从智慧教育到智慧课堂：理论、规范与实践

1、赵建华教授、博导南方科技大学高等教育研究中心、联合国教科文组织国际高等教育创新中心Email:zhaojh,从智慧教育到智慧课堂：理论、规范与实践,智慧教育的内涵与特征,3,智慧战略引重视,2008年IBM提出智慧地球战略,智慧教育已成共识,新加坡,iN2015计划,2006年,智慧教育计划,提出,建立学习者为中心的个性化学习空间,建设国家范围的教育基础设施,使新加坡成为全球教育领域使用信息技术的创新中心,5,智慧教育已成共识,智慧教育推进战略,2011年,数字教科书的普及推广,核心,6,智慧教育已成共识,7,智慧教育,智慧教育旨在提升现有数字教育系统的智慧化水平，深度融合信息技术与教育主流业

2、务。,什么是智慧教育？,在信息化基础之上建构的信息时代的教育新秩序，是信息时代的教育新形态、教育的“新常态”，是信息化元素充分融入教育以后，在“时代催化剂”的作用下教育发生的“化学反应”。,智慧教育体系,智慧教师智慧管理智慧学习者及智慧学习智慧课程智慧教学智慧教育资源,智慧评价（教、学）智慧服务智慧教室智慧校园智慧平台智慧教育方式,10,智慧教育的特征,技术特征,12,情境感知,情境感知是智慧教育最基础的功能特征，依据情境感知数据自适应地为用户提供推送式服务。,13,内在,个人学习状态感知内容,外在学习环境感知内容,感知学习者的专业知识背景；感知学习者的学习状态，如焦虑、烦躁、开心等；感知学习

3、者的知识背景、知识基础、知识缺陷等；感知学习者的认知风格、学习风格等；感知学习者的学习与交往需求。,外在,情境感知,感知教与学活动实施的物理位置信息；感知教与学活动发生、进行与结束的时间信息；感知教与学活动场所的环境信息，如温度、湿度等；,14,无缝连接,泛在网络是智慧教育开展的基础，基于泛在网络的无缝连接是智慧教育的基本特征。,15,无缝连接,为特定学习情景建立学习社群，为学习者有效联接和利用学习社群进行沟通和交流提供支持,无缝切换,系统集成遵循技术标准，跨级、跨域教育服务平台之间实现数据共享、系统集成,虚实融合通过增强现实等技术实现物理环境与虚拟环境的无缝融合,多终端访问支持任何常用终端设

4、备无缝连接到各种教育信息系统，无缝获取学习资源与服务,联接社群,学习者的多个学习终端之间实现数据同步、无缝切换，学习过程实现无缝迁移,具体体现,16,全向交互,自然交互深度互动过程记录,17,智能管控,教育环境、资源、管理与服务的智能管理是智慧教育的核心特征。,智能控制智能诊断智能分析智能调节智能调度,18,按需推送,智能教育要达成“人人教、人人学”的美好愿望，教育资源可以按需获取和使用，教与学可以按需开展。,按需推送资源按需推送活动按需推送服务按需推送工具按需推送人际资源,19,可视化,可视化是信息时代数据处理与显示的必然趋势，是智慧教育观摩、巡视、监控的必备功能，是智慧教育系统的重要特征。

5、,可视化监控可视化呈现可视化操作,智慧技术创新应用,21,智慧技术,物联网,通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。,23,物联网创新应用,2020/6/18,大数据,大数据技术是一系列收集、存储、管理、处理、分析、共享和可视化技术的集合。大数据并非等同于大量的数据，其具有两个更加重要的特征：跨领域数据的交叉融合与数据的流动生长。,25,大数据创新应用,26,云计算,云计算中的“云”主要用来强调计算泛在性和分布性，实质上是分布式计算、并行计算和网格计算等技术的发展。将分布在各地的服务器

