在工業(yè)4.0時代，我們必須深刻意識到，教育事業(yè)發(fā)展正處于機遇與挑戰(zhàn)并存時代。技術(shù)的飛速發(fā)展也進一步為教與學方式的變革提供更多支撐環(huán)境，成為構(gòu)建智慧教育新格局的一個重要組成部分。

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【編者按】在大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)下，我們正在進入工業(yè)4.0時代。技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日漸成為常態(tài)，教育變革被打下了深刻的時代烙印。在此背景下，具備多元化、個性化、智能化等特征的智慧教育已成為未來教育的主要形態(tài)。

本文從工業(yè)4.0教育變革的趨勢和走向的角度出發(fā)，闡述了在智能信息技術(shù)推動下，教育系統(tǒng)的整體革新和內(nèi)部優(yōu)化，闡明了智慧教育發(fā)展的方向。

當下，人類正站在第四次工業(yè)革命的風口浪尖，以人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)正引發(fā)新一輪教育變革，牽引著人類教育向智慧教育階段轉(zhuǎn)型和演進。目前，我國教育發(fā)展在實現(xiàn)大規(guī)模的個性化教育、教育精準化管理和教育高位均等目標上仍然面臨諸多問題。工業(yè)4.0時代，智能信息技術(shù)與教育教學的深度融合有望破解上述教育發(fā)展瓶頸，推動教育系統(tǒng)的又一次革命性變革，打造智慧教育新格局，繪就大國教育新藍圖，為建設(shè)教育強國插上騰飛的翅膀。

一、工業(yè)革命4.0：新一輪教育變革的推動力

人類教育伴隨著人類的出現(xiàn)而產(chǎn)生，隨人類社會的發(fā)展而進化。社會形態(tài)的變遷和媒介技術(shù)的發(fā)展，一直是推動教育變革的根本性力量。回溯教育發(fā)展歷程，無論是口語、文字，還是電子模擬技術(shù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)，每一種技術(shù)形態(tài)的出現(xiàn)都引發(fā)了人類教育的革命性變革。當下，人類正站在第四次工業(yè)革命的風口浪尖，以人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)正引發(fā)新一輪教育變革，牽引著人類教育向智慧教育階段轉(zhuǎn)型和演進。

(一)第四次工業(yè)革命悄然而至

迄今為止，人類社會已經(jīng)歷了三次工業(yè)革命，現(xiàn)正處于第四次工業(yè)革命時代。“工業(yè)4.0”一詞起源于德國政府推動制造業(yè)計算機化的高科技戰(zhàn)略項目，被認為是制造業(yè)數(shù)字化的下一個階段，具備深度網(wǎng)絡(luò)化、綠色化、智能化和生產(chǎn)組織方式分散化這四大特征。2016年1月，第46屆世界經(jīng)濟論壇在瑞士達沃斯舉行，主題是“掌控第四次工業(yè)革命”，創(chuàng)始人兼執(zhí)行主席施瓦布表示：“在全球諸多挑戰(zhàn)中，如何塑造第四次工業(yè)革命是世界正面臨的最強有力的挑戰(zhàn)。隨著移動網(wǎng)絡(luò)、傳感技術(shù)以及人工智能和機器學習的出現(xiàn)，第四次工業(yè)革命無論在發(fā)生速度、涉及規(guī)模還是沖擊力度上，都將遠超前三次技術(shù)革命”。在工業(yè)4.0時代，集成、智能、創(chuàng)新、融合等成為社會發(fā)展的關(guān)鍵詞，人工智能、虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、3D打印等信息技術(shù)成為推動社會前進的關(guān)鍵力量。

(二)工業(yè)4.0時代教育變革的趨勢和走向

在討論第四次工業(yè)革命背景下教育變革的趨勢和走向之前，有必要重新回顧教育的發(fā)展歷程。學界對教育的發(fā)展學說存在兩種較為典型的闡述或認識：一種是基于社會形態(tài)變遷的“四次教育革命說”，一種是基于技術(shù)革新的“六次教育革命說”。

從社會變遷角度觀察，許多學者以生產(chǎn)力和技術(shù)發(fā)展水平以及與之相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為標準，把人類社會劃分為“原始社會—農(nóng)業(yè)社會—工業(yè)社會—信息社會”四種形態(tài)。按照這種觀點，人類社會已經(jīng)歷了三次教育革命，現(xiàn)正處于第四次教育革命。第一次教育革命以文字和學校的出現(xiàn)為主要標志；第二次教育革命以造紙術(shù)和印刷術(shù)的發(fā)明為主要標志；第三次教育革命以班級授課制的出現(xiàn)為主要標志；第四次教育革命由計算機和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)引發(fā)教育系統(tǒng)的全面變革為標志。

