2.2　“互聯網+”與教育的融合貴在信息技術應用

信息技術的發展對教學理念、教學資源、教學過程、教師的教學方式和學生的學習方式都產生了深刻的影響，尤其是依托信息技術構建的多媒體和網絡教學環境，為多元“學與教”方式的實現提供了理想的場所和技術支持。

2.2.1　信息技術應用增強“學與教”的內在關系

隨著教育信息化的深入發展，各級各類學校的教學環境、教學資源都得到了極大的改善。信息技術在教育教學中的應用，使得學校對教育信息的處理和管理能力得到了提升，實現了教學信息數字化、信息存儲光盤化、信息呈現多媒體化、信息傳輸網絡化，并將逐步實現教學資源系列化、教學過程智能化和教學管理現代化。信息技術的發展對教育教學的影響，以及信息技術環境對“學與教”方式的支持表現在以下幾個方面。

1. 信息技術應用創新教學理念

信息技術的發展使得學生獲取知識的途徑發生了很大的變化。除了從教師和書本中獲得知識，學生也可以從網絡中檢索到大量知識。教師不再是學生知識的唯一來源。學生的知識過去基本上是通過課堂來學習的，老師講，學生聽，然后記憶和理解；而現在，學生可以通過網上檢索、通信交流、協同學習，甚至玩電子游戲來獲得知識。因此，課堂教學形式受到了挑戰。

隨著建構主義學習理論的發展，學者對學生學習心理機制的理解也發生了變化。“知識不是通過教師傳授獲得的，而是在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構方式而獲得的。”這個理念逐步深入人心。因此，教師的“傳道、授業、解惑”的職能受到了挑戰。當傳統的教學理念不再適應當前的教學時，新的教學理念就應運而生。

（1）現代教學觀。教學過程可看作師生交流、積極互動、共同發展的過程。在這個過程中，學生是知識積極的探索者和建構者，教師則是學生學習的幫助者和指導者。師生互動有利于培養學生的創新思維和創新能力，促進學生的全面發展。

（2）現代學生觀。學生可看作獨立的、有待完善的、發展中的“人”。教育的職責是要把學生培養成為具有完善人格、豐富知識、創新思維和創新能力的一代新人。鑒于此，在信息技術環境下新的教學理念強調師生之間、學生之間的動態信息交流，通過信息交流實現師生互動，相互影響、相互溝通、相互補充，并實現共識、共享和共進，彼此形成一個真正的“學習共同體”。新的教學理念的核心是“交互”——交往和互動。對教學而言，這意味著對話、參與、共同建構；對學生而言，這意味著心態的開放、主體性的凸顯、個性的張揚、創造性的解放；對教師而言，這意味著上課不僅傳授知識，更要一起分享理解。

2. 信息技術應用創新教學資源

信息技術的發展促使教學資源發生了根本性的變化。其形態除了傳統的文字教材和音像教材，還出現了以多媒體計算機和網絡為載體的教學課件、專題學習網站和網絡課程，構成了立體化的教材體系；再加上印刷品、模型等傳統媒體，以及試卷試題與測評工具、文獻資料、目錄索引和網絡資源等，構成了豐富多彩的教學資源。不同的教學資源可以支持不同的教學活動。尤其是教學課件、專題學習網站和網絡課程，因其具有豐富多樣的信息資源承載形式、靈活方便的交互特點，將被越來越多地應用于信息技術環境下的多元“學與教”方式中。各種教學資源對教學活動的支持作用如表2-1所示。

