数字化改革是当今社会发展的突破口,对教育工作的制度重构、流程再造、系统重塑影响深远。教育的数字化即为“智慧教育”,2021年9月26日,工业和信息化部办公厅和教育部办公厅联合发布的《关于组织开展“5G+互联网、物联网等智慧教育”应用试点项目申报工作的通知》提出,围绕“教、考、评、校、管”等教育领域重点环节,开展各类“5G+互联网、物联网等智慧教育”应用创新。
教
互动教学
建设智慧课堂,支持5G沉浸式教学、5G直播互动教学等教学模式创新,鼓励跨校区课程共享协同,探索学校与博物馆、科技馆等教学教育场景互联。助力实验教学,支持5G技术教培实验、5G虚拟仿真实验教学、5G虚拟实习培训等应用,助力解决高成本、高危险、难操作等实验和培训项目实施痛点。
案例
钱塘山水幼儿园智慧教育,让孩子从容面向未来
杭州市滨江区钱塘山水幼儿园就“怎样培养人”上下功夫,在延续原来“多彩悦玩”课程的基础上,创设丰富多彩的各类活动,给予每个儿童个性化的支持和帮助。同时积极融合、大胆创新,以人工智能时代为背景,以培养幼儿面向未来受益终身的品质为目标,以STEAM理念和智慧教育为路径,以丰富而有层次的多元活动为内容,梳理形成“玩+课程”。
作为幼儿园STEAM教育本土化实践的一个样板,钱塘山水幼儿园的“玩+课程”着力于培养儿童面向未来发展的4C能力——Communication(沟通能力)、Critical Thinking(思辨能力)、Creativity(创造能力)、Collaboration(合作能力),让幼儿有充分的时间自由地进行探索和思考,表达出自己的想法,并且有机会能够尝试与实施,以解决真实问题为任务驱动,最终提升综合素养,成为现在的“小玩家”、未来的“大创客”。
“玩+课程”的“慧玩”既是探究地玩,又是借助智慧教育地玩。幼儿园大厅里的全息互动、走廊一体机上的STEAM体验“水流到哪去了?”与智慧教室里的AR互动沙盘,无一不彰显着科技的魅力。在人工智能时代背景下,“玩+课程”通过丰富多样的体验式游戏和探究活动,激发幼儿主动学习的内驱力,给予他们个性化的支持和帮助。趣味盎然的人机互动、充满挑战和探索的游戏活动让孩子们以一种思考、投入、积极的状态沉浸其中。在垃圾分类行动中,幼儿园为每个班级都配置了会说话的智能垃圾桶玩具。孩子们在动手操作和闯关游戏中,不知不觉学会了正确地进行垃圾分类,玩得不亦乐乎。化身垃圾分类小达人的孩子们,描绘了人人参与垃圾分类后地球家园变得更美丽的场景。知行合一,生活中孩子们还组建了垃圾分类小分队,并将社区内的垃圾全部分类后扔进垃圾桶。在智慧教室里,一堂《海底世界》AR智慧课正在进行,在给幼儿全新学习体验的同时,也让幼儿了解到海洋垃圾的巨大危害,明白了要从小养成垃圾分类的习惯,提高环保意识。
在钱塘山水幼儿园的“玩+课程”中,孩子们会面对真实的问题或挑战,思考如何解决问题,慢慢了解世界的运转规律,并从中获取改变世界的信心与力量,幼儿的创造力也在这个过程中逐渐萌芽。例如,在STEAM智慧科技馆,大班的孩子们用积木搭建起一座大风车,如何通过转动扇叶背后的齿轮让风车慢慢转动起来?如何让风车转得更快?带着这些问题孩子们主动探索。有的孩子通过安装红外线传感器让风车加速转动,有的孩子通过声控模块编程让自己的歌声“唤醒”风车转动,还有的孩子通过刷不同编码的指令卡片“激活”风车。孩子们通过实际操作了解了生活中各类机械设备的结构和工作原理,认识到科技与生活的联系,从中孵化兴趣,进行创意表达,同时养成了微编程思维,逻辑思维能力得到了提升。
考
智能考试
探索智能在线考试,面向如体育美育等户外和在线场景需求,无感知智能化采集考试过程数据,自动精准测量考试结果。开展智能巡考监考,实现考前身份验证、考中自动监考、考后记录备查等功能,助力考试公平。进行智能辅助批改,利用5G网络连接智能分析平台,自动分析学生知识点掌握情况,辅助教师进行学情分析和答疑辅导。