從技術(shù)革新角度觀察，教育變革與信息傳播技術(shù)革命直接關(guān)聯(lián)。人類信息傳播技術(shù)的革命歷程如下：口語(約350萬年前產(chǎn)生)→文字(約公元前3500-前3000年產(chǎn)生)→印刷術(shù)(約公元7世紀產(chǎn)生)→電子模擬信息技術(shù)(約19世紀末20世紀初產(chǎn)生)→多媒體網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)(20世紀90年代產(chǎn)生)，目前正處于以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬現(xiàn)實等智能信息技術(shù)為標志的革命當中。因此，根據(jù)上述革命歷程，部分專家學者將人類教育相應(yīng)地劃分為六次教育革命。

事實上，教育的發(fā)展和變革與社會形態(tài)的變遷和媒介技術(shù)的發(fā)展均息息相關(guān)，正如圖1所示，兩者相互促進，推動教育不斷向前發(fā)展。1769年，英國人詹姆斯·瓦特改良了蒸汽機，推動了機械化生產(chǎn)時代的到來，社會形態(tài)由農(nóng)業(yè)社會進入工業(yè)社會。1870年，電能的突破和應(yīng)用、內(nèi)燃機的出現(xiàn)、勞動分工及批量生產(chǎn)的實現(xiàn)等拉開了第二次工業(yè)革命的序幕。在工業(yè)1.0和2.0時代，為適應(yīng)機器大生產(chǎn)的需求，以班級授課為主要形式的標準化教育成為主流，并為工業(yè)生產(chǎn)流水線輸送了大量符合標準的產(chǎn)業(yè)人才。進入信息時代，計算機、電子信息技術(shù)的發(fā)明、普及和應(yīng)用掀起了第三次工業(yè)革命，信息技術(shù)開始進入教育領(lǐng)域，多媒體教學、計算機輔助教學、數(shù)字化資源等開始出現(xiàn)。如今，以大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等為代表的智能信息技術(shù)正引領(lǐng)我們進入工業(yè)4.0時代，技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日漸成為常態(tài)，教育變革被打下了深刻的時代烙印。在此背景下，具備多元化、個性化、智能化等特征的智慧教育已成為未來教育的主要形態(tài)。

(三)以教育信息化引領(lǐng)教育現(xiàn)代化的國家戰(zhàn)略

在工業(yè)4.0時代，我們必須深刻意識到，教育事業(yè)發(fā)展正處于機遇與挑戰(zhàn)并存時代。黨的十九大提出要在教育大國的基礎(chǔ)上建設(shè)教育強國，把教育事業(yè)放在優(yōu)先發(fā)展的位置，加速實現(xiàn)教育現(xiàn)代化。習近平總書記在中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組第一次會議上強調(diào)“沒有信息化就沒有現(xiàn)代化”，將信息化的戰(zhàn)略地位提到了新的高度。中國外文出版發(fā)行事業(yè)局局長、教育部原副部長杜占元認為加快教育信息化發(fā)展，是對全面推動教育現(xiàn)代化的有力支撐。對新時代教育信息化的重要性，他用“四個必將”加以闡明，即教育信息化必將帶來教育理念的創(chuàng)新和教學模式的深刻革命，必將成為促進教育公平和提高教育質(zhì)量的有效手段，必將成為泛在學習環(huán)境和全民終身學習的有力支撐，必將帶來教育科學決策和綜合治理能力的大幅提高。在2018年4月印發(fā)的《教育信息化2.0行動計劃》中也明確提出：以教育信息化支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化，是新時代我國教育改革發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，對于構(gòu)建教育強國和人力資源強國具有重要意義。

二、智能信息技術(shù)推動智慧教育發(fā)展

智能信息技術(shù)包括以人工智能、虛擬現(xiàn)實等為代表的智能技術(shù)和以大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為代表的信息技術(shù)，是工業(yè)4.0時代推動智慧教育發(fā)展的關(guān)鍵力量。目前，我國智慧教育雖在基礎(chǔ)設(shè)施與平臺建設(shè)等方面取得一定成績，但與真正實現(xiàn)智慧教育目標仍有相當距離。智能信息技術(shù)的快速發(fā)展有望破解當前智慧教育發(fā)展所面臨的主要問題，如圖2所示，將智能信息技術(shù)深度融入教育教學全過程，推動教育創(chuàng)新發(fā)展，是真正實現(xiàn)智慧教育的必由之路。

(一)智慧教育發(fā)展面臨的主要問題

智慧教育的出現(xiàn)源自2008年IBM總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛在紐約市外交關(guān)系委員會發(fā)表的演講《智慧地球：下一代的領(lǐng)導(dǎo)議程》，不久之后，在“智慧地球”理念的引導(dǎo)下，智慧教育破繭而出，成為信息時代教育發(fā)展的高級階段和未來方向。自誕生之日起，智慧教育的研究熱度一直都居高不下。受限于前期基礎(chǔ)和智能信息技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的成熟度，現(xiàn)階段的智慧教育仍停留在理論研究、小范圍試點的量變積累階段，只有用智能信息技術(shù)解決我國當前教育發(fā)展面臨多年的主要問題與普遍性問題，智慧教育才能“破繭成蝶”，迎來質(zhì)變。

