基于智慧教育的专业教学模式探索与实践

柳毅+王晓耘

摘 要：智慧教育作为大数据时代教育创新的崭新模式，是教学信息化发展的最新愿景。本文通过分析智慧教育目前研究现状，基于智慧教育环境系统功能框架探讨设计了信管专业主动学习教学模式和实践培养方法，以期能够有效提高学生知识拓展应用能力，培养具有信息管理与数据分析能力的复合型信息管理人才。

关键词：智慧教育；学习分析技术；信息管理与信息系统；教学模式

中图分类号：G726 文献标识码：A

一、引言：智慧教育的培养理念

随着物联网、云计算、三网融合等技术兴起和快速发展，为教育信息化和教育现代化注入新的推动力，教育进入智慧教育阶段。智慧教育是在新一代信息技术支持下，尊重每位学习者个性化与多元化的发展需要，创建智能化的教育环境，以最有效的方式促进学习者知识建构与智慧发展的一种教育形态。“智慧教育”最早是受“智慧地球”的概念启发而延伸过来的，IBM公司倡导的“智慧地球”是应用物联网、移动通讯、智能分析等新一代信息技术，促进世界更全面地互联互通，改变政府、企业和人类的生产、协作与管理方式，让所有事物、流程、运行方式都实现更深入的智能化，最终让人类能够更透彻地感应和度量世界的本质和变化。而智慧教育的本意也是应用新一代信息技术，变革今天依然停留在工业时代的“教学工厂”式学校教育，提升教育系统的效率和智能化程度，为信息社会培养适应时代发展的人才。

随着教育信息化的发展，不同国家、不同研究团体也赋予智慧教育不同的内涵。韩国认为智慧教育是智能化、可定制的个性化教与学。韩国政府提出发展智慧教育的推进战略，这个战略包含教育云框架与平台开发、加强教师能力建设、推进在线课堂与评估和采用数字化课本四个部分，目标是培养在21世纪社会中能够引领国际社会，具有创造力和个性的全球化人力资源。澳洲也推出智慧教育计划，认为新的智慧教育系统可以转变澳洲教育系统、吸引更多的学生，能授权给教师和管理者培养有高价值和全球技能的劳动力。我国学者祝智庭教授在综合国外对智慧教育研究之后，提出信息时代智慧教育是一种最直接的、帮助人们建立完整智慧体系的教育方式，其教育宗旨在于首先引导发现学习者的智慧，并通过协助发展、指导应用学习者的智慧，进而培养创造出学习者的智慧见解。

网络的普及加剧了数据的爆炸式增长，大数据时代已席卷而来。未来将是从数据中“钻取石油、开采黄金”的时代，企业对掌握信息管理与数据分析技术的信息管理类专业人才需求激增。本文提出如何以学生能力培养为核心，应用“智慧教育”创新完善信管专业的理论和实践教学模式手段，实现“以教为中心”向“以学为中心”的转变、“以有限静止知识为中心”向“以无限动态资源为中心”的转变。

二、基于智慧教育的信息管理与信息系统专业教学模式改革

信息管理与信息系统专业具有四个特点：一是信管专业具有很强的实践性；二是信息管理与数据分析技术变化迅速；三是企业基于数据分析的管理模式快速演变；四是信息管理与数据分析依赖于智能感知、网络传输等相关设备。因此，信息管理与信息系统专业的教学手段和模式必须不断创新，以尽快适应大数据分析技术的快速发展和企业对信管人才的需求。

（一）智慧教育的环境要求

智慧教育通过新技术与周围教育环境进行智能化互动构建智慧学习环境，进而运用智慧教学方法促进学习者进行智慧学习，学习者从而获得多种智慧以满足自身和社会的需求。智慧教育环境（如图1所示）包含六个维度：学习者、促学者、资源、设备、工具和学习活动。学习活动作为中心环节代表着学习活动的发生。学习者在活动中处于主体地位，是学习有效性发生的最终体现者。促学者作为学习活动的促进者，在不同学习环境中有不同的称呼，如学校教育环境下教师是学习活动的指导者，起引导性作用。资源包括学习资源和教学资源，资源作为知识的承载体，它的形式和使用方式将会影響学习活动的效果。设备和工具是数字化环境下对学习活动的关注，是学习活动顺利开展的利器。

