促变教育信息化的核心技术

摘要：教育部于今年四月出台了《教育信息化2.0行动计划》，正式启动了新一轮的教育信息化建设工程，开启智能时代新征程。文章在具体分析了“教育信息化2.0”提出的背景和意义之后，围绕着教育信息化2.0的建设目标，重点阐释了智能技术、智能教育和智慧教育在教育信息化2.0行动中的角色和作用。文章认为，智能技术是促变教育信息化的核心技术，智能教育是教育信息化2.0行动的实践路径，智慧教育是教育信息化2.0行动的航标。基于教育信息化2.0的建设目标，文章对信息化2.0的推进路线进行了系统思考，包括顶层设计、标准规范、保障体系、应用发展、能力建设以及环境建设等工作。最后，文章强调教育信息化2.0建设中应以智慧教育作为领航理念并需恪守技术应用底线思维。

关键词：教育信息化2.0；智能技术；智能教育；智慧教育；实践路径

2017年被称为人工智能产业化元年。杜占元副部长将人工智能带来的革命称为“零点革命”，由此将会对师资结构、思维方式以及学生能力需求带来诸多影响。人工智能(ArtificialIntelligence，简称AI)是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科圈。人工智能的研究起源于计算之父阿兰·图灵在1950年提出的设想：机器真的能思考吗？而公认的人工智能起源于1956年的达特茅斯会议，约翰·麦卡锡、马文·明斯基以及克劳德·香农等人在研讨会上提出了“人工智能”的概念。随着AI技术的成熟，机器的“学习能力”越来越强，除了完成标准化、重复性的劳动之外，在脑力劳动领域也在挑战着人类智慧，甚至能取代人类，而这种趋势伴随着“深蓝”、“阿尔法狗”、“沃森”的出现越发明显。当机器都具备了思考功能之时，人才培养目标的变革反向推动了教育体系要素之间的关联与互动，极有可能重新建构生成一种新的教育生态。因此，我们认为，人工智能技术是促变教育信息化的核心技术，具备促变教学的潜能。

（一）信息技术促变教育的功能与变革风险

1．信息技术促变教育的功能

国外有研究者提出一种技术融入教与学的SMAR模型，即信息技术在教与学中可能扮演着替代(Substitution)、扩增作用(Augmentation)、调整作用(Modification)、重构(Redefinition)作用。笔者认为，该模型也能适用于解释信息技术在教育中发挥的作用和价值。所谓替代作用，是指信息技术代替了教育系统中的某些要素，例如简易电子白板代替了传统的黑板发挥板书作用，电子日历代替了纸质日历等；扩增作用是基于替代作用上相关要素功能的进一步丰富，但课堂教学形态及结构仍然不变，例如远程直播技术支持下的双师课堂为偏远或尚缺师资的地区学生输送了优质教学资源，交互电子白板的投影、交互、实物投影、教学资源库、视频记录等功能，VR技术支持的交互式、浸入式体验等；信息技术体现出调整作用时，将涉及教育教学系统结构局部变化，但课程结构和评价方式方面并未因此而产生本质变化，例如基于微课程的翻转课堂、斯坦福大学在开环大学计划中提出的混合学习校园同（打破了传统年龄大致相当的学生结构形态）；重构作用是指信息技术具备了引发教学模式、管理模式变革的潜力，可能推动重新建构与生成新的教育生态，例如2013年创立的AltSchool构建了个性化学习平台，联结学生、教育者以及家长并收集学生数据实现个性化学习：密涅瓦大学在技术平台的支持下开展课程学习，同时实现全面分布式学习。

2．信息技术促变教育的风险

从以上讨论中可以发现，体现为上述四类作用的信息技术在其功能方面以及可能引发的教育结构变化上均有差异，而结构上的变化会带来一定的变革风险，在教育中重点发挥替代作用的信息技术很难引发教育结构的变化（这是我们当前教育教学中的常态），风险很小；而能够影响教育结构的信息技术必然会同时推动教育应用的逐步深化（出现时往往同时伴随亢奋和质疑），风险较大或可能很大。与此同时，随着信息技术在结构重构中的作用凸显，其伴随着的改革风险也将逐步放大，因而客观地看，教育信息化建设是风险与创新并存的事业。但我们又可以肯定地说，如果教育系统没有结构性变革，重大教育创新无从谈起。

（二）智能技术赋能智慧教育的主流应用

尽管离开教育理念谈技术应用几乎是没有意义的，但技术的发展却为新教育理念的实践与实现提供了条件和动力。尤其是近年来人工智能技术为代表的新兴技术的出现．使得教育系统中进行变革与创新的机会大大增加。

1．认知计算与个性化学习

认知计算(CognitiveComputing)是认知科学和人工智能领域的热点之一，2002年美国国家基金会将之视为21世纪四大前沿技术之一。较为熟知的一个实例是IBM开发的AI机器人“沃森”认知系统，其通过对医学书籍、临床指南、实验数据、临床报告等资料和数据的学习，在短时间内学习并掌握了医学领域的专业知识。嘲认知计算技术使得机器能够接收各种形式的、结构化或非结构化的数据，并具备理解、推理和学习三项重要特质。个性化学习(PersonalizedLearning)是以学生为中心，通过学习评估、有效教学、课程选择、学校管理、课堂外拓展与支持等手段满足不同的学习需求。从美国Gwinnett郡公立学校的实践来看，认知计算技术可以通过对学生个体特征、成绩、活动数据等对每个学生进行分析，为学生定制个性化课程表，同时还能分析学生的兴趣点、预测辍学等问题。未来，认知计算将在学生分析、学习模式生成以及教学决策支持系统等方面发挥重要作用。

2．富媒体内容、虚拟现实与沉浸式学习

戴尔的经验之塔指出了多种教学媒体的综合运用可以使学习更为具体，从而产生更好的抽象。在过去的十多年中，学习内容从单一的文本形式发展为包含了视频、图像、音频、文本以及动画等富媒体(RichMedia)形式，并可以自然地嵌入到学习过程中。然而，富媒体只能为学习者提供视觉或听觉的刺激，虚拟现实技术(VirtualReality)是一种可以模拟逼真三维世界的计算机技术，它能够支持创建模拟环境，向学习者提供视觉、听觉、触觉等多种感官刺激，并可以实现实时交互，因而能带给学习者更好的“真实性”、“交互性”以及“沉浸性”，也正是因为具备以上特点，学生在虚拟现实技术所创造的仿真场景中参与体验活动，有助于获取比课本学习更丰富、更深刻的学习体验，有望成为教育信息化领域的另一个前沿。

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