一、教育信息化与智慧教育

       教育信息化的概念起始于上世纪90 年代，旨在教育领域中全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与教育发展。（黄荣怀等，2006）当前，我国教育信息化正处于从初步应用融合阶段迈向全面融合创新的过渡阶段，无论从国家地区的宏观层面、学校组织的中观层面，还是学习者个体层面来看，教育信息化都是一个平衡多方关系、创新应用发展、追求卓越智慧的过程。（祝智庭等，2012）因此，推动教育信息化的进一步发展，是创新人才培养模式的必然选择。

       智慧教育作为教育信息化的高端形态，在全球范围内的呼声越来越响，影响也越来越大。近10 年来，全球很多国家开展了一系列智慧教育的研究和实践。2006 年6 月，新加坡公布了为期10 年的宏伟计划 ——“ 智慧国家 2015” （intelligent Nation 2015，iN2015），其目标是：利用无处不在的信息通信技术将新加坡打造成一个智慧的国家、全球化的城市，总投资约 40 亿新元。2011 年 10 月，韩国教育科学技术部发布了《推进智能教育战略施行计划》，将智慧教育作为国家信息化的战略重点优先部署。（朴钟鹤，2012）2012 年，由计算机科学、教育学、环境学、教育技术学等领域的国际专家发起的“国际智慧学习环境协会”成立，《智慧学习环境国际期刊》（Journal of Smart Learning Environment）同年创刊，首次国际智慧学习环境大会于2014 年7月在香港教育学院召开。而我国早在2005 年就成立了“中国智慧工程研究会”，致力于研究智慧科学，培育智慧人才，提高中华民族的智慧水平和创新能力，为中华民族的伟大复兴贡献力量。（中国智慧工程研究会，2014）

       一般认为，智慧教育这一词语来自于钱学森的“大成智慧学”。（展立新等，2013）钱学森在培养科技创新人才的教育构想中提及“ 集大成、得智慧”，并提出四种构想：即（1）用现代科学技术体系结构培养和教育学生，（2）让大学生懂得系统科学，（3）让科学和艺术“联姻”，（4）改革数学课程。（杨桂青等，2009）钱学森对智慧教育的系统理解可以归纳为“大成智慧学”。他认为，纵观近当代的教育发展史，“我们从西方文艺复兴时期的全才伟人；走到19 世纪中叶的理、工、文、艺分家的专家教育；再走到20 世纪40 年代的理工结合加文、艺的教育体制； 再走到今天的理工文（理、工、加社科）结合的萌芽。21 世纪我们又回到像西方文艺复兴时期的全才了；但有一点不同的是，21 世纪的全才并不否定专家，只是这位全才大约只需一个星期的学习和锻炼就可以从一个专业转入另一个不同的专业。”（钱学敏，2004）钱老的这种观点可能与当时他所处的时代背景和要完成的使命具有密切的关系。当时，钱老从国外归来受命负责主持我国的原子弹研制项目，他需要协调当时国内各个领域参与该项目的专家，这就需要不同学科领域的专家通力合作，把理、工、文、艺结合起来走向大成智慧。因此，钱老谈的“大成智慧学”其实是指当人面对变幻莫测而又错综复杂的事物时，能够迅速做出科学、准确而又灵活、明智的判断与决策，并能不断有所发现、有所创新。

       在计算机领域，智慧一词从语境和理解两个维度，经历了从数据（Data）到信息（Information）、再到知识（Knowledge）和智慧（Wisdom）的过程。过去人们更多关注“数据”和“信息”，强调对经验的理解；未来人们将更多关注“知识”和“智慧”，重视对新奇事物的探究。从“理解”的维度来看，研究、吸收、操作、互动和反思是人类认识知识的五个阶段和过程，也可以简单理解为是数据挖掘的过程。从“语境”的维度来看，“数据”强调对某些“部分”的收集，“信息”强调若干“部分”的联结，“知识”强调一个“整体”的形成，“智慧”则强调多个“整体”之间的联结。