筆者認為，我國發(fā)展智慧教育的核心價值在于將智能信息技術(shù)與教育教學全過程進行深度融合，破解目前教育發(fā)展面臨的瓶頸問題，打通“任督二脈”，促進全面革新，迎來我國教育新的黃金發(fā)展期。經(jīng)過多年的探索與積累，我國教育信息化事業(yè)厚積薄發(fā)，已進入關(guān)鍵的破殼期。《教育信息化2.0行動計劃》的發(fā)布，不僅標志著教育信息化進入一個新的發(fā)展時代，也標志著智慧教育從1.0邁向2.0時代，智慧教育將不再僅限于少數(shù)發(fā)達省市層面的初步探索，而將在全國范圍進行推廣實施。智慧教育2.0時代，以智能信息技術(shù)推動教育創(chuàng)新發(fā)展成為當前的首要目標，為實現(xiàn)這一目標，我們需要解決當前智慧教育發(fā)展面臨的諸多問題。

1.大規(guī)模的個性化教育問題。實現(xiàn)個性化教育是教育普及化以后對未來教育的美好理想和普遍追求，受限于我國龐大的學生規(guī)模，加之技術(shù)的教育應(yīng)用價值也未能得到有效發(fā)揮，難以實現(xiàn)每個學生按照自己的需求和喜好進行的個性化學習。

2.教育教學精準化管理問題。在教學過程中，教師對教學過程及學生學習效果的判斷依然在很大程度上依賴于以往的經(jīng)驗，教學的改進缺乏科學的依據(jù)；在教育管理過程中，管理人員經(jīng)常存在憑經(jīng)驗辦理、拍腦袋決策的情況，難以對教育過程做出精準的調(diào)控和管理。

3.綜合思維能力培養(yǎng)問題。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式和人才評價機制重知識輕能力，教學更多是幫助學生理解和掌握書本知識，導(dǎo)致學生普遍應(yīng)試能力強，創(chuàng)新思維能力、系統(tǒng)思維能力則非常欠缺，無法滿足當前社會發(fā)展對創(chuàng)新型人才的需求。

4.教育高位均衡發(fā)展問題。由于各地經(jīng)濟社會發(fā)展不平衡，導(dǎo)致我國城鄉(xiāng)之間、東部沿海和西部地區(qū)之間的教育發(fā)展水平存在巨大差異，近年來，雖通過信息技術(shù)努力縮小差距，但仍未根本性破解這個難題，實現(xiàn)教育高位均衡的目標。

5.學習認證體系建設(shè)問題。MOOC、SPOC等在線教育模式的出現(xiàn)及推廣雖極大豐富了教育的形式，卻也暴露了目前教育缺乏有效的學習認證體系，除學校面授以外的其他學習過程和學習成果難以獲得公眾認可，在線教育缺乏應(yīng)有的公信力。

(二)智能信息技術(shù)破解智慧教育發(fā)展難題

客觀地說，上述問題是教育發(fā)展所積累的、在上一次工業(yè)革命發(fā)展形態(tài)下難以得到有效解決的教育問題，也是在工業(yè)革命4.0背景下必須解決的教育問題。當前，以人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等為主要標志的智能信息技術(shù)的快速發(fā)展為破解上述教育難題、推動智慧教育發(fā)展提供了極具說服力的解決方案。

1.AI+VR：營造有智慧的第二學習世界

AI(Artificial Intelligence)早于1956年在美國達特茅斯學院舉辦的夏季學術(shù)研討會上提出，但直至21世紀，在云計算和大數(shù)據(jù)的推動下，AI才逐漸受到人們的重視，并開始在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。VR(Virtual Reality)是一種綜合了計算機圖形學、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能技術(shù)等多領(lǐng)域成果的新技術(shù)，早在20世紀90年代就被引入教育，是目前最具交互性的技術(shù)，能創(chuàng)造沉浸式環(huán)境，幫助學生獲得真實的互動視角，通過虛擬物理環(huán)境中的真實場景，解決地理、醫(yī)學、物理等學科由于高危險、高成本等原因，無法進行實際操作、訓(xùn)練的教育難題。

AI主要探索的是人類智慧的本質(zhì)，VR主要研究外部環(huán)境，兩者研究方向雖不同，但隨著技術(shù)的融合，AI和VR未來必將趨于融合，兩者發(fā)揮各自的優(yōu)勢，并在一定程度上彌補對方的缺陷。在教育領(lǐng)域，AI和VR的結(jié)合將為學習者營造有智慧的第二學習世界，這個世界由VR虛擬的物理環(huán)境中的真實場景所組成，AI技術(shù)的引入為這個世界增加了智慧特征，能計算各種信息，虛擬各種學習場景，根據(jù)學習者特征智能地設(shè)定學習路徑、推送學習資源，從根本上解決學習交互的問題，實現(xiàn)個性化教育。另外，這種學習環(huán)境最大限度培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力，通過開放式學習情境，發(fā)散思維，激發(fā)學生潛能，引導(dǎo)學生主動構(gòu)建知識。業(yè)界常說，VR將帶你進入“第二個世界”，但正如Facebook的CEO馬克·扎克伯格所言，有智慧的世界才是真正的第二世界，只有將AI與VR結(jié)合起來，才能最大限度發(fā)揮其教育應(yīng)用價值。

