余胜泉：构建智慧学校新生态

课程教学研究 2021-08-04

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北京师范大学教授、博士生导师

北京师范大学未来教育高精尖创新中心执行主任 余胜泉

智慧教育的内涵

大家都知道，我们现在的生活空间正在发生意义深远的改变，我们生活的环境不再是单纯的物理环境，而是物理环境和人类社会互动的空间以及跟信息空间结合在一起，形成三元融合的智能化的社会。物理空间、社会空间和信息空间正在交织在一起，不分彼此，不分你我，迈向三元的智能社会。

在这种三元的智能社会里面，通过无处不在的感知，手机、传感器，二维码，可以获取各种各样的信息。这些信息通过无处不在的网络，互联网、物联网、5G这些新的网络的技术，将数据汇总在云平台，再利用云计算、模糊识别等各种智能计算的技术，对海量的数据进行分析和处理，从而对物体实现智能化的控制。云网端，成为推动整个社会迈向智慧化的三股核心力量，而这三股核心力量都得到了长足的发展，我们整个社会迈向智能化的社会。

我们的教育是社会的有机组成部分之一，我们的社会也正在大踏步的迈向智慧化。在各种场合中，越来越多地听到“智慧教育”这个词，究竟什么是智慧教育？如何正确理解智慧教育呢？

智慧教育是在5G、云计算、人工智能等新一代信息技术所打造的物联化、智能化、感知化、泛在化的新型教育环境下，通过人机协同的教育智能实施的创新教育形态和教育模式，构建的培养智能时代创新人才的教育新体系。

智能化教育环境

未来的环境正在从数字化迈向智能化。学校除了有网络以外，网络会越来越智能化，它将具有感知适应、虚实融合、远程协同、数据驱动、智能管控、人机融合、自然交互、智慧生态这几个方面的特点。

首先是感知适应。通过多维度、多层次的感知和主动、深入的计算实现的按需和主动的智能，即通过捕捉用户的情境信息，结合后台积累的数据，构建需求结构模型，进行数据挖掘和智能分析，分析用户的习惯、喜好等显性需求与时空、身份、工作生活状态关联的隐性需求，主动给用户提供精准、高效的服务。未来智慧校园跟数字校园的本质差别是什么？就是它能够感知到你的需求，提供主动的智能服务，感知适应。

第二是虚实融合。办学空间大幅度扩张，既包括校内实体空间，也包括网络上的虚拟空间，虚拟空间中包括了丰富的、可供选择的个性化教育服务。

第三是远程协同。现在我们已经进入到了一个无距离的时代，随时随地可以实现跨班级、跨学校、跨区域、跨城市，甚至跨国家的远程协同。远程协同越来越便捷，协同交互的模态越来越丰富、越来越逼真。

第四是数据驱动。通过物联感知技术，可以采集到学生学习行为的数据、设备状态的数据、学生的生活数据，通过视频录制技术可以采集到学生学习过程中的情感数据、校园的案件数据、课堂教学的数据，通过图像识别技术可以采集到学生的考试成绩数据、各种作业练习数据、课程笔记的所有数据，利用平台采集的技术，可以采集到学生的日志数据。通过几十类数据的采集以及观点分析，可以为我们的教育决策、教学治理提供前所未有的赋能，提供前所未有的个性化的机遇和机会。未来一个学校的数据将成为这个学校最重要的资产之一。

第五是综合集成智能管控。通过物联网实现BIM（建筑信息化模型） GIS（地理信息系统）联合贯通，在统一数据分析平台的基础上实现智能综合、集成管控。

第六是自然交互。自然的学习交互方式，多形态的信息输入与输出，多感官的协同工作，基于多模态的数据融合分析的智能服务。采用语音识别、视线跟踪、手势输入、触摸控制、脑电感知等新技术，使用户可用多种形态或多个通道以自然、并行和协作的方式与学习内容进行交互，学习系统通过整合多通道精确和非精确信息，快速捕捉用户的意向，进行适应性学习内容与服务提供。

人机协同的教育智能

认知外包不仅仅是代替，更是增强！复杂社会的生存呼唤人机结合的教育智能！互联网延伸了人的大脑，技术正在改变我们的头脑。我们使用的工具决定着我们的思维。通过人机结合可以洞察隐藏的关系、本质规律，可以超越个体认知极限。

