人工智能如何推动教育革命

摘要：人工智能、大数据、AR/VR、 “互联网+”等技术在教育中迅速普及，催生了智慧教育、 “互联网+”教育、未来教育等，但信息化还没有真正给教育带来大规模常态化的革命。从人的培养过程动态多变性入手，分析了其他行业只要买到好产品就能够直接带来进步，而教育即使配备最好产品也不一定就能够实现革命的深层次原因。以信息化的视角，对教育问题做了合适的层级划分，对不同层级教育问题分别提出了相应的信息化途径与工作范式。在此基础上，从价值定位和取向、智能技术支持问题解决新模式、智能支撑环境、实施组织和保障体系等层面，对智慧教育内涵做了深入分析。从教育信息化由产品应用转段升级为教育创新，基于人才培养量化标准全面捕捉学校办学问题，全面运用智能技术有效支持教育活动实施，在智能生态育人环境中常态化开展智慧教育活动等方面，系统分析了智慧教育学校应具备的核心特征。

关键词：人工智能;智慧教育;教育革命;人网融合

中图分类号：G434

文献标识码：A

人工智能、大数据、AR/VR、 “互联网+”等技术，在教育上的应用如雨后春笋般扑面而来，智慧教育的热浪正在铺天盖地席卷各地。但是，到目前为止，信息化还没有真正给教育带来大规模、常态化的革命性（结构性）改变[1]。尤其是在课堂教学和学生学习方面，尽管很多应用都冠以人工智能、大数据和“互联网+”等名头，但大多数仍然是以产品为中心的应用，所起到的作用还不够显著，还没有真正体现出人工智能等技术应有的价值和作用。甚至有的还没有搞清楚到底什么是智慧教育，就盲目地搞上了智慧教育。

大多数领域，只要买到好产品或系统，就能够直接带来行业进步，甚至是革命。为什么在教育中，即使配备了最好信息化设备和系统，也不一定就能够实现教育的真正革命呢？我们究竟该如何做，才能真正将以人工智能为代表的信息技术在教育中最大限度地发挥其应有的价值和作用呢？

下面，从教育领域信息化的特殊性和可行途径，智慧教育内涵和智慧教育学校核心特征等方面深入讨论人工智能、大数据、 “互联网+”及AR/VR等技术如何有效支持教育的变革与创新，实现教育深层次革命等问题，为进一步抓好教育信息化工作提供参考。

一、教育信息化特殊性与可行途径剖析

（一）教育信息化特殊性认识

任何领域的信息化，其目的只有一个，就是解决领域工作中所存在的问题，特别是在常规条件下不好解决甚至是无法解决的问题。各个领域中所存在问题是多方面的，也是多种多样的，有质量方面的，也有效率方面的。其中，效率方面的问题，基本上无需改变工作流程，主要是通过提供便利工作平台就可以解决。而质量方面的问题则不然，一般情况下是需要改变工作流程再用技术，才有可能解决问题，进而实现质量提升。如果有了新的手段和条件，找不到解决问题的新思路和新方法，也照样解决不了所存在的问题。因此，只有在技术支持下找到了解决问题的新思路和新方法之后，再按照新思路和新方法的实际需要应用技术，技术才有可能真正发挥其应有的价值和作用。

大多数领域的工作流程单一，且基本上是通用的。即便工作流程存在缺欠，创新后的工作流程仍然是单一通用的。因此，只要按照所创新流程的实际需要研制出新产品或支撑系统，就可以通过新产品或支撑系统将所创新的工作流程全面推广应用了。正是这个原因，在其他领域中的信息化工作，基本上是采取以产品购买或系统建设为中心，在购买或建设基础上搞应用的工作范式。

但是，在课堂教学中的信息化就不是这么简单了。教育是培养人的，培养人的过程是一个动态多变的过程。比如，同一个老师，在同一个问题上，面对不同学生所遇到的问题有可能都不一样，且是动态出现的，不可预期的。因此，就课堂教学而言，一方面是无法预知教学和学习的困难是什么样的，无法将各种可能的创新事先准备好;另一方面是即使事先知道了可能存在的困难，也不可能通过一个产品或系统将所有可能的教学思路和方法全部传播出去，这也正是教育信息化最困难之所在。

