑板一样自如。教师的信息素养在这些课堂上成为“上好一节课”的关键。“当信息技术撬动了课堂,课堂就必须与时俱进。智慧课堂建设,关键还是在教师自身。要实现现代教育技术与课堂的融合,既要排除机器的干扰和牵制,又要最大限度的发挥智慧课堂的优势。新技术用与不用之间,掌控全在老师。”但对于高校的大多数辅导员老师而言,其所学专业与智慧校园建设中所需知识并不能有效吻合。在未经过较长时间培训的情况下,教师对学生思想工作的管理更多依靠的还是“言传身教”。但成长在高科技浪潮背景下的95后大学生,更倾向于通过网络来真实表达自己的状态和情感。面对教育对象这一庞大群体特征的巨大变化,高校的教育理念和管理模式与教育信息化相结合是必然趋势。
三、智慧校园建设进程中高校学生管理工作的有效路径
“智慧校园”不仅仅是信息系统的建设与完善,还是信息时代高等教育管理模式和教育理念的创新。顺应智慧校园的发展趋势,通过信息化手段为校园植入智慧管理,提高学生管理工作水平,是目前高校教育管理者实现大学可持续发展的有效路径。
(一)加强协同性,将信息化技术植入学生管理工作
打造智慧校园是不仅是为了进一步提升教学手段、促使校园管理模式的与时俱进,也是为了给师生创建更安全、便捷、智慧的校园环境,其终极目标是实现“以人为本”的教育理念,提高师生的素质和综合能力。因此,信息平台建设人员与信息使用人员必须实现有效地沟通。一线的学工人员必须了解学校网络平台、智能终端设备等的使用方法;幕后的信息平台建设人员需要了解一个学生全部信息的维度。在综合考虑技术和学生工作管理方案之后,将信息技术融入学生管理工作之中,以此构建稳定、便捷、安全、科学、广泛参与的智慧校园。为了响应教育部“走出寝室、走下网络、走向操场”的号召,宁波某院校将信息技术融入学生晨跑制度管理中。学生在学院规定的时间内晨跑锻炼,只要刷一下校园卡,就会被记录晨跑的时间段和次数,进而与体育成绩直接挂钩。这样既督促了学生积极参与锻炼,又为老师烦琐的考勤工作减轻了负担。
(二)整合信息资源,提高智能化信息服务能力
高校的学生群体已经进入“95后”的年龄层,他们在科技浪潮的洗礼下,更加注重校园智能化服务体系的建设。无论在学习上,还是在生活中,人与物的联系更加紧密,甚至对“物”产生生活依赖。全面建设教育信息化公共服务体系,有效地整合并共享信息资源,适应并引领学生时代潮流,建立一个开放的、创新的、协作的和智能的综合信息服务平台,是创新高效学生管理工作的新思路,也是智慧校园建成的目标之一。“智慧校园综合管理平台”实现了全校资源、数据的融合和共享。很多高校在每年迎新方面,尤其网上迎接系统方面得到不断完善,使得报到程序更加清晰化、人性化,体现了学校始终“以生为本”的服务理念。再比如,为了能够提升大一学生的生活技能水平,某高校宿管辅导员老师用微信这个智能平台,制作了关于如何清扫宿舍的微电影,通过互联网上传到学生的微信群中,学生通过手机、ipad等智能终端可获取服务资讯。
(三)构建智慧课堂,完善校内外的信息平台共享
在教育信息化的推进过程中,翻转课堂将课堂的教学时空拓宽,搭建起一个“半开放式”的教学系统;MOOC课堂则完全是基于网络的社会化学习,是一种深度协作式和开放式的教学。翻转课堂和MOOC课堂成为众多高校着力打造的新式教学模式。为此,高校应首先完善并整合校内的资源信息平台,并与相关学科背景强的院校达成“信息共享”的意愿,为老师和学生提供一个“无墙的课堂”,教学相长。此外,在课程评价方式上,可以借助于大数据的学习分析技术,对学生的知识建构与复杂能力进行有效评估,为学生学习提供更加个性化、有针对性的支持,实现“智慧化”学习。部分高校已开设“微学分”“小微课堂”等,通过建设“微”教室、开设“微体验”课程、构建“微”单元自助式学习模式、开展“微”讨论活动等方式,逐步推进“微”教学的改革。“微”课的推出不仅有利于教师开展启发式、讨论式和合作式教学,也将传统枯燥的思政课堂充满活泼的气息。学生也可以利用互联网社交网络等平台,通过采取“一对一”模式或学生自主进行拼装组合模式,在线上与教师进行互动交流。无疑为学校建设智慧校园奠定了夯实的基础,为学校的进一步提升做了良好的准备。
四、结语
在教育信息化飞速发展的时代,经常会听到某高校建成了“智慧教学环境”或“智慧校园”,甚至有些高校进行了简单的信息化教学设施的改造,也冠名为“智慧教育环境”建设。是技术发展太快,还是概念炒作呢?或者是人们对“智慧教学环境”的内涵理解有偏差呢?带着这些问题,笔者对智慧教育的概念进行了深入研究,并对现阶段已经建成的智慧教学环境进行了实地调研。希望通过开展此项研究找到当前智慧教学环境建设中存在的问题与漏洞,为今后智慧教学环境的建设提供建议。
一、智慧教学环境的内涵
今天我们所说的智慧教育源于IBM提出的“智慧地球”,智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们交互的方式,以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。智慧地球具有三个明显的特征:①对环境透彻的感知力,通过利用物联网等实现随时随地感知、测量、捕获和传递信息;②更全面的互联互通,在有线和无线网络支持下,利用先进的系统协同工作实现全面互通;③深入的智能化,利用人工智能技术获取智能化的洞察并付诸实践,进而创造新的价值。[1]
《2015中国智慧学习环境白皮书中》指出,智慧学习作为一类学习系统,是通过物联网技术、大数据系统和人工智能技术等现代高科技来全面感知学习情境、识别学习者特征,提供合适的学习资源与便利的互动工具,自动记录学习过程和测评学习结果,有效支持人们的终身学习、职业发展和自我价值的实现。从而可以实现人们能够在任意时间(Any time)、任意地点(Any where),以任意方式(Any way)和任意步调(Any pace)(简称4A)进行学习,这类学习环境能够支持学习者轻松地(Easy Learning)、投入地(Engaged Learning))和有效地(Effetive Learning))(简称3E)学习。[2]
我国学者祝智庭教授认为:智慧教育的真谛就是通过构建技术融合的学习环境,让教师能够施展高效的教学方法,让学习者能够获得适宜的个性化学习服务和美好的发展体验,使其由不能变为可能,由小能变为大能,从而培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才。[3]
通过对上述概念的分析可以看出,智慧教学环境的基本条件是对环境的感知、全面的互联互通和深入的人工智能;智慧教学环境中主要用到物联网、大数据和人工智能来感知学习环境和学习者特征、营造学习情景,主动提供学习资源、自动记录和评价学习结果;智慧教学环境建设为培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才,提供环境保障。
智慧教学环境主要具有如下特征:①?ρ?习者和环境的感知,比如,通过一些传感设备(物联网)实时控制教室的温度、湿度、亮度等,为学习者提供最为舒适的学习环境;②个性化资源的推送,在智慧教学环境中,可以实时感知学习过程,并主动推送个性化的学习资源;③对学习结果的记录与分析。智慧教学环境通过对学习者学习过程的记录与分析,可自动分析学习者的特征和学习情况,并产生相应的学习报表或者学习建议;[4](4)智慧教育最根本的特征是要实现教育信息化的终极目标。
二、智慧学习环境的建设现状
当前智慧教学环境的建设正在如火如荼的进行,部分高校已经建成了智慧教学环境示范区。为深入研究智慧教学环境的建设与应用情况,笔者对部分高校的智慧教学环境示范区进行了实地考察,发现当前的智慧教学环境可分如下几类:
1.普通多媒体教室的改造升级
在已经建设成功的“智慧教室”中最为初级的是普通多媒体教室的升级版,此类教室只是对普通多媒体教室进行了装修和改造,使得教室中的座位灵活、舒适,其多媒体设备配置更加先进。当前改造成功的多媒体教室中基本都安装了高清投影、交互式电子白板或互动式大屏幕、无线扩音系统等。
2.课堂互动工具应用型
当前智慧教室中的互动系统种类繁多,比较常见的主要包括:利用台式电脑通过局域网进行互动、利用Internet进行远程的互动教学、基于手机或平板电脑的互动系统:
(1)基于台式电脑的互动系统。这种类型的教室中,每个学生座位上配有一台台式计算机,通过相关的互动软件,可实现师生之间、学生之间在网络环境下的实时互动交流,包括教师单独辅导,下发、上传资料等。
(2)基于网络的远程直播、互动系统。为实现跨校区之间、跨区域之间的教学直播互动,部分院校建设了“远程直播”教室。在此类型教室中通过高清摄像机、直播管理系统,可实现远距离直播、互动等功能。此外,通过录播控制系统,也可以实现对教师授课过程的自动录制和保存。
(3)基于智能手机或平板电脑的课堂互动系统。有些学校的“智慧课堂”可以看到基于手机或平板电脑的互动系统,此类互动系统可以让师生之间通过智能手机或平板电脑进行互动,下发、上传资料,也实现了学生实时投票、抢答等功能。另外,此类课堂互动系统已经初步实现记录课堂教学过程,并对授课情况可进行初步分析与统计。
3.教学资源库及社会化软件应用型
(1)有些地区或学校建设了相应的资源库或学习平台,便称之为智慧教育环境。
(2)还有些学校可利用微信、QQ等社会化软件实现新生注册、宿舍查询等功能,他们把这些社会化软件的简单应用说成了智慧校园。[5]
