2.2　“互联网+”与教育的融合贵在信息技术应用

信息技术的发展对教学理念、教学资源、教学过程、教师的教学方式和学生的学习方式都产生了深刻的影响，尤其是依托信息技术构建的多媒体和网络教学环境，为多元“学与教”方式的实现提供了理想的场所和技术支持。

2.2.1　信息技术应用增强“学与教”的内在关系

随着教育信息化的深入发展，各级各类学校的教学环境、教学资源都得到了极大的改善。信息技术在教育教学中的应用，使得学校对教育信息的处理和管理能力得到了提升，实现了教学信息数字化、信息存储光盘化、信息呈现多媒体化、信息传输网络化，并将逐步实现教学资源系列化、教学过程智能化和教学管理现代化。信息技术的发展对教育教学的影响，以及信息技术环境对“学与教”方式的支持表现在以下几个方面。

1. 信息技术应用创新教学理念

信息技术的发展使得学生获取知识的途径发生了很大的变化。除了从教师和书本中获得知识，学生也可以从网络中检索到大量知识。教师不再是学生知识的唯一来源。学生的知识过去基本上是通过课堂来学习的，老师讲，学生听，然后记忆和理解；而现在，学生可以通过网上检索、通信交流、协同学习，甚至玩电子游戏来获得知识。因此，课堂教学形式受到了挑战。

随着建构主义学习理论的发展，学者对学生学习心理机制的理解也发生了变化。“知识不是通过教师传授获得的，而是在一定的情境下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式而获得的。”这个理念逐步深入人心。因此，教师的“传道、授业、解惑”的职能受到了挑战。当传统的教学理念不再适应当前的教学时，新的教学理念就应运而生。

（1）现代教学观。教学过程可看作师生交流、积极互动、共同发展的过程。在这个过程中，学生是知识积极的探索者和建构者，教师则是学生学习的帮助者和指导者。师生互动有利于培养学生的创新思维和创新能力，促进学生的全面发展。

（2）现代学生观。学生可看作独立的、有待完善的、发展中的“人”。教育的职责是要把学生培养成为具有完善人格、丰富知识、创新思维和创新能力的一代新人。鉴于此，在信息技术环境下新的教学理念强调师生之间、学生之间的动态信息交流，通过信息交流实现师生互动，相互影响、相互沟通、相互补充，并实现共识、共享和共进，彼此形成一个真正的“学习共同体”。新的教学理念的核心是“交互”——交往和互动。对教学而言，这意味着对话、参与、共同建构；对学生而言，这意味着心态的开放、主体性的凸显、个性的张扬、创造性的解放；对教师而言，这意味着上课不仅传授知识，更要一起分享理解。

2. 信息技术应用创新教学资源

信息技术的发展促使教学资源发生了根本性的变化。其形态除了传统的文字教材和音像教材，还出现了以多媒体计算机和网络为载体的教学课件、专题学习网站和网络课程，构成了立体化的教材体系；再加上印刷品、模型等传统媒体，以及试卷试题与测评工具、文献资料、目录索引和网络资源等，构成了丰富多彩的教学资源。不同的教学资源可以支持不同的教学活动。尤其是教学课件、专题学习网站和网络课程，因其具有丰富多样的信息资源承载形式、灵活方便的交互特点，将被越来越多地应用于信息技术环境下的多元“学与教”方式中。各种教学资源对教学活动的支持作用如表2-1所示。