3. 信息技術應用創新教學過程

信息技術對教學過程的影響表現在教學內容、教學策略（包括教學模式、教學方法和教學組織形式）和教學評價等方面。

（1）信息技術應用對教學內容的影響。傳統教學內容的組織結構是線性的，在教學中強調由淺入深、由近及遠、由具體到抽象的原則。信息技術的運用可以克服線性知識結構的缺陷，使信息具有多種形式、非線性網絡結構的特點，以符合學生的認知規律。教師可以運用信息技術并按照人類的思維方式、基于語義網絡的理論來組織教學內容，從最初的知識節點出發，把呈網狀分布的知識鏈結成一種多層次的知識結構。學生可以根據自己的實際能力和學習需要來安排學習，充分發揮自己的積極性和主動性。另外，教師可以運用信息技術對教學內容進行結構化、動態化和形象化處理。教學內容可以集文本、動畫、聲音、圖像于一體，使知識信息的來源豐富、內容充實、形象生動且具有吸引力。信息技術的運用能夠為學生創造一個寬闊的時域空間，既能超越現實，生動地展示歷史或未來的認識對象，又能拓寬活動范圍，將巨大空間與微觀世界的事物展示在學生面前，還能使教育資源共享變為現實，使學生占有的時域空間不斷擴大。

（2）信息技術應用對教學策略的影響。在信息技術環境下，教師可以利用多媒體計算機創設啟發式、引導式的學習情境，充分調動學生的思維，發揮學生學習的主動性，引導學生積極主動地完成學習任務。學生可以利用多媒體計算機和網絡開展自主學習、協作學習。師生雙方可以通過計算機和網絡進行隨時隨地的交流與溝通，并可以平等地占有資料、交流心得、研討問題。信息技術從根本上改變了傳統的教學結構，使得呈現在學生面前的不再是單一的文字材料和一成不變的粉筆加黑板的課堂，而是多媒體教學資源和教學環境，是學生可以自主學習和協作學習的多媒體網絡教學系統（其輸入/輸出手段的多樣化使教學具有很強的交互能力）。多種學習方式交替使用，可以最大限度地發揮學生學習的主動性，并促使學生完成學習任務。在這種形勢下，我們不僅要重視教師的“教”法，更要重視學生的“學”法。教學模式、教學方法和教學組織形式的改變，使得教學策略研究成為新課程改革的重要內容。

（3）信息技術應用對教學評價的影響。傳統的教學評價主要以考試測驗為主，評價主體、評價內容、評價方式都比較單一。新的教學理念要求教學評價主體多元化、評價方式多元化。信息技術正好可以對評價方法和手段提供支持，例如，運用信息技術編寫的計算機測試工具，既可用于學生自我反饋，也可用作教師電子測評的手段；利用網絡平臺的記錄、分析功能進行的數據挖掘，可以優化教學過程評價；利用計算機制作的檔案袋，可以對學生的成長過程進行跟蹤評價，等等。

4. 信息技術應用創新教學環境

信息技術的發展，改變了傳統的粉筆加黑板的單一的教學環境，構建了多媒體教室、網絡教室、移動網絡教室、專用教室，以及校園網絡環境和互聯網網絡環境，使得“學與教”的活動可以在各種適宜的信息化環境中開展。

多媒體教室可以實現多種教學資源的隨機呈現；網絡教室可讓學生使用信息技術工具和網絡資源進行自主學習與研究型學習；移動網絡教室可以實現不受時間、地點限制的學習活動；專用教室可以滿足特殊學習活動的需要。不同的教學環境可以支持不同的教學活動。可以通過選擇合適的教學環境，充分利用現有的信息技術軟硬件條件，為教學活動提供支持和保障。學校中的信息技術環境還包括教師電子備課室、校園網與學校主控室、錄播教室、區域綜合性應用平臺等公共教學服務環境。教師電子備課室可以為教師提供良好的備課、研討環境；校園網與學校主控室可以為全校教師和學生提供網絡教學平臺及教學資源；錄播教室可以為師生提供優質課的錄制、觀摩和研究；區域綜合性應用平臺可以為學校和本地區的教學、教研提供案例、遠程教學觀摩及評課，為促進學生、教師、學校，乃至地區教育的均衡、和諧發展，以及為深化教育教學改革做出貢獻。