案例
中科院上海实验学校5G+智能体育考场
“5G+智能体育考场系统”将现实教学环境和虚拟教学环境、新一代信息技术与学科教学相融合,将线上学习与线下学习、课内学习与课后学习相结合,可实现自动采集考试过程数据、智能巡考监考、智能辅助批改等功能。
学校通过5G网络实时、高效传输,建设随到随测的“5G+AI”学校体育空间,摆脱以往传统体育器械的约束,视频感知学生运动过程,实现无感知智能化采集考试过程数据,并自动精准测量考试结果,同时辅助教师进行学情分析和答疑辅导,并自动生成可追溯、可复核的学生数字化体育学科档案。
试运行一年以来,学校建起“一生一档”体质档案。建立每个学生的体质健康素质和体育核心素养成长档案大数据系统,学生可采用自主学练的方式提高专项技能水平,快速便捷,推动学生体质健康水平均衡发展;支持体育老师的数字化教学,支持学生根据运动处方自我提高,形成教、学、练、测、评、考的体育教学闭环。
运用机器视觉、大数据等核心技术,构建起智能化、数字化和个性化的学校体育教学环境。将人工智能和大数据融入体育教学、训练和考评中,为体育教学提供专业和丰富的数据、全面的课程和科学的方法,实现在可视化教学引领下利用大数据进行体育学科精准教学的新型模式,通过高效和智能的体育锻炼方式引导学生热爱体育运动。
探索构建“线上示范讲授+多模智能监测+线下个别辅导”的线上线下融合式体育教学新模式。寒假马上就要来了,学校有专门的寒暑假体育作业,借助微课示范课,组织引导学生自行开展练习,借助监测终端关注学生体能发展目标完成度和学生运动负荷情况,借助智能体测系统,进行针对性和个性化辅导,激发学生兴趣,减少机械重复,使体育教师有更多精力关注学生、关注体育教学。
评
综合评价
学生评价方面,利用多样化数据采集终端、5G网络、大数据云平台等构建学生智能分析评价系统,以智能化手段记录学生学习情况、体质健康、艺术素养等德智体美劳全要素过程性评价数据,支持无感式、伴随式数据采集,建立学生综合素质档案,绘制成长画像,进行大数据分析,智能感知学生学习状态变化等情况,加强个人信息保护,为个性化精准教学和心理健康干预辅导等提供依据。教师评价方面,利用5G等技术采集教师课前、课中、课后等各环节行为数据并开展关联分析,对教师的教学实绩和师德师风进行动态评价,促进教师素养全面提升。
案例
成都师范银都紫藤小学体育课时评价系统
成都师范银都紫藤小学是直属于成都高新区的公办小学,学校由成都高新区管委会与成都师范银都小学合作共建,于2015年9月1日正式行课,与此同时,TEAM Model教学专家系统覆盖学校所有班级、学科,真正实现了智慧教学的常态化。
引导学生加强运动锻炼,养成良好的生活习惯是学生在学校健康成长的重要任务,而针对学生运动上的数据监测,让体育老师实时监控学生运动各项体能数据又是当下体教课更难实现的一种信息化技术高度。在怡康科技体育课时评价系统进校后,学校正在实施的学生体育课堂运动监测工作,帮助体育老师更能精准的获悉学生动态运动状况,大大提高了体育课教学质量。系统精准监测到学生的运动数据,通过大数据呈现进行精准分析,包括运动强度、运动密度以及特殊学生运动指导都向老师提供重要依据。而学校在建设健康校园、阳光示范校等质量体系中,通过系统提供了重要的数据支撑,使体育教学更为数字化,提高了学生群体运动健康管理效率。
为全面落实中共中央国务院印发的《健康中国2030规划纲要》、《深化新时代教育评价改革总体方案》、《关于全面加强和改进新时代学校体育工作的意见》精神,加强和改进新时代学校体育工作,结合学校实际,研发出一套应用于学校的《体育课堂战术箱》设备及《体育课时评价系统》、《全天运动监测系统》、《体育测试达标系统》,通过智能穿戴设备、数据采集终端及信息化管理平台与学校体育工作的融合,试点探索通过过程监测(学生全天运动监测)、周期性测试(体育标项目测试、身体健康检查)、运动评价等三个维度为学生提供运动健康数据画像。