       在英文语境中，关于智慧一词的英文表述有三个：Smart、Intelligent、Wisdom。其中，Smart 是指“能够通过电子传感器和计算机技术做出一些人类决策可以做出的调整 ” （capable of making adjustments that resemble those resulting from human decisions, chiefly by means of electronic sensors and computer technology）。Intelligent 是指“拥有或表现出轻松学习或理解新事物的能力，或者处理新情况或困境的能力； 拥有或表现出很多的谋略”（having or showing the ability to easily learn or understand things or to deal with new or difficult situations； having or showing a lot of intelligence） 。Wisdom 是指“关于什么是适当的或合理的知识；良好的感觉和判断”（knowledge of what is proper or reasonable；good sense or judgment）。这三个词对智慧的描述不属于同一个层面，应根据具体的情境合理使用。最近中国工程院向国务院提交的报告中就将智慧城市由“Smart City” 变为“Intelligent City”，更加强调智慧城市系统应该具有智能性。（潘云鹤，2012）

       因此，智慧教育可理解为一种智慧教育系统， 其定义为“智慧教育（系统）是一种由学校、区域或国家提供的高学习体验、高内容适配性和高教学效率的教育行为（系统），它能利用现代科学技术为学生、教师和家长等提供一系列差异化的支持和按需服务，能全面采集并利用参与者群体的状态数据和教育教学过程数据来促进公平、持续改进绩效并孕育教育的卓越”。这一定义将教育技术学领域关心的问题和目前教育学领域关心的问题有机关联到了一起，并尝试从教育方针、政策、信息化的角度来解决教育公平的问题，但更多的是为了解决教育的卓越问题，即我们下一代培养的人是否卓越的问题。

       从现代教育系统的构成要素来看，智慧教育系统包括现代教育制度、现代教师制度、数字一代学生、智慧学习环境和教学模式五大要素，其中，教学模式是智慧教育系统的核心要素。从教育教学的角度来看，教育教学更关心国家层面的人才培养目标，而国家人才培养目标又是通过国家的知识生产能力体现出来的。我国当前为世界贡献的真正的、能引领世界发展的学术思想并不多，其根源就在于我们今天的教育体制与教育目标并不适配。这种知识生产能力可以进一步细化为效果、效率和效益的问题。这就是智慧教育所关心的问题。

       如果将教学模式、现代教师制度和数字一代学生合并为新型教学模式，则智慧教育系统可转化为由智慧学习环境、新型教学模式和现代教育制度三个层面构成，而且智慧教育系统通过寻求教育体制与教育目标的适配，从效果、效率和效益三个方面不断提升知识生产能力，以最终实现培养卓越的国家人才的教育目标，这就是智慧教育的三个境界。

 二、智慧教育第一境界：智慧学习环境

       智慧学习环境是从智慧地球、智慧城市、智能楼宇的概念中迁移过来的。所谓智慧学习环境，是指一种能感知学习情景，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。智慧学习环境能够实现物理环境与虚拟环境的融合，能更好的提供适应学习者个性特征的学习支持和服务。（黄荣怀等，2012）智慧学习环境的技术特征主要体现在记录过程、识别情境、联接社群、感知环境等四个方面，其目的是促进学习者轻松、投入和有效的学习。

智慧学习环境主要由学习资源、智能工具、学习社群和教学社群四大要素构成，而且学习社群与教学社群之间是相互关联的，同时智慧学习环境要考虑学习者的学习方式和教师（设计者）的教学方式。换言之，智慧学习环境的构成应与具体的教学方式和学习方式相关联，不存在统一的、笼统的智慧学习环境。智慧学习环境的技术支撑与组成要素的关系。

       可以看出，智能工具在智慧学习环境中的技术支撑作用集中体现在识别情境、记录过程、感知环境、联结社群四个方面，这也正是智慧学习环境的四个主要特性。智慧环境的智能学习助手（Intelligent Learning Assistant）应能懂得学习者的喜好，发现学习者关心的事物，知晓周围的事物， 感知有用的内容，过滤无关的信息，并与学习者的社群建立联结。目前支持智慧学习环境的各类技术层出不穷，且日渐成熟，如支持识别情境的技术有认知建模、情感计算、认知工程等；支持记录过程的技术有学习分析技术、评测技术、编码技术等； 支持感知环境的技术有物联网技术、传感器技术、GPS 技术等；支持联结社群的技术有社会网络、移动互联网技术等。另外，还有许多技术能同时支持智慧学习环境的这四种功能，如云计算技术。目前这些众多的技术主要面临如何集成和如何设计的问题，这也是未来学习环境设计和评价过程中需要重点考虑的问题。

