工业革命4.0背景下的智慧教育新格局（2）
3、工业4.0时代的智慧教育新格局
工业4.0时代，在种能信息技术的推动下，各种教育难题有望得到解决，种慧教育进入快速发展阶段，新的种慧教育格局正逐渐形成。所谓格局是指对事物的认知程度和认知范围，其中“格”是指对事物的认知程度，格要精、细;“局”是指对事物的认知范围，局要大。笔者认为，种慧教育的“局”体现在通过种能信息技术明确教育系统整体进化革新的方向和范围，“格”体现在教育系统内部各组成要素的优化和升级，如下页图3所示，技术驱动教育发展，由内而外，最终形成种慧教育新格局。
3.1、种慧教育的“局”:教育系统整体进化革新的方向和范围
1.教育系统宏观上扩展了科学治理和统筹决策能力，微观上具有了个性化能力
以数据驱动为核心动力，以人工种能为关键技术，教育系统在宏观上扩展了科学治理和统筹决策能力，形成对教育管理及决策过程的科学指导、对教育设备与环境的种能管控、对教育危机的有效预防与安全管理等;在微观上具有了个性化能力，聚焦精准教学，向学生推荐个性化学习路径和学习资源，客观评价教学质量，辅助教师更好地调整和改进教学策略，重构教学流程，完善课程的设计与开发等。
2.教育系统提升了对教育形态与类型的适应能力
在物联网、云计算、普适计算、虚拟现实等技术的推动下，物理空间和网络空间趋于融合，云端一体化教育环境建设步伐加快，教育变得更加开放、种慧、多元，线上线下相结合的教学方式逐渐成为主流，教育服务具有更强的适应性，能够以不同的方式、不同的形态展现给不同的学习者，以适应不同类型的学习需求，正规的学校教育和非正规的社区教育、自主学习等的界限逐渐被打破，终身学习具备了良好的教育环境和教育条件。
3.教育系统具有了内部因素正反馈和自我进化的能力
通过对教育数据的关联性分析与深度挖掘，为教育系统内部因素的自我进化带来前瞻性引导，使得教育教学流程、教与学方式、教育资源服务、教学质量评价等内部各要素形成正反馈和内部进化的能力，促进教育系统整体的自我演化和动态平衡。另外，互联网的应用把教师、学生、家长、教育管理者和社会公众等联系在一起，每个人都是教育网络中的一员，根据知识结构的发展、学习者与教学者的评价和信息反馈等，进行种能分析和判断，并由教学者和学习者协同在现有教育系统基础上完成进化或生成新的信息、资源等确保其具备可持续发展的生命力。
4.教育系统层次与结构发生根本性变革种慧教育发展促进了知识体系的交流融合，学科专业、教育类型、教育阶段的界限将慢慢变得模糊，加之学生“数字原住民”的特征加剧了学生的差异，推动人才培养模式的不断创新，教育系统传统径渭分明的层次结构将逐渐被打破。另外，区块链的出现有望加快学习成果认证体系的完善，互联网的应用加快教育供给侧改革步伐，教师、学生、企业等共同参与的教育新生态和教育产业链条正逐渐形成，教育机制体制结构将发生根本性变化。
3.2、种慧教育的“格”:教育系统内部各要素的优化和升级
教育是一个复杂而又完整的系统，根据不同的划分标准，其基本构成要素各不相同。笔者根据教育系统内部各要素的优化和升级，将种慧教育的“格”分为全新的教育理念、教育教学流程的重组、人才培养模式的创新等九大要素。
1.全新的教育理念
教育理念是人们对教育的理性认识成果，是指导教育实践活动的主要依据，正确、先进的教育理念能有效促进学生全面发展，反之，错误、落后的教育理念则有可能为学生成长带来不可预估的恶劣影响。因此，先进的教育理念是种慧教育必不可少的重要成分。值得关注的是，种能信息技术在教育教学中的不断深入应用正倒逼着传统教育理念的不断更新，具体表现在这三个方面:第一，教育理念从封闭走向开放。互联网技术的飞速发展缩短了人们的时空距离，获取信息的方式更加快速、便捷，传统封闭式教育格局正在被一种全方位的放式教育模式所取代;第二，教育理念从单一走向多元。技术的应用扩大了学生的差异，多元化教育理念不断深入人心，教育变得越来越具柔性，教学过程及管理过程也变得更加弹性和有活力;第三，教育理念从一刀切走向个性化。信息社会鼓励学生张扬个性，勇于质疑，创造更多条件激发学生创造性思维，为个性化教育提供资源和环境。
2.教育教学流程的重组