不僅是培养人的过程动态多变，培养人所遇到的问题更是多种多样的。这种多样性来自于学科、专业及课程的差异，更来自于人的差异。如果在动态多变的育人过程中，遇到具体问题就单独研究信息化推进的话，那么信息化工作将很难做好。因此，不能仅从技术支持的角度开展信息化工作。更需要从教育问题分类人手，尽可能将教育问题归类，在分类基础上研究信息化途径。

尽管育人过程是动态多变的复杂过程，可能遇到的问题也千变万化的。但是，育人过程中所存在的问题还是可以归类的。因此，应当首先找出教育中所存在的共性、本质性问题，在此基础上，再进一步研究智能技术支持下破解不同类别问题的途径和方法。当前，育人过程中最有代表性的共性、本质性问题，诸如学生厌学、课堂教学很难个性化、优秀教师无法服务所有学生、疑难知识理解困难、在主要学科教学中缺乏学生系统和探究思维能力培养必要的安排和部署、教学和学习评价缺乏科学的路径和量化的标准、课堂教学无法实现优质均衡等。

以厌学问题为例，导致学生厌学问题的原因是多方面的。首要的原因是绝大多数教师在课堂教学中直接讲授知识，在讲授基础上做练习、做实验等等。学生被动学习知识，不清楚为什么要学，缺乏足够的学习动因，久而久之，就讨厌学习了。其次的原因是，教师给学生所安排的学习路径不适合，或者是路径适合了，教师的讲解和指导不好，或者所提供的学习支撑环境和材料不合适等，导致学生很难完成学习任务，或者根本就不能够完成学习任务，进而也就没有进一步学习的兴趣了。

比如，初中数学中的因式分解，很多学生学习这一知识的时候都很困惑。为什么要学习因式分解，有什么用途，一无所知。反正教材上安排了这一学习内容，教师也讲解了，就跟着老师学习了。这种情况下，又有多少学生是真正发自内心愿意学习呢？事实上，因式分解主要是为解方程奠定基础的。将多项式分解为多个变量与常量之和或差的乘积形式，就可以很简单的判断出方程的解来。因此，最好的办法是，先从解方程谈起，再研究什么情况下，方程的解容易判断出来，在此基础上，引出为什么要学习因式分解，以及如何分解等。在此基础上，根据教师讲解和学生学习的实际需要应用技术支持教学活动。

由此可见，教育信息化工作，一定要系统研究教育问题，做好分类分层工作，按照不同层级分别研究信息化途径。教育信息化工作，不可能只搞一套设备或系统，就能够自动化完成所有教育活动，特别是课堂教学活动更是如此。如果简单地将在其他领域中搞信息化的工作范式，直接迁移到教育领域当中来，就不适合了[2]。

（二）教育信息化可行途径剖析

教育信息化绝不是以设施设备、网络环境和应用系统等的建设为目的，任何新技术引入到教育中来，其目的显而易见是为了解决教育中所存在的问题[3]。因此，应从教育到底存在什么样的问题，哪些问题是通过信息化可以解决的，所有教育问题是否都是一种解决模式等方面人手，研究教育信息化切实可行的途径。

由于教育领域的特殊性，导致很多教育问题不像其他领域一样通过购买信息化产品就能够很好地解决，就能够实现行业进步，甚至是革命。特别是课堂教学深层次问题的解决，情况更是如此。

当前，教育中的问题是多方面的，具体问题更是层出不穷的。这些问题，没有新的手段和条件引入的话，是很难找到可行的解决办法。而人工智能、大数据、AR/VR、 “互联网+"等技术的快速发展和普及，为这些问题的解决带来了机遇和可能。

