以智慧教育引领教育信息化系统变革与创新PPT课件

以智慧教育引领教育信息化创新,祝智庭华东师大开放教育学院院长暨教育信息化系统工程研究中心主任2014年5月27日于教育技术博士生论坛（华东师大）,提纲,.,一、从数字化教育到智慧教育,.,学习环境中信息技术的“形变”,.,信息技术“形变”引发的教育方式变革,信息技术对教育理论与实践的影响：,（来源：祝智庭，1999）,泛在网,.,教育信息化成为各国促进教育发展的制高点,美国教育部教育技术办公室2011年8月发布“教育信息化的国际”项目调研报告，被调研的20个国家中大部分国家在近10年发布过教育信息化发展的计划报告或白皮书。,.,寻求教育系统的整体变革成为教育信息化发展新目标,.,信息化促变教育路线图,目前状态,2015状态,（FromUNESCO-APEID，2005）,2020状态,（来源：UNESCO，2005）,8,.,2010年5月国务院通过国家中长期教育改革和发展规划纲要（20102020年）,第十九章加快教育信息化进程（五十九）加快教育信息基础设施建设。信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。（六十）加强优质教育资源开发与应用（六十一）构建国家教育管理信息系统,2012年3月教育部发布教育信息化十年发展规划（20112020年）,.我国教育改革和发展正面临着前所未有的机遇和挑战。以教育信息化带动教育现代化，破解制约我国教育发展的难题，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择。,我国教育信息化在行动,.,信息技术促进教育变革作用点分析,10,.,以智慧教育引领教育信息化系统变革,教育,社会,教育发展期望,教育信息化变革,社会信息化变革,智慧教育,.,智慧教育概念的提出,2008年11月，IBM公司发起智慧星球（SmartPlanet）计划，随后催生出智慧城市、智慧交通、智慧医疗、智慧教育等概念。,.,IBM智慧教育,IBM提出智慧教育发展五大路标：学生的技术沉浸个性化、多元化的学习路径服务型经济的知识技能系统、文化、资源的全球整合为21世纪经济发展起关键作用,摘自IBM破译知识教育的密码,IBM全球教育产业副总裁Michael.King,.,韩国智慧教育推进战略,采用数字化课本,推进在线课堂与评估,加强教师能力建设,教育云基架与平台开发,.,澳大利亚推出智慧教育计划,用互动课程与学习资源吸引学生对科学和在线学习兴趣；用技术增强教师与管理者能力；培养具有高尚价值观和全球技能的劳动力,.,马来西亚的智慧学校计划（SmartSchool）,摘自：马来西亚智慧学校蓝图,提供个人的全面发展（智力、身体、情感和精神）,提供增强个人优势和能力的机会,产生有思想的具有技术素养的劳动力,民主化教育,增加利益相干者的参与,让孩子为信息时代作好准备（topreparechildrenfortheInformationAge）,.,对“智慧”（Wisdom）的理解（1）:聪慧的智力（Intelligence）,智慧：指人辨析发明和创造的能力（在线辞海）智慧：利用知识与经验作良好决策判断的能力（剑桥英语词典）。智，法用也；慧，明道也。天下智者莫出法用，天下慧根尽在道中。智者明法，慧者通道。道生法，慧生智。慧足千百智，道足万法生。智慧，道法也。（引自哲学家冯契智慧说）,.,对“智慧”的理解（2）：多维度的才智,多元智能（MultipleIntelligences）,Gardner,H.的疑惑：智力测验可以预测人在学业上的成功程度，但在学业之外，尤其在有更强力因素如社会或经济因素介入时，却毫无评估能力？,.,改自知识管理的DIKW模型,对“智慧”（Wisdom）的理解（3）：知识的情境化应用,在知识管理领域如何看待智慧、知识、信息、数据之关系？,.,对“智慧”（Wisdom）的理解（3）：面向未来的创新知识,http:/www.easterbrook.ca/steve/wp-content/FromDatatoWisdom.jpg,情境性,理解力,智慧,知识,信息,数据,部分之汇聚,部分之联接,整体之形成,整体之接合,调查吸纳行动互动内省,过去的体验,未来的创新,.,综合理解Smart,Intelligence,Wisdom,Smart灵巧/机智,Intelligence智能/才智,智慧教育,法,术,道,.,关于智慧教育的钱学森假设,1997年春，钱学森提出大成智慧理念，并阐述了其实质与核心内涵。