校
智慧校园
利用5G网络升级校园信息基础设施,构建5G、光纤宽带、无线局域网融合的校园网络,实现校园设施、资源、师生的智能高速全连接,为学生的衣食住行学提供便利服务。深化平安校园建设,通过感应数据分析、音视频智能监测、自动校园巡逻等手段实现校园内主要区域24小时监测全覆盖,通过人群动态感知等技术对校园霸凌、意外危险等事件进行预警处置,提升校园安防综合水平。支持绿色校园建设,根据实时环境变化对水电、照明、空调等能源系统实现智能化调度。对实验室、图书馆、体育场等校内设施及师生活动空间实行精细管理,为学生提供在线预约等便捷服务,提高校园资源利用率。开展共享校园应用,在校园内的科研环境、实训环境间基于5G等技术实现资源共享,打造无边界科研实验环境,促进教学科研人员在授权模式下快速获取交叉研究资源,合理利用实验成果。
案例
杭州市第十五中学物联网·智慧环境整体解决方案
杭州市第十五中学教育集团自建校以来,学校一直使用的是市面上较为普及的传统荧光灯管,有专人对其进行检修和维护,但经过检测,仍然不能达到相应的国家标准,使用过程中仍存在照度不足、光衰、眩光、频闪、显色性差、色温过高、灯管易损坏、难以管理等问题,严重影响学生视力健康和学校后勤管理。
学校在体验过浙江久良教育科技股份有限公司的“物联网·智慧环境——护眼光环境系统”后,最终决定分批对全校光环境进行升级改造,历时两年,全校光环境升级于2018年已经全部完成,共32个常规教室,4个多功能教室,23个教师办公室。
物联网·智慧环境整体解决方案拥有健康舒适、智能管理、节能环保、拓展性强、安装便捷的技术亮点,涵盖“智慧护眼光环境系统”、“智慧温湿度环境系统”、“智慧空气环境系统”、“智能多媒体控制系统”、“智能声音环境系统”和“智慧用电系统”六个子系统,通过物联网、智能感知、大数据等一系列前沿技术,打造智慧的校园环境,为使用者提供更健康、更节能、更便捷的教学环境。
管
区域教育管理
研究5G+人工智能协同设计对区域教育管理的科学支持作用,升级区域教育大脑和管理平台,依托5G网络实现区域内所辖学校运行状态数据的及时传送,动态监测分析各学校学位资源、学情数据、应急事件等信息,利用技术能力支撑教育主管部门进行管理决策和响应。
案例
杭州市文海实验学校数字赋能创新,教育智治未来
杭州市文海实验学校基本建设完成千兆到桌面的校园基础网络,万兆接入杭州市教育城域网,并接入了电信、华数互联网双宽带;实现了校园消费、门禁、图书等一卡通、部分应用实现一脸通;建成中小学电子班牌系统、智慧监控系统、视频会议系统、网上阅卷系统、疫情测温系统、图书管理系统等;配备机器人教室等创新实验室5个、同步课堂教室2个、计算机教室7个、班班配备互动一体机教学系统;钉钉、校园管理平台、网站、微信公众号等应用广泛;在此基础上,建成文海大数据监测平台(一期)工程,校园数字化深入渗透到办公管理、教学科研、图书管理、家校互动、后勤服务等方方面面,并基本实现了移动应用。
文海通过数据融合与开放体系,打造以教育大数据统一平台为基础,以教师发展、学生成长为核心,以智慧管理为支撑,构建教育信息化学校学生综合素质评价、教师职业生涯规划等核心应用场景,实现大数据的教育决策和精细化移动管理。在“文海云”和“文海钉”等平台的支撑下,利用“教师画像”、“学生画像”系统实现全时空、全方位的师生评价、师生管理的智能化,不断创新教育教学及评价模式,将技术与教育结合,实现集团校共建、共享、共进、赋能集团校一体化高品质发展。
实施“名校再造”工程,要坚持“标本兼治、长短结合、注重实效、跨越发展”的方针,坚持“以集成创新、引进消化吸收再创新为主,以原始创新为辅”的原则,坚持学习、借鉴、整合先行先试学校的成功经验,加快探索“教、考、评、校、管”五位一体OTO(OMO)教育新模式的改革创新,最终实现弯道超车、跨越式发展。
审核:方志明