从信息化可能的途径视角看，教育问题可划分为三个层级。第一个层级教育思路与方法没有问题，主要是缺少有效的手段和条件;第二个层级是教育方法自身存在缺欠，出现这种缺欠的主要原因可能是由于手段和条件限制导致的;第三个层级是现有可知情况下，没有解决的可能陛。这三个层级教育问题可能的信息化途径差异非常大，不可能通过一种信息化模式就能够全部解决。因此，应分别研究如何通过信息化解决三个层级问题相应的有效途径和方法。

1.通过智能技术构建有效便捷工作平台，解决第一层级教育问题

第一个层级教育问题的特点是教育方法自身没有缺欠，所存在的问题是在常规条件下，由于缺少有效的工作平台或支撑条件，导致工作开展效率低，不容易完成。这种情况下，只要梳理清楚教育的工作流程，按照工作流程的实际需要提供适合的产品或支撑系统，且做到便捷、友好和高性能，教师、学生、管理者和家长等在教学及学习中能够全面使用，就可以很好地解决第一层级的教育问题了。

针对这个层级的教育问题，一般情况下，只要获得相应的产品，并对教师做设备操作方面的培训，就完成信息化工作了。这种类型的信息化，能够直接给教育带来的是效率方面的提高，在效率提高的基础上，通过节省时间做更多的事情进而提高质量。这是教育工作效率的革命，但不会是教育根本性的革命。因为第一层级问题主要是实施教育的手段和环境方面存在不足，信息化的作用主要是提高效率。比如考试阅卷和成绩分析，正常情况下，教师在卷面上逐个批改，手工统计成绩。通过信息化，提供便利的工作平台和支撑条件，实现快速网絡阅卷和成绩统计分析，则可减轻教师工作负担，大大提高工作效率。这种情况下，工作效率方面的确发生了革命，除此之外，不可能再有其他方面的革命了。

教育信息化1.0时代，主要是解决了第一层级的教育问题。尽管教育部已经发布了教育信息化2.0行动计划[4]，但是，目前大多数学校的信息化仍然处在第一层级上。不仅如此，即便是这一层级的信息化，还有很多学校尚未做好。主要的问题是，大多数学校和教育局在建设信息化环境时，更多的是从企业能够供给什么人手做方案，即便是对教育的需求做了一定的分析，但不够系统完整。因此，普遍存在教育工作流程中需要提供信息化支撑的点梳理不系统、不精准，所提供的支撑环境不适切等问题。但这些问题，只要思路正确、方法得当，还是很容易解决的。

2.在智能技术支持下创新教育方法，解决第二层级教育问题

第二个层级教育问题是教育思路和方法自身存在缺欠，导致教育效果不好。这种情况下，直接应用信息技术，即以产品应用为中心的应用，无论如何也不可能很好解决教育中所存在的问题。即使是使用了最好的设备和系统，也只能是形式上的应用，不可能从根本上解决教育问题，这种情况下的应用更多的是在做秀。

第二层级的教育问题，需要从教育思路和方法层面寻找突破口。教育思路和方法方面出现缺欠的主要原因是由于手段和条件限制导致的，如果没有新的教育手段和条件出现，这些问题不可能找到解决途径和办法。

比如说，学习带电金属棒在磁场中的运动规律。在常规条件下，教师一般会通过实际器材做演示实验，演示出带电金属棒在磁场中随着滑动变阻器调整所发生的运动变化情况。演示实验的目的是让学生观察到这种变化规律，而不是实验操作。要做这一实验，教师需要准备出实验所需的所有器材，并进行连接。为了做实验，教师需要做很多的准备工作。借助人工智能和虚拟仿真技术，可以模拟仿真出所有实验器材，实验操作以及相应的实验现象等，帮助教师减轻负担，提高效率，这是应用技术解决第一层级问题。但是，金属棒为什么随着滑动变阻器的调节而改变运动速度，从原理上还是没有直观呈现出来。如果在此基础上，模拟出电流随着滑动变阻器的调整所发生的大小改变，以及带电金属棒受力大小的改变等，就会对原理的理解起到有效支撑作用，这就是解决第二层级问题了。