教育教学流程的重组及再造是促进信息技术与教育教学深度融合的关键所在。西安电子科技大学校长杨宗凯曾多次强调:“信息化的关键在于‘化’，‘化’就是教育流程的重组与再造”。重组教育教学流程是一个十分庞大的命题，涉及教育的方方面面，这里主要强调四个方面的重组:第一，角色重组。老师由知识传授者变为教学活动组织者，学生从教学资源和知识的消费者变为消费者、创造者双重身份，企业从工具提供者变为资源提供者和学习活动参与者;第二，教学结构重组。“互联网+教育”的发展推动在线教学与课堂教学的有机融合，最大限度满足不同学生的学习需求，减轻教师教学压力;第三，课程模式重组。翻转课堂的出现打破了固定化、流程化的课程学习模式，学习由“先教后学”转变为“先学后教”，学生的自主学习和协作学习能力得到极大锻炼;第四，教育资源重组。学生可通过“一张网，一个移动终端”网罗最优质资源，足不出户就可听到名师讲课。另外，这种教育资源重组还有利于缓解教育发展不均衡的问题，利用互联网为偏远山区学生输送更多优质学习资源，缩小城乡间教育发展的差距。
3.教与学方式的变革
随着新一轮基础教育课程改革的提出，变革教与学方式的呼声一直十分高涨，并且出现了像昌乐二中、凤城六中这样的典型案例。技术的飞速发展也进一步为教与学方式的变革提供更多支撑环境，成为构建种慧教育新格局的一个重要组成部分。在教学方式方面，从“重传授”转变为“重发展”。教师不再居高临下地向学生灌输知识，传统讲授式教学逐渐向更有利于促进学生全面发展的自主学习、合作学习、探究性学习等形式转变;在教学元素方面，知识、资源、信息、数据等成为重要组成部分;在教学特征方面，学习变得随时随地、动态适需，通过云端一体化学习环境，学习可随时发生在除学校以外的其他任何地方。另外，随着人工种能、大数据、普适计算等技术在教育中应用的不断深入，许多网络学习空间、在线教学平台等都可以根据学生的个性化特征及学习需求等动态调整教学内容及方式，为学生个性化学习服务。
4.学习空间的重构
学习空间环境既包括由物理空间及其内部设备所构成的空间环境(即“教室”)，也包括基于网络的线上学习空间环境。正所谓“工欲善其事必先利其器”，越来越多教育工作者意识到学习空间的重要性，提出要重构学习空间，优化学习环境。自2015年起，《地平线报告》连续三年把“学习空间重构”作为未来影响教育的发展趋势。当前，一场学习空间环境改造运动正在兴起。
学校教室的传统布局采用最古老的“三中心”(教师、书本、知识)模式进行授课。这种教室环境限制了新型教学模式的开展和学生的个性发展，不利于创新人才培养。因此，迫切需要将传统呆板教室改造为具有创新性、灵活性、开放性等特征的新型现代教室。具体来说，教室改造需要遵循四个原理:第一，建筑学原理，包括了解学生就座、起立时桌椅的必要活动面积，确定教室的平面形状和尺寸等;第二，心理学原理，包括考虑教学空间尺度和环境色彩对人的行为和情绪的影响，不同学科对环境特有的审美要求等;第三，人体工学原理，包括选择适合大多数人的尺度要素，运用人体工学理论选择课桌、椅子、讲台等物品;第四，教育学原理，包括采用灵活多样的布局方式，合理引入和使用教学IT设备，允许信息和资源的交流和共享等。
除教室空间外，网络学习空间也待优化。事实上，线上学习空间是对线下教室空间的重要补充，将两者结合起来能最大限度发挥空间环境对学习效果的促进作用。目前，网络学习空间正朝着“四化”方向发展:第一，一体化。利用线上平台便捷、泛在、实时等优势，着力解决线下空间无法满足的教学需求，并为更多非正式学习提供支撑环境，实现线上与线下、正式与非正式学习的一体化;第二，个性化。根据学生的个性特征和兴趣爱好等，提供相应的资源和环境，为学生打造专属的个人学习空间;第三，数据化。利用大数据，对学生的行为数据进行全面采集和分析，深入挖掘隐藏的教育信息;第四，种能化。利用人工种能精准把握学生的学习需求，种能诊断学生的问题，提出有针对性的学习建议。
5.教学质量评价方式的优化
评价是衡量教学质量的一把标尺，对教学质量进行科学评价既能真实体现学校办学水平、课程发展水平和教师教学水平，又能深入观察和剖析教学过程，帮助教师深刻分析和反思教学行为，有效提升教师的教学艺术与个人发展。近几年来，各地种慧教育快速发展，许多学校积累了一定数量的教学数据，在数据挖掘和分析方面也具备了一定的经验，因此在大数据和人工种能的驱动下，开始尝试对教学质量评价方式进行优化，主要包括三个方面:第一，课堂教学的全录播数据采集与课堂教学质量分析与评价。通过录播的视频、音频，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三维课程目标角度分析课堂教学质量;第二，在线教学平台的教学过程分析与评价。通过在线教学平台的行为日志数据，对师生在线教学情况进行分析和评价，包括内容浏览情况分析、学生活跃情况分析、测验成绩分析、投入的时间等;第三，教学管理系统结构化数据的分析与评价。通过教学管理系统的课表、学生选课记录、学生课程成绩等数据，考察课程对学生的吸引力、学生成绩的影响因素、课程安排合理度等指标。