微观与宏观相结合；形象思维与逻辑思维合用；哲学和科学技术统一；必集大成，方得智慧。,大成智慧之英译：MetasyntheticwisdomWisdomincyberspace,.,为了求解钱学森之问，中国人应该担当破解智慧教育难题,信息化助力，打开智慧教育之门？,.,诘问一下：我们有过愚笨教育吗？,.,试为“愚笨教育”画像,凡是抹杀个人特性、拒绝因材施教的教育是愚笨教育,凡是以书本知识为上，忽视实践能力发展的教育是愚笨教育,凡是固步自封，不能与时俱进的教育是愚笨教育,凡是割断历史文化，不能继往开来的教育是愚笨教育凡是自我封闭，不能主动面对国际挑战的教育是愚笨教育凡是搞超标建设，导致高成本低效益的信息化教育是愚笨教育,.,探问一下：智慧技术真能促进人的智慧发展吗？,他山之石：案例1：数码相机使人人能够用其快捷拍照，因此被称为“傻瓜相机”。智慧技术的作用：使不能为可能案例2：KTV的普及大大提升了人们的歌唱水平，类似的技术被用于语言复读机。智慧技术的作用：变小能为大能,.,智慧教育的真谛就是通过利用智能化技术（灵巧技术）构建智能化环境，让师生施展灵巧的教与学方法，能够为学习者提供个性化服务，使其由不能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好价值取向、较高思维品质和较强施为能力的人才。（祝智庭，2012.12）,智慧教育的初步定义,.,思维品质：学科教学应注重思维能力培养（以信息技术学科为例）,设计思维,批判思维,.,智慧教育图式（祝智庭，2012.10）,SmarterEducation智慧教育,SmartEnvironment智慧环境,SmartPedagogy智慧教学法,技术创新,方法创新,教育理念,SmartTalents智慧人才,革命影响,人才观变革,期望提升,智慧终端、智慧教室、智慧校园、智慧实验室、智慧教育云,差异化教学、个性学习、协作学习、群智学习、入境学习、泛在学习,善于学习、善于协作、善于沟通、学习研判、善于创意、善于解决复杂问题,.,二、智慧学习环境,.,智慧计算（SmartComputing）：各种智慧环境的核心技术,网络计算,个人计算,主机计算,智慧计算,制造时代,发布时代,信息时代,客制时代,.,智慧计算的五大特性:,感知,分析,抉择,行动,溯因,感知（Awareness）：关注泛在设备（如传感器、智能卡）和无线网络；分析（Analysis）：集成的商业智能和专业分析软件，用于分析由感知设备收集的数据；抉择（Alternatives）：利用规则引擎和工作流，以自动方式或者人工审核确定替代行动来应对异常；行动（Actions）：利用综合的关联和适当的流程应用程序，主动财务行动以减轻威胁或捕捉机会；审核（Auditability，可理解为溯因）：,利用每一阶段的活动数据，记录发生过的事件并分析其相符情况和改善情况。,.,智慧计算技术种种,物联网技术-环境感知、设备管理,云计算技术-平台服务生态化、资源汇聚共享化,大数据技术-教育决策、学习评价,智慧终端技术,智慧计算技术种种,以互联网及电信网为承载体将可独立寻址的物理设备实现互联互通基于射频识别（RFID）、传感器、GPS、激光扫描仪等，按照协议，实现物物相连,IBM用“4Vs”描述大数据，即大数据应具有四个维度，大体量(Volume)、高速度(Velocity)、多样化(Varity)和真实性(Veracity)2012年3月，美国奥巴马政府宣布投资2亿美元启动“大数据研究和发展计划”，将大数据研究上升为国家意志,云计算技术主要提高了IT基础架构、软件和服务的经济性、可访问性、可扩展性和弹性，为机构提供了新的信息化解决方案。教育信息化十年发展规划(2011-2020年)明确提出建设基于云技术的国家教育基础平台的问题。