人工智能为增强我们教师提供了一种可能。因为我们现在解决任何问题都是内脑外脑的结合，而外脑越来越强，整体的结合能力就会越来越强。随着人工智能技术的发展，智慧化环境的发展，人工智能在越来越多的在某一些方面增强我们的记忆，增强我们的存储，增强我们检索的能力。同时，还可以在感知方面增强我们的能力。对于一些复杂的文本、图像、语音、情感，实现智能识别。再进一步会增强我们的认知能力。面对海量的数据、海量复杂的模型进行计算，我们光通过自己去计算，基本上不太可能，而现在有了人与电脑的结合，可以做到非常复杂的计算，可以通过对可感知事物背后复杂信息的计算、推理和分析过程，来获得超越事物表象背后的复杂认知功能。再进一步发展，它会增强我们的社会认知网络，个体与个体之间的直接交互和不同个体对同一内容的间接交互是促进领域知识积累和社会发展的重要途径，这种社会化的交互有利于促进知识的深层次交流、升华和反馈。人工智能为增强我们的教师在计算信息方面、在计算智能方面、在感知智能方面、在认知智能方面、在社会智能方面，都可以为我们人提供增强。

如果从人工智能增强我们人的智能的高和低，以及它协助我们教师从事工作的创造性的高和低这两个维度来看的话，人工智能与教师的协作协同会体现出4个层次。

第一个层次是AI代理，人工智能直接取代你的工作，代替教师重复性的工作。

第二个层次是AI助手，教师通过人工智能提高已有的工作效率。

第三个层次是AI教师，AI增强教师创新。

第四个层次是AI伙伴，教师与人工智能相互社会性增强。

第一是AI代理。比如答疑，每个学生都会遇到个性化的问题，一般老师会一个一个解答。现在，只需要将这些学生答过的问题汇总在一个知识库，就能够采集到数据，然后自动给出答案。这实际上是通过人工智能来帮助教师减少重复性的工作。

第二是AI助理。基于人工智能神经网络的主观题自动判别，现在计算机不仅是可以判客观题，还可以判主观题，包括解答、翻译、判断、问答、作文、计算、证明等等。

第三是AI教师。可以形成体质健康监测，为每个学生提供个性化运动处方方案。随着5G和人工智能技术的发展，未来我们学校里的所有体育器材都会内置传感器、内置5G网络，有了传感器和5G网络后，可以采集到各种各样的运动数据，形成一个运动数据库。对这些运动数据进行挖掘，就可以形成学生的心理、血氧、力量、耐力、运动、加速这种数据参数，有了这些参数之后，就可以了解孩子属于哪一种体质类型，包括身体健康、身体发育、运动技能各个方面的情况。形成每个孩子的运动报表，基于这个报表，给每个孩子形成不同的运动处方方案。这是以前我们想做却做不到的事情，随着5G、互联网、人工智能技术的发展，慢慢都会成为一种可能。

第四是AI伙伴。未来机器人不仅能理解人的语言，还能够对不同语言做出相应的喜怒哀乐反应，还能够通过转动和睁闭眼睛、皱眉、张嘴、打手势等形式表达其丰富的情感，可以根据人面部表情的变化来做出相应的反应。未来AI与教师的关系是相互增强、相互塑造、相互进化的，AI可以增强教师开展教育工作的能力，教师也可以增强AI的教育智慧，在这种相互增强的过程中共同发展演化。这是人与人工智能教师合作的几种典型的形态。AI代理、AI助理、AI教师、AI伙伴。

未来的教育是人与人工智能协作的时代，充分发挥机器与人类不同的优势是提高教育生产力的关键。人工智能将会取代简单重复的脑力劳动，教师要发挥人类的创新、复杂决策、情感关怀激励等更大优势。

在未来，教师与人工智能结合，优势互补，可以大幅度提高教师工作效率，增强教师处理更高层次问题的能力，从而显著提高教育体系的生产力。

人才培养模式变革

在线课程将成为学校日常教学的常规设置，课程越来越多的体现线上、线下融合的特点。

课程的结构将会越来越多的体现出整合型的课程结构，情境性的、体验性的、趣味性的、实证性的、协作性的、设计性的、艺术性的、技术增强性的这样的跨学科综合性课程特点。

课程知识性的部分，将由互联网取代。课程育人的部分，将是解决实际问题的探究形态。融入真实情景的课程实施，形成个性化、适应性、精准化的课程形态。智能认知工具促进教学范式变革，教学范式是依据特定的学习理论与教学理论为指导的，随着学习理论与技术的发展，教学范式也随之发生变化，从以知识传递为主向知识建构与知识创生转变。