 三、智慧教育第二境界：新型教学模式

       由于传统的教学模式较为忽视学生的个性发展，学生的创新思维受到抑制，因而难以适应科技和社会发展对人才的需要。现阶段我们正在经历一场“教学模式危机”，人们对创新教学模式的呼吁越来越强烈。（祁映宏等，2005）随着信息技术的引入，创新的教学模式正以全新的形态不断涌现，并影响着教育实践。教学模式的分析框架主要包括三个层面：一是宏观层面，包括教学理念、教学环境和学习需求三个要素；二是中观层面，包括教学、学习和课堂三个要素；三是微观层面，包括教师、学生和教材三个要素。在信息时代，随着技术逐步融入课堂教学中，传统的教室环境发生了较大的变化，因此催生出学习新方式、教学新方式和课堂新形态的变革。

       教学模式之所以要变革，核心的原因就在于现在的学生已发生了很大的变化。当前的学习者群体是所谓的“数字土著”（Digital Native）或数字一代，信息技术对他们的认知、态度及行为习惯的塑造是空前的。（顾小清等，2012）当前讨论学习者的特征更多是分析学习者的人格特征，如Eysenck 等（1985）从内外向程度和情绪稳定性两个维度将人格特征划分为胆汁质、忧郁质、粘液质和多血质4 种类型。德国心理学家斯普兰格（Spranger）根据人类社会文化生活的6 种形态将人的性格分为经济型、理论型、审美型、权力型、社会型和宗教型6 种类型。（张良，2010） 瑞士心理学家荣格（Carl Gustav Jung）按照两种态度类型（外倾型与内倾型）与4 种机能（感觉、思维、情感、直觉）的组合描述了8 种性格，即外向思维型、外向情感型、外向感觉型、外向直觉型、内向思维型、内向情感型、内向感觉型和内向直觉型。（安步赢等，2010）了解学习者的人格特征对于因材施教是非常重要的。

       然而在信息时代，人们更加提倡个性化的学习，因此首先要了解学习者的类型，并通过不同的技术手段为不同类型的学习者提供适配性的学习内容。现在的学习者更多是“数字土著”和“数字移民”（Digital Immigrant）， 还有部分是“ 数字恐龙”（Digital Dinosaur），这使得信息时代的学习者类型更加丰富。曾有人这样形容：“如果你小于20岁，你是数字土著；如果你大于20 岁，且无论你懂多少技术，你都是数字移民；如果你大于40 岁，且拒绝使用技术，那么你就是数字恐龙。”这也在一定程度上解释了当前教育所面临的很大问题——教师不了解学生、家长不了解子女，因而难以达成良好的教育效果。数字土著与数字移民在学习偏好上表现出较明显的差异：例如，数字土著偏好（1） 多源头快速接收信息，（2）多任务和平行处理，（3）喜欢图片、声音和影像，（4）超链接资源，（5）实时互动，（6）用户生产的内容，（7）及时、关联和趣味的学习；而数字移民则偏好（1） 从有效源头获取可控信息，（2）单任务或聚焦特定的任务，（3）通常喜欢文字信息，（4）隐私需求和个人反省空间，（5）线性的、逻辑的和顺序的信息呈现等。（Prensky，2001）这些差异迫切呼唤 教与学方法的变革与创新。