2.大數(shù)據(jù)+物聯(lián)網(wǎng)：推進教育管理精準化和教學智慧化

人類正在從IT(Information Technology)時代走向DT(Data Technology)時代，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)推動教育管理精準化和教學智慧化已成為重要趨勢。大數(shù)據(jù)的教育應(yīng)用過程包括數(shù)據(jù)采集、存儲、分析及呈現(xiàn)等一系列步驟，其中數(shù)據(jù)采集是關(guān)鍵，正所謂“巧婦難為無米之炊”，只有具備一定數(shù)量的教育數(shù)據(jù)，才能進行分析并挖掘出隱含的教育信息。物聯(lián)網(wǎng)是大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)的主要來源，通過傳感器、電子標簽(RFID)等教育環(huán)境或設(shè)備的感知技術(shù)，可穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實設(shè)備、眼動儀、腦電儀等學習者狀態(tài)的感知技術(shù)，以及感知數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實現(xiàn)人、物體和環(huán)境的數(shù)據(jù)感知與收集功能。正因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智慧教育體系不但聯(lián)接了作為智慧體的人，也聯(lián)接了更多智能教育設(shè)備和教育環(huán)境。

物聯(lián)網(wǎng)采集的教育數(shù)據(jù)大體上可以分為兩類：管理數(shù)據(jù)和教學數(shù)據(jù)。對于教育管理類數(shù)據(jù)，主要通過教育治理決策支持系統(tǒng)對科研動態(tài)、人員資金、資源設(shè)備、校園安全、網(wǎng)絡(luò)輿情等進行準確分析和研判，精準把握學校發(fā)展動態(tài)，并對關(guān)乎學校未來發(fā)展及日常運作的事件做出科學的決策。對于教育教學類數(shù)據(jù)，通過研制師生成長和發(fā)展的大數(shù)據(jù)模型，掌握學生的學習興趣、學習風格，挖掘?qū)W生潛能，支持學生個體、群體的學業(yè)水平評估與動態(tài)監(jiān)測，支持學生個性化課程和學習資源的推送，優(yōu)化學生成長路徑，實現(xiàn)學生的智慧學習；分析評價教師教學表現(xiàn)，支持教師對自己的教育教學活動進行調(diào)節(jié)、校正和監(jiān)控，優(yōu)化教師專業(yè)成長路徑與教學方式，實現(xiàn)教師的智慧教學。通過教育大數(shù)據(jù)，能一改往日憑經(jīng)驗管理和教學的現(xiàn)象，有效推進教育管理的精準化和教與學的個性化。

3.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”：優(yōu)化教育服務(wù)模式和資源配置方式

“互聯(lián)網(wǎng)+”思維的核心是基于互聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)形態(tài)創(chuàng)新。在教育領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用優(yōu)化和創(chuàng)新了教育服務(wù)模式，原來由供給方驅(qū)動的教育服務(wù)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓪W習者驅(qū)動的教育服務(wù)，教育更加關(guān)注學習者的需求，并不斷根據(jù)學習者對教育服務(wù)的反饋來調(diào)整、提高服務(wù)質(zhì)量。更重要的是，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，教育資源的配置方式也在發(fā)生變化，教師資源及其他數(shù)字化資源等不再以學校為單位進行配置，而是通過互聯(lián)網(wǎng)進行流動，實現(xiàn)更大范圍內(nèi)的共享。在流動過程中，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點既是資源的消費者，也都有可能成為資源的生產(chǎn)者，教育資源在不斷流動的同時也在不斷更新，有效保證了教育資源的質(zhì)量。另外，這種資源配置方式能解決偏遠農(nóng)村地區(qū)師資落后、教育資源匱乏等問題，提高教育教學質(zhì)量，推動教育均衡發(fā)展。

4.普適計算：改善教育服務(wù)的適配性

普適計算最早于1988年由施樂公司的Mark Weiser提出，強調(diào)把計算機嵌入到環(huán)境或日常工具中去，讓計算機本身從人們的視線中消失，讓人們注意的中心回歸到要完成的任務(wù)本身。普適計算的關(guān)鍵技術(shù)包括上下文感知、自然交互技術(shù)以及自適應(yīng)技術(shù)，上下文感知能通過上下文的變化情況作出響應(yīng)，自然交互技術(shù)能幫助計算機完成與物理空間環(huán)境的對話，自適應(yīng)技術(shù)能根據(jù)請求即時為用戶匹配最佳資源。在教育領(lǐng)域，普適計算為改善教育服務(wù)的適配性提供了有效解決方案，通過感知、交互和自適應(yīng)等一系列操作，為學習者動態(tài)匹配所需的設(shè)備、資源和服務(wù)，有效支持個性化教育發(fā)展。