5. 信息技術應用創新學習方式

信息技術在教育教學中的應用，除了影響教學，還會影響學生的學習方式。學習方式是指學生在完成學習任務過程中的基本行為和認知取向。根據國內外學者的研究，學習方式主要有兩種：一種是傳統的學校教育采用的學習方式，注重學生對知識的接受和獨立完成任務，是一種被動的、接受的、封閉的學習方式；另一種是在對傳統學習方式進行反思和批判的基礎上形成的學習方式，注重學生對知識的積極建構和合作學習，是一種主動的、發現的、合作的學習方式。在教學過程中，這兩種學習方式往往同時出現，相互融合在一起，關鍵要看以哪種學習方式為主，以哪種學習方式為輔。傳統的學習方式把學習建立在人的客體性、受動性和依賴性之上，忽略了人的主動性、獨立性和合作性。新的學習方式將被動的、接受的、封閉的學習方式轉變為主動的、發現的、合作的學習方式，提倡自主與探索，發揮學生的主體意識、創造性和實踐能力，從而使學生真正成為學習的主人。

2.2.2　大數據技術提升教學質量

教育大數據是大數據的一個子集，特指教育領域的大數據。所謂教育大數據，是指在整個教育活動過程中所產生的，以及根據教育需要采集到的一切用于教育發展并可創造巨大潛在價值的數據集合。

國務院于2015年8月31日發布的《促進大數據發展行動綱要》指出“數據已成為國家基礎性戰略資源”，并在啟動的“公共服務大數據工程”中明確提出要建設教育文化大數據。由此可見，教育大數據已經上升到了國家戰略層面。

1. 教育大數據的戰略定位

在大數據時代，教育數據的價值正在被廣大教育者重新認識和評估。教育數據不僅是一堆用作統計的簡單“數字”，而且是一種變革教育的戰略資產和科學力量。

（1）教育大數據是一種教育戰略資產。隨著大數據理念在全球的發酵，以美國、英國、法國等為代表的發達國家率先將大數據作為新型戰略資產，視其為“未來的石油”。數據作為戰略資產的觀念被越來越多的國家所認可。國際社會紛紛通過“公共數據開放”運動激發數據活力，以期創造更大價值。從理論上講，任何領域有了人的活動，都可以持續不斷地產生大數據，教育領域也不例外。隨著全球教育信息化的快速發展，教育數據正在以幾何級的規模遞增。以一節40分鐘的普通中學課堂為例，一個學生所產生的全息數據為5～6GB，而其中可歸類、標簽并進行分析的量化數據為50～60MB。除了傳統學校產生的教育數據，互聯網教育市場每天也在產生海量的教育數據。目前，我國教育規模位居世界首位，僅在校生就有2.6億人。如此大規模的教育必將產生世界量級的教育大數據，而如何發揮這筆“資產”的價值則成為我國教育趕超歐美的關鍵。教育大數據是一種無形的資產，是一座可無限開采的“金礦”，充分挖掘與應用是實現數據資產增值的唯一途徑。在這方面，西方發達國家已經先行一步，我國也應該加速部署教育大數據戰略，強化教育大數據戰略資產意識，讓每個人都成為教育大數據的締造者和受惠者，并順應數據開放趨勢，通過教育大數據的適度公開，匯集廣大民眾、企業、政府等多方智慧，使教育數據資產實現不斷增值。

（2）教育大數據是教育領域綜合改革的科學力量。當前我國教育還不完全適應國家經濟社會發展和人民群眾接受良好教育期盼的要求，存在一系列發展難題，如中小學生課業負擔過重，素質教育推進困難；學生創造力不足；城鄉之間、區域之間教育發展不均衡；教育公平問題長期存在；高等教育規模飛躍式擴張導致本科教學質量下滑；各地校園安全事件頻發等。改革是解決教育發展難題的唯一途徑。黨的十八屆三中全會提出要“深化教育領域綜合改革”，將促進教育公平與提升教育質量、考試招生制度改革和教育管理體制改革作為改革的重點任務。雖然我國教育改革的攻堅方向和重點舉措已經明確，但是如何科學、有序、有效地全面推進改革則成為急需解決的關鍵問題。教育改革是復雜的系統工程，需要綜合考慮經濟、文化、社會等因素，而大數據最擅長的就是關聯分析，即從繁雜的交叉領域數據中尋求有意義的關聯。大數據是一股創新的力量，也是一股推動教育領域全面深化改革的科學力量。因此，確立教育大數據的戰略地位已是教育領域綜合改革的必然要求。改革既要有膽魄，更要有科學依據。教育大數據將匯聚無數以前看不到、采集不到、不重視的數據，對這些混雜數據進行深度挖掘，并將其與其他領域（如公安、交通、社保、醫療等）的大數據進行關聯分析。教育決策將不再過度依靠經驗、拍腦袋和簡單的統計結果，而轉向基于數據的科學決策。無論是宏觀的制度與體制改革，還是微觀的教學方法和管理方式的改革，都可以通過科學的數據分析尋找問題的癥結所在，識別不同地區教育發展的獨有規律，然后對癥下藥，實施改革。