       纵观教学模式演进的历史，经历了从传统面对面教学到“Web1.0” 技术支持的面对面教学、“Web2.0 + 数字工具” 技术支持的面对面教学、“Web2.0”支持的在线教学、混合式教学等信息化教学模式。尽管在不同模式下技术的作用和功能并不相同，但是这些不同的教学模式并不是彼此排斥、彼此替代的，而是互相共存、共同促进的。传统的面对面学习多以知识精加工型学习为主，强调统一规格、统一步调、统一检测，学习者的学习路径是同质的和线性的，学习方法单一且相对僵化，因此不利于学生创新能力的培养。（黄荣怀等，2010）而随着时代的发展，数字一代学生的学习方式将以知识贯通型学习为主。这种学习方式强调构建规格多型、路径多样、评价多元的教学生态。学习者的学习路径是差异化的，既有线性的路径，又有从点到面或从整体到局部的学习路径。（黄荣怀等，2010）以此构建的新型教学模式可能会更加倾向于任意时间（Anytime）、任意地点（Anywhere）、任意方式（Anyway）、任意步调（Any pace）的4A 模式。在这种教学模式下，信息化学习方式让学生的多样性以及个体差异性得以重视，使“以人为本”的教育理念得以实现。因此，信息化学习方式呈现出三个基本特征： 一是有效的学习（Effective Learning），这是信息化学习的目标，信息化教学应该以促进学生的有效学习为目标。二是投入的学习（Engaged Learning），这是有效学习的前提，学生只有真正地投入学习，才能达到有效学习的目标。三是轻松的学习（Easy Learning），这是投入学习的前提条件，信息化教学应尽量使学生的学习变得轻松愉快。新型教学模式已突破了学校教育提供的正式学习，而走向正式学习和非正式学习的融合。这两类学习的主要区别在于：正式学习是学校控制教学目标和教学进度，而非正式学习则是学习者自己控制学习目标和学习进度。如果再考虑上学习者的意愿，那么其学习就会表现出四种特征：一是学生容易偏离规定的学习目标，二是学生能够按照学校要求完成既定的学习目标，三是学生能找到他需要的学习， 四是学生容易偏离他意向的学习目标。这样，学习者学习意愿与学习目标的偏离或达成就构成了数字时代学习者的突出特征。

 四、智慧教育第三境界：现代教育制度

       在现代社会中，建立能充分发挥各类教育机构整体功能的教育制度是培养卓越人才的基础。顾明远在《教育大辞典》中给出的教育制度的定义是： “一个国家各种教育机构的体系，包括学校制度和管理学校的教育行政机构体系。”可见，教育制度是指一个国家各级教育机构的系统和管理规则，包括两个组成部分：一是各级各类教育机构的系统，二是教育机构系统赖以存在和运行的一整套规则（如义务教育制度、高等教育的学校教育制度、职业教育制度、成人教育制度、招生与考试制度、学业证书制度、教育督导制度、学校及其他教育机构的教育评估制度等）。其中，学校教育制度是教育制度的核心部分，也是一个国家教育制度的代表。我国现行的学校教育制度示意图揭示出我国当前贯穿学前教育、小学、初中（普通初中和职业初 中） 、高中（普通高中和中等职业教育）、本科（含高等职业教育）、硕士、博士的教育结构体系。

       改革开放以来，人民群众对教育的需求经历了从基本教育需求到优质教育需求的演变过程，这一变化的动因来自于人们对教育的更平等、更普及、高质量、高标准的追求。然而，由于我国正处于转型阶段，行政色彩浓厚的教育市场化、民营化改革，给教育带来了许多显而易见的负面影响，而这种负面影响无疑使我国距离现代教育制度及理念越来越远。（傅乃芹，2008）因此，在当前世界各国都在倡导终身教育和终身学习的大背景下，现代教育制度是一种更加重视把基本公共教育和终身学习作为公民法定权利、更加重视有制度保障和质量保证的教育公平、更加重视创新型人才培养的教育制度。

       我国现行的教育制度与现代教育制度主要存在 10 个方面的差异。第一，在时间长度上，我国现行的教育制度限制在人生的某一阶段接受教育，如青少年时期；而现代教育制度贯穿于人的一生。第二，在知识范围上，现行教育制度注重单一的抽象知识的学习；而现代教育制度涉及理智、情感、审美、职业、政治、身体等多方面的教育。第三，在各类教育的联系上，现行教育制度将职业教育与普通教育、正规教育与非正规教育、校内教育与校外教育、文化活动与教育活动分离隔绝；而现代教育制度注重人格的全面和谐发展，谋求各种教育之间的一体化。第四，在知识的基础上，现行教育制度重视已知的信息和知识的学习；而现代教育制度则重视辩证观点的形成。第五，在文化价值观上，现行教育制度因强调内部限制和外部强制，迫使学习者接受既有的文化价值观；而现代教育制度尊重人的个性和独立选择，强调自我发展。第六，在教育的定义上，现行教育制度将教育定义为向学习者传播文化遗产的过程；而现代教育制度将教育定义为学习者个人持续发展的过程。第七，在筛选功能上，现行教育制度将教育视为筛选人的工具；而现代教育制度认为未成熟期的一次选择是无益的，应充分发挥人的内在潜质。第八，在学习空间上，现行教育制度将教育主要限定在学校；而现代教育制度将教育扩展到家庭、社群、职业岗位等各种环境。第九，在预设性上，现行教育制度为教育媒体和训练设置了特定的阶梯；而现代教育制度允许自主选择教育机会，强调适配性。第十，在施教者上，现行教育制度规定了教育由社会中的特定人群（教师）进行；而现代教育制度认为施教者可以根据时间和情境由社会整体提供。