3. 信息技术应用创新教学过程

信息技术对教学过程的影响表现在教学内容、教学策略（包括教学模式、教学方法和教学组织形式）和教学评价等方面。

（1）信息技术应用对教学内容的影响。传统教学内容的组织结构是线性的，在教学中强调由浅入深、由近及远、由具体到抽象的原则。信息技术的运用可以克服线性知识结构的缺陷，使信息具有多种形式、非线性网络结构的特点，以符合学生的认知规律。教师可以运用信息技术并按照人类的思维方式、基于语义网络的理论来组织教学内容，从最初的知识节点出发，把呈网状分布的知识链结成一种多层次的知识结构。学生可以根据自己的实际能力和学习需要来安排学习，充分发挥自己的积极性和主动性。另外，教师可以运用信息技术对教学内容进行结构化、动态化和形象化处理。教学内容可以集文本、动画、声音、图像于一体，使知识信息的来源丰富、内容充实、形象生动且具有吸引力。信息技术的运用能够为学生创造一个宽阔的时域空间，既能超越现实，生动地展示历史或未来的认识对象，又能拓宽活动范围，将巨大空间与微观世界的事物展示在学生面前，还能使教育资源共享变为现实，使学生占有的时域空间不断扩大。

（2）信息技术应用对教学策略的影响。在信息技术环境下，教师可以利用多媒体计算机创设启发式、引导式的学习情境，充分调动学生的思维，发挥学生学习的主动性，引导学生积极主动地完成学习任务。学生可以利用多媒体计算机和网络开展自主学习、协作学习。师生双方可以通过计算机和网络进行随时随地的交流与沟通，并可以平等地占有资料、交流心得、研讨问题。信息技术从根本上改变了传统的教学结构，使得呈现在学生面前的不再是单一的文字材料和一成不变的粉笔加黑板的课堂，而是多媒体教学资源和教学环境，是学生可以自主学习和协作学习的多媒体网络教学系统（其输入/输出手段的多样化使教学具有很强的交互能力）。多种学习方式交替使用，可以最大限度地发挥学生学习的主动性，并促使学生完成学习任务。在这种形势下，我们不仅要重视教师的“教”法，更要重视学生的“学”法。教学模式、教学方法和教学组织形式的改变，使得教学策略研究成为新课程改革的重要内容。

（3）信息技术应用对教学评价的影响。传统的教学评价主要以考试测验为主，评价主体、评价内容、评价方式都比较单一。新的教学理念要求教学评价主体多元化、评价方式多元化。信息技术正好可以对评价方法和手段提供支持，例如，运用信息技术编写的计算机测试工具，既可用于学生自我反馈，也可用作教师电子测评的手段；利用网络平台的记录、分析功能进行的数据挖掘，可以优化教学过程评价；利用计算机制作的档案袋，可以对学生的成长过程进行跟踪评价，等等。

4. 信息技术应用创新教学环境

信息技术的发展，改变了传统的粉笔加黑板的单一的教学环境，构建了多媒体教室、网络教室、移动网络教室、专用教室，以及校园网络环境和互联网网络环境，使得“学与教”的活动可以在各种适宜的信息化环境中开展。

多媒体教室可以实现多种教学资源的随机呈现；网络教室可让学生使用信息技术工具和网络资源进行自主学习与研究型学习；移动网络教室可以实现不受时间、地点限制的学习活动；专用教室可以满足特殊学习活动的需要。不同的教学环境可以支持不同的教学活动。可以通过选择合适的教学环境，充分利用现有的信息技术软硬件条件，为教学活动提供支持和保障。学校中的信息技术环境还包括教师电子备课室、校园网与学校主控室、录播教室、区域综合性应用平台等公共教学服务环境。教师电子备课室可以为教师提供良好的备课、研讨环境；校园网与学校主控室可以为全校教师和学生提供网络教学平台及教学资源；录播教室可以为师生提供优质课的录制、观摩和研究；区域综合性应用平台可以为学校和本地区的教学、教研提供案例、远程教学观摩及评课，为促进学生、教师、学校，乃至地区教育的均衡、和谐发展，以及为深化教育教学改革做出贡献。