6、群进行网联，能够实现大规模计算能力、海量数据处理和信息服务的需求。,27,云计算创新应用,28,泛在网络,泛在网络是通信网、互联网、物联网的高度协同和融合，将实现跨网络、跨行业、跨应用、异构多技术的融合和协同。,29,泛在网络创新应用,三方连通,智慧教育：促进智慧学习,31,智慧教学的特征,智慧教学是教师在智慧教学环境下，利用各种先进信息化技术和丰富的教学资源开展的教学活动。,32,常规(课堂)智慧教学过程,智慧学习,智慧学习是在智慧环境中开展的完全以学习者为中心的学习活动。,基本特征,34,智慧慧学习框架,智慧课堂：智慧教育主阵地,课堂信息化演变过程,Classroom2.0基本特征,案例：

7、南方科技大学附属实验学校信息化应用环境建设,自带设备学习（BYOD）,新技术全学科运用,我们以云计算为基础，在语文、数学、英语、音乐、美术、科学等学科中开展基于移动终端的云学习，并借助无线互联网和智能移动终端，进行教学创新，以期探索出具有南方科技大学实验学校特质的信息化教与学模式。,配备PAD移动终端（板书、分享、评价、展示）,Windows8操作系统、多点触控显示器,1.构建新技术支持的全新教学环境,终端：IPAD,学习环境,学习环境：STEAM学习实验室,STEM学习实验室,2,充分激活学生潜能与创意，促进数字技术和个人制造的有效融合，让学生有更多的实践动手的机会，我们高标准建设“STEM

8、创新学习实验室”，让学生在实践操作中开展创客式学习，培养学生创新能力。,S学习实验室（科学Science）T学习实验室（技术Technology）E学习实验室（工程Engineering）A学习实验室（艺术Arts）M学习实验室（数学Mathematics）,正在建设中,+,LearningLaboratory,Learningenvironment,变换学习组织形式（桌椅文化）,根据教学内容和学生学习需求，适时调整变换教学组织形式，提升学习效率。如，扇形、马蹄形、半圆形、圆形等座位排序，便于学生讨论交流，缩短师生、生生之间的心理距离，提升学生的群体合作意识，便于群体智慧共享。,学习环境：根据

9、学习需求调整学生座位,3,Learningenvironment,学习环境：以课程内容布置教室,教室文化课程特色,4,以课程内容为基础进行教室文化布置，用学生课程学习作品来装点教室，让学生浸润在课程文化中。,全球生态统整课程,Learningenvironment,45,智慧课堂的功能,智慧呈现学习内容；泛在获取学习资源；生生和师生的立体、多样化交互；现实学习空间与网络学习空间相互融通；学生主体作用和教师主导作用充分发挥；智能管理情境；自动感知环境。,46,智慧课堂：促进学生成功的新智能,在校学生的绩效数据增长非常快,46,智慧体现在什么地方？将学生的绩效数据集成在一起，以更好支撑对学生学习过

10、程的理解。了解学生参与习惯，实现对学生施加具有针对性的干预策略。智慧教育结果掌握学生每年的进步情况早期诊断学生学习中遇到的困难，并施加补救措施。,矩阵,仪表盘,学习分析,管理报告,智慧课堂：促进学生成功的新智能,高等教育入学率每年增加4百万。,智慧体现在什么地方?企业信息门户具有促进协作的能力。在专业课程中增加了Web2.0内容。智慧教育成果基于角色的、为所有学生学习和资源提供个性化服务,新加坡职业学院自从1954年以来，已培养了14.5,万毕业生。,智慧课堂：智慧工作，实现可达性学习,与学生一起工作：将团队、学习者和教师连接在一起。将个体需求融合到团队需求中：有利于培养创新能力。实现参与性和

11、交互性用户体验：通过Web2.0实现在学习中充分利用开放资源工具:桌面应用和环境课件平台与工具内容和课程材料,智慧课堂：Lotus，SakaiCLE，Moodle,50,50,智能工作,绿色与其它,新智慧,能源结构,IBM帮助教育创建智慧设施，在减少成本的前提下，提供能源和安全。,提升学生、教育和社会的成果,为教师和学生提供个性化学习资源,保证实现投资目标,通过灵活性系统实现环境改变,IBM智慧课堂,1:1学习,可视化,共享服务,在一个刀片上（每个刀片上具有10-12个桌面图像）支持多种操作系统对于新的桌面体验来讲，用户需要最小的适应性。虚拟桌面架构,通过分享应用环境，每个刀片支持50-100