       因此，智慧教育从国家教育制度的层面更加重视教育实践中存在的问题，能够放眼世界，汲取和借鉴国际经验，通过制定科学合理的教育制度来提升人才培养质量，促进教育创新与变革，孕育人类智慧，促进世界和谐发展。

 
五、智慧教育系统的智慧特征图谱

       通过对智慧教育在三个层面的智慧特征进行分析，笔者尝试提出如下图所示的智慧教育系统的智慧特征图谱。智慧教育的本质特征是学习环境的感知性、学习内容的适配性、教育者对学生的尊重和关爱、受教育群体之间的教育公平性、教育系统要素的有机整合及其和谐关系。具体而言，首先，学习环境的感知性和学习内容的适配性属于智慧学习环境的范畴，而智慧学习环境的主要功能是传递教育系统的“智慧”；其次，在新型教学模式下，学生的差异和多样性特征得到尊重，从而促进学生轻松、投入和有效的学习，其核心是启迪学生的“智慧”；最后，应用大数据来分析和动态模拟学校布局、教育财政、就业渠道、招生选拔等教育子系统及其关系的演变过程，为国家教育制度、学校管理制度及教学制度提供改革方案和决策依据，全面创新人才培养制度，同时促进和管理区域之间、城乡之间和校际之间的教育公平，其根本目的是形成现代教育制度，以孕育人类“智慧”。

  1. 智慧教育的本质特征  
 

     智慧教育具有5个本质特征：

       感知（Sensible）。感知是指采用各种技术（如GPS、RFID、QRCode）、各类传感器（如温度、湿度、二氧化碳、光照等）以及各种量表（如学习评测量表、学习态度量表等）来感知外在的学习环境与人的内在学习状态。具体包括：（1）实时检测室内的噪声、光线、温度、气味等参数，根据预设的理想参数，自动调节百叶窗、灯具、空调、新风系统等相关设备，将教室内声、光、温、气调节到适宜学生身心健康的状态；（2）收集学生学习活动、学习场所、认知风格、知识背景等方面的信息，为“按需推送”提供基础。

       适配（Adaptable）。适配是为达成“ 因材施教”的美好愿望，让教育资源能够根据学生个性化的需求而获取和使用，教与学可以按需开展。具体包括：（1）按需推送资源，根据用户的学习偏好和需求，个性化推送学习资源或信息；（2）按需推送活动，根据用户的现有基础、学习偏好以及学习目的，适应性地推送学习活动；（3）按需推送服务，根据用户当时的学习状态和需求，适时推送学习服务（如解决疑问、提供指导等）；（4）按需推送工具，根据用户的学习过程记录，适应性地推送用户学习所需的各种认知工具；（5）按需推送人际资源，根据用户的兴趣、偏好、学习的内容等，适应性地推送学伴、教师、学科专家等人际资源。（杨现民，2014）

       关爱（Caring）。关爱是一种尊重学生的态度，一般是指教师通过共情、关注、可依性、尊重、肯定等行为，在与学生互动过程中与学生建立并维持的信任和支持关系。具体包括：（1）关爱学生的学习，充分考虑学生的个体差异，因材施教；（2）关爱学生的生活，尊重学生的个性、特长和爱好；（3）关爱学生的成长，为学生提供必要的未来规划。