深度学习模式，最重要的就是要发挥智能技术作为认知工具来促进学习者高阶思维能力发展的作用。我们技术不仅是帮助老师来教，要更多的关注用技术来促进学生学，促进让学生用技术对知识进行建构和进行知识创设，促进学生高阶思维的发展。把技术作为认知工具，有利于学习者知识与技能的培育、发展和习得；有助于学习者反思所知及其过程、建构知识和促进高阶思维；可有效地用于学生的协作学习，支持意义的社会性建构。我们特别强调要利用智能环境，让学生通过这些认知工具来表征知识、分享知识、建构知识、组织知识，只有让学生用技术的知识及深度变换、深度加工，才能促进学生高阶思维能力的发展。富有挑战性、培养学习智慧的深度学习将成为未来教学的重点。

学校不再是唯一获取知识的主要场所，教师不再是教授知识的唯一角色，获得知识不再是学生来学校的唯一目的，游戏学习、同伴学习将越来越普遍，学校成为运动场、音乐厅、美术馆等重要的社交空间。

基于“数据”的发展性评价。评价会越来越强调基于数据发展性的评价，通过技术完全可以采集到学生的课堂信息、作业信息、体质健康的数据、情感的数据，通过对这些数据进行多模态的数据分析，可以了解学生的认知能力、学习风格、注意力、情绪情感、学习轨迹、知识状态、知识误区、学科素养方面的能力，形成基于数据的这种发展性的评价。基于这些发展性评估报告，可以了解学生的优点是什么、缺点是什么、个性是什么，可以实现学生全面而有个性的发展。在他自己擅长的领域有丰富优质的资源，实现因材施教，个性发展的教育，在这个基础上，提供精准智能的教学服务。

未来我们学校的评价方式会发生实质性的变化，智能技术会推动我们评价模式的变化。整体评价的目标、评价的功能、评价的对象、评价的依据、评价的方式、评价结果的反馈等方面，都会发生意义深远的改变。

创新教育新生态

当人才培养模式变化后，学校的教育生态就会发生改变，它客观上要求学校的管理、服务模式、治理模式，都会发生改变。当人才培养模式发生了改变，服务和治理的机制就要发生改变，它会推动学校生态体系的改变，形成一种新的生态。

基于智能技术，建立促进个性发展的教育体系，是智慧教育发展的基本趋势。形成虚实融合的开放教育生态，学校和教育机构不再是封闭的社会单元，而是通过网络汇聚作用，形成集体智慧聚变的节点，是一个充满活力、人性化和高度社会化的地方；这种生态环境不是一个割裂的学习空间，而是通过网络连接全球性社会的，连接学生日常生活经验与未来生活，学习也不仅仅发生教室和学校里，而是终身的、全面在线教育与学校教育双向融合的新生态的、按需获得的。

整个学校的组织形态发生变革。学校不再是静态知识的仓库，而是群体智慧发生裂变的节点，是分布式、流动的、开放的、社会性的、连接智慧认知网络的个性化发展空间。未来的学校是无边界的，教育既生活，学校既生活空间。未来学校的课程形态、课堂活动、学校形态都因此发生改变。正式学习与非正式学习更加融合,在线学习与课堂教学相融合,校内学习与校外学习相融合。

未来学校的组织结构会发生变化，虽然未来学校不存在唯一的模板，但整个学校的组织形态，比如说学校的组织结构会越来越扁平化、越来越网络化、越来越智能化，未来学校的教学组织会越来越强调虚实融合的空间，越来越强调支持学生自组织、开放性的教学，未来学校学生的选择，越来越强调学生灵活、个性化的选择，虽然未来学校的具体形态会千变万化，但是未来学校演化的趋势是确定性的，未来学校的组织形态会发生意义深远的一种改变。

培养智能时代的创新型人才

智能时代需要什么样的人才？当人工智能在知识记忆、检索、处理等方面越来越强的时候，未来我们人类的优势在哪里，我们需要培养学生什么样的核心能力，才能使他们适应未来的智能社会？