4.环境友好型
(1)教学环境的提升
部分智慧教学示范区中教室颜色鲜艳、明亮,走廊和学习区温馨、清爽,桌椅板凳舒适、灵活,教室里面配置了中央空调、电动窗帘等,整个示范区使学生能感受到愉悦、清新。但在信息化智能技术的应用方面,很少看到大数据分析系统、物联网、云计算等新型技术的应用,因此,这些环境也难以称为智慧教学环境。
(2)物联网的初步应用
有些学校建成的“智慧教室”中开始使用一些初级的物联网设备,比如,显示温度、湿度、照度等参数设备。仅仅使用一些物联网设备也难以称之为智慧教学环境。
5.综合应用型
一些学校智慧教室中综合了各种前沿技术,我们似乎看到了智慧教育的影子。此类教学环境中:教室实现有线和无线网络的全覆盖;教室外安装了人脸识别系统和RFID考勤机,这些系统采集的数据可直接传送到教务系统;可以感知教室的温度、光线等,并可实现自动控制;开发了基于云计算的教育资源库和移动学习管理系统;此外,还有智能控制系?y、增强现实的互动演示和视频会议系统、自动录播系统等。[6]
三、现阶段高等院校智慧教学环境“智慧”的缺失
通过对智慧教育内涵的研究,结合智慧教学环境的建设现状,发现现阶段“智慧教学环境”的建设与传统教学环境相比已经有了很大的提升,但还没真正实现“智慧教育”。下面笔者对照智慧教育的概念与特征,从环境建设、技术的运用以及对人才培养的支持等方面对现阶段的“智慧教学环境”加以分析:
1.对环境和学习者的感知
感知学习情景涉及学习者特征分析、传感器技术和自动推理等方面的应用,通过信息采集、动态建模和情景推理三个模块来实现[7],要感知学习情景,物联网和人工智能技术是必不可少的。目前,智慧教学环境中对物联网技术的应用还处在最初级的对基本环境的感知方面,比如,温度、湿度和光线的感知,缺乏对物联网的深入应用。要实现对学习者特征的自动识别,必然用到人工智能、学习分析等技术,但在目前的智慧教育环境中还没有看到成功案例。
2.智慧教育资源的提供
智慧资源是指以培养具有21世纪生存技能的智慧创造者为目的,支持智慧学习和智慧教学活动的有效开展,具有泛在性、情景感知性、联通性、进化性、多维交互性和个性化智能推送等核心特征的新型数字化学习资源[8]。在智慧教育资源的建设和应用过程中:首先,用到大数据分析技术,对学生的学习特征和学习情况进行全面的分析;其次,通过人工智能等技术实现向学习者进行优质教育资源的精准推送;第三,可通过物联网、大数据和人工智能来全面感知学习环境,利用VR技术营造更为真实的学习情境。在当前建设的“智慧教学环境”中,虽然可以看到丰富的学习资源和互动工具,但它们并没有达到智慧资源的标准。
3.对学习结果的记录与分析
Siemens认为学习分析是:“关于学习者以及他们的学习环境的数据测量、收集、分析和汇总呈现,目的是理解和优化学习以及学习情境”[9],学习分析必然会用到学习科学、人工智能、大数据等方面的理论和技术。目前我们看到的是一些授课软件对课堂的记录与初步的数据统计,并不能达到学习分析的标准。在对教学过程的记录过程中,通过自动录播系统,可以实现对教学过程的自动录制,但这种记录只能是机械的记录,缺少智能成分。
4.对教育目标的实现
智慧教育最根本的特征是要实现教育信息化的根本目标,即“要破解制约我国教育发展的难题,促进教育的变革与创新;要对教育发展具有革命性影响”[10]。要对教育发展产生革命性影响,智慧教学环境应做到如下几点:首先,要改变知识产生、传播和管理的方法和模式,让知识变得触手可及;其次,要支持学习者的终身学习、职业发展和自我价值的实现;第三,要营造良性的教育生态环境,使学习者能随时、随地开展所需的学习。显然目前的“智慧教学环境”还不能支持实现教育信息化的根本目标,因此还难以称之为智慧教学环境。
四、智慧教学环境建设建议
通过上述分析可以看出智慧教学环境的建设还处在初级阶段,目前建设的很多“智慧教学环境”只能说是现代教育环境,还不能称之为智慧教学环境。要真正实现智慧教学环境,还需要在教育理论、技术和方法等方面大幅提升。结合上述分析,本文对智慧教学环境的建设提出如下几点认识:
1.强化顶层设计,准确定位,系统规划
智慧教学环境的建设是一个系统工程,它包括校园环境、教室环境、硬件设施、软件系统,甚至还包括教师的教学理念、方法,学生的学习习惯、方式等方面的内容。因此,智慧教学环境的建设首先需要明确目标,强调顶层设计,对我们将要实现的目标进行系统的规划。
2.遵从事物发展规律,循序渐进,稳步推进
智慧教学环境的建设是一个长期的过程,不可能一蹴而就。在智慧教学环境的建设过程中还伴随着教学方法、理念的转变。因此,智慧教学环境的建设应该在系统规划的基础上分阶段开展,循序渐进地做好每个阶段的工作,最后才有可能实现真正的智慧教育。
3.明确智慧教育本质,平心静气,不忘教育根本
智慧教育的本质是利用信息化手段,为学习者的学习提供更优质的环境、更人性化的服务。智慧教学环境的建设必然用到云计算、物联网、大数据和人工智能等技术;智慧教学环境必然能给师生提供更便捷的教与学支持,让学生可以开展任何时间、任何地点、任意方式的学习;智慧教学环境必然给师生提供丰富的、个性化的资源和及时的教与学的分析报告;智慧教学环境可以支持实现教育信息化的根本目标。满足了上述条件才可称之为智慧教学环境,切不可将简单的环境改造、软件应用和资源建设冠名为智慧教学环境。
关键词:智能信息处理;智慧城市;卓越工程师计划
0 引言
我们处于信息时代,衣食住行时刻与信息技术相关联,信息技术的发展水平从侧面反映了社会的发展进度。当前计算网络与大型数据库的广泛使用,给决策者和经营者带来了很大的压力,他们面对海量的数据而无从下手。因此智能信息处理应运而生,它能便捷快速地解决这一困境,推动社会信息化的发展。智能信息处理的最终目的是发明出能够集学习能力、理解能力和判断能力于一身的人工智能系统。其根本就是要基于部分算法来得到并提出信号中的有用信息,最终实现智能系统控制。智能信息处理技术几十年来经历了模拟数字,现在正向以“人工神经网络”为主,与模糊数学、遗传算法、小波分析、混沌理论相结合的方向发展。一些新思想、新理论、新算法、新器件也不断涌现。所有这些给未来信息科学的发展,描绘出了一副诱人的前景。
智能信息处理作为智能类专业的重要基础专业课程,为更深入地学习后续的智能类专业知识奠定了基础,同时,将所学知识融会贯通巧妙应运用于专业学习中,为日后科研打下坚实的基础,所以,如何进行教学改革,以达到培养高素质人才的目标,是我们需要认真研究的重要课题。
1 智能信息处理改革背景
智慧城市的建设基于云计算、人工智能、决策分析优化等信息技术,针对包括政务、民生、环境、公共安全、城市服务、工商活动在内的各种信息的需求,提供智能化响应和智能化决策支持的信息服务。因此,智慧城市建设的核心内容是智能信息处理。换种角度来看,将智慧注入城市之后,便有了智慧城市,若没有智能信息处理技术,传统的城市在面对海量数据时就远不能满足其主体要求,这便使得供求关系严重失衡。在这种供求矛盾激化的前提下,才使得智能信息处理技术的发展更加快速。
在智慧城市背景下的智能信息处理是在城市的建设过程中,借助互联网、物联网和智能化设备等高度发达的信息化手段,在其管辖的城市环境、公共服务、本地产业和全体公民的范围中,将城市的政治、经济、生活和文化等综合信息进行广泛地采集和动态的监控,通过充分地统计、互联和共享,将这些信息进行智慧地感知、分析、集成和应对,为城市运营和发展提供更好的决策支持和动态管控的能力,让城市管理变得更加智能,以尽可能最大化地去解放、利用和提升人自身的智慧,为城市居民提供一个更加健康、安全、和谐和幸福的生活环境。
“卓越工程师教育培养计划”是《国家中长期教育改革与发展规划纲要》的重要内容,由教育部发起,目的是为了向未来的工程领域培养高品质、类型丰富的工程师后备军。其要求是高等院校需要经过转换办学理念、调整人才培养目标的定位和转换人才培养模式等途径来培养面向工业领域、面向未来、面向世界的优秀工程技术人才,从而提升我国产业的国际竞争力。卓越计划为智能化信息处理的改革指明了道路,为高等工程教育培养提出了要求。高等工程教育要遵守以德为先、能力为重、全面发展的培养规律,增强为国家、为行业和企业主动奉献的意识,持续提高大学生的竞争能力、实践能力和创新能力,最终建设出布局合理、结构优化、类型多样、主动适应经济社会发展需要的高等工程教育体系,从而加快我国向工程教育强国迈进的步伐。针对目前的人才需要,智能信息处理教学改革势不可挡。
2 原有教学方式
智能信息处理是信息处理的一种方法,将不完全的信息改变为完全的信息,同时使其具有可靠性、精确性、一致性和确定性。智能信息处理学科于当前来说是相对前沿的,同时也是新观念、新思想、新理论、新技术不断出现并迅速壮大的新兴学科。智能信息技术是多个领域的综合,其中包含了人工智能、现代信号处理、人工神经网络、模糊理论等理论。基于对智能信息处理理论和方法的分析,原有的智能信息处理的教学安排如表1所示。
原有授课方法主要是讲授法,教师通过口头语言叙述向学生传授知识的同时培养其思考能力的教育方法,在以语言传递为主的教学方法中应用最广泛,是最基础的授课方法。这种授课方式使教学内容较为单一,教学质量不稳定,无法使学生对智能信息处理这种学科有更深刻的认识。
3 改革教学方式
3.1 以竞赛的方式开展