       公平（Equitable）。公平是指受教育者在受教育过程中在教育权利、教育机会、教育资源和教育质量方面享有平等权利。追求更大程度和更高水平的教育公平已经成为当前世界教育改革的共同主题。具体包括：（1）入学机会公平，人人享有平等的受教育权利；（2）教育过程公平，人人平等地享有公共教育资源；（3）教育结果公平，人人具有同等的取得学业成就和就业前景的机会。（顾明远，2008）

       和谐（Orchestrating）。和谐是指教育系统有序运行以及内部各要素有序配置的状态，是人对教育的主观追求和美好理想，也是构建和谐社会的深厚动力。具体包括：（1）城乡之间、地区之间、学校之间的和谐发展；（2）教育系统内各级各类教育的和谐发展；（3）教育经费、设备、校舍等硬指标的和谐；（4）学生与教师自身的和谐发展；（5）学生德智体美的全面发展等。（袁振国，2005）

 2. 智慧教育系统的智慧三境界 

       智慧教育系统的三个境界在“智慧”显现度、过程稳定性、涉及范围等方面具有明显的层级关系。三个境界的“智慧”显现度具有明显差异。智慧学习环境的潜在“用户体验”来自于智能楼宇、智慧城市、智慧地球等，学习者和教育者都能看得见和感受到这些实实在在的环境。新型教学模式来自于数字一代学生的基本需求，在信息化环境下具有创新意识的教师能感知和驾驭这种新型教学模式，而相当一部分教师还看不到这种变化。现代教育制度来自于教育的系统性变革，因此需要教育进行综合改革，而这种改革需要相关学者和教育行政部门通盘考虑教育的各系统要素，需要数据的支持和推演，普通的教师和家长难以识别到背后的决策依据并预见其动态变化过程。因此，智慧教育系统的三个境界从环境、模式到制度，呈现出从显性到隐性的特征。

       三个境界的“智慧”生成过程存在明显差异。学习环境的变化高度依赖学习活动的需求和技术的应用，随着学习活动越来越灵活，设备更新越来越快，技术越来越进步，学习环境处于差异化和动态变化的过程中。新型教学模式受制于教师的传统教学思维惯性和固化的班级教学组织形式，大部分教师还难以设计和组织这种新型的教育教学方式。现代教育制度受制于广大家长对其子女成才的传统思维惯性，同时也受制于教育与经济、文化、社会等不同领域之间的矛盾，其形成过程是渐变的和相对稳定的。因此，智慧教育系统的三个境界从环境、模式到制度，呈现出从动态到稳定的特征。

       三个境界的“智慧”涉及范围存在明显差异。智慧学习环境主要包括物理环境、在线学习环境和学习氛围等。新型教学模式主要涉及班级教学、学校教学管理，以及区域教研制度和教师评价制度等。现代教育制度主要涉及学校管理制度、地区的学校布局和资源配置，以及国家的教育制度等。因此，智慧教育系统的三个境界从环境、模式到制度，还呈现出从微观到宏观的特征。

目前，智慧学习环境的关注重点包括智慧课本/电子书包、智慧教室/校园、学科创新实验室、和谐校园文化、校园安全系统、畅通家校联系等。新型教学模式的构建主要涉及学习方式、教学方式、课堂形态、数字资源、领导力、学习能力、教研方式、校本课程等。现代教育制度的关注重点涉及学校制度、学校布局、教育财政、就业渠道、招生选拔、学业资格、教师制度、教育目标、课程体系、质量标准等诸多方面。

 3. 信息技术的作用及可能的贡献 

       教育信息化的最基本特征是在教育教学过程中广泛应用信息技术和利用数字学习资源，并充分认识到“信息技术对教育具有革命性的影响”这一基本理念。而互联网思维的迅速普及使得各行各业都认识到了大数据的意义。因此，在教育领域中，大数据已经成为教育变革过程中的重要因素。理念变革、资源利用、大数据、技术应用在智慧学习环境、新型教学模式和现代教育制度中都起到了十分重要的作用。相对而言，技术应用在智慧学习环境中的作用更为明显，而大数据在现代教育制度的形成过程中将起到极为关键的作用。

 
    致谢

    本文在撰写过程中，北京师范大学知识工程研究中心博士研究生胡永斌、刘晓琳为文章的撰写提供了支持，在此表示感谢。

 
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