对于第二层级的教育问题，信息化的途径又分为两种情况。一种情况是，教育思路和方法的改进模式单一且通用，按照改进的思路和方法研发出好的产品或系统，就可以很容易通过推广产品或系统的方式，将改进的思路和方法直接推广出去。另一种情况是，教育思路和方法是动态多变的，不是固定的，课堂教学就属于这一情况。

但是，无论是模式单一还是动态多变，有一点是一样的，就是一定要在教育思路和方法创新基础上再应用技术。由此可见，信息技术能否发挥有效的作用，首要的条件是教育自身的思路和方法要好，其次是所选择的支撑技术恰当有效。必须注意的一点是，教育思路和方法再好，如果没有适切的技术支撑，教育的改变也是无法实现的。

因此，要想真正通过信息技术解决教育问题，就必须系统梳理出教育的瓶颈性问题，分类分层研究清楚在智能技术支持下解决问题可能的教育路径，按照路径的实际需要建设支撑系统和运行环境。应根据所梳理教育问题的特点和智能技术可能的支持方式研究操作途径。当前，最急需创新的是课堂教学和学生学习。而对于教学和学习的支持技术，最有效的是VR/AR、 “互联网+”、AI和大数据等。在具体操作层面上，应着重从VR/AR支持理解和探究知识，AI和大数据支持精准学习与教育调控， “互联网+”供给优质教育服务等方面系统探究切实可行的信息化途径。

由此可见，要想真正解决第二层级教育问题，就必须将教育信息化工作由建设和应用，上位到在信息化条件下的教育创新发展层面上来，将数字校园（智慧校园）、云平台等的建设转段升级为智慧教育学校（区）创建。也就是说，将独立开展教育信息化工作，转变为按照信息化条件下教育创新发展的实际需要开展教育信息化工作。

教育信息化2.0行动计划的核心是构建能够解决教育瓶颈性问题的人才培养新模式、教育服务供给新模式和教育治理新模式，其中核心目的就是解决第二层级的教育问题。但是，当前大多数学校主体上仍处在教育信息化1.0时代，主要通过信息化解决教育的第一层级问题。尽管有很多学校都朝着教育信息化2.0时代迈进，但绝大多数学校仍然首先以信息化环境建设为中心，在建设基础上搞应用。还不是真正以教育体系创新为目的开展教育信息化工作，或者说目的对了，但是没真正走上通过智能技术解决第二层级教育问题的创新轨道上来。

3.创造智能教育技术，探索第三层级教育问题可能解决途径

第三层级的教育问题是当前现有的技术水平和教育问题解决能力没有可能解决的问题，这类问题，只能是等待某种新技术的出现来突破问题的解决。但是，这种技术不是学校或一般公司能够突破的，不是一般人能够做到的，主要是靠精英人才去创造。因此，这类问题也不是一般学校重点关注的问题。比如，是否有可能做出一种智能系统，通过脑电图、学生学习活动视频和学习结果数据等综合分析学生学习情况，并动态选择适合学生实际情况的教学安排，使学生能够在一定时间内处于兴奋、有效的学习状态中。从目前情况来看，这种想法还不能够实现，也不清楚是否一定能够实现，有待于精英们的进一步创造和探索，这就属于第三层级的问题。

二、智慧教育内涵解析

智慧教育，显而易见是教育的一种类别，它是对原有教育的改进、补充和完善。智慧教育一定是针对原有教育所存在的问题，一定是为解决所存在问题而提出的，也一定是有其提出的特定条件和时代背景的。一般情况下，随着社会的发展和进步，原有教育体系中所存在的问题具备了解决的条件，有了解决的可能性，才可能真正进行改进、补充和完善。那么，智慧教育是在什么背景下提出来的，它与原有教育体系有什么本质区别，它与人工智能、大数据、 “互联网+"和AR/VR等技术究竟有什么关系，它到底是种什么样的教育呢？