1998年中华人民共和国颁布的高等教育法中曾提出:“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”。自1990年至今,一定数量的研究型高等院校开始借鉴国外成功的教学思路,实施本科生科研训练计划。2006年教育部面向全国重点大学和部分有较强行业背景和特色的地方大学,在国家层面上开始实施大学生创新性实验计划,引起许多地方高校的重视。
围绕“智能”和“智慧城市”参加与其相关的“和利时杯”电气控制应用设计大赛、“亚控杯”组态软件应用设计大赛、全国大学生西门子杯挑战赛等面向全国高校学生的赛事,可以优化学生的知识结构,培养学生科学实践和动手能力,增强创新和竞争意识,并且能够提高学生的整体素质。通过开展竞赛式教学模式,脱离枯燥的课堂,锻炼实际操作能力,让学生体验新颖的教学方式,能调动学生的积极性,培养学生团队合作意识和竞争意识。重要的是通过竞赛,学生能深切掌握书本的理论知识,切实掌握智能信息技术的关键。竞赛的教学方式符合国家和社会对人才的需求,能在诸多方面提高学生的综合素质,推动了“卓越工程师计划”的培养进程。
3.2 以建构主义开展
建构主义教学理论是一种源于欧美的新兴教学改革理论,国外教育专家曾对建构主义理论有过较为深入的探索。建构主义强调以学生为中心,教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用,较传统教育来讲,这使教师和学生的地位有了较大的改变。所以,自建构主义提出至今,教育专家始终不放弃对其进行分析和研究,努力建立起一整套能够与建构主义教学相适应的方法体系和设计理论。可是整个过程非常艰难,需要非常长的时间才能完成,尽管如此,建构主义教学理论的基本思想和主要原则已经取得阶段性成果,已经成功地运用于Intemet和多媒体的建构主义学习环境中。以建构主义为基础,融合智慧城市的建设需求,更深入地理解智能信息处理在智慧城市中的作用和必要性,对整体提高学生对学科的认知和应用能力起到推动作用,十分契合“卓越工程师计划”对学生素质的要求。
由于个人的基础、水平、背景等方面的原因,每个学生对知识点的理解程度参差不齐,所以,为了让更多的学生理解和提高水平,教学中就不能以教师为中心,更不能“填鸭式”教学,而要结合智能信息处理教学,以学生为中心。面向全体学生,教师在教学时不仅要通俗易懂、深入浅出,还要注意知识的广度和深度,以便适应不同学生的需要。再结合智能信息处理教学中学生应建构起自己的知识结构,教师要善于启发、诱导,帮助学生丰富和调整自己的理解。
3.3 以智慧城市案例开展
案例教学法早在20世纪20年代就已被提出。它从出现至今始终具有强大的活力和影响力,所以一直被美国企业界、学术界、教育界等高度重视。采用智慧城市案例开展智能信息处理教学类似于医学院运用病例分析来辅助教学,都是应用大批实际情况和经历的介绍材料来训练学生。这样既达到锻炼大学生思维的目的,也显示了学校先进的教育方式,这是已经被证实的显著有效的教学方式。顾名思义,案例教学法就是结合案例,让学生以自己的认知来分析和理解案例,或与集体共同讨论、实践,最终培养和提高各自实际管理工作的能力或处理解决问题的能力。“卓越工程师计划”所培养的人才以工程师的身份为智慧城市设计智能产品,满足智慧城市建设需求的同时也对人才培养起到督促作用。
在智能信息处理教学改革中以智慧城市的案例开展教学活动,能让学生在模拟的智慧城市情景中对实际问题进行分析,使学生能在非实践的情况下对实际情况进行分析从而巩固学习的理论知识,同时能够发展学生解决实际问题的能力,使知识得到内化,增强学生的表达能力和自信心,其主要教学流程如图1所示。
关键词:互动式教学;外语教学;智慧学习环境;课堂智能交互
中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2016)22-0046-05
引言
信息技术在很大程度上已经改变了传统的学习方式,使学习能够移动化、泛在化、碎片化,并且丰富了各种远程、在线、协作和终身学习,以及非正式学习的方式和内容。然而,课堂教学结构的根本变革才是促进学校教育系统结构性变革的核心与关键[1],所以我们应致力于信息技术在课堂教学中的运用与融合。互动式教学是基于建构主义发展起来的一种新兴教学模式,在外语课堂教学中的应用研究较为突出,能有效提高外语课堂的教学质量,扩充教学信息量,增强师生的信息技术应用能力等。课堂智能交互的设计,需要结合外语互动式教学模式的特点与需求,实现课堂中常用移动智能终端的无缝联接,以及多媒体资源的多元交互使用等,进而为推进智慧教室和智慧学习环境的建设做出贡献。
互动式教学概述
互动式教学是伴随建构主义、互动理论和信息技术发展而产生的。[2]互动式教学模式是在教师的启发和引导下,师生之间、学生之间采用对话、研讨、交流等学习方式,形成互动学习机制,调动学生的学习主动性,开发学生的创造性思维,培养学生的学习能力的一种教学模式,它强调以学生为本,旨在达到最佳的教学效果。[3]传统的教学模式较倾向于接受式学习,而互动式教学更有利于发现式学习。该教学模式起源于20世纪70年代,在美国迅速发展并传播到世界各地,受到广泛认可和关注,在20世纪90年代末开始引入国内研究。
1.互动式教学的主要基础理论――建构主义
普遍认为,建构主义学习理论是互动式教学的主要基础理论。建构主义理论发源于认知发展理论,融合了皮亚杰的“自我建构理论”和维果茨基的“社会建构理论”,在此基础上形成了“意义建构”。[4]它强调个体与环境的互动在知识技能的获得与精练中的作用;强调整合课程,使学生能以不同的途径、方法学习一个主题;强调教师不以传统的集体传授的教学方式进行教学,而是组织情境,使学习者通过操作或进行社会互动主动参与内容学习。[5]它注重以学生为中心,在实际教学时采用交流、讨论等协作学习方式,提倡充分利用各种资源,这些都是构成互动式教学的重要指导思想。尤其是建构主义提出的“双主”教学模式,是互动式教学的核心原则,即以学生为主体和中心,教师围绕学生的学习进行组织、指导和评价,这能充分调动学生的积极性和主动性,培养学生的创造性思维和协作能力。
2.互动式教学在外语教学中的应用现状
从认知心理学角度来说,互动式教学模式的特点非常符合第二语言习得理论和交际教学法,因此,它在外语界获得广泛共识和认可,并得到推广应用。目前,已经有许多关于英语的互动式教学研究与成果,涉及课型有听说、阅读、写作等,教育阶段包括小学、中学和大学,但大多数集中于高校。互动式教学模式既有利于培养社会所需要的全面性人才,又符合大学英语教学目标的要求,对改进大学英语教学,使其适应时展的要求有着现实与深远的意义。[6]互动式教学在英语教学中的应用已日趋成熟,拥有了一些成功的模型和案例,可供其他语种的第二语言教学参考。与此同时,还出现了一些关于对外汉语的互动式教学研究,有人认为,互动式教学作为一种新的教学关系体系,被引入到对外汉语教学是一种必然趋势。[7]由此可见,互动式教学在外语教学中的应用前景光明。
多媒体及信息技术对外语教学的作用和意义
多媒体教学不仅有利于提高英语课堂综合效益,而且全方位地打破了传统教学理念和教学思想,同时也改变了教与学、师与生之间的关系,促进了学生的自主性学习和研究性学习,有利于培养创新型人才,这是今后外语教学发展的方向。[8]可以说,信息技术与外语课程的整合引发了传统教学要素的嬗变[9],多媒体及信息技术在外语教学中起到了不容忽视的作用。Mishra、Koehler于2006年曾提出著名的TPACK(整合技术的学科教学法知识)框架[10],它指明和强调了技术知识对学科教学的影响。TPACK框架是教师在信息时代进行有效教学的基础,代表在教学中教师需要掌握的七种知识[11],信息技术正逐渐解构和重构外语教师的知识结构,技术知识已成为教师职业发展的重要内容,TPACK结构为外语教师形成新的知识结构提供了理论框架,可以说外语教师的TPACK结构是技术与外语教学融合的前提条件和基本保障。[12]
外语互动式教学中的课堂智能交互设计
1.课堂智能交互的大背景――智慧学习环境和智慧教室
继美国IBM公司提出“智慧地球”的概念后,智慧教育已发展成为一种新的趋势,它具有全新的教学理念,必将影响到未来的课堂教学。智慧教育是教育信息化发展的必然阶段,需要以智慧学习环境为技术支撑。[13]而关于智慧学习环境的界定,目前尚未形成统一的认识,还存在许多不同的表述。北京师范大学黄荣怀教授认为,智慧学习环境包括学习资源、学习工具、学习社群、教学社群、学习方式、教学方式六个构成要素,可以有机融合正式学习与非正式学习,通过记录过程、识别情境、感知环境、联接社群等,促进学习者轻松、投入和有效地学习,简称“TRACE3智慧学习环境功能模型”。[14]也有国外学者认为,“智慧学习环境是一个以信息通信技术应用为基础、以学习者为中心且具有以下特征的环境:可以适应学习者不同的学习风格和学习能力;可以为学习者的终身学习提供支持;可以为学习者的发展提供支持”。[15]其中,交互、动机、参与度、自主学习、情感体验、创新能力是最常提到的关键词。[16]总体上都认为,智慧学习环境是新技术和新教学理念,是促成智慧教育的重要保障,它的建设将成为未来教育技术的研究热点。自2007年以来,智慧学习环境已成为世界关注的研究主题,吸引了计算机科学、教育学、信息管理科学等学科的关注,其中智慧学习环境的结构和功能研究、适应性学习策略和算法研究、智慧学习环境的教学策略和教学案例设计研究最受研究者关注。[17]