5.區(qū)塊鏈：打造更加開放和更具公信力的教育系統(tǒng)

區(qū)塊鏈是近年來十分火熱的比特幣這類數(shù)字貨幣的底層技術(shù)，其最大特征是去中心化、開放性和透明性。區(qū)塊鏈技術(shù)或許代表著下一代互聯(lián)網(wǎng)，盡管目前該技術(shù)主要用于金融領(lǐng)域，但其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。從《教育信息化2.0行動計劃》已提及區(qū)塊鏈技術(shù)一詞來看，我們也許可以從中一窺端倪。另外，隨著“新高考”制度改革的逐步推進以及“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的不斷發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)的教育應(yīng)用將迎來良好發(fā)展契機，在構(gòu)建在線教育、社區(qū)教育等非正規(guī)學習成果認證體系、打造更加開放和更具公信力的教育系統(tǒng)方面將發(fā)揮重要作用。未來三五年內(nèi)，區(qū)塊鏈技術(shù)或?qū)⒊蔀榻逃I(lǐng)域的熱點話題。

三、工業(yè)4.0時代的智慧教育新格局

工業(yè)4.0時代，在智能信息技術(shù)的推動下，各種教育難題有望得到解決，智慧教育進入快速發(fā)展階段，新的智慧教育格局正逐漸形成。所謂格局是指對事物的認知程度和認知范圍，其中“格”是指對事物的認知程度，格要精、細；“局”是指對事物的認知范圍，局要大。筆者認為，智慧教育的“局”體現(xiàn)在通過智能信息技術(shù)明確教育系統(tǒng)整體進化革新的方向和范圍，“格”體現(xiàn)在教育系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素的優(yōu)化和升級，如圖3所示，技術(shù)驅(qū)動教育發(fā)展，由內(nèi)而外，最終形成智慧教育新格局。

(一)智慧教育的“局”：教育系統(tǒng)整體進化革新的方向和范圍

1.教育系統(tǒng)宏觀上擴展了科學治理和統(tǒng)籌決策能力，微觀上具有了個性化能力

以數(shù)據(jù)驅(qū)動為核心動力，以人工智能為關(guān)鍵技術(shù)，教育系統(tǒng)在宏觀上擴展了科學治理和統(tǒng)籌決策能力，形成對教育管理及決策過程的科學指導(dǎo)、對教育設(shè)備與環(huán)境的智能管控、對教育危機的有效預(yù)防與安全管理等；在微觀上具有了個性化能力，聚焦精準教學，向?qū)W生推薦個性化學習路徑和學習資源，客觀評價教學質(zhì)量，輔助教師更好地調(diào)整和改進教學策略，重構(gòu)教學流程，完善課程的設(shè)計與開發(fā)等。

2.教育系統(tǒng)提升了對教育形態(tài)與類型的適應(yīng)能力

在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、普適計算、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的推動下，物理空間和網(wǎng)絡(luò)空間趨于融合，云端一體化教育環(huán)境建設(shè)步伐加快，教育變得更加開放、智慧、多元，線上線下相結(jié)合的教學方式逐漸成為主流，教育服務(wù)具有更強的適應(yīng)性，能夠以不同的方式、不同的形態(tài)展現(xiàn)給不同的學習者，以適應(yīng)不同類型的學習需求，正規(guī)的學校教育和非正規(guī)的社區(qū)教育、自主學習等的界限逐漸被打破，終身學習具備了良好的教育環(huán)境和教育條件。

3.教育系統(tǒng)具有了內(nèi)部因素正反饋和自我進化的能力

通過對教育數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析與深度挖掘，為教育系統(tǒng)內(nèi)部因素的自我進化帶來前瞻性引導(dǎo)，使得教育教學流程、教與學方式、教育資源服務(wù)、教學質(zhì)量評價等內(nèi)部各要素形成正反饋和內(nèi)部進化的能力，促進教育系統(tǒng)整體的自我演化和動態(tài)平衡。另外，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用把教師、學生、家長、教育管理者和社會公眾等聯(lián)系在一起，每個人都是教育網(wǎng)絡(luò)中的一員，根據(jù)知識結(jié)構(gòu)的發(fā)展、學習者與教學者的評價和信息反饋等，進行智能分析和判斷，并由教學者和學習者協(xié)同在現(xiàn)有教育系統(tǒng)基礎(chǔ)上完成進化或生成新的信息、資源等確保其具備可持續(xù)發(fā)展的生命力。

4.教育系統(tǒng)層次與結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變革

智慧教育發(fā)展促進了知識體系的交流融合，學科專業(yè)、教育類型、教育階段的界限將慢慢變得模糊，加之學生“數(shù)字原住民”的特征加劇了學生的差異，推動人才培養(yǎng)模式的不斷創(chuàng)新，教育系統(tǒng)傳統(tǒng)涇渭分明的層次結(jié)構(gòu)將逐漸被打破。另外，區(qū)塊鏈的出現(xiàn)有望加快學習成果認證體系的完善，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用加快教育供給側(cè)改革步伐，教師、學生、企業(yè)等共同參與的教育新生態(tài)和教育產(chǎn)業(yè)鏈條正逐漸形成，教育機制體制結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性變化。