（3）教育大數據是發展智慧教育的基石。世界范圍內的教育信息化建設正在走向融合創新的深層次發展階段。在物聯網、云計算、大數據、移動通信等新一代信息技術的推動下，世界上多個國家和地區已將智慧教育作為其未來教育發展的重大戰略。新加坡在《iN2015計劃》中提出了實施智慧教育戰略計劃；韓國于2011年頒布了“智慧教育推進戰略”的國家教育政策；美國在2010年發布的《國家教育技術計劃》中雖未提到智慧教育，但其倡導在信息技術支持下教育系統的全方位、整體性變革的理念與智慧教育不謀而合。技術變革教育的時代已經到來，從數字化教育轉向智慧教育正成為全球教育發展的重要趨勢。智慧教育是依托物聯網、云計算、無線通信、大數據等新一代信息技術所打造的物聯化、智能化、感知化、泛在化的教育生態系統，是數字化教育的高級發展階段。各種智能型技術是構建智慧教育“大廈”的技術支柱，其中，大數據是實現教育智慧化的靈魂所在。教育大數據匯聚存儲了教育領域的信息資產，是發展智慧教育最重要的基礎。教育大數據將促進教育發生幾個方面的重要轉變：其一，教育過程從“非量化”到“可量化”，“學與教”的行為信息將被越來越精確地記錄下來；其二，教育決策從“經驗化”到“科學化”，數據驅動的決策將變得越來越可靠；其三，教育模式從“大眾化”到“個性化”，學習分析技術將賦予教師認識每個“真實”學生的能力，實現因材施教；其四，教育管理從“不可見”到“可視化”，通過可視化技術將實現更直觀、更準確、更高效的教育資源與業務管理。

2. 教育大數據的價值體現

在政府、企業、學校、研究機構、行業協會等社會力量的推動下，大數據在社會各行各業的戰略價值正在逐步凸顯。教育領域的研究者和實踐者也在積極探尋大數據技術與教育最適合的結合點與結合方式。教育大數據的最終價值應體現在與教育主流業務的深度融合，以及持續推動教育系統的智慧化變革上。

（1）教育大數據驅動教育管理的科學化。當前我國的教育管理信息化仍屬于“人管、電控”的管理模式，智能化程度不高，管理水平和效率有待提升。隨著國家教育管理公共服務平臺的建設與運營，我國教育數據的采集工作將越來越規范化、有序化和全面化。在大數據時代，教育數據分析將走向深層次挖掘，既注重相關關系的識別，又強調因果關系的確定。大數據技術能夠從海量的教育數據中發現隱藏的、有用的信息，反映教育系統中實際存在的問題，從而為做好教育管理和決策工作提供科學的數據支持。大數據在教育管理業務中的應用價值主要體現在三個方面：一是教育的科學決策；二是教育設備與環境的智能管控；三是教育危機預防與安全管理。

大數據除了可以對各級各類教育單位的人員信息、教育經費、學校辦學條件、運維服務管理等數據進行圖表式統計與分析，還可以基于各級各類教育機構長期的數據積累，整合社會人口分布、經濟發展、地理環境等，從各類跨行業操作級的應用系統中提取有用的數據，通過數據統計、指標展現、橫向對比、趨勢分析、鉆取轉換等技術方法將數據轉化為知識，為各級管理人員的科學決策提供數據支持。美國政府早在2002年就通過立法的形式確定了教育數據在支持教育科學決策方面的重要地位。