5. 信息技术应用创新学习方式

信息技术在教育教学中的应用，除了影响教学，还会影响学生的学习方式。学习方式是指学生在完成学习任务过程中的基本行为和认知取向。根据国内外学者的研究，学习方式主要有两种：一种是传统的学校教育采用的学习方式，注重学生对知识的接受和独立完成任务，是一种被动的、接受的、封闭的学习方式；另一种是在对传统学习方式进行反思和批判的基础上形成的学习方式，注重学生对知识的积极建构和合作学习，是一种主动的、发现的、合作的学习方式。在教学过程中，这两种学习方式往往同时出现，相互融合在一起，关键要看以哪种学习方式为主，以哪种学习方式为辅。传统的学习方式把学习建立在人的客体性、受动性和依赖性之上，忽略了人的主动性、独立性和合作性。新的学习方式将被动的、接受的、封闭的学习方式转变为主动的、发现的、合作的学习方式，提倡自主与探索，发挥学生的主体意识、创造性和实践能力，从而使学生真正成为学习的主人。

2.2.2　大数据技术提升教学质量

教育大数据是大数据的一个子集，特指教育领域的大数据。所谓教育大数据，是指在整个教育活动过程中所产生的，以及根据教育需要采集到的一切用于教育发展并可创造巨大潜在价值的数据集合。

国务院于2015年8月31日发布的《促进大数据发展行动纲要》指出“数据已成为国家基础性战略资源”，并在启动的“公共服务大数据工程”中明确提出要建设教育文化大数据。由此可见，教育大数据已经上升到了国家战略层面。

1. 教育大数据的战略定位

在大数据时代，教育数据的价值正在被广大教育者重新认识和评估。教育数据不仅是一堆用作统计的简单“数字”，而且是一种变革教育的战略资产和科学力量。

（1）教育大数据是一种教育战略资产。随着大数据理念在全球的发酵，以美国、英国、法国等为代表的发达国家率先将大数据作为新型战略资产，视其为“未来的石油”。数据作为战略资产的观念被越来越多的国家所认可。国际社会纷纷通过“公共数据开放”运动激发数据活力，以期创造更大价值。从理论上讲，任何领域有了人的活动，都可以持续不断地产生大数据，教育领域也不例外。随着全球教育信息化的快速发展，教育数据正在以几何级的规模递增。以一节40分钟的普通中学课堂为例，一个学生所产生的全息数据为5～6GB，而其中可归类、标签并进行分析的量化数据为50～60MB。除了传统学校产生的教育数据，互联网教育市场每天也在产生海量的教育数据。目前，我国教育规模位居世界首位，仅在校生就有2.6亿人。如此大规模的教育必将产生世界量级的教育大数据，而如何发挥这笔“资产”的价值则成为我国教育赶超欧美的关键。教育大数据是一种无形的资产，是一座可无限开采的“金矿”，充分挖掘与应用是实现数据资产增值的唯一途径。在这方面，西方发达国家已经先行一步，我国也应该加速部署教育大数据战略，强化教育大数据战略资产意识，让每个人都成为教育大数据的缔造者和受惠者，并顺应数据开放趋势，通过教育大数据的适度公开，汇集广大民众、企业、政府等多方智慧，使教育数据资产实现不断增值。

（2）教育大数据是教育领域综合改革的科学力量。当前我国教育还不完全适应国家经济社会发展和人民群众接受良好教育期盼的要求，存在一系列发展难题，如中小学生课业负担过重，素质教育推进困难；学生创造力不足；城乡之间、区域之间教育发展不均衡；教育公平问题长期存在；高等教育规模飞跃式扩张导致本科教学质量下滑；各地校园安全事件频发等。改革是解决教育发展难题的唯一途径。党的十八届三中全会提出要“深化教育领域综合改革”，将促进教育公平与提升教育质量、考试招生制度改革和教育管理体制改革作为改革的重点任务。虽然我国教育改革的攻坚方向和重点举措已经明确，但是如何科学、有序、有效地全面推进改革则成为急需解决的关键问题。教育改革是复杂的系统工程，需要综合考虑经济、文化、社会等因素，而大数据最擅长的就是关联分析，即从繁杂的交叉领域数据中寻求有意义的关联。大数据是一股创新的力量，也是一股推动教育领域全面深化改革的科学力量。因此，确立教育大数据的战略地位已是教育领域综合改革的必然要求。改革既要有胆魄，更要有科学依据。教育大数据将汇聚无数以前看不到、采集不到、不重视的数据，对这些混杂数据进行深度挖掘，并将其与其他领域（如公安、交通、社保、医疗等）的大数据进行关联分析。教育决策将不再过度依靠经验、拍脑袋和简单的统计结果，而转向基于数据的科学决策。无论是宏观的制度与体制改革，还是微观的教学方法和管理方式的改革，都可以通过科学的数据分析寻找问题的症结所在，识别不同地区教育发展的独有规律，然后对症下药，实施改革。

