以学生为主体的“教、学、练、管”智慧教育模式探索与构建

Exploration and construction of the “teaching， learning， practicing， and managing” smart education model with learners as the central focus

摘要

新时代背景下，互联网与信息技术的发展进入“快车道”，高等教育形态和模式也正在发生着剧烈的变化。“教育+智能信息技术”已成为教育教学的新形态和新常态，并快速推动高等教育由传统教学模式向基于大数据、云计算的智慧教育模式转变。智慧教育注重培养学生的创新思维、问题解决能力和终身学习能力，是教育数字化转型的发展目标。智慧教育已成为全球共同关注和研究的话题。坚持以学生为主体的教育理念，聚焦在教育教学和管理保障活动中的4类主体人群（即学生、教师、管理者、质量监控者），深入探讨高等院校智慧教育模式的构建路径。

关键词

高等教育 / 智慧教育 / 模式 / 技术

Key words

higher education / smart education / pattern / technology

随着信息技术与教育的深度融合，以数据治理为核心、数智技术为驱动，整体推进教育体系和治理能力现代化的智慧教育模式是全球教育发展的新趋势^［1］。智慧教育起源于钱学森在1997年提出的“大成智慧学”（science of wisdom in cyberspace），2008年，IBM公司在新的全球战略中提出了智慧地球（Smarter Planet）的概念^［2］，随后“智慧”这一理念便延伸到各行各业。“智慧教育”是“智慧”理念在教育领域的映射，教育学领域的专家及从业者尝试从理论、实践等不同层面对“智慧教育”进行清晰的阐释，越来越强调“以学习者为中心”的人本主义理念回归，即智慧教育是通过培植人机协同的数据智慧、教学智慧与文化智慧，优化教学过程，创新教学方法，促进学习者美好发展的未来教育范式形成，从而培养具有智慧的人^［3］。

智慧教育在实践中的落地需要相应的智慧教育教学模式的支持。智慧教育模式是一种通过大数据、人工智能等核心数字技术应用于教育教学中，构建以学习者全面发展为中心，以实现个性化、灵活化、智能化、终身化教育为目标的教学模式^［4］。许多学者在理解智慧教育真谛的基础上，将信息技术与教育理念相融合，开始探寻智慧教育的实操性价值与路径。针对智慧教育技术与中文写作教学的整合，马瑞裬和徐娟^［5］提出了“双线五段十一环”的国际中文写作智慧教学模式；马辉^［6］则以智慧教学环境、智慧教师、智慧学生、智慧教材的概念要素为基础，构建大学英语智慧教学模式创新发展的新生态，强调了智慧教育环境下各要素的协同作用；针对智慧教学过程中存在的个性化缺失、互动性不够等问题，程满玲和赵峰^［7］构建了“网络（internet）+智慧（smart）+大数据（stata）+云端（cloud）”的个性化智慧教学ISDC模式并落地实施。可见，新时期全国各高校都在信息化道路上不断探索如何提高教育教学质量和效率的方法和模式。基于此，本文秉承以学生为主体的教育理念，围绕着“如何构建智慧教育模式”这一核心命题，结合某所中医药院校的探索实践，提出了一条具有可行性的实施路径。

1 智慧教育模式构建的必要性

1.1 信息技术更迭驱动教育系统变革

技术在教育领域的应用起初采用幻灯、电影等媒体形式作用于“教”的环节，发挥着呈现和传递教育信息的作用。随着信息技术的进步，其在教育领域的作用逐渐蔓延到“学”，但仍未改其“工具”的本质。越来越多形式、形态的技术不断涌现，对优化教学方法、改进教学策略等方面起到了关键作用。但也主要从微观层面在教育教学过程起“辅助”作用^［8］，是有目的地应用于教育教学中的工具。