（一）智慧教育與智能技术的关系

教育，广义上讲是指能够影响和改变人的身心发展的一切有目的的社会实践活动。狭义上讲，是指以学校这种组织形态，有目的开展的系统、持续影响和改变人身心发展的社会实践活动，即学校教育。

学校教育，是一种相对完整的教育体系。但不论什么样的学校教育体系，一定是在充分考虑教育对象、教育目的、教育目标与内容、教育手段与环境、教育周期、教育实施者（教师）、教育组织与管理、教育成本等诸多因素基础上建立起来的。教育体系的构建，受到与教育相关多种因素的影响和制约。

决定教育体系优劣的第一个因素是教育对象和目的，即到底将哪一类群体的人，培养成为能够具备什么素养和能力的人。这一因素并不是一成不变的，它直接受到社会体制、行业结构和社会发展需要等诸多方面的影响，也必将是自然而然地随着这些方面的变化而改变。第二个因素就是教育目标与内容，在人类社会发展的不同阶段，随着科技、文化和社会体制等的不断进化，所确定的教育目标和内容也是随着社会的不断进化而动态变化的。但总的来说，在一定时期内，还是相对稳定的。第三个因素是教育手段和环境，这是至关重要的影响因素。这个因素，决定着教育方式与过程、教育实施的可能性和可操作性等，直接影响着教育的质量和效率。教育的方式与方法，教育过程的安排，甚至教育的组织形态都受制于教育手段和环境的限制。

学校教育的组织形态和结构，在没有新的手段和环境因素出现的情况下，是很难发生较大改变的。过去的千百年来，在信息技术等现代技术没有成熟之前，由于影响教育的手段和环境等因素没有发生重大改变，因此，在常规条件下所形成的教育结构和组织形态，以及教育方式和方法等是相对固定的。也正是长时间没有手段和环境方面的重大变化，人们已经习以为常了，也不再去想常规条件下不可能做的事情了，解决不了的问题，甚至已经不认为是问题了。诸如前面所述的学生厌学、课堂教学很难个性化、优秀教师无法服务所有学生、疑难知识理解困难、在主要学科教学中缺乏学生系统和创新思维能力培养必要的安排和部署、教学和学习评价缺乏科学的路径和量化的标准、课堂教学无法实现优质均衡等教育共性、本质问题，这些均是在常规条件下是很难破解的。

当今社会，信息技术飞速发展，特别是人工智能、大数据、 “互联网+"和AR/VR等技术，给各行各业都带来了巨大冲击和改变，带来了千载难逢的创新发展机遇。很显然，教育也不例外。正是这种新技术和新手段的出现，教育才有可能发生革命性的改变。也正是应这些智能技术发展的时代呼唤，智慧教育应运而生。

人工智能、大数据、 “互联网+"及AR/VR等技术对教育所存在问题的解决，只是从手段和环境层面带来了可能。但是，在没有深刻反思原有教育体系的问题，不去深入研究在新手段、新环境支持下问题解决的新思路和新方法的情况下，简单运用这些新手段和环境，原来没有很好解决的问题，照样还是解决不了，当然也是不可能真正发挥出新手段和新环境应有的价值与作用。很显然，更不可能构建出系统解决教育问题的教育新体系。不仅如此，由手段和环境的改变，人的培养目标也可能随之发生改变。因此，智慧教育体系的构建，绝不是仅仅停留在手段和环境的层面上[5]。

（二）智慧教育内涵界定

智慧教育的提出，是因人工智能、大数据、“互联网+"及AR/VR等技术的快速发展与普及应运而生的。但有一点是必须清醒认识到，就是如果教育本身没有问题的话，就没有任何理由在教育中引入智能技术。因此，智慧教育，一方面一定是与教育本身存在的问题密切相关，另一方面，一定是与能够为教育所存在问题破解提供有效支撑的智能技术相关。