(二)智慧教育的“格”：教育系統(tǒng)內(nèi)部各要素的優(yōu)化和升級

教育是一個復(fù)雜而又完整的系統(tǒng)，根據(jù)不同的劃分標準，其基本構(gòu)成要素各不相同。筆者根據(jù)教育系統(tǒng)內(nèi)部各要素的優(yōu)化和升級，將智慧教育的“格”分為全新的教育理念、教育教學流程的重組、人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新等九大要素。

1.全新的教育理念

教育理念是人們對教育的理性認識成果，是指導(dǎo)教育實踐活動的主要依據(jù)，正確、先進的教育理念能有效促進學生全面發(fā)展，反之，錯誤、落后的教育理念則有可能為學生成長帶來不可預(yù)估的惡劣影響。因此，先進的教育理念是智慧教育必不可少的重要成分。值得關(guān)注的是，智能信息技術(shù)在教育教學中的不斷深入應(yīng)用正倒逼著傳統(tǒng)教育理念的不斷更新，具體表現(xiàn)在這三個方面：第一，教育理念從封閉走向開放?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展縮短了人們的時空距離，獲取信息的方式更加快速、便捷，傳統(tǒng)封閉式教育格局正在被一種全方位的開放式教育模式所取代；第二，教育理念從單一走向多元。技術(shù)的應(yīng)用擴大了學生的差異，多元化教育理念不斷深入人心，教育變得越來越具柔性，教學過程及管理過程也變得更加彈性和有活力；第三，教育理念從一刀切走向個性化。信息社會鼓勵學生張揚個性，勇于質(zhì)疑，創(chuàng)造更多條件激發(fā)學生創(chuàng)造性思維，為個性化教育提供資源和環(huán)境。

2.教育教學流程的重組

教育教學流程的重組及再造是促進信息技術(shù)與教育教學深度融合的關(guān)鍵所在。西安電子科技大學校長楊宗凱曾多次強調(diào)：“信息化的關(guān)鍵在于‘化’，‘化’就是教育流程的重組與再造”。重組教育教學流程是一個十分龐大的命題，涉及教育的方方面面，這里主要強調(diào)四個方面的重組：第一，角色重組。老師由知識傳授者變?yōu)榻虒W活動組織者，學生從教學資源和知識的消費者變?yōu)橄M者、創(chuàng)造者雙重身份，企業(yè)從工具提供者變?yōu)橘Y源提供者和學習活動參與者；第二，教學結(jié)構(gòu)重組?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展推動在線教學與課堂教學的有機融合，最大限度滿足不同學生的學習需求，減輕教師教學壓力；第三，課程模式重組。翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)打破了固定化、流程化的課程學習模式，學習由“先教后學”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W后教”，學生的自主學習和協(xié)作學習能力得到極大鍛煉；第四，教育資源重組。學生可通過“一張網(wǎng)，一個移動終端”網(wǎng)羅最優(yōu)質(zhì)資源，足不出戶就可聽到名師講課。另外，這種教育資源重組還有利于緩解教育發(fā)展不均衡的問題，利用互聯(lián)網(wǎng)為偏遠山區(qū)學生輸送更多優(yōu)質(zhì)學習資源，縮小城鄉(xiāng)間教育發(fā)展的差距。

3.教與學方式的變革

隨著新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的提出，變革教與學方式的呼聲一直十分高漲，并且出現(xiàn)了像昌樂二中、鳳城六中這樣的典型案例。技術(shù)的飛速發(fā)展也進一步為教與學方式的變革提供更多支撐環(huán)境，成為構(gòu)建智慧教育新格局的一個重要組成部分。在教學方式方面，從“重傳授”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸匕l(fā)展”。教師不再居高臨下地向?qū)W生灌輸知識，傳統(tǒng)講授式教學逐漸向更有利于促進學生全面發(fā)展的自主學習、合作學習、探究性學習等形式轉(zhuǎn)變；在教學元素方面，知識、資源、信息、數(shù)據(jù)等成為重要組成部分；在教學特征方面，學習變得隨時隨地、動態(tài)適需，通過云端一體化學習環(huán)境，學習可隨時發(fā)生在除學校以外的其他任何地方。另外，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、普適計算等技術(shù)在教育中應(yīng)用的不斷深入，許多網(wǎng)絡(luò)學習空間、在線教學平臺等都可以根據(jù)學生的個性化特征及學習需求等動態(tài)調(diào)整教學內(nèi)容及方式，為學生個性化學習服務(wù)。

4.學習空間的重構(gòu)