智慧教室是智慧学习环境的一个子范畴,为满足新时期课堂教学的现代化发展需求,提供了一个“智慧型”的教学空间。未来教室便是利用先进的新一代信息技术,改变传统学校教室的学习环境,建立师生间双向互动的教育学习模式,它不但能刺激学生的学习动机与创新、探究精神等,更能让教师丰富教材内容,实现轻松教学。[18]智慧教室关注利用新兴技术创建教与学的环境,促进资源个性化呈现、教学交互多元化,实现学习者的学习和相关技能的提高。[19]智慧教室的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利性获取、课堂教学的深度互动、情境感知与检测、教室布局与电气管理等多个方面的内容,可概括为内容呈现(Showing)、环境管理(Manageable)、资源获取(Accessible)、及时互动(Real-time Interactive)、情境感知(Testing)五个维度,称为“SMART”概念模型。[20]
2.课堂智能交互的设计思想
为了融入新兴信息技术,课堂智能交互的设计将移动智能终端通过有线或无线网络连接后,使用网络资源、电子教材或教学软件,以支持网络时代的新型课堂教学。
图1反映了这样一组关系:智慧学习环境是连接、涵盖正式学习与非正式学习的大背景;智慧教室主要应用于正式学习,也可以应用于少数非正式学习;课堂智能交互属于正式学习中智慧教室的一个功能集成模块,能实现智能终端之间多媒体资源的多元交互等功能。因此,课堂智能交互是智慧学习环境和智慧教室的一个重要组成部分,加强信息技术及多媒体资源在课堂教学中的应用,能优化、改善传统的课堂教学环境,有效提高教学质量,该设计受到智慧学习环境和智慧教室的发展大方向影响。
课堂智能交互设计是一个较为具体的功能实现模块,其重点是实现课堂教学中多媒体资源的优化呈现与交互,包括硬件联接和软件使用两大部分。其“智慧性”主要体现在利用各种智能终端,通过网络实现无缝联接,提供丰富的多媒体资源及交互工具,实现多元交互功能,记录学习过程,进行学习分析,将信息技术真正融合到学科课程当中。它结合具体的互动式教学模式和学科教学内容,根据实际使用需求进行设计,通过实践进一步优化、改善课堂教学环境,同时有助于促进探索智慧学习环境和智慧教室的建设。
以外语作为学科背景,教学通常是围绕听、说、读、写四种能力的培养而开展,听和读被视为“输入”,说和写被视为“输出”。由于以往的外语教学较注重“输入”能力的培养,所以教学中相对缺乏互动,但随着对外语应用能力要求的提高,教师开始重视培养学生的“输出”能力,推出了交际教学法,开始关注课堂中的互动环节。由于多媒体技术的发展,外语教学不再局限于传统方式,可以利用丰富的电子文本、图形、图片、音频、视频、动画、电影等形式,来丰富课堂互动。课堂智能交互便可以充分利用信息技术为外语教学课堂提供丰富的多媒体资源,创建更为逼真的语言学习情境,拓展互动的方式;基于智能设备的互动有效支持教学和调动学生的学习兴趣,赋予互动式教学模式更多的活力和发展空间。语言教学中所需的互动比其他学科更为多元化和多维度,互动对学习效果的促进也更为显著,所以课堂智能交互的设计在外语教学中显得更具有价值。互动式教学模式具体可分为主题探讨式、归纳问题式、精选案例式、多维思辨式等,互动的主体通常是师生之间、学生之间,以及个体与媒体之间,包括展示、提问、协作、交流等环节,技术的应用可贯穿全过程。外语互动式教学中的课堂智能交互设计,需通过硬件联接和软件使用两个方面来实现。
(1)硬件联接
硬件联接是指将师生拥有的智能终端借助网络,与教室的“教师操控系统”相联,为多媒体语言教学材料的展示、提问、回答、讨论、协作等具体互动,提供硬件设备支持。
如图2所示,这里的硬件联接主要包括三大部分,即教师操控系统、多元智能终端和网络连接。教师操控系统是教室的核心设备,由显示系统、双向语音系统和录播系统构成,根据教学规模和需求进行灵活配置。其中,显示系统可以是投影仪、电子白板、分屏显示器、触控一体机(互动大屏)或其他设备,而录播系统的功能更为全面,可涵盖显示和语音功能,且便于视频录编。多元智能终端主要为智能手机、平板电脑和便携式电脑,这些设备目前已非常普及,几乎所有大学生都拥有自己的智能终端。如果将这些设备运用到课堂教学中,它就能够调动学生学习的积极主动性,增加课堂的趣味性,提高教学效率。网络连接,包括互联网、物联网、无线网局域网、无线传感器网络等,接口以有线和无线结合,优势互补,可借助Wi-Fi,或RFID、Zigbee、WSN等技术,实现智能终端的多种接入方式。
(2)软件使用
实现硬件联接后,便打通了多媒体资源的交互使用渠道,但如何管理和使用好多媒体资源则需要依靠软件来完成。因此,需要为外语互动式教学设计合理、适用的教学软件或电子教材,用以存储和制作高质量的多媒体教学资源,并使其适用于多种操作系统,以便在教学中使用,实现传统课堂无法达到的一些功能。使用网络资源、电子教材或教学软件,实现多媒体资源的多元交互及学习记录、学习分析等功能,对有效提高外语课堂的教学质量具有重要作用。
如左表所示,外语电子教材和专门的教学软件具有共同的教学功能,如电子教学内容呈现、多媒体资源存储、灵活交互、学习记录和学习分析,但它们也有不同的特点。而教学内容系统组织和多媒体资源制作,可以根据不同的教学需要选择使用。目前,获得广泛认可和使用的外语类电子教材或教学软件还比较缺乏,这正是需要我们努力开发和填补的空间。
[关键词] 智慧; 智慧教育; 智慧学习; 教育信息化; 新境界
[中图分类号] G434 [文献标志码] A
[作者简介] 祝智庭(1949—),男,浙江衢州人。教授,博士生导师,主要从事电视理论、远程教育、教学资源与环境建设研究。E-mail:。
引 言
目前,“智慧教育”的声音渐近渐响。从文献资料检索来看,韩国、马来西亚、澳大利亚及名企IBM给予较高关注,国内的相关研究机构、学术报告和宣传媒体不时出现类似概念。然而,不少的智慧教育概念多出于企业炒作,国际学界鲜有系统深入的研究,对智慧教育的追本探源和系统梳理遂成为本文研究的重要动因之一。我国教育信息化正由初步应用融合阶段向着全面融合创新阶段过渡,无论从国家地区的宏观层面、学校组织中观层面,还是学习者个体层面来看,教育信息化都是一个平衡多方关系、创新应用发展、追求卓越智慧的过程。
智慧教育是经济全球化、技术变革和知识爆炸的产物,也是教育信息化发展的必然阶段。本文拟对智慧教育、智慧环境、智慧学习的基本关系进行梳理,并提出智慧教育的理解图式。分析认为,智慧教育要落地生根、开花结果,需要以智慧学习环境为技术支撑、以智慧教学法为催化促导、以智慧学习为根本基石。
一、智慧与智慧教育
1. 什么是智慧与智慧教育
在中文语境中,智慧是“能迅速、灵活、正确地理解事物和解决问题的能力”。[1]在英文语境中,智慧是用Wisdom[2]一词表示,剑桥在线词典对智慧的解释是:“利用知识经验作出好的/善的决策和判断的能力”(Ability to Use Your Knowledge and Experience to Make Good Decisions and Judgments)。由是观之,首先,智慧是一种高阶思维能力和复杂问题解决能力。智慧离不开基础知识技能的必要支持,但更强调“辨析判断、发明创造的能力”。[3]“反思的、批判的、创新的”[4]三个层次的智慧乃是哲学之所爱(哲学被认为是爱智慧的学科或领域)。其次,智慧的精神内核是伦理道德和价值认同。智慧是利用你的成功智能、创造力和知识以达到“共善”(Common Good)。[5]即智慧就是在一定时空框架下,追求利人利己的“善益”(Goodness)。第三,智慧强调文化、认知、体验、行为的圆融统整。智慧具有多个构面(Facet),它具有完整的“可预知(能够更加准确地预见和预知)、可达成(期望自己能够达成既定的目标)、可定义(能够自行定义价值和意义)”等三项能力。[6]
智力(Intelligence,亦曰智能)是智慧(Wisdom)的基础,但不等同于智慧。智力是指人认识、理解客观事物并运用知识、经验等解决问题的能力,包括记忆、观察、想象、思考、判断等。[7]智能是学习、理解和判断的能力,或者是通过推理获取观点的能力。[8]可见,智能传统观侧重于脑内认知和信息加工的能力。加德纳则进一步发展了智力观点,他将智力从单纯的语言和逻辑测验引向更为复杂和开放的文化经验以及问题解决和制品创造能力。智能是“在特定文化背景下或社会中,解决问题或制造产品的能力”。[9]解决问题的能力就是能够针对某一特定的目标,找到通向这一目标的正确路线。文化产品的创造,则需要有获取知识、传播知识、表达个人观点或感受的能力。显然,智力强调认知、推理、决策和问题解决能力,它主张一种较为纯粹的理性思维能力。智慧则更加强调(默会)知识、智力、创造力的综合运用以及心智运算向外部实践的转换,重视伦理道德和价值观在学习、生产和生活实践中的引领作用。