伴随着教育理论及教育信息技术的不断发展与融合，教育信息技术逐步从外在教育场域的工具演变为整个教育教学系统重要的内在构成要素。信息技术的更迭是智慧教育模式的重要推动力。要充分发挥信息技术要素驱动教育教学系统整体变化的作用，须在技术不断升级的前提下在应用层面下功夫，利用智能感知、教学算法、数据决策等大数据分析对学习者、教师、教学内容及教育环境进行逻辑算法，实现更加精准化的教学模式和个性化、智能化的学习模式^［9］。通过信息技术手段形成网络化、数字化、个性化的教育体系可以满足学习者多样化的学习需求^［10］。智慧教育模式强调全纳、公平的优质教育，构建智慧教育模式积极推进智能技术与教育教学的深度融合，可以形成更加开放、包容、创新、系统的教育体系和教育模式，实现教育的普及性和公平性。

1.2 数字技术促使知识存储数据化、知识获取便利化

从20世纪90年代开始，伴随着多媒体技术的出现和发展，我国高等教育拉开了信息化建设的序幕，历经“教育+信息”“教育与信息深度融合”2个阶段的发展，当前已迈入“数字教育”时代。在新冠疫情期间，教育部组织全国高校利用中国大学MOOC、超星学习通、钉钉课堂等平台开展了一场史无前例的大规模在线教学实践，掀起了一场高等教育领域的“学习革命”。2022年3月国家智慧教育公共服务平台正式上线，截至2024年4月我国慕课已上线超7.68万门，注册用户4.54亿，服务国内12.77亿人次学习，中国慕课建设和应用规模居世界第一^［11］。我国高等教育数字化在不断深化改革中基本形成了一整套包括理念、技术、标准、方法、评价等在内的中国特色高等教育数字化发展方案。在医学教育中，“虚拟仿真”教学、“虚拟现实”实训、5G高速仿真技术等更是在很大程度上解决了实践与临床的问题。依托数字技术，当下知识的存储介质以数据化工具及网络空间为主，知识的获取、传播都变得非常便捷，多元化知识获取、传播渠道成为常态，传统的教师讲授不再具备知识来源的唯一性。以移动互联网、物联网等为代表的工具使知识的传授与学习实现了空间的多维化和立体化^［12］，知识传授过程和学习行为呈现碎片化、个性化、便利化趋势^［13］。

1.3 高等教育改革深化衍生技术新需求

近年来，伴随着教育教学改革的逐步深化，高等教育面临着一系列的新形势、新挑战，为适应高等教育改革在新发展阶段下呈现的新需求，需要衍生新信息技术，以回应3个重要命题。首先，随着课堂革命的纵深推进，对课堂互动、研讨，提升“两性一度”提出新要求。如何通过智慧教学环境构建，重新创设教与学的模式，全面加强师生互动，实现精准教学，促进因材施教，将规模化和个性化学习相统一。其次，对标职业岗位胜任力的高等教育，尤其是应用型大学的人才培养，强调理论学习与实践练习螺旋交替，相互融合促进。如何实现理论学习和实践练习高效循环迭代，教学资源实时共享，虚实结合开展自主学习和自主实践。最后，数字教育时代，大量的教学行为产生了海量的教学数据。如何为教学数据赋能，智能为学生、教师、管理者、质量监控者4类教育教学和管理保障活动中的主体人群提供“教、学、管、评”的策略反馈，实现教育场景的智慧化转型，教育规模化和个性化的协调统一。