基于以上分析，智慧教育应是指在人工智能、大数据、 “互联网+"和虚拟仿真等信息技术的支持下所构建的，着重解决原有教育体系中由于没有更好的手段和环境，所导致的教育共性、本质问题的教育新体系。这种新的教育体系，在价值定位和取向层面，至少应着重关注品行修养、学业能力、强建体魄、阳光心态和沟通合作等方面的素养和能力。在解决教育问题新模式层面，应重点从VR/AR支持理解和探究知识，AI和大数据支持精准学习和教育调控， “互联网+”供给优质教育服务等方面建构。在智能支撑环境层面，应从云平台、智慧校园、智能教室、感知环境和智慧学习等方面建设必要的条件和环境。在实施组织和保障体系层面，应从机制体制、政策保障、规划方案、行动安排和督导措施等方面建立。

通过教育瓶颈性问题的解决，真正让教育发生革命性的改变。教育的革命，首先体现在立德树人方面，要培养德智体美劳全面发展的人，让学生有良好的品行修养、宽厚的学业能力、强建的体魄、阳光的心态、较强的沟通合作能力，特别是会发现、会思考、会创造等能力，即培养智慧的人。第二体现在教育方法创新方面，第三体现在手段和环境方面，第四体现在教育服务供给方式方面，即教育发生结构性改变。

智慧教育所带来的这种革命，从学生视角看，应当让学生能够主动、按需要和适合方式、找到适合环境和伙伴、得到最好教师帮助学习。从教师的视角看，应当让教师能够对教学全过程进行实时监测与分析，动态调控教学方式与方法等。

三、智慧教育学校核心特征剖析

2019年5月，习近平主席在致国际人工智能与教育大会贺信中强调指出， “积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新，充分发挥人工智能优势，加快发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育”。习近平主席明确指出了在智能时代教育创新发展的方向，明确了人工智能等技术在教育中应用的目的和用途。

当前，教育主体实施单位是各级各类学校。因此，智慧教育的实施，应主要是通过学校的智慧教育体系构建来完成的，也就是要创建智慧教育学校。智慧教育学校的创建，就是要通过人工智能等技术，实现习近平主席所提出的“伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育”。那么，学校教育具备了什么样的特征，就可以称之为智慧教育学校了呢？

一所学校，要想成为真正的智慧教育学校，它必须是在学校教育的一定范围内实施智慧教育。智慧教育不是只有个别人能够实施就可以了。当然，学校所有人都能够实施智慧教育是最好的了，但这是非常困难的。因此，至少应有足够多的教师能够实施这种新的教育体系，学校才可以称之为智慧教育学校。也就是说，必须有相当比例的教师，在足够多的教育教学活动中按照智慧教育体系常态化开展教育活动。智慧教育学校应至少具备以下基本特征。

（一）教育信息化由产品应用转段升级为教育创新

学校全体教师应达成共识，将融合创新发展作为学校发展的核心目标。建立了智慧教育学校创建工作领导小组和相应的组织管理体系，按照切实可行的智慧教育学校创建方案开展工作。能够正确认识以人工智能为代表的信息技术的价值和作用，将教育信息化的定位从产品应用转段升级为教育创新，即教育信息化的工作重心由解决第一层级教育问题转段升级为着重解决第二层级的教育问题上来。

能够以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育探索与实践，切实推动教育理念与模式、教学内容和方法等的变革创新，提升学校办学质量和教育水平，切实加强创新人才的培养，探索出引领教育变革与教学创新发展的新途径、新模式。真正做到将支撑学校各项工作创新发展作为信息化工作的主要目的和方向。

在开展信息化的工作过程中，能够充分利用信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态，培养符合新时代和信息社会发展需要的、具有较高素养的创新型、智慧型人才，促进人的全面发展，真正做到育人为本。充分发挥技术优势，变革和创新传统教育模式，实现创新应用常态化，推动教育创新发展，提升教育质量和水平，真正做到融合创新。

（二）基于人才培养量化标准全面捕捉学校办学问题

应以立德树人为目的，从品行修养、学业能力、强建体魄、阳光心态、沟通合作能力等方面，量化人才培养目标，给出科学、系统、有效的量化标准。在此基础上，能够全面、系统、准确捕捉到学生学习、教师教学、行政人员管理等各项教育工作中所存在的问题。量化标准是各项工作优劣结果评价的依据，只有依据科学、系统、有效的量化标准所采集的学校办学中所产生的大数据，才真正是更精准、有效的。