我國的新課程改革雖然在課程內容、教學方法、教學環境等方面取得了進步，但實際的改革效果遠未達到預期目標，其中的原因之一便是忽視了教育數據在課程改革諸多決策上的重要性。可以采取如下措施通過教育大數據來驅動教育管理的科學化：通過設置全方位的傳感器，對教育管理過程中的教學活動、人員信息、學校資產及辦學條件等數據進行采集、匯總、挖掘與分析，并對數據分析結果進行可視化處理；根據各級各類教育管理機構的需求，建立自上而下的教育管理和調度指令發布功能，對各級各類教育管理機構所需的各方面信息與數據、資產設備、教學活動、企業運維服務管理數據等進行遠程可視化質量監控與管理；通過對教育設備的智能化管控，實現設備的科學使用，降低能耗和管理負擔，節約開支。例如，江南大學建設了“校園級”智能能源監管平臺，該平臺通過物聯網、通信、信息、控制、檢測等前沿技術智能化監管能源，將原來能源管理過程中的“模糊”概念變成清晰數據，從而為管理者提供更好、更科學的決策支持，打造低碳綠色校園。

近年來，校園安全問題已成為社會關注的熱點。通過對傳感設備所采集的數據及信息系統所匯聚的數據進行實時監控與對比分析，可以對校園的安全運行狀況進行預警，以提前預防、妥當處理教育危機，提高教育安全管理水平。此外，大數據在提升學校網絡安全、改善教學和科研管理、完善學生救助體系、促進區域教育均衡發展等方面也有極大的應用價值。

（2）教育大數據驅動教學模式的改革。通過應用大數據技術對海量教學數據進行分析與預測，將改變傳統千篇一律的教學模式，有利于真正實現個性化教育。以翻轉課堂、MOOC等為代表的新型教學模式的成功開展，離不開大數據的支持。通過對學生學習歷程記錄進行分析，教師能夠快速、準確地掌握每位學生的興趣點、知識缺陷等，從而為設計更加靈活多樣、更具針對性的學習活動提供數據支持。傳統預設的固化課堂教學將轉變為動態生成的個性化教學。在大數據的支持下，教師能夠更好地認識自己和學生，從而不斷改進教學模式與策略，并且在學生進行自我導向學習時，真正變成學生學習的促進者與協作者。學校可以利用大數據技術對教師進行全面考核，跟蹤教師成長過程。教師可以運用回歸分析、關聯規則挖掘等方法來分析教學方法和手段的有效性，并及時調整教學方案，優化教學方法，提高教學質量。

（3）教育大數據驅動個性化學習的真正實現。大數據將使得教師和機器能夠真正了解每位學生的真實情況，從而為其提供真正個性化的學習資源、學習活動、學習路徑、學習工具與服務等。網絡學習雖然具有天然的個性化優勢，然而缺少大數據的支持，機器將無法真正了解每位學生，也就無法實現個性化資源與服務的推送。如果說互聯網促進了教育的民主化，那么大數據將實現教育的個性化，而教育個性化的首要體現便是學習的個性化。

無論是研發中的各類適應性學習系統，還是市場上推廣應用的各種適應性學習系統，要實現為不同學生提供個性化學習服務的目的，都依賴于大量學習過程數據的采集與深度分析。例如，美國紐約一家在線教育公司Knewton 的主打產品是適應性在線學習系統，其采用適配學習技術，通過數據收集、推斷及建議“三部曲”來為學生提供個性化學習建議。其中，數據收集階段首先會建立學習內容中不同概念的關聯，然后將類別、學習目標與學生互動集成起來，最后由模型計算引擎對數據進行處理。推斷階段會通過心理測試引擎、策略引擎及反饋引擎對收集的數據進行分析，分析的結果將供建議階段進行個性化學習推薦使用。建議階段通過建議引擎、預測性分析引擎為教師與學生提供學習建議，并提供統一匯總的學習歷史。