12、个用户需要用户适应新的桌面体验终端服务,基于1:1理念，每位学习者拥有一台PC或者服务器桌面超薄式设备流操作形态和应用,Linux或者Windows虚拟桌面架构e:用户可以拥有操作系统低成本的弱功能客户机,Linux或者Windows终端服务：按比例具有低成本优势用户分享式操作系统用户不具有管理者权限低成本的弱功能客户机,Windows流提供如下功能：图形和视频优化低能源服务器架构需要功能强大弱功能客户机,智慧课堂：IBM桌面虚拟化的三种实体模型,刀片或传统Servers,智慧课堂：基于云计算的虚拟计算,WFU,NCA&T,OC12(622MbpsCircuit)OC48(2.4GbpsCir

13、cuit)DWDM(10GbpsEthernet),+NCCommunityCollegeSystem+NCK-12schooldistricts,智慧课堂的价值,在课堂中能够利用用数据和观点利用数据分析和在线工具，促进教师对学生绩效产生新的理解。从利用技术帮助学习，转变为利用技术回答问题：学生学习到了什么？我可以为他提供什么帮助？利用开放式学习工具对资源社区进行管理教师能够更加关注学习结果。教育者开发并使用工具。,降低成本集中化设施更加易于维护；软件易于升级维护基本可以放弃桌面端的支持需求。提高可靠性、利用性和产出。有能力运行最新的应用控制、安全、集中放置。当出现错误时可以无缝连接到空闲设备

14、上；教育者不必在纠结于技术问题,集中式架构,为在客户端和服务器之间提供高速网络接入服务,集成性门户为实体接入应用和内容提供了可能,虚拟桌面服务,学生、教师和职员,公共架构,IBM,公有云,旧的桌面服务,开放教育资源,来自与IBM和其他服务商的的网络服务能够提供协作和生产效率,基于虚拟桌面的课堂、实验室和手机接入,弱功能客户机和移动设备为用户提供便捷式接入系统,虚拟云服务：为分布式校园和课堂提供集中式支持。,作为一种选择，IBM可以承担传递服务,开放资源和电子学习&电子档案袋、课件、内容和服务,商务智能为学生绩效提供新的视角,利用开放资源，虚拟旧计算机桌面应用和服务，降低成本,智慧课堂：利用21

15、世纪技术提高质量、提高接入和降低成本,工业标准框架,为资源管理和支持学习提供管理服务,智慧课堂：利用21世纪技术（IBM及其伙伴）,虚拟架构、计入虚拟客户端解决方案,IBM服务器与存储器,客户设备、弱式客户端,IBM管理的服务,集中式架构,虚拟桌面服务,学生、教师和职员,公共架构,IBM,公有云,旧的桌面服务,开放教育资源,工业标准框架,智慧课堂案例,65”互动电视,65”互动电视,65”互动电视,65”互动电视,分组桌椅3,分组桌椅5,分组桌椅1,分组桌椅2,分组桌椅4,投影机,充电柜,OPSbox,网络孔及电源,无障碍坡道,分离式冷气,分离式冷气,退缩空间,退缩空间,退缩空间,投影机,案例

16、一：多功能教室整体设备配置图,案例二：合作探究学习情境,案例三:未来教室环境,案例四：混合式课堂与实验室,智慧课堂的教学优势,学生在“一对一”环境中开展学习，人手一台平板电脑。,教室利用教室墙开展教学活动,基于新技术的未来学习,未来教室环境的支撑技术,环境创设：利用技术手段，为基于未来教室的学习提供虚拟学习环境，增强体验感。,课室灯光：更加绿色与环保,课室黑板：绿色板,智慧课堂的类型,实用型未来教室,指在传统教室基础上，改进优化教室的物理环境，增添适量数字化设备，初步实现传统教室的数字化、多功能化的一种未来教室类型。优势环境简易变革，实现教学理念及方式大幅改进低投入，高产出使用简单，师生能够快速适应新环境小步子逐步实施，保证教育生态平衡发展,互动型未来教室,构建基于一对一的教学环境，学习者能够有序开展小组合作学习、项目学习等多样互动的学习方式。教师可基于教学环境开展深度互动教学，引导学习者创造性学习、体验做中学的乐趣。优势教学内