年砸4000亿!智慧教育,到底有啥用?
2021-04-01 10:32

年砸4000亿!智慧教育,到底有啥用?

本文来自微信公众号:鲜枣课堂(ID:xzclasscom),作者:小枣君,头图来自:视觉中国


大家好,我是小枣君。


上周,我给大家介绍了一下什么是智慧城市。今天,我们继续探讨关于“智慧”的话题,聊聊信息通信技术在教育领域的应用。


什么是智慧教育


之前介绍智慧城市的时候,我就说过,现在到处宣传的所谓“智慧XX”,大部分只是“数字XX”“网络XX”“互联网XX”换了个名字,蹭了蹭人工智能的热点,提升了一下档(bī)(gé)


和智慧城市一样,智慧教育也分为广义和狭义两种概念。


广义的智慧教育,可以直接理解为“教育信息化”。对于教育信息化,官方定义是这样的:在教育领域(教学、管理和科研),全面运用现代信息通信技术,促进教育改革与发展的过程和方法。


简单来说,凡是教育与信息、通信科技进行结合的场景,都是广义的智慧教育。


狭义的智慧教育,必须拥有“真·智慧”。


什么是“真·智慧”?当然是AI人工智能!


所以,狭义的智慧教育,可以这么定义:运用AI算力和算法,对教学场景进行智能化升级,改善教学体验,提升教学效果的技术和方案。


我们现在看到的大部分智慧教育,均是指广义的智慧教育,也就是教育信息化。(注:我们接下来文章里提到的智慧教育,如无特殊说明,也是指广义智慧教育。)


智慧教育的发展背景


任何的“智慧XX”,均是以“XX产业”为主,数字科技为辅。5G、云计算、大数据、人工智能,全部是赋能科技。想要赋能成功,必须先深入研究产业本身。


限于篇幅,小枣君只能先简单介绍一下教育这个行业。


教育,是人类可持续发展的基础,也是国民最为关注的领域。尤其是在中国,教育一直都是非常敏感的话题,是社会舆论的焦点。


从角色上来看,教育行业包括教师、学生、家长、学校管理者等参与者。从单位上来看,包括学校、政府教育主管部门,教育行业企业等。教育行业企业,为教育提供相关软硬件产品和服务,类别繁多。



从教育阶段来看,分为学历教育和非学历教育。


学历教育主要包括以下阶段:学前教育、初等教育、中等教育、高等教育。非学历教育主要包括培训、进修等,本文暂不讨论。



不同的教育阶段(例如高中和大学),教育方式有很大的不同,教学机构(学校)的架构流程、系统平台也有很大的区别。


一直以来,我们国家都非常重视对教育的投入。国家财政性教育经费占GDP的比重,基本保持在4%以上。


在这笔巨额支出中,专门针对教育信息化的投入,占了不小的比例。


根据2011年6月国家教育部发布的《教育信息化十年发展规划(2011~2020年)》,各级政府在教育经费中列支教育信息化的经费,不得低于8%。2021年,教育信息化资金投入接近4000亿人民币。


近年来的全国教育信息化资金投入走势(数据来源:国家统计局,光大证券)


我国真正开始推动教育信息化,是上世纪90年代。部分同学应该记得,那时候很多学校都建设了电教室、多媒体教室以及计算机机房。


进入21世纪后,我们的教育信息化开启了“1.0”时代。国家提出“校校通”工程、“农远”工程,普及信息技术教育,加快教育信息化基础设施投资,推动教育信息资源建设和人才培养。2010年后,更是明确提出“三通两平台”建设,力推信息化落地。


“三通两平台”


经过教育信息化1.0的建设,我们的教育信息化程度逐渐跃居世界先进行列。举例来说,截止至2019年底,全国中小学互联网接入率已经从25%提升到98.4%,而多媒体教室的比例,也从不足40%提升到90.2%。


从2018年开始,我们国家又提出了“教育信息化 2.0”,目标是2022年基本实现“三全两高一大”。


“三全两高一大”


2.0相比1.0,强调三个转变:从教育专用资源向教育大资源转变,从提升师生信息技术应用能力向提升其信息素养转变,从融合应用发展向创新发展转变。大家如果有兴趣,可以课后深入研究一下(圈重点)


在《2020年教育信息化和网络安全工作要点》中,国家又提出启动“百区千校万课”引领行动,打造区域性标杆,以此推动各地智慧教育建设水平的提升。


以上,就是国家宏观政策的大致情况。


除了政策之外,推动智慧教育的另一个动力来自信息技术的快速发展。


这方面我就不多说了,大家都很熟。物联网、云计算、大数据和人工智能的崛起,使得教育信息化工作从网络化、数字化开始向云化、智能化方向发展。现有的教育信息化场景,开始发生变革,新技术正在积极寻求落地,企业们也跃跃欲试。