2 以学生为主体的“教、学、练、管”智慧教育模式的构建

2.1 以学生为主体的智慧教育模式构建理念和关键群体

智慧教育强调以学生为主体的教学理念，运用核心技术作为教育变革的驱动，帮助学生更好地适应教育数字化转型，更注重满足学生个性化、差异化、终身化的学习需求，提升教育质量和效率，进而实现全域、优质、均衡的现代化教育生态^［14］。智慧教育是教育从传统时代走向数字时代的必然选择，是未来教育的发展方向。智慧教育不应仅停留在理论层面，构建智慧教育教学模式的应用与实践也极为重要。智慧教育模式的构建涉及教育系统要素的各个成员，即需要覆盖教育教学和管理保障活动过程中的每一位教师、学生、教学管理者和质量监控保障者等关键主体人群的参与。智慧教育模式基于建构主义理论和混合式学习理论，强调教师主导和学生主体，关注个性化和差异化学习。智慧教育旨在启迪智慧而非灌输知识^［15］，使教师成为引领者^［16］，学生成为主动、互动、探索的学习者。数据的获取和治理在智慧教育中至关重要，需要专业技术人员和设备来筛选有用的数据。高校需要提供人力、物力支持，教育管理者和质量监控人员从宏观层面进行科学管理和监督，以确保教育活动的质量和效率。

2.2 “教、学、练、管”智慧教育模式的构建路径

2.2.1 搭建智慧学习环境，奠定实践应用基础

智慧学习环境是支撑智慧教育开展的重要基石。多年来，各高校伴随着教育信息化的持续推进，对教学楼及内部教室均进行了信息化、数字化的建设。根据不同教室类型及功能需求，集成搭载多种应用于教学过程中的信息化系统，可实现教师上下课一键完成教学设备自动准备、师生考勤自动统计，教学资源云端访问，上课形式投影与投屏灵活选择，课程录制随堂完成、信息查询方便快捷、考场监控覆盖无死角等需求。智慧教育系统是连接教师和学生的桥梁，监测教师教学情况、评价学生学习状态。教学系统通过数字化转型最终走向以人为本、智能为核心的智慧教育。在智慧教育模式构建中，可充分利用前期已建好的软硬件环境，结合智慧教育模式构建需求进行适当的升级与微调，进而搭建起智慧学习环境。

2.2.2 以整体观为价值指导，布局最优教育模式

基于系统论思想，智慧教育模式的构建首先要以整体观为指导，将已有的智慧学习环境中的各个信息化系统视为一个有机整体的构成要素，通盘考虑各要素之间如何建立联系、如何布局以发挥智慧教育模式的最大功能。其次，智慧教育模式的构建要以“学生-教师-管理者-质量监控者”4类教育教学和管理保障活动中主体人群的相互作用为重点，建立信息技术（硬件要素）与主体人群（人件要素）之间的作用机制。通过主体人群对信息技术的应用实现“智教、智学、智练、智管”的智慧教育模式。再次，智慧教育模式的构建要考虑动态性的发展。无论是信息技术还是主体人群在教育教学和管理保障活动中的需求，都是处于动态变化的状态，要素的动态变化必然会引起系统整体的发展。所以，智慧教育模式的构建要基于稳定的底层预留功能延展的可能。具体见图1。

2.2.3 打通信息系统壁垒，构建一体化教学云平台

“智教、智学、智练、智管”智慧教育模式的构建以学校已建成的智慧学习环境为基础，将已有的多种模块化、不兼容的信息化系统进行梳理、整合，打通系统间壁垒，嵌入统一入口、出口的一体化教学平台，面向教育教学和管理保障环节的主体人群提供不同的权限登录端口，确保教学、学习、管理、质量监控等环节的有序运行。一体化教学云平台通过智慧资源库、智慧学习平台、智慧实践场景形成“智学、智教、智管、智练”的智慧教育新模式，而“智管”始终贯穿于整个过程以保证教育教学活动的有序进行和高效运行。智慧教育模式的构建利用大数据技术，在一体化教学云平台汇聚各类数据的基础上，对信息数据进行挖掘分析，为教育系统中环境、资源、教学与服务等智能管理与质量监控提供科学决策。具体见图2。