智慧教育更加强调信息技术在促进教学方式和教学过程中的变革。通过明确智慧教育的教学环境，可以建构更加符合信息管理与信息系统专业技术特征和专业教学需求的文化共享（伦理、责任、价值认同、利益观）学习共同体，为信管专业学生提供更丰富的学习内容、学习工具和实践机会等。

（二）基于智慧教育的信息管理与信息系统专业教学与实践环境构建

基于智慧教育的信管专业课堂与实践教学学习环境框架，包括底层学习资源数据库、弹性分析云和用户使用终端三个部分组成（如图2所示）。智慧教育底层学习资源数据库分为原始用户数据库和聚合信息数据库，原始数据库保留了所有未经处理信息数据；弹性分析云的作用是综合用户需求，基于智能推送选择学习、教学和生活方式，促进学习的社会协作、深度参与知识建构；用户使用终端是基于移动、物联、无缝接入等技术，为学习者提供丰富的、优质的数字化学习资源和多种学习工具，使学习者拥有随时、随地、随需的学习机会。

第一，信管专业智慧教育资源数据库（包括原始和聚合信息数据库）。原始数据库来源于电子教学资源数据文档，教学资源可细分为理论性教学资源和实践性教学资源。理论性教学资源包括多媒体课件、课程视频资料、各种辅导资料、课程相关的案例库和试题库等；信管专业实践教学资源丰富，除了科研训练项目、开放性实验项目之外，还有学科竞赛、学术活动、企业实训等教学资源。聚合信息数据库根据原始数据库存储的数据，进行内容聚合，将高利用率信息提取出来形成“学习元”和“教学元”，再通过智能推送将这些信息推送到弹性分析云中进行分析，以便能更好地满足学生的学习要求。

第二，信管专业智慧教育弹性分析云（包括期望分析和智慧内容分析）。弹性分析云根据社会期望、教师期望和学生期望在数据层传递来的原始“学习元”和“教学元”上添加相关的个性化、共享化和智能化标识，形成具有可重用的、支持学习（教学）过程的共享信息，以实现自我发展的、智能性数字化学习（教学）资源。弹性分析云利用学习分析技术进行智慧内容分析，通过记录学习历史数据，基于大数据分析技术优化学习过程，设计多种智慧型学习活动，提高智慧生成与应用的含量，并提供具有说服力的教学管理服务。

第三，信管专业智慧教育用户使用终端。用户使用终端设计是基于大数据分析技术优化学习过程、干预教学的服务管理。通过聚集、分类以及关联规则等操作，分析记录在学习管理系统中的学习者行为数据，生成实时的数据报告，并利用行为数据中反映出的规律来生成预测模型，评估学生知识建构能力，进而针对学习者的个体差异（如能力、偏好、需求）提供学习诊断、建议和服务，形成基于角色的个性化定制学习元和教学元，通过智能推送服务和终端设备实现资源的互联和人的互动协作，为学生个性化学习提供更加有效的支持。

三、基于智慧教育的信息管理与信息系统专业建设

在大数据时代企业紧缺大量具有“大数据”思维方式、掌握数据分析技术的信息管理人才。如何利用智慧教育的技术与方法提升教师教学能力和学生自我学习能力培养，提高专业教学质量和实践教学水平，完善信息管理与信息系统专业建设，培养企业满意的信息管理专业人才，是我国高等学校信息管理与信息系统专业不可懈怠的追求目标。