學習空間環(huán)境既包括由物理空間及其內(nèi)部設(shè)備所構(gòu)成的空間環(huán)境(即“教室”)，也包括基于網(wǎng)絡(luò)的線上學習空間環(huán)境。正所謂“工欲善其事必先利其器”，越來越多教育工作者意識到學習空間的重要性，提出要重構(gòu)學習空間，優(yōu)化學習環(huán)境。自2015年起，《地平線報告》連續(xù)三年把“學習空間重構(gòu)”作為未來影響教育的發(fā)展趨勢。當前，一場學習空間環(huán)境改造運動正在興起。

學校教室的傳統(tǒng)布局采用最古老的“三中心”(教師、書本、知識)模式進行授課。這種教室環(huán)境限制了新型教學模式的開展和學生的個性發(fā)展，不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。因此，迫切需要將傳統(tǒng)呆板教室改造為具有創(chuàng)新性、靈活性、開放性等特征的新型現(xiàn)代教室。具體來說，教室改造需要遵循四個原理：第一，建筑學原理，包括了解學生就座、起立時桌椅的必要活動面積，確定教室的平面形狀和尺寸等；第二，心理學原理，包括考慮教學空間尺度和環(huán)境色彩對人的行為和情緒的影響，不同學科對環(huán)境特有的審美要求等；第三，人體工學原理，包括選擇適合大多數(shù)人的尺度要素，運用人體工學理論選擇課桌、椅子、講臺等物品；第四，教育學原理，包括采用靈活多樣的布局方式，合理引入和使用教學IT設(shè)備，允許信息和資源的交流和共享等。

除教室空間外，網(wǎng)絡(luò)學習空間也亟待優(yōu)化。事實上，線上學習空間是對線下教室空間的重要補充，將兩者結(jié)合起來能最大限度發(fā)揮空間環(huán)境對學習效果的促進作用。目前，網(wǎng)絡(luò)學習空間正朝著“四化”方向發(fā)展：第一，一體化。利用線上平臺便捷、泛在、實時等優(yōu)勢，著力解決線下空間無法滿足的教學需求，并為更多非正式學習提供支撐環(huán)境，實現(xiàn)線上與線下、正式與非正式學習的一體化；第二，個性化。根據(jù)學生的個性特征和興趣愛好等，提供相應(yīng)的資源和環(huán)境，為學生打造專屬的個人學習空間；第三，數(shù)據(jù)化。利用大數(shù)據(jù)，對學生的行為數(shù)據(jù)進行全面采集和分析，深入挖掘隱藏的教育信息；第四，智能化。利用人工智能精準把握學生的學習需求，智能診斷學生的問題，提出有針對性的學習建議。

5.教學質(zhì)量評價方式的優(yōu)化

評價是衡量教學質(zhì)量的一把標尺，對教學質(zhì)量進行科學評價既能真實體現(xiàn)學校辦學水平、課程發(fā)展水平和教師教學水平，又能深入觀察和剖析教學過程，幫助教師深刻分析和反思教學行為，有效提升教師的教學藝術(shù)與個人發(fā)展。近幾年來，各地智慧教育快速發(fā)展，許多學校積累了一定數(shù)量的教學數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)挖掘和分析方面也具備了一定的經(jīng)驗，因此在大數(shù)據(jù)和人工智能的驅(qū)動下，開始嘗試對教學質(zhì)量評價方式進行優(yōu)化，主要包括三個方面：第一，課堂教學的全錄播數(shù)據(jù)采集與課堂教學質(zhì)量分析與評價。通過錄播的視頻、音頻，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這三維課程目標角度分析課堂教學質(zhì)量；第二，在線教學平臺的教學過程分析與評價。通過在線教學平臺的行為日志數(shù)據(jù)，對師生在線教學情況進行分析和評價，包括內(nèi)容瀏覽情況分析、學生活躍情況分析、測驗成績分析、投入的時間等；第三，教學管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分析與評價。通過教學管理系統(tǒng)的課表、學生選課記錄、學生課程成績等數(shù)據(jù)，考察課程對學生的吸引力、學生成績的影響因素、課程安排合理度等指標。

6.教育治理方式的升級

在各級教育治理過程中利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，全面升級教育治理方式，構(gòu)建教育治理的大數(shù)據(jù)模型，建立教育治理決策支持系統(tǒng)，以支持教育政策制定與調(diào)整的科學化。大數(shù)據(jù)在教育管理中的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在三個方面：一是教育的科學決策。包括教育質(zhì)量數(shù)據(jù)指標的關(guān)聯(lián)性和影響性分析、教育發(fā)展的橫向與縱向?qū)Ρ?、地區(qū)的教育不平衡分析與教育精準扶貧、校園的資源配置、交通人流等現(xiàn)代化治理；二是教育設(shè)備與環(huán)境的智能管控。包括基礎(chǔ)設(shè)施的智能運維管控、通過物聯(lián)感知獲取和分析設(shè)備的分布情況和運行情況、通過物聯(lián)感知分析和管控消防、節(jié)能等情況等；三是教育危機預(yù)防與安全管理。包括網(wǎng)絡(luò)輿情分析和趨勢預(yù)判、師生的身體健康/心理健康異常預(yù)判與危機干預(yù)、網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知與主動介入等應(yīng)用方向。