智慧是人类先天遗传与后天环境交互作用的结果,而后者对智慧的作用更为巨大。因此,需要创设良好的学习环境和社会环境,不断促进学习者的智慧发展。信息技术在学习环境创设方面具有得天独厚的优势,非传统的班级授课环境所能企及。随着现有“数字土著”(指出生于20世纪80年代末、90年代初及其以后的年轻一代人)成长以及新生“数字土著”的诞生,他们的学习风格、认知方式、行为模式、情感模式与“数字移民”存在根本性区别,客观上要求新型的学习环境和教学方式,以契合“数字土著”们独特的学习方式、体验方式以及价值取向。因此,信息时代、知识时代的智慧教育(Smart Education)与农业时代、工业时代的智慧教育(Education for Wisdom,实为“求智教育”)在基本内涵、方法手段、支持环境上存在显著差异。从目前国际上用词习惯来看,Smart Education主要是指技术支持的智慧教育(Education for Wisdom with Technology)。Smart一词首次被解释为“智能型,并具有独立工作的技术设备”。[10]“智慧”主要有两层含义,一是对事物认知的识见,二是对事物施为的能力,而这种识见和能力均具有创新的特点。因此,本文所指的智慧教育专指信息技术支持下的为发展学生智慧能力的教育,并虑及国际用词习惯,用Smart来代替Wise/Wisdom一词(文中Smart也译作“智慧”,有人译为“灵巧”、“机智”、“机敏”等),即Smart Education。
国内外对智慧教育的系统研究较为鲜见,相关的认识亦尚无定论。一种较为流行的观点认为,智慧教育[11](原文主要指Education for Wisdom)是一种最直接的、帮助人们建立完整智慧体系的教育方式,其教育宗旨在于,引导你发现自己的智慧,协助你发展自己的智慧,指导你应用自己的智慧,培养你创造自己的智慧。我们认为,信息时代智慧教育的基本内涵是通过构建智慧学习环境(Smart Learning Environments),运用智慧教学法(Smart Pedagogy),促进学习者进行智慧学习(Smart Learning),从而提升成才期望,即培养具有高智能(High-Intelligence)和创造力(Productivity)的人,利用适当的技术智慧地参与各种实践活动并不断地创造制品和价值,实现对学习环境、生活环境和工作环境灵巧机敏的适应、塑造和选择。因此,发展学习者的智慧是智慧环境、智慧教学和智慧学习的出发点和归宿。
2. 智慧教育当代溯源
信息化环境下的智慧教育可以追溯到钱学森先生早在1997年开始倡导的“大成智慧学”,他提出的英译名称为“Science of Wisdom in Cyberspace”,[12]Cyberspace乃是网络交互信息空间的总称,足见钱老预见到信息化对智慧发展的关键作用。
对于推进智慧教育(Smart Education)最具影响力的国际事件当属IBM的智慧地球战略。2008年,时任IBM首席执行官的彭明盛(S. J. Palmisano)在所作的报告——《智慧地球:下一代领导议程》[13]中首次提出了智慧地球(Smarter Planet)的概念。“智慧地球”表达了IBM对于如何运用先进的信息技术构建这个新的世界运行模型的一个美好愿景。借助新一代信息技术(如传感技术、物联网技术、移动技术等)的强力支持,地球上“几乎所有东西——任何物理对象、过程或者系统——都可以被感知化、互联化和智慧化(Instrumented,Interconnected and Infused with Intelligence)。”[14]人类世界也随之转变,正朝着更小、更平、更智慧的方向演进。
“智慧地球”思想渗透到不同领域中,不断催生出许多新的概念,如智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧水资源、智慧电网、智慧教育等。以智慧城市为例,它是“利用新一代的信息技术,以互联网、电信网、广电网等网络基础为特征,把城市里面的各个组成部分整合成一个平台,然后用智慧的概念达到安全、高效、和谐、绿色和智慧的目标”。[15]2009年9月,美国中西部爱荷华州的迪比克市与IBM共同宣布,将建设美国第一个“智慧城市”。在“智慧”无处不在的大背景下,智慧教育破茧而出。IBM认为智慧教育的五大路标为:学生的技术沉浸;个性化、多元化的学习路径;服务型经济的知识技能;系统、文化和资源的全球整合以及教育在21世纪经济中的关键作用。[16]
3. 智慧教育图式建构
智慧教育的真谛就是通过利用智能化技术(灵巧技术)构建智能化环境,让师生施展灵巧的教与学方法,使其由不能变为可能,由小能变为大能,从而培养具有良好价值取向、较高思维品质和较强施为能力的人才。
智慧具有“双重词性”,既可充当动词(学习作为运用智慧的过程),也含有名词的含义(智慧作为学习的一种结果),即智慧既是目的,也是手段。智慧教育的基本假设是:以先进的、适宜的信息技术作为基本支持,设计开发各种新型的、能适应各种特定的学习/教学需求的智慧学习环境,利用计算系统或其他智慧设备分担大量繁琐的、机械的、简单重复的学习任务,引导学习者将更多心理资源(如注意力、工作记忆、动机系统)投入到更为复杂、更有价值、更需智慧的学习任务中,有利于发展学习者的批判性思维、创造力、协作能力、平衡能力以及问题解决能力。总之,促进智慧发展既蕴含一种朴素的教育哲理,也代表一种有益的教育主张。Prensky提出“数字智慧”[17]是21世纪能力差异的重要维度。他认为,“数字智慧”有两层含义:一是利用数字技术获取认知力(超出人类先天能力的那部分)中产生的智慧;二是谨慎使用技术以增强人类能力的智慧。技术本身无法取代人的内在能力,数字时代的聪慧者应当能够把心智能力和数字能力恰当结合。诚如Prensky所说,“只有通过人类思维与数字技术的不断交互才能达到数字智慧的水平”。
图1是理解智慧教育的基本图式,描述了智慧教育、智慧环境(智慧计算是其核心技术)和智慧教学(包括Smart Teaching 和 Smart Learning两方面)的关联性。根据不同的尺度范围,可以划分出不同的学习空间,如智慧终端、智慧教室、智慧校园、智慧教育云等。根据学习的情境和方式的不同,可以将智慧学习分为个性学习、群智学习、泛在学习、入境学习(情境化投入性学习)等。
二、教育信息化需要智慧与创新
教育信息化是一个开放的、复杂的巨系统工程,需要全球视野、开放思维和战略眼光。既要登高望远——把握世界教育信息化的最新潮流与走向,从中吸收和借鉴有益之处;更要脚踏实地——立足我国教育信息化的基本实情,尊重教育信息化的规律,积极探索切实发展之路。探索一条具有中国特色而又接轨国际的教育信息化的发展道路需要圆融智慧、创新精神以及刚韧毅力。经过十多年的大力推进,我国教育信息化建设取得巨大成绩,但还存在一些不容忽视的问题。当前问题主要表现为:(1)缺失大脑,即缺乏贴近产业实践的战略规划与顶层设计;(2)缺失引擎,即缺乏创新和核心成果孵化平台与基地,新技术、新设计难以有效转化为教育服务;(3)缺失链条,即完整健康的产业链仍没有形成,难以实现教育信息化产业的可持续发展;(4)缺失标准,即教育信息化产业缺乏规范引领机制和统一有效的市场标准、测评标准和绩效评估标准;(5)缺失人才,即能够胜任专业技术岗位、管理岗位和领导岗位的对口型人才相对不足;(6)缺失环境,即优质的、协作的、开放的教育资源和学习环境严重缺乏。[18]杨宗凯教授认为目前教育信息化面临的主要问题是:意识问题、机制问题、经费问题、队伍问题。[19]这一系列问题的解决,不能单靠各个机构和部门条块化地自行解决,而是需要从高端和源头抓起,加强国家对教育信息化的全局性引导,发挥专家学者、管理者、资深教师和名企代表的集体智慧,加强顶层设计和系统架构设计;同时还需要打破各级学校和教育部门与社会机构、公司、企业之间的“屏障”,鼓励自下而上多方参与、平衡多方利益以及协同增效,发挥市场在技术研发和资源配置等方面的积极作用;利用“时间差”、“空间差”和“人际差”规则,引入总成本概念(TCO)一次性做3~5年规划,改善信息化建设投资结构。当前,我国的教育信息化正处于初步应用融合阶段(2015年),力争用十年时间(到2020年)进入全面融合创新阶段。[20]教育信息化需要在智慧中促进创新,在创新中发展智慧。2012年3月13日,教育部正式颁布《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》[21](下文简称《十年规划》),标志着未来十年教育信息化顶层设计与战略构想的正式出台。其中,无论是总体战略、发展任务、行动计划,还是实施要求,无不具有里程碑式的开拓意义和实践智慧。《十年规划》将指导思想确定为“坚持育人为本,以教育理念创新为先导,以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础,以学习方式和教育模式创新为核心,以体制机制和队伍建设为保障,在构建学习型社会和建设人力资源强国进程中充分发挥教育信息化支撑发展与引领创新的重要作用”。由此可见,教育信息化的创新主要集中在教育理论创新、基础设施创新、学习方式创新、保障机制创新等方面。这一系列重大创新要坚持以学习者为中心,恰当利用信息技术和学习资源引起学与教的方式的深层变革,为促进学习者的智慧发展提供了难得的机遇和条件,智慧教育已然成为教育信息化的最新追求。
三、智慧教育作为教育信息化的新境界
1. 智慧教育是教育信息化的新境界
智慧教育主张借助信息技术的力量,创建具有一定智慧的(如感知、推理、辅助决策)学习时空环境,旨在促进学习者的智慧全面、协调和可持续发展,通过对学习和生活环境的适应、塑造和选择,以最终实现对人类的共善(对个人、他人、社会的助益)。智慧教育充分体现了“以学习者为中心”的思想,强调学习是一个充满张力和平衡的过程,揭示了“教育要为学习者的智慧发展服务”的深刻内涵。