教育的发展趋势


前面我们说了,教育是一个敏感的话题,也是民众关注的热点。


从大环境来看,教育有几个非常明显的发展趋势,将会对教育信息化造成深远影响。


首先,就是教改进入深水区,遇到的困难和阻力越来越大。


教改是国家战略,一共有10大试点任务,详情可以查看国务院办公厅2010年发布的《关于开展国家教育体制改革试点的通知》。


站在民众的角度,教育资源不均衡,子女升学压力大,内卷严重,产生了极大的焦虑和抱怨情绪。站在国家的角度,实现民族振兴和科技强国战略,需要大量的专业人才。


因此,从上到下,社会各界对教育的期望值不断增加,对学校和老师的要求不断增加。


第二个大背景,就是新冠疫情。


去年开始爆发的新冠疫情,导致全球范围内很多学校停课。我们国家提出了“停课不停教、停课不停学”的要求,于是,掀起了史无前例的教育“大迁徙”,整个教育模式和教育资源,都随之发生巨变。


总的来看,教育有以下发展趋势:


1、教育泛在化:教育的实施,必须突破时间和空间的限制,在任何时间任何地点,都应该允许访问教育资源,享受教育服务。


2、教育终身化:从学历教育向终身教育转变,教育过程不再局限于25岁以下的年龄段。


3、教育公平化:教育资源将实现公平分配和流动,缩小地区差异。


4、教育个性化:统一化教学向个性化教学演变,灌输式教学向启发式教学演变。


5、教育数智化:


(1)教育内容和资源升级换代,数字化内容将进一步取代纸质内容;


(2)教学形式和场景发生演变,传统的老师板书讲解将需要调用更多形式的教学资源,考验老师的资源获取能力和整理能力;


(3)教学场景网络化、物联化、虚拟化,沉浸式教学将会被更多地运用;


(4)AI人工智能在教育领域的落地场景,将会增加;


(5)教学管理流程的数字化,教学管理平台和资源平台进一步实现云化,由系统对教学过程进展支撑,提高管理效率。


智慧教育(教育信息化)的落地场景


接下来,我们具体看看,教育信息化与“大物云移智”结合,到底会如何改变我们的教育场景。


我们将教育信息化场景分为两个大类,一类是教学场景,一类是非教学场景。


教学场景的智慧化


教学是教育最重要的场景。这个场景的参与者,包括了施教人(老师)和被教人(学生)


教学是配合的过程,既包括了老师的教,也包括了学生的学。要想实现最佳的教学效果,既要求老师经验丰富、水平高超、准备充分,也要求学生勤奋要求、积极思考、认真预习。此外,还需要优质的教学资源、舒适的教学环境、齐套的软硬件设施。


教育信息化作为一种辅助手段,不能替代老师讲课,也不能替代学生听课。它的作用,主要是管理教学资源,改善教学环境,支撑教学流程。


(1)智慧教室


在改善教学环境方面,最典型的应用就是对教室的改造。


教室是传统教学的主要场所。以前,我们只是通过安装多媒体影音设施,推动多媒体教室的普及。如今,基于各种物联网技术,教室已经变得更加网络化、数字化。


智慧教室想象图


教室的黑板,逐渐变成电子白板,可以通过触摸等方式进行演示;教室的空调、照明、窗帘,可以通过温湿度传感器进行自动调节;教室的烟雾传感器,可以在发生火灾时及时报警;教室的智能门禁,可以控制外来人员的进出;教室的智能音箱,可以播报学校的通知,以及课间音乐……


摄像头,作为重要的信息采集终端,也进入了教室。


以往,摄像头主要用于监控记录教室里发生的意外情况。现在,AI摄像头的出现,使得功能进一步扩大。已经有学校用它来进行学生考勤管理,通过人脸识别,判断哪些同学逃课,判断学生的学习状态,注意力是否集中,是否打瞌睡,是否走神,等等。


教室AI摄像头画面(图片来自网络)


当然,AI摄像头侵犯了学生的隐私空间,目前也存在较大的争议。


(2)沉浸式互动


现在,很多学校在教学过程中,引入了沉浸式体验教学,甚至专门建设了沉浸式互动教室。


沉浸式互动,大家一听就明白,就是借助VR/AR技术,让学生身临其境,进行教学。这种体验,完全是文字或传统视频影像无法给予的。未来,可能还会诞生全息投影方式的教室,效果更加奇妙。