6.教育治理方式的升级
在各级教育治理过程中利用大数据技术，全面升级教育治理方式，构建教育治理的大数据模型，建立教育治理决策支持系统，以支持教育政策制定与调整的科学化。大数据在教育管理中的应用价值主要体现在三个方面:一是教育的科学决策。包括教育质量数据指标的关联性和影响性分析、教育发展的横向与纵向对比、地区的教育不平衡分析与教育精准扶贫、校园的资源配置、交通人流等现代化治理;二是教育设备与环境的种能管控。包括基础设施的种能运维管控、通过物联感知获取和分析设备的分布情况和运行情况、通过物联感知分析和管控消防、节能等情况等;三是教育危机预防与安全管理。包括网络舆情分析和趋势预判、师生的身体健康/心理健康异常预判与危机干预、网络安全态势感知与主动介入等应用方向。
7.人才培养模式的创新
当前，我国社会发展需创新型人才，国务院印发的《统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案》明确指出，培养拔尖创新人才是“双一流”建设的主要任务之一。传统僵化、标准化的人才培养模式一定程度上限制了创新人才的培养，因此，需要在适应社会发展需求和遵循学生成长规律的前提下，对人才培养模式进行相应的改革与创新。首先，创新学科体系。以互联网为代表的信息技术正不断冲击着传统人为方式建立起来的学科体系，不同学科间、同一学科不同层次知识间不断渗透、融会贯通，多学科交叉融合的知识体系正逐渐形成;其次，创新学校组织形态。进入工业4.0时代，学生接收知识的途径更加多样、便捷，学生个体间的知识结构、能力水平的差距不断拉大，根据兴趣爱好及能力水平选择不同层次班级的走班制更能适应时代发展需求;第三，创新人才评价机制。制定多元化评价标准，从注重对知识的考核转变为注重对能力的考核，尤其需要考核学生的批判性思维、创新创造、以及信息时代的技术应用能力。
8.学习型社会的形成
工业4.0的到来标志着人类迈入了终身学习时代，技术日新月异成为新常态，知识总量空前膨胀，不掉队的唯一路径是终身学习。我们需要突破传统思维，将学习常态化和动态化，树立终身教育的理念与体系，驱动学习型社会的建立与发展。第一，推动“互联网+终身教育”新模式的构建。充分挖掘互联网技术的独特优势，将学习整合嵌入学习者的日常生活，而不是将学习简单、机械地分隔为一个个独立的时间单元;第二，以学分银行为核心打造职后教育，实现职前和职后一体化发展道路。在校学习、继续教育、社区教育、企业培训等教育活动都可利用学分银行完成学分认证、学时计算、学业考核，区块链技术确保了整个过程的安全、可靠，从而真正构建起一种支持终身学习的新型教育评估管理机制，提高个体职后继续学习的积极性，有效促进“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型社会的构建。
9.教育体制机制的创新
教育体制是教育机构和教育规范这两个要素的结合体，教育机制是教育现象各部分之间的相互关系及运行方式，两者虽内涵不同，但在结构上是相融的，性质与功能上是互补的种慧教育的体制机制创新主要解决的是怎么做的问题，是指如何利用种能信息技术，推动种慧教育发展。笔者认为主要通过“五大突破口、三大任务”，创新教育体制机制。“五大突破口”是指:一是加强顶层设计，建立协同推进机制;二是加大投入力度，完善基础设施建设;三是重塑教育供给模式，扩大优质教育资源的覆盖面;四是利用技术支持教学模式的改革和创新;五是利用大数据优化教育治理和决策。“三大任务”包括:第一，创新教育服务模式，包括服务形式、服务业态和服务内容。第二，优化教育政策环境，包括准入制度、采购机制和体系规范;第三，构建教育资源共建共享机制，包括保护教育资源知识产权、搭建教育资源共享平台、鼓励教育资源全员建设。
4、结语
工业4.0时代已经到来，在大数据、人工种能、虚拟现实、区块链等种能信息技术的推动下，教育正发生深刻变革，最终指向种慧教育及其新格局的构建。本文从工业4.0教育变革的趋势和走向的角度出发，阐述了在种能信息技术推动下，教育系统的整体革新和内部优化，阐明了种慧教育发展的方向。我们期待通过种慧教育新格局的构建，真正在教育领域产生技术红利，在工业4.0浪潮中乘风破浪，以教育信息化全面推动教育现代化，实现建设教育强国的伟大目标。