智慧教育是当代教育信息化的新境界、新诉求。智慧教育是素质教育在信息时代、知识时代和数字时代的深化与提升,是培养面向21世纪创新型人才、智慧型人才、实践型人才的内在需求。21世纪的世界是平的、小的、开放的、智慧的。物联网技术将人与人、人与物、物与物之间联系一起,嵌有智能芯片的任何物体可以“善解人意”,让整个地球变成最大的学会“思考”的“全球大脑”。这有利于学习者协同工作、优势互补,让每位学习者更加专注于感兴趣的任务。人的注意力是最宝贵的资源,应该让它集中在用户要完成的任务,而不是管理、配置硬件和软件资源上。[22]置身于智慧学习环境中,学习者可以借助智慧终端,通过无缝接入方式访问互联网络,快捷提取所需的知识信息,选择适宜的网络服务,将有限的注意力和心理资源投入到更需要它们的复杂的和高价值负载的学习任务之中,直接参与问题定义、形成方案和行动实践的过程,不断发展学习者应变复杂情境和问题的智慧能力。
当我们倡导智慧教育时可能会遭到这样的诘问:难道有过愚笨教育吗?我们的问答是Yes!无论过去和现在,国内外教育实践中都存在诸多愚笨的教育现象。试为愚笨教育画像:凡是拒绝因材施教、抹杀个人特性的教育是愚笨教育;凡是以书本知识为上、忽视实践能力发展的教育是愚笨教育;凡是故步自封、不能与时俱进的教育是愚笨教育;凡是割断历史文化、不能继往开来的教育是愚笨教育;凡是自我封闭、不能主动面对国际挑战的教育是愚笨教育。此类现象,不胜枚举。虽然教育的本意是让人们脱离愚笨和愚昧,但教育过程中的愚笨现象却总是挥之不去。
2.智慧教育以智慧学习环境为技术支撑——设计者视角
(1)智慧学习环境基本内涵。智慧学习环境是以先进的学习(如学习心理、学习科学)、教学(如建构主义教学观、学习环境设计理论)、管理(如知识管理)、利用(如可用性工程、人因工程)的思想和理论为指导,以适当的(现代)信息技术、学习工具、学习资源和学习活动为支撑,可以对全面感知学习情境信息(如环境信息、设备信息、用户信息等)获得的新的数据或者对学习者在学习过程中形成的历史数据进行科学分析和数据挖掘,能够识别学习者特性(如学习能力、认知风格、学习偏好等)和学习情境,灵活生成最佳适配的学习任务和活动,引导和帮助学习者进行正确决策,有效促进智慧能力发展和智慧行动出现的新型学习环境。
(2)智慧学习环境的首要任务是促进智慧能力发展和智慧行动出现。信息加工心理学研究表明,人类的注意和工作记忆(容量只有7±2个组块)是有限的心理资源,注意力直接作用于对外界刺激的选择定向,工作记忆是信息编码的发生地。每一位学习者应该增强学习的自我监控能力,主动将这些宝贵的心理资源更集中地应用于问题解决、批判性思维、创造变革、智慧决策等相对复杂的信息加工活动之中。因此,在智慧学习环境中的学习者,要将绝大部分心理资源集中于复杂知识技能学习、劣构问题解决、专题项目设计等需要投入高阶思维和高度智慧的学习任务,而在机械记忆、事实辨认、自动化加工等方面则相应地减少注意和认知投入。智慧学习环境的一个重要任务是能够主动感知学习者的学习能力、学习风格、动机水平和学习任务等重要信息,将低水平操作、简单记忆等简单的、结构化的、非挑战性任务交由计算机,让学习者将更多时间和精力集中在复杂的、非结构性、挑战性任务之上。
(3)智慧学习环境的基本特征。IBM认为,以学习者为中心的智慧教育系统,一般具有:面向学生的适应性学习项目和学习档案袋;面向教师和学生的协同技术和数字学习内容;计算机化管理、监控和报告;学习者所需的更优的信息;学习者随处可用的在线学习资源。[23]Yong-Sang Cho认为,智慧教育的组成包括:开发与采用数字课本、提升在线课堂与评估(变革教育系统)、加强教师能力建设(教师角色)、教育云基架与平台开发(增强学校基础设施)。[24]总的说来,智慧学习环境要突显以下基本特征:①具有全面感知学习情境、学习者所处方位及其社会关系的性能;②基于移动、物联、泛在、无缝接入等技术,学习者随时、随地、随需地拥有学习机会;③设计多种智慧型学习活动,降低知识记忆成分,提高智慧生成与应用的含量;④提供丰富的、优质的数字化学习资源供学习者选择;⑤基于学习者的个体差异(如能力、风格、偏好、需求)提供个性化的学习诊断、学习建议和学习服务;⑥记录学习历史数据,便于数据挖掘和深入分析,提供具有说服力的过程性评价和总结性评价;⑦提供支持协作会话、远程会议、知识建构、内容操作等多种学习工具,促进学习的社会协作、深度参与和知识建构;⑧提供自然简便的交互界面/接口,减轻认知负荷。
(4)智慧计算是各种智慧环境的核心技术。技术行业已经从先前的主机计算(Mainframe Computing)、个人计算(Personal Computing)、网络计算(Network Computing)进入一个技术革新和成长的新的阶段——智慧计算(Smart Computing)。[25]智慧计算将比以前变得更加复杂——整合了硬件、软件、网络等技术要素。之所以称作“智慧”是因为在现有技术基础上增添了实时情境感知和自动分析等新的性能。这样做的结果是,技术可用于感知周围世界发生了什么,分析有关风险和可能的新信息,提供选择方案以及采取行动。由于软件架构创新、后台数据中心操作、无线宽带通讯与小型强力的客户端联网设备的彼此融合,让这些技术以前所未有的方式一起工作,解决更加智慧和复杂的问题。例如,医院使用的电子病历利用率较高,可为病人提供更好的治疗。一般将智慧计算划分为5A阶段[26]:感知(Awareness)——关注泛在设备(如传感器、GPS、智能卡)和3G无线网络;分析(Analysis)——集成的商业智能和专业的分析软件,用于部署由感知设备收集的实时数据;抉择(Alternatives)——利用规则引擎和工作流,以自动方式或者人工审核确定替代的行动来应对异常;行动(Actions)——利用综合的关联和适当的流程应用程序,主动采取行动以减轻威胁或捕捉机会;审核(Auditability,可理解为溯因)——利用每一个阶段的活动的数据,记录发生过的事件并分析其相符情况和改善情况。总之,智慧计算集成了新一代的硬件、软件和网络技术,它为信息技术系统提供对现实世界的感知和先进的分析方法,以帮助人们对替代方案和行动作出更明智的决策。
(5)智慧学习环境设计的贯一性应用。贯一性原则是Hannafin在开放学习环境(OLEs)设计时所极力倡导和运用的一种创新思想。贯一性设计(Grounded Design)是指“建立在有关人类学习的已有理论和研究基础之上的一系列过程和步骤的系统化执行”。贯一性方法(Grounded Approach)强调核心基础和假设的精致协调,强调方法手段与其认识论内在一致。[27]学习环境贯一性应用既是贯一性设计的自然延伸,也是学习环境在促进学习与教学方面的信度和效度验证的内在需求。学习具有显著的情境性、社会性、真实性、建构性、实践性,在很大程度上需要不同的学习环境与之相适应。因此,贯一性原则有一条朴素的假设:如果学习环境设计的核心基础、基本假设和方法手段之间精致协调,学习环境能够按设计时的基本要求加以应用,那么学习环境就应该是成功的。“如果一个学习空间按创造者设想的方式使用它,这个空间可被视为是成功的。”[28]显然,贯一性方法不提倡和假设某种特定的认识论和方法论对设计具有内在的优先权,而是提供了一个思维框架、设计框架和检验框架。比如,智慧教育认为,智慧是对知识(特别是默会知识)、成功智力和创造力的恰当运用,保持分析性智力、创造性智力和实践性智力的平衡与张力,根据当时的情形,对环境(尤其是新异环境)作出适应、塑造和选择行为,最终实现个人—他人—组织三方的助益。可见,智慧是个性化的、情境化的、动态平衡的,这必然要求智慧学习环境的设计要素以及要素之间的关系要与智慧能力培养和智慧行为生成保持内在一致,让促进学习者的智慧全面、协调和可持续地发展成为一种可能。需要说明的是,对智慧学习环境的实际应用效果的评估不能沿用过去的方法,需要重新设计和制定评估方案和量规。
3. 智慧教育以智慧教学法为催化促导——教学者视角
不同的经历产生不同的大脑结构、思维和行为模式。当今的数字人类从一诞生开始就生活在数字世界之中,他们的思维方式、认知特点、行为模式和情感模式等与父辈相异。与数字移民相反,数字土著者习惯于快速地接受信息,喜欢多任务处理和随机进入(如超文本),爱好即时反馈和强化,偏爱做中学而非听中学,喜欢文本前呈现图表而不是相反,对机械死板的讲授缺少信心。“我们的学生已经从根本上发生改变,我们设计的教学系统已经不再适合如今的教育对象。”[29]因此,这需要教育者设法如何运用数字土著语去教“传统”的和“未来”的内容。Prensky建议从方法论(Methodology)和内容(Content)两方面入手。
整合技术的学科教学知识(TPACK)是一种特殊的、高价值的、面向21世纪的教师知识。密歇根州立大学的Matthew J. Koehler和Punya Mishra,在Shulman学科内容知识(CK,Content Knowledge)与教学法知识(PK,Pedagogical Knowledge)分类基础上引入技术知识(TK,Technology Knowledge),并在这三部分知识复杂作用基础上提供了TPACK的概念。TPACK是一种超越了三个核心成分(Content, Pedagogy,Technology)的新的知识形态。TPACK是利用技术进行有效教学的基础,这需要理解:应用技术的概念表征,以建设性方式开展教学的教学技术,让概念变得容易(或难以)学习以及技术如何帮助解决学生面临的问题的知识,关于学生先前知识和认识论的知识,如何在现有知识基础上利用技术来发展新的认知论或改善旧的认识论的知识。[30]TPACK是教师应当具备且必须具备的全新知识;TPACK涉及学科内容、教学法和技术等三种知识要素,但并非这三种知识的简单组合或叠加,而是要将技术“整合”到具体学科内容教学的教学法知识当中去;TPACK是整合了三种知识要素以后形成的新知识,由于涉及的条件、因素较多,且彼此交互作用,是一种“结构不良”(Ill-Structured)知识。[31]