（1）智慧资源库。智慧资源库是智慧学习资源的“蓄水池”，按照作用划分为“公有资源库”和“个性化资源库”2个子库。公有资源库主要提供面向全校学生的通用性学习资源（如思政、美育类公共选修课程资源等），个性化资源库主要提供专业相关的个性化学习资源（如延伸、拓展类的专业选修课程资源等）。智慧资源库支持学生、教师2个登录端口。教师进行学习资源的上传，根据学习者当前学习基础、学习需求，推送关联个性化学习资源^［17］；学生利用智慧资源库进行浏览、分享、下载学习资源。此外，基于大数据采集、挖掘、分析和聚合，对学习者进行数字化追踪和精准画像，并对学习效果进行评价和反馈。师生共用智慧资源库达到智慧教育模式中的“智学”新模式。

（2）智慧学习平台。智慧学习平台是实现课堂教学从传统模式向线上线下相结合模式进行转变的重要支撑。一体化教学云平台与教务系统自动对接，包括教学计划、教学安排、选课课表等信息均可自动同步。智慧学习平台包括课前、课中、课后、课源4个模块。课前模块主要是布置课前预习任务，学生自主学习或同伴之间进行交流互动等，并进行资源的推送。课中模块包括到课考勤（如全景摄像头人脸识别）、师生或生生之间的课堂互动交流、分层学习或进阶学习的随堂小测等功能。教学管理者和质量监控者可随时查看授课情况，通过线上系统对课堂上学生的微动作进行抓取以综合出课堂学生的抬头率、点头率，实时获取授课效果。课后模块为教师提供复习要点、知识延伸推送及作业布置、批改功能，学生端提供文档、照片、音频、视频等多种作业提交方式，并能够自动生成每次课程的学习小结，教师可查看每位学生的学习小结以了解课程的学习情况^［18］；学生、管理者、质量监控者可在每堂课结束后对教师授课情况进行实时评价，教师端支持按评价主体分类查看评价高频词及评价结果明细，以便教师及时调整后续的授课安排。课源模块自动存储由教室录播系统实时记录生成的课堂教学视频，并将资源自动推送至智慧资源库，学生可用于回看复习、拓展学习。因此师生共用智慧学习平台，全面打通师生互动、生生互动的渠道，并且教学管理者和质量监控者进行实时监测，从而形成“智教、智管”的新模式。

（3）智慧实践场景。智慧实践场景是突出实践技能训练，实现线上线下实践场景无缝转接的重要平台。一体化教学云平台整合对接各实践课程、实践环节系统，包括实践环节安排、技能训练进度、实践模块成绩等信息均可自动同步。平台包括线下实践观摩与线上实践操作2个模块。线下实践观摩连接学校各实训室、实验室等实践场所，通过实践场所录播系统与视频交互系统实时观看线下实践教学与训练，支持无限次回看功能，避免了学生跨校区实践学习的奔波之苦，也可以为学生课下观摩复习提供资源。线上实践操作借助虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR）、虚拟仿真技术、体感交互设备等，可完成高危性、毁灭性或成本较高的实践模拟操作，如病理解剖、毒理检验、危险针刺等项目，并通过记录学生模拟操作全流程的数据，诊断标注操作中的不当、错误，对学生实践操作进行考核评价，并将结果实时推送至学生端及教师端查看。通过信息化系统打通智慧实践场景和学习者个人智慧资源库，将理论与实践融会贯通，形成“智学”“智练”新模式。

3 小结

智慧教育模式的构建秉承着以学生为主体的教学理念，创新了传统的教育模式。为有效应对信息技术的升级迭代、教育数字化的升级转型，本文抛开技术革新浅显的表面形式，抓住学生、教师、管理者、质量监控者4类在教育教学和管理保障活动中持久不变的主体人群，提出智慧教育模式的构建框架和路径，建设体现“教、学、练、管”智慧教学模式的一体化教学云平台，为各高校提供参考建设方案。但囿于高校实际情况差异及模式本身实践检验时间尚短，故可能会存在实践价值上的偏差，需要通过后期反复的检验、纠偏、再检验，使智慧教育模式更加完善、优化。

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基金资助

北京市教育科学规划课题(CHDB21168)