（3）教育大数据是发展智慧教育的基石。世界范围内的教育信息化建设正在走向融合创新的深层次发展阶段。在物联网、云计算、大数据、移动通信等新一代信息技术的推动下，世界上多个国家和地区已将智慧教育作为其未来教育发展的重大战略。新加坡在《iN2015计划》中提出了实施智慧教育战略计划；韩国于2011年颁布了“智慧教育推进战略”的国家教育政策；美国在2010年发布的《国家教育技术计划》中虽未提到智慧教育，但其倡导在信息技术支持下教育系统的全方位、整体性变革的理念与智慧教育不谋而合。技术变革教育的时代已经到来，从数字化教育转向智慧教育正成为全球教育发展的重要趋势。智慧教育是依托物联网、云计算、无线通信、大数据等新一代信息技术所打造的物联化、智能化、感知化、泛在化的教育生态系统，是数字化教育的高级发展阶段。各种智能型技术是构建智慧教育“大厦”的技术支柱，其中，大数据是实现教育智慧化的灵魂所在。教育大数据汇聚存储了教育领域的信息资产，是发展智慧教育最重要的基础。教育大数据将促进教育发生几个方面的重要转变：其一，教育过程从“非量化”到“可量化”，“学与教”的行为信息将被越来越精确地记录下来；其二，教育决策从“经验化”到“科学化”，数据驱动的决策将变得越来越可靠；其三，教育模式从“大众化”到“个性化”，学习分析技术将赋予教师认识每个“真实”学生的能力，实现因材施教；其四，教育管理从“不可见”到“可视化”，通过可视化技术将实现更直观、更准确、更高效的教育资源与业务管理。

2. 教育大数据的价值体现

在政府、企业、学校、研究机构、行业协会等社会力量的推动下，大数据在社会各行各业的战略价值正在逐步凸显。教育领域的研究者和实践者也在积极探寻大数据技术与教育最适合的结合点与结合方式。教育大数据的最终价值应体现在与教育主流业务的深度融合，以及持续推动教育系统的智慧化变革上。

（1）教育大数据驱动教育管理的科学化。当前我国的教育管理信息化仍属于“人管、电控”的管理模式，智能化程度不高，管理水平和效率有待提升。随着国家教育管理公共服务平台的建设与运营，我国教育数据的采集工作将越来越规范化、有序化和全面化。在大数据时代，教育数据分析将走向深层次挖掘，既注重相关关系的识别，又强调因果关系的确定。大数据技术能够从海量的教育数据中发现隐藏的、有用的信息，反映教育系统中实际存在的问题，从而为做好教育管理和决策工作提供科学的数据支持。大数据在教育管理业务中的应用价值主要体现在三个方面：一是教育的科学决策；二是教育设备与环境的智能管控；三是教育危机预防与安全管理。