参照TPACK的思维框架,智慧教学法也应该从教学—内容—技术以及这三者交互部分(重叠)加以探讨。21世纪的教学法应该在以下几个方面有所作为:个性化学习、赋能学习者(Enable Learner)、洞察学习的人际本质、有利于建构学习共同体。[32]智慧教学法也不例外,但它更加强调信息技术在促进教学方式和教学过程变革,建构文化共享(伦理、责任、价值认同、利益观)的学习共同体,提供丰富的学习内容、学习工具和实践机会等方面发挥重要作用。智慧教学法主要体现为:根据特定的教学/学习情境(如问题情境、教学内容、学生的认知风格与偏好、学生人数、施教环境、师生的信息素养、现有设备、服务人员等)的特点和约束条件,教师要善于利用TPACK思维框架,保持技术、学科知识和教学法三者的动态平衡,并智慧地、灵活地、富有张力地选择应用恰当的教学法、学科内容以及支持技术,促进学习者智慧学习的发生和智慧行为的涌现。例如,教师可运用整合技术的教学法知识(TPK)建构互动系统(如Blog、BBS或WebQuest),了解学习者的先前经验,便于学习者在学习期间提问讨论、获取反馈;运用整合技术的学科内容知识(TCK)加深对学科内容的理解(如主题动画、图片资料等);在教学活动与过程设计方面,可以运用整合技术的学科教学知识(TPACK)建构适宜的智慧学习空间。总之,智慧教学法是对具体教学情境中技术与学科知识、教学方法的复杂关系的平衡与权变,反映了教师对它们之间互动关系的审视与反思,为敏锐地寻求最为妥当的教学处理方案提供一种可能。这本身就是一个充满智慧的反思、探索、发现的长期实践过程。
4.智慧教育以智慧学习为根本基石——学习者视角
(1)智慧学习旨在通过恰当地利用技术促进智慧学习在学习者身上有效地发生。我们认为,由于大脑具有巨大的可塑性,数字技术足以增强我们的心智,获取更多的智慧。换言之,对于未予增强的人来说,他们的感知有限,并受到人类大脑处理能力和功能的限制。随着21世纪脚步向前迈进,所有的人都会在数字技术环境中成长,Prensky提出“数字智慧”(Digital Wisdom)一词来描述人们之间的重要差别,并用“数字智人”或“数字人类”(Homo Sapiens Digital, or Digital Human)来称呼数字化能力不断增强的新一代人。数字智慧是数字时代人们以信息技术为中介参与现实活动,或者是与信息技术支撑的数字环境相互作用过程中出现的一种新的智慧形态。这种智慧不是数字技术与心理能力简单相加,而是在人—技术(作为一种中介或者一种环境而存在)的共生互过程中出现的一种新质。
(2)智慧教育的关键在于学习者学会如何利用富有智慧的信息技术支持学习和实践。学习是学习者的事——学习者需要获得更多的真实感、拥有感、责任感、安全感和平衡感。这从根本上要求所有的学习内容和学习方式按照生活情境中的真实案例及其活动形式来展开,缩短“认知鸿沟”和“经验鸿沟”,从而充分调动学习主体的情感动力系统和认知意动投入。智慧具有动词和名词的“双重词性”,它既是学习的目的,也是学习的手段。当代学习理论(如社会共享认知、情境学习、日常认知和日常推理、活动理论、生态心理学、分布式认知以及基于案例的推理等)的主要观点认为,学习是积极的意义建构、社会的协作交流和日常的实践参与的过程。“意义制定、社会过程和(学习/实践)共同体”是学习研究的三大动向。[33]智慧学习就是要主动灵活地运用适当的技术促进学习者建构意义、合作共赢和创新实践,不断改善优化和适应环境。
(3)智慧学习的基本理解。Gyu-seong Rho认为,智慧学习是一种学习者自我指导的以人为本的学习方式,它通过智慧信息技术与学习活动整合让学习者容易访问到资源信息,以支持学习者之间或者学习者与教师之间的有效交互,同时还需要设计自我指导的学习环境。[34]智慧学习是继数字学习(e-Learning)、移动学习(m-Learning)、泛在学习(u-Learning)之后的第四次浪潮。智慧学习可以从以下几个方面加以理解。首先,智慧学习是对合作学习的实践,并通过合作学习而不是单方面知识的传播,最大限度地提高学习效果,尤其是利用社会网络进行社会学习的理念是智慧学习的关键。其次,它可以有助于形成设计自我导向学习的环境。第三,智慧学习是对非正规学习的实践,打破了日常生活、工作、娱乐和学习之间的壁垒。第四,智慧学习不仅要求“真”,更要求“善”、“美”(目前,国际上所谓的Smart Learning似乎对Wisdom有所忽视或关注不够),即智慧学习需要认识和把握事物的基本事实和客观规律(主观符合客观)、运用知识技能创造符合自己—他人—社会需求的制品(客观符合主观),促进学习者与环境的相互影响、彼此塑造、双向适应(主客体相互符合达到自由的境界)。
(4)智慧学习分析。《地平线报告(2012高等教育)》预测,学习分析(Learning Analytics)将在2~3年内成为学习、教学与创造性探究领域中被采纳的主流技术。[35]学习分析是指对学习者产生的大范围数据的解释,这些数据用于评估学术过程、预测未来表现和发现潜在问题。数据可以从学习者的外显行为中收集,如完成作业和参加考试;也可以从内隐行为中收集,如在线社会交互、课外活动、论坛跟帖等。学习分析的关键技术主要有:网络分析法、会话分析法、内容分析法等。随着数据日益智能化(如语义数据、关联数据),学习者数据(Learner Data)、用户信息(Profile Information)、课程数据(Curricular Data)可以以某种分析形式相互结合。这些重要数据在被分析之后,成为预测(Prediction)、干预(Intervention)、个性化(Personalization)和适应(Adaptation)的基础。Gsiemens认为,学习分析要利用智能数据(Intelligent Data)、学习者生产的数据(Learner-Produced Data)和分析模型(Analysis Models)来发掘信息和社会关系,对学习作出预测并给出建议。[36]他提出了一个学习分析的应用框架(如图2所示)。
台湾学者黄国祯提出基于网络的学习行为常用指标及其基本算法,[37]如学习效率(Efficiency of Learning)、耐心度(Patience)、专心度(Concentration)、闲置度(Idleness)、理解度(Comprehension)、聊天状态(Chat)等。有趣的是,全球知名的社交网站YouTube提出了情绪墙(Woodwall)[38]的概念。情绪墙就是在YouTube网站上的视频预览图。其中视频类型包括“趣味的”(Funny)、“辉煌的”(Brilliant)、“创意的”(Creative),等等。它方便YouTube用户根据当时的意愿选择视频。
四、智慧教育的机遇与挑战
1. 对智慧教育的美好期望
智慧教育是经济全球化、技术变革和知识爆炸的产物,是智慧地球战略的延伸。作为当代教育信息化的一种新境界、新诉求,许多国家(如韩国、马来西亚、澳大利亚)和知名企业(如IBM)对智慧教育寄予厚望。在吸收国内外学者观点的基础上,笔者提出关于智慧教育的四大价值期待:
(1)智慧教育环境可以减轻学习者认知负载,从而可以用较多精力在较大的知识粒度上理解事物之间的内在关系,将知识学习上升为本体建构。
(2)智慧教育环境可以拓展学习者的体验深度和广度,从而有助于提升学习者的知、情、行聚合水平和综合能力发展。
(3)智慧学习环境可以增强学习者的学习自由度与协作学习水平,从而有助于促进学习者的个性发展和集体智慧发展。
(4)智慧学习环境可以给学习者提供最合适的学习扶助,从而有助于提升学习者的成功期望。
2. 智慧教育面临的挑战
(1)如何培养学生的自组织学习能力。学习是学习者的事情,需要他们激活情感动力系统、投入认知并专注于意动和实践。爱尔兰教育与科学部在的《智慧学习=智慧经济》[39]报告中指出,数学学习的未来愿景中学习者除了要具备读、写、算等基本技能外,至关重要的能力是主动性参与、社会性参与和生产性参与:知道如何访问和批判性分析信息;轻松熟悉ICT并创造性地应用;在新的、不断变化的情况下应用知识的能力;善于跨学科工作、协作与沟通;展示自我首创性,在工作环境中应用创意和发明;擅长问题解决和决策;能够独立工作或与团队协作;对领导角色充满信心;培养创业技能;致力于终身学习。显然,学习的主动性、协作性、创新性、适应性、实践性,要求学习者具有良好的自组织能力,这对已经习惯了传统授受主义的学习者们来说是一个不小的挑战。自组织学习要求学习者对自己的学习承担起责任,要学会自我指导、自我监控、自我协调、自我管理,并在实践中作出正确决策和采取正确行动。Steve Wheeler认为,成功的自组织学习的关键要件包括:沟通、反思、协作、共同体、创新工具和扩大影响等。[40]