信息的渠道越来越多，获取信息的手段越来越先进，但离散化、碎片化越来越严重。学生的阅读方式、获取知识方式正在发生深刻的改变。

教育要回应智能时代、知识经济时代的挑战，教育不能反复训练学生机器能做的事情，而是着力塑造人区别于机器的创造力、情商、价值观、毅力等。要重在培养完善的人格和善良、合作、同情心等良好品质，使其富有学识、智慧和能力，能为自己的生活和社会承担责任。教育不是制造机器或者培养机器，要从以发展智力为中心向智力和非智力协调发展转变，从以学科为中心向整体化知识教育转变，从重视知识继承向重视知识创新转变。

要关注核心素养，培养全面发展的人。以往教育只是传授书本知识而且只重记忆不重能力、只重结果不重过程。现在是创新时代，科学技术日新月异。今天需要培养创新人才，才能适应未来社会的变化。因此培养的目标要改变，需要培养学生批判性、创造性的思维能力，实践的能力。

如何构建智慧学校新生态

建立数据无缝流转的生态体系

智慧教育的基础是数据，数据是智能时代的汽油。学校将成为教育大数据生态系统的基石，班级、实验室、课本和课程是最重要的数据平台，连接各种孤岛式的系统，在教育业务流程中形成无缝的数据流，既使用数据又生成数据，是未来学校信息化的重点。教育大数据部署实施的关键，教育大数据应用首先不是要建设数据中心，而是要破除数据孤岛、数据烟囱现象。

核心困境是割裂和孤岛，分离的信息系统，一个个数据小池塘，要推进数据无缝流转的信息化环境建设。要打破不同终端、不同网络、不同设备、不同系统之间的技术壁垒，从网络互联到应用互联，实现透明的协同计算。各种系统要融入主流业务，要连接起来，贯通信息流，在业务流转中使用数据、生成数据。数据无缝流转，形成以数据流转为核心的信息生态链条。

连接产生价值。把孤岛式业务和服务连接起来，形成数据流，数据流转起来了，价值就产生了。

以用户为中心进行信息集成。现在的很多学校，一个学校有20多个系统，老师有办公系统、学习系统、财务系统、资源系统等，光密码都要20多个。因此，要以用户为中心，进行信息集成。用户为中心信息集成什么？用户登进来后，在一个空间里，看到所有与他相关的服务。

从孤立系统到联合系统。比如管理系统、备课系统、作业提交系统等，这些功能大多也是单一的；通过标准体系走向联合系统，促进系统的功能从单一功能走向综合服务功能：课程、教学、教师、成长档案、教学质量管理等；信息和数据能够在不同的软硬件系统中无缝的流转，形成生态链条。

集成数据环境的应用体系，要打破软件模块的为中心的思路，要以业务流、数据流为核心推进系统建设，要把实现多系统数据流转和共享作为核心目标。

采用云计算的体系架构，应该是采购企业的云服务，由企业来管理运营，要从技术拥有到服务拥有，要采用服务集成的技术，这才是推进信息化的关键。

以教学改进为核心推进智慧教育

最终我们的信息化要为教学服务，学校的主要业务就是教学。要真的能够降低教师负担、提高教学质量，一定要抓教学，信息化只有无缝的融入到教学中去，才是真正有价值的。

学校教育质量需要整体协同改进。班主任方面，学习成绩与学生行为相互影响，知道学生有学习问题，不了解具体学科问题点，无法干预；校长方面，知道一些老师存在教学问题，但无法精准了解问题点与问题成因，无法针对性的帮助；学科组长方面，校本教研活动缺乏深层次精准分析与问题归因，教研活动流于表面；家长方面不了解学生学习的实际情况与问题根源，盲目报辅导班，增加家庭负担与学生学习负担。

大数据促进教学质量整体协同改进。全学习过程数据的采集，采集学生学习过程的数据，对这个数据进行分析，分析出学生的知识和能力结构，基于这个分析，发现学生的学习问题、改正学生的学习问题、发现学生的学科优势、增强学生的学科优势，可以通过采集全学习过程数据，包括学科领域的核心知识、学科领域的核心素养、通用心理、认知能力、体质健康等方面，建立一个数据分析模型，形成学科能力模型的体系，全学习过程数据采集。

培养适应信息化环境的数字教师

还要推动教师数字化的交往能力，师生之间对话才是真正的教学，教师和学生要在数字化教学情景中，彼此交换思想与情感，促进师生间的交流与沟通，以实现学生能力发展，进行有效的沟通。