VR/AR和全息技术,还可以应用于仿真环境搭建、实操型培训,提升学生的实际操作能力,降低基础设施成本。这些技术的落地,对计算速度和网络连接能力要求极高,背后是来自边缘计算、5G、Wi-Fi 6、全光网络的帮助。


(3)远程教学


除了现场教学之外,现在更受关注的是远程教学。


前面我们提到,新冠疫情肆虐,各个学校纷纷大力开展线上教学。其实,疫情出现之前,线上教学就已经是大势所趋,只不过疫情的到来,狠狠地助推了一把。


线上教学的两个根基,一个是直播教学实施平台,另一个是教学资源管理平台。


直播平台方面,目前国内虽然有一些公司开发了专门用于直播的平台,但性能不足,容易卡顿甚至掉线(尤其是疫情期间,接入量暴增)。所以,很多学校干脆使用Zoom、腾讯会议、WeLink这样的远程会议系统,也能基本满足在线授课需求。


教学资源管理平台方面,各地学校大部分选择了自建平台,专门用于存储本校老师的授课视频。也有一些公共平台,例如慕课网、网易云课堂、腾讯课堂等,被用于教学资源的存储。


这块的主要问题,在于课程内容的质量层次不齐,且各自封闭,无法实现充分共享。此外,平台的使用体验差,缺乏完善的运维,也影响了普及推广。


在技术方面,远程教学主要依赖音视频编解码技术和云计算技术的支撑。非技术角度,民众关注的重点在于,长期使用电子产品进行学习,是否会有学生的健康造成损害。


(4)教学辅助


对于演员来说,“台上十分钟,台下十年功”。对于老师,其实也是如此。课堂上的教学,离不开课堂外的充足准备。


老师的核心需求在于:一、有丰富的教学资源进行支撑;二、有实用的教学辅助平台,帮助对教学过程进行管理,使自己从繁琐的重复劳动中抽身。


教学资源就不用多说了,主要看各个学校是否有资源存储平台,有资源建设和沉淀的能力,有教研组教学体系的支持。


我们重点看看教学辅助平台。教学辅助平台非常重要,它的涵盖范围包括:排课管理、作业管理、考试管理、考勤管理等。


排课管理:随着课程数量和班级数量的大幅增加,传统人工排课方式难度加大(尤其是高等教育排课)。现在,数字化排课、AI智能排课被越来越多的学校采用,效率更高,排课结果更加合理。


作业管理:作业的布置、收集和批阅,占用了老师很多的时间和精力。现在,有学校借助软件APP,部署作业,批阅作业。未来,作业可能会实现无纸化,借助混合图文识别,系统自动批阅学生的手写作业,并对作业提交情况汇总,输出结果统计分析(分数统计分布、易错题分析)


目前,基于图像识别和人工智能的“AI解题”技术正在兴起。通过拍摄试题,系统可以智能解题。


考试管理:考试也是一样。教学辅助平台实现智能组卷,个性化出题,自动阅卷评分,成绩自动录入和智能分析,降低老师的工作量。学生和家长可以自主查询成绩结果。系统还可以根据分析结果,找出薄弱环节,输出针对性改进建议。


除了图文识别外,现在借助AI语音识别,还可以进行口语测评、答辩。


教学辅助平台的作用还有很多,它贯穿于教、学、练、测等各个环节。


它可以帮助老师大幅减少重复劳动,提升教学效率,让更多的精力投入到更有价值的工作中。它还可以对学生成绩、作业等数据进行分析,摸清学生当前的学习状态和进度,找到学习的薄弱环节、知识点盲区,进而提醒老师进行重点关注,或者AI人工智能直接干预,推送薄弱环节的学习资源。


教学辅助平台,可以部署于私有云、公有云或混合云。平台的背后,可能是整个学校甚至教育体系的统一平台。平台的身份鉴权,采用统一的身份认证系统,基于身份证号、老师工号、学生学号,以及指纹、人脸,锁定ID的唯一性,进行各功能模块的权限分配和数据打通。


进一步扩展的话,平台还可以支撑全校师生对学校资源的使用,例如图书馆、体育馆、食堂等,进行统一授权、记账和行为记录。


非教学场景的智慧化


非教学场景,主要是学校管理者重点关注的教务场景,以及政府教育主管部门关注的政策执行场景。


学校其实是一种特殊的企业。站在校长的角度,除了教学工作之外,学校还有很多事情需要操心,例如科研(高校)、行政、党建、后勤、财务、人事、基建、安全等等。


大部分系统的数字化信息化,和正常的企业其实差不多。限于篇幅,我们不再赘述。


我们简单举例,聊聊智慧校区


智慧校区是智慧园区的一种特殊形式,应用场景比较广阔(尤其是在高等院校里面)