,SmartPhoneSmartPADSmartTV,.,云计算,雾计算,群计算,智慧环境的三层架构,34,.,智慧学习环境的基本构成,环境感知,资源库,情境识别,学习数据,智能决策,多模,选择,工具集,关联规则,学习活动,推送服务,多元评价,检索定位,传递资源,支撑设备,选择,过程记录,选择性激活,建议反馈,支持,数据分析挖掘,推送,角色,参与,适配,.,智慧学习环境的特征,位置感知：感知学习者的物理位置情境感知：探测学习者的不同场景以及他与谁在什么时间、地点做什么的知识社会感知：感知社会关系互操作性：不同学习资源、服务和平台的标准之间无缝连接：在任何设备以任何连接时，提供持续的服务会话适应性：根据某时的学习访问、偏好和需求推送学习资源泛在性：提供直观和透明的方式访问学习材料和服务，在他们明确表达的需要之前预测学习者全程记录：记录学习历史数据，便于数据挖掘和深入分析，作出科学合理的评价、建议以及推送相应的服务自然交互：如自然识别姿势、表情深度参与：沉浸于技术丰富环境中开展多向互动,.,智慧学习空间,智慧终端智慧教室智慧校园智慧教育云网上个人学习空间,教育部提出我国教育信息化近期目标：宽带网络校校通，优质资源班班通，网络空间人人通,.,智慧校园新解,智：从日从知全方位持续感知与获取校园工作和生活中的各类信息慧：从彗从心持续的分析和处理信息，要明白这些信息意味着什么行：心明则行笃再在此基础上开展5AService随之出现的就是各类应用系统,.,智慧校园整体视图：数据驱动、SDN网络、全方位应用,智慧应用面,SDN网络,教学活动,设备运作,数据（分析）中心,OA活动,实验活动,校园文化生活,外联管理,水&能源管理,科研活动,.,华为智慧校园框架,.,智慧校园典型应用,.,智慧校安（案例）,来源：上海易教,.,智慧节能（案例）,CHP(combinedheat&power)据美国统计,传统能源系统中排放和浪费的能源高达2/3使用CHP后显著提高能与利用率,如有图所示,.,智慧教室（实例）,来源：华师智慧,综合数字(智慧)教室系统,高度集成，“开箱即用”的云端教室方案公共学习终端和私有学习终端设备接入统一管理支持互动数字课堂教学开展的应用工具支持课前、课后个人按需学习的应用工具,.,身份识别,存储同步,存储同步,来源：华师智慧：综合数字(智慧)教室系统,.,智慧实验室（案例）,数字化心理、身体素质测试仪系列（华师教仪）,远程协同地理实验室（华师智慧）,.,智慧终端：星空虚拟现实,.,智慧实验室（案例）在线科学探究实验新体验,虚拟实验经典案例：解剖青蛙,美国大型虚拟实验室SPARC,英国开大的在线科学教学实验室远程访问实验室和天文台使用虚拟实验室和仪器设备使用传感器等获取实地考察数据可分布式获取数据以开展科学研究,.,诺贝尔2013化学奖青睐虚拟实验,牛顿终于拥抱薛定谔猫了，呵呵,.,从校校通、班班通走向人人通,校外生活空间,学校空间,教学空间,内联网管理信息系统学习平台,设施配套连通性无障碍,工作站学习平台便捷接入,设施配套连通性无障碍,领导力信息化成熟度期望值,信息化成熟度潜力意识持续专业发展,自我效能学习专注动机增强,作业娱乐社交通信多元期望,技术特性,教育特性,班班通,校校通,人人通,50,.,网上个人学习空间,是我们熟知的VLE？,还是可以自主构建的PLE？,还是电子学档？,与社交空间有什么区别？,.,个人学习空间成为数字化学习环境设计新焦点,.,网络学习空间人人通体系框架,I,II,III,IV,V,VI,.,个人学习空间信息模型,个人学习空间信息框架描述个人学习空间个人学习空间功能结构定义个人学习空间,.,空间构成,资源,工具,服务,关系,扩展,个人信息,标识,偏好,兴趣,能力,学习记录,活动类,结果类,分析类,扩展,接入装备,装备信息,位置信息,创建个人在线身份,记录在线学习过程,情境感知,个人学习空间信息框架,.,空间构成资源,关注应用角度资源的属性定义,.,空间构成关系,强关系链,同学圈,兴趣群,学校,专题学习社区,一级关系,二级关系,三级关系,内部固定关系链,用户个体关系链,班级,外部扩展关系链,弱关系链,结构关系,教师,同伴,家长,王珠珠.