（一）基于Moodle平台构建信管专业主动式智慧学习服务平台

Moodle平台（Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment，即模塊化面向对象的动态学习环境）是澳大利亚教师Martin Dougiamas基于构建主义教育理论而开发的课程管理系统。Moodle平台中教育者和学习者都是平等的主体，在教学活动中教育者和学习者相互协作并根据自己已有的经验共同构建知识。Moodle平台具有完善的web日志功能，学生自登录Moodle平台访问课程的那一刻起，其学习行为就被平台记录下来，其浏览时长、访问各模块情况、互动情况等均被记录下来，这些记录都可以在课程的“报表”功能中找到。同时，教师使用社会网络分析工具NodeXL对学生在讨论区的交互关系进行分析，可以得到节点度量基本数据图和交互网络图，从这些图中可以了解每个学生对专业课程自主讨论、参与情况，并且能够掌握每个学生的回复与被回复情况，利用这些内容来评价学生学习情况。目前信管专业可以选择与数据分析技术密切相关的一些课程开展试点，这些课程有“管理信息系统”“数据库原理与技术”“商务智能与数据挖掘”（如图3所示）。

信管专业通过Moodle平台动态记录与跟踪学生在不同场景学习的相关信息，利用社会网络分析工具、数据挖掘技术对海量数据进行抽取、转换、分析和模型化处理，进而了解学生学习的行为动机和学习实效等，从衡量学生“在座位上的学习时间”转移到衡量学生的“学习效率”，充分利用信息技术来改善提高学生的学习效果。

（二）基于整合技术的学科教学知识（TPACK）提升专业教师教学水平

2010年我国政府颁布《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中明确指出，要深化教师教育改革，创新培养模式，造就专业化教师队伍。2012年教育部颁布《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》中明确指出要推进信息技术与教学融合，促进教师专业化发展。因此，如何提高教师信息化教学能力水平成为信管专业建设的焦点问题。

整合技术学科教学法知识（TPCK，Technological Pedagogical Content Knowledge）是在舒尔曼PCK概念基础上整合技术而形成的面向21世纪信息技术时代的教师知识框架。TPCK代表着教师能够根据具体的教学情景的需要，综合考虑学科知识、教学方法和技术支持，设计恰当的教学方案解决教学问题的方案知识。TPCK的核心是技术知识（TK， Technology Knowledge）、学科内容知识（CK，Content Knowledge）和教学法知识（PK，Pedagogy Knowledge）三者的动态平衡。TPACK（整合技术的学科教学知识） 将技术“整合”到具体学科内容教学的教学法知识当中去，对于有效使用技术进行教学，提高教师教育质量的核心关键要素，促进教师专业化发展至关重要（如图4所示）。

从TPCK的发展机制来看，教师学习技术需要具体情景的支持和教师亲身参与设计技术解决教学问题的过程。TPCK对教师应用技术的有效教学具有支配作用，它包含了具体教学情景中技术与学科知识、教学方法的真实的复杂关系，包括教师对技术的深刻理解，对自己原有教学观念、教学方法的重新审视与反思，敏锐地在技术、学科知识与教学方法的相互关系中寻求新的可能，如根据具体教学情景的需要设计新技术或利用新技术开创新的教学空间。

教师利用TPACK思维框架从教学—内容—技术三者重叠交互教学法，根据信息管理专业特定的教学/学习情境（如师生的信息素养、基于问题情境的教学内容、学生的认知风格与偏好、现有的数据分析实验教学设备环境等）的特点和约束条件，保持技术、学科知识和教学法三者的动态平衡，智慧灵活地选择应用恰当的教学法、学科内容以及支持技术，促进学生的智慧学习和智慧行为的涌现。

（三）基于学习分析技术（Learning Analytics）构建师生互动教学平台

智慧学习环境中的信息技术可以为教师团队提供各种支持，包括教学资源的获取、教师间的协调、师生的互动等。为促进教师的教学与学生的有效学习，通过整合论坛空间、微博、QQ群等多种方式，为师生提供一个互联网、移动网无缝互通师生教学平台，教师可以设置课程视频资料、课程设计任务库、各种辅导资料，课程测试空间历年试题等相关教学资源库，实现连接课堂教学、社区学习、资源环境的“联结”教学模型，通过网络虚拟环境和在线社区来连接教学、教师与学习者，实现学生的个性化学习、增强学生的学习动机。