2.2.3　人工智能技術引入智慧教育

隨著人工智能技術的發展和教育信息化的不斷深入，人工智能技術在現代教育領域中的應用日益受到人們的重視。從滬江網的“Uni 智能學習系統”到學霸君的“高考機器人”，再到英語流利說的“AI 英語老師”，人工智能技術開始進入和影響在線教育。目前，人工智能技術在教育領域的落地場景主要包括語言類口語考試和智能閱卷、自適應學習、虛擬學習助手和專家系統，基本覆蓋“教、學、考、評、管”全產業鏈條。一部分在線教育平臺通過引入人工智能技術來提升服務效果，通過采用技術引流與直播課程相結合的形式來吸引用戶付費；另一部分技術導向型企業則利用技術輸出的形式與體制內學校合作，將人工智能技術運用于口語測評、智能評卷等場景，商業前景向好。目前，人工智能技術在教育中的應用主要包括智能教學系統、智能化考試系統、智能代理技術和虛擬現實技術等。

1. 智能教學系統

智能教學系統是一個復雜的軟件系統，由專家模塊（知識庫）、學生模塊、教學模塊和智能接口四部分組成。

專家模塊包括系統要傳授給學生的所有知識，體現了專家智慧；學生模塊通過比較學生行為與專家行為，對學生進行智能模擬，包括學生的知識狀態、認知特點和個性特點等，從而反映學生對知識的理解程度，以及反饋學生的學習情況；教學模塊根據一定的教學原理，在適當的教學策略指導下選擇適當的教學內容，并以適當的表達形式在適當的時候呈現給學生；智能接口作為學生和系統交流信息的橋梁，為學生提供了表達知識和信息的手段；作為系統與用戶的交互界面，為其他各模塊提供智能化的多媒體知識輸入、用戶信息和行為獲取、知識輸出的途徑。

2. 智能化考試系統

人工智能技術的發展為計算機輔助教學領域注入了很多新的內容。將專家系統引入試題組卷中，研制高質量的智能化考試系統已成為當前計算機輔助教學領域的重要課題。專家系統是一種能夠依靠大量專門知識解決特定領域復雜問題的計算機智能軟件系統。專家系統的特點之一就是能夠進行符號操作，用符號表示知識，把問題概念表示成符號集合。

3. 智能代理技術

智能代理技術的誕生和發展是分布式人工智能技術和網絡技術發展的必然結果。智能代理研究近幾年已經成為基于網絡的分布式人工智能研究的一個熱點。代理是指能在某一環境中運行，能響應環境的變化，并且能靈活自主地采取行動以滿足設計目標的計算實體。其本質上就是一個計算機軟件程序。它運行于動態環境中，并具有較高的自治能力，能夠接受其他實體（如用戶及其他智能體、系統或機器等）的委托并為之提供幫助和服務。同時，它能夠在該目標的驅動下主動采取包括社交、學習等手段在內的各種必要的行動，以感知、適應并作用于動態變化的環境。將智能代理技術應用于教育領域，能有效克服現階段系統的局限性。

4. 虛擬現實技術

虛擬現實是由多媒體技術與仿真技術相結合而生成的一種令人感到身臨其境、交互式的人工虛擬世界。它綜合了計算機圖形學、圖像處理與模式識別、智能技術、傳感技術、語音處理與音響技術、網絡技術等多門科學，將計算機處理的數字化信息變為人所能感受的、具有各種表現形式的多維信息。虛擬現實技術在教學上的應用模式有兩種：一種是虛擬課堂，即以學生為虛擬對象或以教師為虛擬對象的所謂“虛擬大學”；另一種是虛擬實驗室，即以設備為虛擬對象，運用計算機建立能客觀反映現實世界規律的虛擬儀器，進行虛擬實驗，從而部分地替代在現實世界難以進行的實驗，使得學生和科研人員可在計算機上進行虛擬實驗和虛擬預測分析。