中国国家教育资源公共服务平台建设与应用R.2013教育信息化暨电子课本与电子书包标准及应用国际论坛:上海,2013.,.,个人学习空间功能结构,活动记录,资源利用,知识建构,才能展示,事务管理效能支持工具,关系管理协作支持工具,隐私,公开,权限管理引擎,知识管理引擎,技术接口,教育接口,干预,评估,接入,交换,情境识别引擎,环境感知引擎,学生基本信息,.,网络空间人人通,空间结构,用户能力,支持服务,接入环境,信息沟通能力,资源利用能力,知识建构能力,校内定点上网,校园随处上网,校外联通上网,电信专业维护,区域专业维护,校本自我维护,角色空间,资源空间,工具空间,过程信息空间,协调机制,自评反思能力,协作互动能力,服务空间,网络空间人人通建设框架,实施“人人通”，面向不同角色的用户有不同的建设及应用要求，但总体都应体现以上“通”的建设内涵。,.,网络学习空间人人通（已有实践）,基于学习空间的个性化资源推送,网络学习空间人人通-机构空间,.,三、智慧教学法,.,智慧教学法,班级,小组,个人,众体,班级差异化教学,小组合作研究型学习,个人兴趣拓展学习,众体在线生成性学习,核心概念与技能,项目内所需概念与技能,按兴趣延伸知识与技能,知识获取与智慧发展,兼容标准化与个性化的良方,.,班级差异化教学过程,前测,学生特性,课程标准,内容,过程,学习产出评估,终评,.,班级差异化教学的特征,基于课程标准的问题化教学加强形成性评估与学习诊断数据驱动的教学决策（动态分组与针对性学习干预）追加在线个别辅导,.,“翻转课堂”：课堂教学变革新风向,.,传统知识学习过程的两个阶段,知识传授,知识吸收与掌握,变革教育,66,.,如果知识传授和知识内化的环境能颠倒过来，学习的有效性将大大提高,Transmition,事实上，学生需要克服学习中的重点难点时教师往往并不在现场,变革教育,67,.,颠倒一下怎么样,知识传授：在教室外,知识吸收与掌握：在教室内,变革教育,68,.,RobertTalbert:Computers,theInternet,andtheHumanTouch,翻转教堂的学习序列,参与实验的中学学生的数学成绩得到明显提升,观看教师讲课视频,针对性练习,快速、少量的测评,解决问题促进学习,情况简述/反馈,课前,课中,变革教育,翻转课堂,69,.,“翻转课堂”给我们什么启示？,要进行信息化学习教学创新必须实现三个突破：突破时空限制突破思维限制改变教师角色,经典一笔画数学问题：请你用四段折线一笔贯穿9点,翻转课堂,.,上海普陀区云上J课堂在萌发,.,小组合作研究型学习,.,问题化学习：信息时代的学习范式,课程转移模式图（Tan，2000）,内容,讲授者,问题,指导者,.,十年磨剑，问题化教学在上海宝山区开花结果,（来源：王天蓉，2012）,.,渐受重视的项目学习：教育定位,符号世界,真实世界,分析思维,综合思维,决策能力,改编自Owen,C.DesignThinking:NotesonItsNatureandUseJ.DesignResearchQuarterly,2006,1(2):16-27.,.,请您欣赏：智慧教室中的项目学习,.,个人兴趣拓展学习,美国的基教在线学习产业,基于个人兴趣确定学习主题，选择结构化、富媒体学习资源，借助相关学习工具，在个体构建或群体参与下获取与个人发展相关的知识与技能。,学习管理系统,学生信息系统,网络会议,内容提供者,内容&教学,教育管理机构,其他技术,专业发展,.,个人兴趣拓展学习:高中选修网课,.,网众互动生成性学习,.,集体智慧的价值：红气球项目,2009年11月美国国防部发起“红气球”项目，旨在测试社交媒体的威力；项目设计：10个直径8英尺的红气球被随机悬挂在美国各地（距地面30-50英尺）。第一个能够通过社交网测定这些气球方位的个人或团队可得4万美元奖金；有4000个团队参加竞赛，MIT以8小时52分成绩夺冠，秘诀：一是巧妙设计激励机制；二是很强的跨社交网沟通能力；其后，“红气球”项目成为美国州立高校大学生协会主办的大型赛事，气球数量也在增加。,.,红气球项目引发美国高校本科教育变革,.,智慧教学方略,基础知识与技能,综合应用能力,个人特长知能,集体智慧,众体互动生成性学习,个人兴趣拓展学习,小组合作研究型学习,班级差异化教学,如何分类测评？,.,四、智慧学习实践,.,智慧学习是信息化教育的第四次浪潮,.,智慧学习的演进过程,（来源：贺斌，2013）,.,实践智慧学习,强化教学,创新学习,心力投入,技术水平,高,低,A,B,C,D,（Engagement）,（Technology）,智慧学习,走向利用高技术的创新学习,.,当前智慧学习环境的构建路径,电子书包课堂教学环境,3.