学会从教学的角度驾驭技术，提升数值化教学能力。

促进教师数字化迁移能力，将学习获得的知识技能迁移到真实教学情境解决教学中的实际问题实现数字化教学活动。促进教师数字化整合能力，创设信息技术丰富型的学习环境，实现学生的自主成长、自我教育、管理和评估。促进教师数字化交往能力，“师生之间的对话才是真正的教学”，教师和学生在数字化教学情景中彼此交换思想与情感促进师生间的交流与沟通以实现学生能力发展。促进教师数字化评价能力，关注数字环境中学生创造性的学习能力和综合素质的提高关注学生个体的发展和个体的差异；数字化环境中知识技能的评价；数字化环境中实践性能力发展；数字化环境中情感培养的评价。从单一的评价方式到促进学生全面发展的全面评价方式的转变。

促进学生数字化能力，数字时代，学生的学习能力发生变化，教师不仅要使自己“数字化”，更要促进学生的数字化学习能力，鼓励学生使用数字化的工具和资源，探究真实世界、解决真实问题。

促进教师数字化协作能力，利用数字化时代的媒介和方式与学生、家长及同事就一些信息和想法进行有效沟通，利用数字化网络资源与同事、专家合作，形成基于数字技术的集体教学知识和多元化的学习共同体。

基于“大数据”的精准教研、精准培训。教研方式由形式单一、经验主导、小范围协同的方式转变为大规模协同，数据及时分享并深度挖掘的精准教研转变。

基于大数据的智能协同教研工具，听课本。依赖于时空统一的组织方式成本高且效率低下；听课群体关注的课堂问题难以高效、精准聚焦和提取，进而难以产生深层次、高质量的对话和碰撞；执教者缺乏针对自身教学诊断问题的个性化学习资源；听评课信息和内容缺乏保存、管理和挖掘。

转变智慧教育推进的模式

以前，智慧教育是强调建“路-车-货-人”的思维方式，先建网络，建完网络建软件，建资源，建完资源建内容。要以软硬件环境为核心建设，要解决实际问题。以解决问题的应用建设，不是技术建设。要以解决问题为核心推动建设，而不是以技术为建设。

要以问题解决为驱动，采用滚雪球的机制，这是最现实的机制。每位老师都不是全人，校长也不是什么都通。但校长要提升对信息化准确的认识，这就是信息化的领导力。

推进智能时代教育生产关系变革

要关注调整学校的管理制度，调整的治理模式、治理方法，从而推动生产关系的转变。

大家都知道，马克思主义强调生产力和生产关系配合。当生产关系跟生产力相配的时候，生产力就能发挥作用，当生产关系跟生产力不相配的时候，就制约技术的应用。学校信息化推不动，更重要的是思想观念没有发生转变。

如果我们从2000年回过来看，真正推动社会进步的无非是科技的进步以及科技推动的社会分工。我们的教育也一样，互联网使得陌生之间的协作成为可能，拓展了协作的范围，促进了社会分工，显著的提高生产效率。而我们的教育现在关键的矛盾是什么？新时代中国教育的主要矛盾是学生日益增长的个性化的、高品质的、灵活的、终身的教育需求和基于学校的、标准化的、班级的、单一渠道的服务供给方式之间的矛盾。

破解的关键之一：智能技术运用。

破解关键之二：深化社会分工。

教育服务的供给方式体现多人协同和人机协同，不再是单个教师来完成，通常需要多个教师组成的团队，分别承担更精细化的社会分工，且在人工智能教师的协助下，提供更优质的教育服务。

技术不仅是工具，更是社会结构性的变革。智能技术不仅仅能够为教育战略目标的落实提供高效率的工具，其普及与渗透性还会改变我们一些重大战略实施的生态环境，从而对这些战略落实提出了变革性的思路和挑战。教育信息化不仅是教育现代化的手段，也是教育现代化的核心特征。

只有推动这种新技术、新模式、新业态、新服务的变化，而不是新技术、老业态、老服务，只有推动学校的新技术、新模式、新业态、新服务的变化，智慧教育才能真正落实。

作者余胜泉系北京师范大学教授、博士生导师，北京师范大学未来教育高精尖创新中心执行主任。本文是作者于2021年7月19日在北京圣陶教育发展与创新研究院主办的2021年新时代“成长中的教育家”暑期高级研修班所作主旨报告，研修主题：教育家的素养与能力提升。文中内容是根据现场录音整理，未经本人审核。