安全管理方面,通过智能门岗门禁,可以防范非法人员的侵入,可以协助疫情管控;通过部署摄像头,可以监控校区内火灾、事故和异常人员流动,防止发生人身伤害;AI摄像头,可以监控人员跌倒、踩踏、打斗、霸凌;通过部署电子围栏,可以防止未成年人的走失。


资源管理方面,通过物联网和云平台,可以有效调配教室、实验室、体育场馆资源。智能宿舍,可以帮助改善学生的生活条件和体验。


食品安全方面,借助传感器,可以监控食堂安全环境;借助平台,可以对食物进行样本留存、溯源。


交通运输方面,引入无人摆渡车,可以方便师生的出行;引入无人物流车,可以快速进行快递派送;引入无人巡逻车,可以有效震慑犯罪,提升师生安全感。


诸如此类的园区智慧化应用,还有很多。我们还可以引入数字孪生技术,建设数字孪生校园,监控管理学校的方方面面。


站在教育主管部门(教育局、教育厅)的角度,借助教育信息化平台,可以统筹学区内的教育资源,宣贯国家教育政策,推动校际教学交流,收集群众对教学质量的评价。


教育信息化的主要问题


前面小枣君用很大的篇幅给大家介绍了信息化(数字化、网络化、智慧化)的落地场景。其实,智慧教育的本质,就是教育行业的数字化转型。


把所有的信息都数字化,对数据进行清洗、治理,形成数据资产。然后,在数据中挖掘价值,这就是最终目标。


在过去,物联网技术不成熟,软件体验不完善,硬件性能不够强,成本也不够低,是教育信息化无法全力推进的主要原因。


如今,相比技术瓶颈,更大的问题其实来自于人和制度流程。我们信息化人才数量不够,而且,从管理者到使用者,数字化意识明显不足。


这就导致,近年来各地教育信息化虽然花了很多钱,但是并没有达到预期的效果。


智慧教育的问题,归纳来说就是三个方面:


1、数据没有来源或收集的数据不规范


有了平台之后,最烦人的事情就是填数据。为了平台而平台,让师生填报数据,增加了师生的工作量,引起反感。


物联网或系统自动采集生成的数据,过于混乱,还有很多不规范的非结构化数据,没有办法利用起来。


2、数据无法流通和共享


因为管理上的问题,以及对安全的顾虑,部门之间的数据不共享,平台与平台之间封闭,形成了数据孤岛。


3、数据治理能力不足


即便是有了数据,很多学校不具备数据治理的能力,不懂得如何挖掘数据中的价值,不知道如何将数据与自身现有的工作流程相衔接。也可能在一开始就没做好顶层设计,导致迷失在海量的数据之中。数据,反而变成了负担。


总而言之,和所有的“智慧XX”一样,在没有解决法律法规、流程制度、组织架构、观念意识、职责分工问题之前,都不可能成功。


智慧教育的产业链


智慧教育的产业链和智慧城市非常类似,也分为硬件设备商、软件服务商、集成服务商、综合解决方案提供商等。这些不再赘述。


值得一提的是,教育行业本身就存在很多头部企业,例如新东方、好未来(学而思)等。他们资金、技术和人才等方面都拥有雄厚的实力,除了教育内容资源建设之外,也在努力向教育信息化领域延伸。


智慧教育产业图谱(来源:亿欧智库)


教育信息化行业还有很多中小型企业,专门做某一细分领域的软硬件解决方案。同质化竞争下,这些企业的生存难度有所增加,无力进行长期的产品研发和迭代,后续可能会被加速兼并整合。


总结


好了,终于要写完了。洋洋洒洒六千多字,能看到这里的,都是真爱。


最后我来总结一下:


请大家记住,教育的本质是人,这一点是无法改变的。


教室安装再多的摄像头,也不能提高学生的听课效率;人工智能再厉害,也不能让孩子摆脱自主做题;VR教学再强大,也取代不了老师。所以说,技术永远是手段,只能起辅助性的作用。


虽然我们可以使劲地吹嘘教育信息化带来的各种好处,但是,我们无法否认,教育信息化目前并没有触及教育矛盾的核心,那就是教育资源的紧缺问题、教育公平性问题、教育理念问题。


教育改革还有很长的路要走,教育信息化也是一样。


参考文献:

1、2021智慧教育发展研究报告,亿欧智库

2、疫情下的教育信息化,教育信息化资讯

3、CIO视角:信息化如何支撑大学治理,教育信息化资讯

4、论道新基建下的教育信息化新常态,雷锋网


本文来自微信公众号:鲜枣课堂(ID:xzclasscom),作者:小枣君

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