大数据除了可以对各级各类教育单位的人员信息、教育经费、学校办学条件、运维服务管理等数据进行图表式统计与分析，还可以基于各级各类教育机构长期的数据积累，整合社会人口分布、经济发展、地理环境等，从各类跨行业操作级的应用系统中提取有用的数据，通过数据统计、指标展现、横向对比、趋势分析、钻取转换等技术方法将数据转化为知识，为各级管理人员的科学决策提供数据支持。美国政府早在2002年就通过立法的形式确定了教育数据在支持教育科学决策方面的重要地位。

我国的新课程改革虽然在课程内容、教学方法、教学环境等方面取得了进步，但实际的改革效果远未达到预期目标，其中的原因之一便是忽视了教育数据在课程改革诸多决策上的重要性。可以采取如下措施通过教育大数据来驱动教育管理的科学化：通过设置全方位的传感器，对教育管理过程中的教学活动、人员信息、学校资产及办学条件等数据进行采集、汇总、挖掘与分析，并对数据分析结果进行可视化处理；根据各级各类教育管理机构的需求，建立自上而下的教育管理和调度指令发布功能，对各级各类教育管理机构所需的各方面信息与数据、资产设备、教学活动、企业运维服务管理数据等进行远程可视化质量监控与管理；通过对教育设备的智能化管控，实现设备的科学使用，降低能耗和管理负担，节约开支。例如，江南大学建设了“校园级”智能能源监管平台，该平台通过物联网、通信、信息、控制、检测等前沿技术智能化监管能源，将原来能源管理过程中的“模糊”概念变成清晰数据，从而为管理者提供更好、更科学的决策支持，打造低碳绿色校园。

近年来，校园安全问题已成为社会关注的热点。通过对传感设备所采集的数据及信息系统所汇聚的数据进行实时监控与对比分析，可以对校园的安全运行状况进行预警，以提前预防、妥当处理教育危机，提高教育安全管理水平。此外，大数据在提升学校网络安全、改善教学和科研管理、完善学生救助体系、促进区域教育均衡发展等方面也有极大的应用价值。

（2）教育大数据驱动教学模式的改革。通过应用大数据技术对海量教学数据进行分析与预测，将改变传统千篇一律的教学模式，有利于真正实现个性化教育。以翻转课堂、MOOC等为代表的新型教学模式的成功开展，离不开大数据的支持。通过对学生学习历程记录进行分析，教师能够快速、准确地掌握每位学生的兴趣点、知识缺陷等，从而为设计更加灵活多样、更具针对性的学习活动提供数据支持。传统预设的固化课堂教学将转变为动态生成的个性化教学。在大数据的支持下，教师能够更好地认识自己和学生，从而不断改进教学模式与策略，并且在学生进行自我导向学习时，真正变成学生学习的促进者与协作者。学校可以利用大数据技术对教师进行全面考核，跟踪教师成长过程。教师可以运用回归分析、关联规则挖掘等方法来分析教学方法和手段的有效性，并及时调整教学方案，优化教学方法，提高教学质量。

（3）教育大数据驱动个性化学习的真正实现。大数据将使得教师和机器能够真正了解每位学生的真实情况，从而为其提供真正个性化的学习资源、学习活动、学习路径、学习工具与服务等。网络学习虽然具有天然的个性化优势，然而缺少大数据的支持，机器将无法真正了解每位学生，也就无法实现个性化资源与服务的推送。如果说互联网促进了教育的民主化，那么大数据将实现教育的个性化，而教育个性化的首要体现便是学习的个性化。

无论是研发中的各类适应性学习系统，还是市场上推广应用的各种适应性学习系统，要实现为不同学生提供个性化学习服务的目的，都依赖于大量学习过程数据的采集与深度分析。例如，美国纽约一家在线教育公司Knewton 的主打产品是适应性在线学习系统，其采用适配学习技术，通过数据收集、推断及建议“三部曲”来为学生提供个性化学习建议。其中，数据收集阶段首先会建立学习内容中不同概念的关联，然后将类别、学习目标与学生互动集成起来，最后由模型计算引擎对数据进行处理。推断阶段会通过心理测试引擎、策略引擎及反馈引擎对收集的数据进行分析，分析的结果将供建议阶段进行个性化学习推荐使用。建议阶段通过建议引擎、预测性分析引擎为教师与学生提供学习建议，并提供统一汇总的学习历史。