随着数据日益智能化，信管专业利用无线网络环境和学习分析技术重构传统教育模式中的基本过程与结构，教师通过数据挖掘、推断和建模等方法来分析学习者数据、用户信息、课程信息等重要数据，并对师生互访社群图和中心性进行分析发现潜在问题，从而在讨论区与学生开展互动交流进行个性化教育。教师借助互联网师生教学平台定期设置大数据相关问题的专题讨论，或对某个信息管理典型案例进行在线分析，通过对当前学习难点的在线集思广益和在线方案讨论，对学生实现个性化的教育指导。

（四）建设面向数据管理时代的实用自制教学实验的开放式实验室

随着大数据时代的到来，企业管理进入了“从数据到信息，再从信息到知识”的发展阶段，众多企业都面临着大量的数据，但缺乏实用技术支持定量分析的困境。无论是在数据准备和数据清洗期间，或者在数据探索期间，数据分析基本理论复杂性对常见的统计分析软件如Excel、E-views、SPSS等分析方法的应用提出了挑戰，数据驱动领域的实践者对于如何学习、应用一系列实用的计算分析工具和解决方案存在着迫切的需求。

为迎合社会数据化、信息化和网络化发展的时代要求，加速培养与信息化社会相融合的复合型人才，信管专业改革实验教学手段，利用Python、D3、Mlpy、Openrefine和MongoDB等数据分析工具设计有推广价值的实验软件、实验设备及教学方案，进行数据分析和模型构建方面的知识讲解和实验教学，加深学生对数据分析基本原理的理解与掌握。根据数据分析实验教学的需要，自制实验软件具备完整的数据分析处理、方案设计、图表再现等功能， 满足数据分析、统计决策等方面的教学和实验需要， 培养学生应用数据分析理论和计算机技术的能力，解决数据时代的管理问题并进行相关决策。通过建设面向数据管理时代的实用自制教学实验的开放式实验室，使学生能够针对来自不同管理领域复杂的数据分析需求提出建设性的解决方案，提高学生在数据分析领域的创新和实践能力，培养特色鲜明的信管专业人才。

（五）针对大数据行业建立开放式企业实训基地

大数据分析技术快速发展和现代企业管理决策模式的转变，决定信息管理与信息系统专业教学必须与企业紧密结合。积极与阿里巴巴、杭州网易信息技术有限公司、台湾鼎捷软件公司等多家企业进行校企合作，建立“大数据管理与应用”的企业实习实训基地。针对各类型企业不同用人需求，将企业实践融入到教学过程中，让学生从实际运作层面上理解信息管理与信息系统专业中抽象的定义、理论、模型，从整体上对专业内容进行认知与把握，实现课堂教学与企业现实业务结合，实现数据、环境和需求的互动。

为充分利用企业在信息化管理实践方面的知识积累优势，还鼓励学生参加企业实际项目开发，这样学生能最直接面对企业需求，充分培养和锻炼学生的技术能力（工具、流程、专业知识）、管理能力（现代化管理理论、项目管理）和系统能力（系统开发、企业规划），通过企业工程师鉴定的方式验收项目成果，评价学生的实践能力和对相关课程的实际理解情况，使学生在实践中快速提高技术应用能力。

四、结语

大数据时代企业急需掌握数据分析技术的信息管理人才，信息管理与信息系统专业的建设面临着挑战。智慧教育作为一种新兴的教育形式，是教学信息化发展的最新愿景。信管专业基于智慧教育系统功能架构搭建信管专业的智慧教学和实践平台，利用学习分析技术、Moodle、TPCK等多种融合方法对信管专业学生的学习和实训进行预测、干预和个性化的教学活动，以期培养具有信息管理与数据分析能力的复合型信息管理专业人才。

参考文献

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