多屏显示系统,2.情境感知/智能推送,1.环境感知/干预系统,5.个性化自适应系统,4.自然交互系统,.,实践智慧学习路径之一：以电子书包作为智慧学习平台,开展课堂创新应用实践,积极实践发挥学生主体能动性、体现其个性特征的课外非正式学习,+,.,课堂创新应用,基于电子课本的教学应用实践,2010年11月成立“电子课本与电子书包标准专题组”，开展电子课本-电子书包技术标准研制；其中电子课本信息模型规范于2013年3月进入国家标准程序项目；华东师范大学与intel合作,基于标准，设计开发牛津版自然二年级下学期“第四单元灭绝、濒危的野生动植物”，并在上海闵行区莘庄镇小应用。,.,课堂创新应用,高效互动的高中课堂,智慧课堂云终端,案例来源：上海市闵行区古美中学,.,学习不止在课堂,连接课前、课中与课后,案例来源：上海市嘉定实验小学，英语课堂,课前：儿童动物学习软件,课堂：使用互动游戏，学习英语单词拼写；开展小组学习,课后：分享自编的英语的儿歌,.,根据不同的学生分发不同的作业、电子书借助班班通远程教学、辅导,掌握每个学生的情况,参考教学知识点要求,学习情况汇集与分析,班班通资源,班班通资源流通,实践智慧学习的关键点之一：基于学习分析的个性化自适应学习,.,地平线报告预测学习分析应用,.,学习分析学的教育价值,教育行为,教育结果,Greller,W.,&Drachsler,H.(2012).TranslatingLearningintoNumbers:AGenericFrameworkforLearningAnalytics.EducationalTechnology&Society,15(3),4257.,精准决策，个性服务，优化结果,.,学习分析工具：“仪表盘”,SoLAR：OpenLearningAnalytics:anintegrated&modularizedplatform，2011-07-28,.,基于大数据的个性化学习路径推荐（案例）,基于教育大数据分析，Knwedon公司目前已经为学生提供了27亿条个性化学习路径！,来源：,.,教育大数据应用在崛起PAR-美国高教大数据分析案例,美国西部16所高校在线学习预报分析项目170万学生810万个修课记录33个变量,.,学习分析流程,来源：马晓玲,邢万里,冯翔,等.学习分析系统构建研究:2013教育信息化暨电子课本与电子书包标准及应用国际论坛,上海,2013C.国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC36.,98,.,学习分析系统架构,冯翔,吴永和等,基于大数据技术的学习分析系统架构.华东师范大学学报（自然科学版）,2014(1).,99,.,五、智慧学习评价,.,用技术支持学习评价作为教育系统变革的路径之一,革新美国教育：用技术助力（提升）学习引论学习：21世纪学习模型评估：测量实质能力教学：通过互通教学改进学习基架：为学习服务的人、过程与技术效能：提高学习产出，节制消耗研发：解决若干重大挑战问题,用技术支持学习评价作为促进美国教育系统变革的路径之一。其目标是各级教育系统充分利用技术的力量来测量各要素，并使用评价所得数据来促进教育系统的持续改进。,.,学习评价现状,用成绩说话，或基于教师的经验型评价未形成学习过程信息的全面采集缺乏对数据的深度挖掘和分析缺乏对学习能力的多维评价未提供丰富的丰富的反馈形式,.,大数据时代：评价、决策以数据为依据,.,学习分析回答的教与学问题,过去,现在,将来,信息和事实性问题,深度理解和洞察性问题,报告/描述发生了什么,提醒现状正在发生什么,推断趋势走向如何,建模/解释这些为什么发生，如何发生的,推荐建议可以采取的最好措施是什么,预测可能发生什么,从经验型评价走向走向发展性评价,为改进教与学提供科学依据，服务于智慧学习实践,.,基于学习分析的智慧学习评价,数据源来自全面采集的过程信息丰富评价项目（如对21世纪技能和复杂思维能力的考察）提供可视化的分析结果以丰富反馈形式预警和干预正在发生的学习以提升学习评价的价值,IMS:LearningMeasurementFramework,