2.2.3　人工智能技术引入智慧教育

随着人工智能技术的发展和教育信息化的不断深入，人工智能技术在现代教育领域中的应用日益受到人们的重视。从沪江网的“Uni 智能学习系统”到学霸君的“高考机器人”，再到英语流利说的“AI 英语老师”，人工智能技术开始进入和影响在线教育。目前，人工智能技术在教育领域的落地场景主要包括语言类口语考试和智能阅卷、自适应学习、虚拟学习助手和专家系统，基本覆盖“教、学、考、评、管”全产业链条。一部分在线教育平台通过引入人工智能技术来提升服务效果，通过采用技术引流与直播课程相结合的形式来吸引用户付费；另一部分技术导向型企业则利用技术输出的形式与体制内学校合作，将人工智能技术运用于口语测评、智能评卷等场景，商业前景向好。目前，人工智能技术在教育中的应用主要包括智能教学系统、智能化考试系统、智能代理技术和虚拟现实技术等。

1. 智能教学系统

智能教学系统是一个复杂的软件系统，由专家模块（知识库）、学生模块、教学模块和智能接口四部分组成。

专家模块包括系统要传授给学生的所有知识，体现了专家智慧；学生模块通过比较学生行为与专家行为，对学生进行智能模拟，包括学生的知识状态、认知特点和个性特点等，从而反映学生对知识的理解程度，以及反馈学生的学习情况；教学模块根据一定的教学原理，在适当的教学策略指导下选择适当的教学内容，并以适当的表达形式在适当的时候呈现给学生；智能接口作为学生和系统交流信息的桥梁，为学生提供了表达知识和信息的手段；作为系统与用户的交互界面，为其他各模块提供智能化的多媒体知识输入、用户信息和行为获取、知识输出的途径。

2. 智能化考试系统

人工智能技术的发展为计算机辅助教学领域注入了很多新的内容。将专家系统引入试题组卷中，研制高质量的智能化考试系统已成为当前计算机辅助教学领域的重要课题。专家系统是一种能够依靠大量专门知识解决特定领域复杂问题的计算机智能软件系统。专家系统的特点之一就是能够进行符号操作，用符号表示知识，把问题概念表示成符号集合。

3. 智能代理技术

智能代理技术的诞生和发展是分布式人工智能技术和网络技术发展的必然结果。智能代理研究近几年已经成为基于网络的分布式人工智能研究的一个热点。代理是指能在某一环境中运行，能响应环境的变化，并且能灵活自主地采取行动以满足设计目标的计算实体。其本质上就是一个计算机软件程序。它运行于动态环境中，并具有较高的自治能力，能够接受其他实体（如用户及其他智能体、系统或机器等）的委托并为之提供帮助和服务。同时，它能够在该目标的驱动下主动采取包括社交、学习等手段在内的各种必要的行动，以感知、适应并作用于动态变化的环境。将智能代理技术应用于教育领域，能有效克服现阶段系统的局限性。

4. 虚拟现实技术

虚拟现实是由多媒体技术与仿真技术相结合而生成的一种令人感到身临其境、交互式的人工虚拟世界。它综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学，将计算机处理的数字化信息变为人所能感受的、具有各种表现形式的多维信息。虚拟现实技术在教学上的应用模式有两种：一种是虚拟课堂，即以学生为虚拟对象或以教师为虚拟对象的所谓“虚拟大学”；另一种是虚拟实验室，即以设备为虚拟对象，运用计算机建立能客观反映现实世界规律的虚拟仪器，进行虚拟实验，从而部分地替代在现实世界难以进行的实验，使得学生和科研人员可在计算机上进行虚拟实验和虚拟预测分析。