(2)如何阐释智慧学习的过程机理。网络环境下的非正式学习存在大量碎片化现象,如何将碎片化信息转变为关联的知识结构,最近出现了根茎式学习(Rhizomatic Learning)理论,源自一种根茎植物的隐喻。植物的根茎将会发出茎和芽,使得植物得以繁殖到周边环境。根茎化过程暗示思想的相互关联和跨越前面不同起点的无限探索。[41]根茎植物没有中心(去中心化)和明确的边界,相反,它是由许多半独立的节点组成,其中每个节点可以自我生长并扩散自己,其范围由栖息地限制决定。按根茎隐喻的观点,知识只能通过协商产生,个人知识建构只能以协商为前提。支持根茎式学习需要创设学习共同体,并在其中建构课程与知识的情境,这种情境能够以动态方式响应环境条件而被重新塑造。学习经验可以建立在社会会话过程和个人知识建构的基础之上,并连通到整合了正式和非正式媒体的无边界个人学习网络中。显然,植物的根茎折射出学习是由知识、学习者、设备媒体、文化观念等纵横交织的复杂网络,知识是动态协商建构的,可以在整个网络中自由流动。借助技术的魔力,根茎式学习将众多学习者“网络”一起,究竟变成“智慧的人群”还是“愚笨的暴徒”,归根到底还是回到人们如何灵巧地利用技术开展智慧学习的问题。
(3)如何克服浪费时间鸿沟。
由于数字设备访问机会已广为扩增,来自贫困家庭比更宽裕家庭的儿童,在利用电视和小玩意观看节目视频、玩游戏,或者上社交网站等方面,花费更多的时间。这种不断增长的时间浪费鸿沟,更多的是反映了父母监控和限制儿童使用技术的能力。[42]研究表明,由于引导和监控的缺失,计算机、手机、互联网络等信息设备更多地用于娱乐和消遣。为此,培养学习者良好的数字素养、养成善用技术的习惯至关重要。如何利用智慧技术对缺乏自制力的学生提供积极干预,也成为智慧教育的重要研究课题。
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关键词:高职院校;智慧化校园建设;特点及发展趋势
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)02-0037-02
在社会不断发展的过程中,衍生了众多的高新科技,互联网技术就是其中的一种,随着互联网技术的不断发展,也出现许多的计算机技术,比如大数据、云计算及物联网等等。目前我国对高职教育的要求越来越高,高职院校应该充分利用这些高新技术,创新传统的教学理念及管理理念,认真规划校园资源及环境,提高高职院校的教育管理模式,使培养出来的人才可以满足社会的需求。在此背景下,建设智慧化校园也就成了各高职院校讨论的重点内容。
1智慧化校园
智慧化校园是指在现如今信息化的背景下,使环境、设备、社会及人相结合,从而构成的数字化的校园系统。智慧化校园主要是以互联网技术为主,以信息化平台为交流,从而实现信息化教育与管理。从技术方面分析智慧化校园,其主要是结合感应技术、智能技术和控制技术,与网络管理系统、安全系统及学习系统相结合,从而创建的具有实时性、快捷性、智能型的高职院校。
建设智慧化校园,主要是以一系列的技术手段构成,比如物联网技术、互联网技术及云计算技术。互联网技术主要是实现专业教学活动,而物联网技术和云计算技术则是建立教育平台及校园感知系统。以这三个技术为支撑点,高职院校才可以迈向信息化及智慧化的方向发展。【1】
智慧化校园与信息化校园是有一定的本质区别的,信息化校园主要是以信息化的专业课程的教学为主,使用信息技术为教师教学提供一系列的资源,从而有效提高课堂质量及学生的学习效率。智慧化校园则不同,它是以数据信息为依据,它的功能不仅能够实现信息化教学,还能够实现信息化管理、服务及信息评价等等,通过云计算等技术对校园中的数据信息进行收集、分析和处理,从而构建集学生学习、探索、实时追踪及智能评价为一体的智慧化系统,教师可以利用此结合学生的个性、学习创建教学活动,促进教学活动进程,使培养出来的人才不仅具有较高的技能水平,同时还具备综合素养。【2】
2 高职智慧化校园建设特点
创建高职院校就是为社会的发展培养应用型的技术人才,所以与其他本科院校有所区别,这就使高职智慧化校园的建设具有个性的特点。高职教育是使学生具有职业能力及就业能力为主,目的就是为了培养具有高技术及应用型的管理人才、建设人才、生产人才及服务人才等,所以高职院校的教育内容具有实用型及针对型的特点。目前我国大部分高职院校的各部门的管理设置都较为简单,所以与本院校的智慧化校园具有一定的本质区别。在高职院校中的智慧化建设中,各部门之间的相互协调、信息资源共享等问题是尤为重要的。那么高职院校智慧化校园的建设主要就是以物联网、云计算等为基础,打造具有信息化、数字化及智能化的高职院校。那么高职智慧化校园的建设具有以下特点:
2.1具有校企合作的特点
高职院校具有校企互动合作的特点,在高职智慧校园建设的过程中,为了能够使高职学生的专业技能水平得到进一步的提高,学校就要为提供给学生实习的机会,使学生能够在使系统培养自身的实践操作水平及创造性思维。学校与社会企业相互合作,能够有效体现出智慧化校园的特点,还能进一步的提高高职院校教学的开展效率。在校企相互合作的过程中,企业能够为学生提供专业实习机会,使学生能够进行实习教学,实现了高职院校专业化教学的目标,同时企业在此过程中还能吸纳更多的人才,一举两得,有效促进了校园和企业双方的合作进程。高职智慧化校园与企业相互合作,开辟了高职院校的另一发展途径,也为学生的就业教育提供了另一发展空间。【3】
2.2具有网络互通的特点
高职智慧化校园的建设在网络通讯技术的支持下,具有网络互通的特性。在构建教学与管理的系统中,硬件设备与软件设备的连接创造了信息的感知能力,在此基础上融入通讯技术,保证了数据信息的实时传输。在引入移动互联网技术之后,高职院校中的信息管理工作实现了高速传输功能,也促进了智能化校园的网络建设。在此基础上,智能化校园使师生之间的沟通交流不受时间、地点的限制,有效提高了校园数据信息之间的网络互通性。为了能够使智慧化校园的网络互通性更加稳定,还要对其进行进一步的完善和修复,提高智慧化校园的安全性和稳定性。【4】
2.3具有海量数据的特点
高职智慧化校园建设在云计算技术及大数据挖掘技术的支持下,还具有海量数据的特点。智慧化校园能够以原有数据信息内容为基础,对数据进行深入分析及建模处理,然后对数据的变化进行全面总结,然后引入全新的信息,丰富了校园文化的信息内容。另外,智慧化校园还可以根据不同的专业信息进行预测,以网络智能为基础制定具有针对性的教学模式,有效的丰富了校园文献信息,也促进了高职教育的发展步伐,使高校教学工作及管理工作 能够更具针对性,体现了智慧化校园的智能化特点。【5】
3 高职院校智慧化校园建设的发展趋势
在建设信息化校园的时候,有一大部分的生并没有感觉到与普通校园的区别,这主要是因为学校在建设信息化校园的过程中只重视建设,没有对其合理的应用,这才使得信息化校园没有发挥出自身的作用。在智慧化校园建设的过程中,是以网络技术为基础,使用较为先进的技术为依托,使教学环境、校园环境、校园管理、图书管理等等都实现信息化、数字化及智能化。今后高职院校智慧化校园建设的发展趋势主要有以下几方面:
3.1优化教学环境
随着高职智慧化校园的开展,教学环境也会得到全面优化。在今后,智能化的高职教学将会变为虚拟教学环境,在此环境中,使用智能化的教学设备,教师可以更加准确的获取学生的信息,并且对这些信息进行分析和处理,然后对学生布置具有针对性的教W方式及作业。教师在教学的过程中还可使用不同的教学工具进行多样化的教学,从而有效的提高学生的学习兴趣,实现高效率的专业教学课堂。【6】
3.2 构建智慧化校园云系统
以云计算技术、大数据挖掘技术及网络通讯技术为主,今后的智慧化校园将会实现云模式校园系统,这也是目前智慧化校园的主要发展趋势。其中智能化校园云模式系统的构建主要是以智慧化校园为基础,从而丰富数据信息,促进高职院校中的人文素质教育及管理服务的开展步伐,不仅可以有效提高高职院校的教学质量和效率,还可以促进现代化的社会建设工程的开展。在智慧化校园中构建中,云模式系统的构建是其发展的需求,在网络化时代迅速发展的背景下,高职智慧化校园必然会有飞跃的进步,也为云模式系统的构建提供了基础。
3.3构建智慧化校园资源平台
构建智慧化校园资源平台也是高职智慧化校园的发展趋势,那么首先就要构建智慧校园平台。在虚拟化教学环境的迅速发展背景下,教学服务将会全部以数据应用的形式呈现,教师能够在其服务平台中进行教学,学生也可以在其服务平台中进行学习。在此基础上,智慧化校园资源平台的建设要以应用教学软件为基础开展。教学软件是教师在教学中的辅助工具,可以使原本抽象化的概念具体化,学生也可深入的学习专业知识。构建智慧化校园资源平台不仅仅是智慧化校园的发展趋势,还是我国高职院校资源整合的发展特点,在教学资源及技术不断发展的过程中,高职智慧化校园的建设也会不断深入及丰富,促进我国高职教育的可持续发展。【7】
4 结束语
通过以上描述,高职智慧化校园的建设不仅重要,而且其过程非常复杂。高职智慧化校园作为一个全新的领域,还正在发展及摸索的阶段,需要高职院校对其重视,不断引进高新技术及理念,对其创新和完善,以促进高职智慧化校园的建设步伐。
参考文献:
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[5] 赖建书.高职院校智慧校园建设探讨及应用研究[J].湖北函授大学学报,2016,29(14).