应针对德智体美劳各个方面建立相应的素养图谱，进而建立起人才培养量化的标准。其中，最难量化的是德行方面的素质。现有的量化标准，大多数不是主观因素较多，就是定量标准太不科学。比如，有的学校所制定的德行评价标准中，一种主要的考核内容是参加学校所组织活动的情况。如果学生德行方面的素质靠参加规定活动情况来测量的话，几乎所有学生都会按照学校要求做的，不可能在这种情况下故意不好好表現，这种做法，很难检测出学生的真实情况。事实上，最有可能反映出学生真实德行情况的是日常行为。但是，通过人工采集学生日常行为是不太可行的。如果能够通过智能技术手段动态采集到学生日常行为情况，并能够基于所采集到的日常行为表现来考核学生的素养，则应当是更可行的办法。

除此之外，另一个尤为重要的是学业水平方面的量化标准如何建立的问题。学业水平方面量化标准的建立，最可行的途径是建立学科知识图谱和以知识图谱为基础的能力图谱。从可操作性的层面上看，知识图谱可以通过两种类别的图表达出来，一种是知识分类图，另一种是知识序关系图。能力图谱，则应是在知识图谱的体系框架下，针对每一个基本知识片段来组织。构建能力图谱最为关键的是要将能够体现出学生学业水平的分层分类内核问题（任务），与对应的解决方法和策略等建立有序的联系，形成完整的体系。通过能力图谱，不仅可以衡量出问题（任务）解决（完成）的程度和水平，还能够衡量出解决（完成）这些问题（任务）的方法体系构建的水平。

（三）全面运用智能技术有效支持教育活动实施

在理清了学校教育中所存在的实际问题之后，接下来的事情就是能够找到解决这些问题切实可行的途径和办法。如果在常规条件下能够很好解决的问题，不是本文要深入讨论的问题。本文关注的问题是在常规条件下很难或几乎不可能解决的问题，这些问题的解决一定是需要新的手段和条件引进来[6]，这一点也是能够真正构建和实施智慧教育体系的关键。因此，智慧教育学校最核心的特征，就是能够全面运用智能技术，解决在常规条件下很难或几乎不可能解决的问题，有效支持教育活动的实施。

前面，已经分析了从信息化的视角看，教育问题解决可能的途径和方法。目前，现有条件可能解决的主要是第一层级和第二层级教育问题。

对于第一层级的教育问题，主要是应能够从教育需求侧将问题理清楚，根据每一个问题的实际需要，通过智能技术建立有针对性的便利、有效工作支持平台，使得各项工作顺利开展，提高效率，进而提高质量。第一层级问题，典型的应用诸如，管理方面的学籍、人事、资产、财务等，教学方面的阅卷、成绩统计与分析、多媒体课件等。对于第二层级的教育问题，直接应用智能技术，是不可能解决教育问题的。因此，应首先探索智能技术支持下教育问题解决的新途径和新方法，在此基础上，再应用技术支持新途径和新方法的有效实施。

要探索出教育问题解决的新途径和新方法，就必须创新。而创新是多方面的，比如，以教学为例，创新至少应从人才培养目标、教学方式与结构、教学方法等层面开展。借助智能技术，在教学方式与结构、教学方法等方面，探索出真正能够让学生主动、按需要和适合方式、找到适合环境和伙伴、得到最好教师帮助、实时知道学生情况并能够准确找到学习方向的基础上，完成学习活动等的新途径和新方法。与此同时，尽可能将创新和系统思维能力培养合理部署安排，提升学生综合素养。其中，创新和系统思维能力培养的关键，一是要尽可能将知识学习转化为问题或任务，讲出故事来，激发学生学习动因;二是在可能的情况下给学生更多探究的机会，让学生在探究中成长。