7.人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新

當前，我國社會發(fā)展亟需創(chuàng)新型人才，國務(wù)院印發(fā)的《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設(shè)總體方案》明確指出，培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才是“雙一流”建設(shè)的主要任務(wù)之一。傳統(tǒng)僵化、標準化的人才培養(yǎng)模式一定程度上限制了創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，因此，需要在適應(yīng)社會發(fā)展需求和遵循學生成長規(guī)律的前提下，對人才培養(yǎng)模式進行相應(yīng)的改革與創(chuàng)新。首先，創(chuàng)新學科體系。以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)正不斷沖擊著傳統(tǒng)人為方式建立起來的學科體系，不同學科間、同一學科不同層次知識間不斷滲透、融會貫通，多學科交叉融合的知識體系正逐漸形成；其次，創(chuàng)新學校組織形態(tài)。進入工業(yè)4.0時代，學生接收知識的途徑更加多樣、便捷，學生個體間的知識結(jié)構(gòu)、能力水平的差距不斷拉大，根據(jù)興趣愛好及能力水平選擇不同層次班級的走班制更能適應(yīng)時代發(fā)展需求；第三，創(chuàng)新人才評價機制。制定多元化評價標準，從注重對知識的考核轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙δ芰Φ目己耍绕湫枰己藢W生的批判性思維、創(chuàng)新創(chuàng)造、以及信息時代的技術(shù)應(yīng)用能力。

8.學習型社會的形成

工業(yè)4.0的到來標志著人類邁入了終身學習時代，技術(shù)日新月異成為新常態(tài)，知識總量空前膨脹，不掉隊的唯一路徑是終身學習。我們需要突破傳統(tǒng)思維，將學習常態(tài)化和動態(tài)化，樹立終身教育的理念與體系，驅(qū)動學習型社會的建立與發(fā)展。第一，推動“互聯(lián)網(wǎng)+終身教育”新模式的構(gòu)建。充分挖掘互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的獨特優(yōu)勢，將學習整合嵌入學習者的日常生活，而不是將學習簡單、機械地分隔為一個個獨立的時間單元；第二，以學分銀行為核心打造職后教育，實現(xiàn)職前和職后一體化發(fā)展道路。在校學習、繼續(xù)教育、社區(qū)教育、企業(yè)培訓(xùn)等教育活動都可利用學分銀行完成學分認證、學時計算、學業(yè)考核，區(qū)塊鏈技術(shù)確保了整個過程的安全、可靠，從而真正構(gòu)建起一種支持終身學習的新型教育評估管理機制，提高個體職后繼續(xù)學習的積極性，有效促進“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會的構(gòu)建。

9.教育體制機制的創(chuàng)新

教育體制是教育機構(gòu)和教育規(guī)范這兩個要素的結(jié)合體，教育機制是教育現(xiàn)象各部分之間的相互關(guān)系及運行方式，兩者雖內(nèi)涵不同，但在結(jié)構(gòu)上是相融的，性質(zhì)與功能上是互補的。智慧教育的體制機制創(chuàng)新主要解決的是怎么做的問題，是指如何利用智能信息技術(shù)，推動智慧教育發(fā)展。筆者認為主要通過“五大突破口、三大任務(wù)”，創(chuàng)新教育體制機制。“五大突破口”是指：一是加強頂層設(shè)計，建立協(xié)同推進機制；二是加大投入力度，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；三是重塑教育供給模式，擴大優(yōu)質(zhì)教育資源的覆蓋面；四是利用技術(shù)支持教學模式的改革和創(chuàng)新；五是利用大數(shù)據(jù)優(yōu)化教育治理和決策?！叭笕蝿?wù)”包括：第一，創(chuàng)新教育服務(wù)模式，包括服務(wù)形式、服務(wù)業(yè)態(tài)和服務(wù)內(nèi)容。第二，優(yōu)化教育政策環(huán)境，包括準入制度、采購機制和體系規(guī)范；第三，構(gòu)建教育資源共建共享機制，包括保護教育資源知識產(chǎn)權(quán)、搭建教育資源共享平臺、鼓勵教育資源全員建設(shè)。

四、結(jié)語

工業(yè)4.0時代已經(jīng)到來，在大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實、區(qū)塊鏈等智能信息技術(shù)的推動下，教育正發(fā)生深刻變革，最終指向智慧教育及其新格局的構(gòu)建。本文從工業(yè)4.0教育變革的趨勢和走向的角度出發(fā)，闡述了在智能信息技術(shù)推動下，教育系統(tǒng)的整體革新和內(nèi)部優(yōu)化，闡明了智慧教育發(fā)展的方向。我們期待通過智慧教育新格局的構(gòu)建，真正在教育領(lǐng)域產(chǎn)生技術(shù)紅利，在工業(yè)4.0浪潮中乘風破浪，以教育信息化全面推動教育現(xiàn)代化，實現(xiàn)建設(shè)教育強國的偉大目標。