不同的学习内容，可能的学习路径不尽相同。而不同的学生，针对同一学习内容，适合的学习路经也不相同。因此，一方面，应以知识和能力图谱为线索，梳理总结出每个知识片段可能的学习路径集;另一方面，应针对同一学习内容，根据不同类型学生的实际情况，分别归纳出适合的学习路径。这其中，又包括了两个层面的因素，一个层面是教学方式与结构，另一个层面是教学方法。

教学和学习路径，基本类别可以分为三种，一是讲练结合，二是学导练结合，三是思导练结合，其他的则是它们的各种各样的组合。实施教学，又分为课前、课中和课后。在常规条件下，制约教学和学习路径创新的关键因素是教师和教学条件。教师和学生在课堂的教学活动有其特定的组织形态和开展方式。在课堂上，正常情况下，学生只能统一接受教师的讲解和指导，在教师统一组织下开展讨论等，所有学生是不可能同时得到教师个别化讲解和指导的。回家后，要得到教师个别化的讲解和指导就更不可能了。没有好的教师，没有有效的教学手段和环境，创新几乎是不可能的。此外，更重要的一点是无论什么样的教师，都不可能随时随地服务于每一个学生，最好的教师就更不可能了。

近几年，火爆的翻转课堂，就是在教学方式与结构方面所开展的一种教学创新。但是，很多翻转课堂的实践和探索，没有在系统分类教学和学习路径基础上，根据学生不同学习路径的实际需要安排合适的翻转方式，更多的是经验性的实践活动，缺乏理性思考，对翻转的各种可能路径没有做系统的分析和科学的实证，缺乏明晰、系统、科学的方向和方法。大多数翻转，脱离学生实际情况，更多的只注重了翻转的形式，忽视了教学的规律和本质。

针对上述情况，首先，应着重从AR/VR赋能高品质学习， “互联网+”赋能供给优质教育，AI和大数据赋能精准学习等方面，探索教学和学习模式创新。其中，AR/VR赋能高品质学习，应重点探索工具资源和系统赋能，有效支持深度理解知识并形成应用能力、培养学生系统思维能力和归纳能力等。 “互联网+”赋能供给优质教育，应依据知识图谱和能力图谱，基于大数据，在比对、筛选和优化教学和学习路径基础上，通过持续迭代和优化，汇聚优秀教师教学智慧，建立学习路网资源，将最好教师教学智慧实时供给每一个需要的学生[7]。人工智能和大数据赋能精准学习和教育调控，应基于学习大数据构建学习者画像和个性化知识与能力图谱，在此基础上，规划学习路径并创建个性化学习路径，引导学生按照学习路径在学习路网中获得精准优质资源，实现高品质个性化学习。

其次，应充分利用智能技术构建智慧课，构建“入网融合”教育新体系。真正做到动态、全面、精准采集到每一个学生的学习结果和方式数据，建立学习全过程数据档案。在此基础上，实时分析学生个体和群体学习情况，建立个性画像，构建反映学生学习情况的知识与能力图谱;根据学生学习情况，分析群体学生共性学习规律，筛选和优化教学与学习路径，精准调控教学活动安排;根据画像，引导个性化学习，精准提供路网资源，安排有针对性的迭代训练;全面、系统分析学生、班级、教师、教研组、年级等总体教学情况，以及信息化教学应用情况;根据学习数据，建立、完善、優化套件和学习路网资源，提供深层次理解、体验和探究知识的工具、套件和学习路网资源，将最好教师的教学智慧和学生的学习经验供给课堂中，真正做到快速、全面、高质量提升教学水平。实现由表及里，由点到面、体，由面对面信息化到“互联网+”，由一般到应用智能化，由专用资源向教育大资源等的转变。

（四）在智能生态育人环境中常态化开展智慧教育活动

1.建成智能生态育人环境

学校应着重围绕课堂教学难以个性化、优质教师无法覆盖所有学生、缺乏知识深度理解和探究的必要手段、教学和学习监测调控困难、教师教学水平监测和调控困难、管理及办学整体实时调控困难等问题，创建能够解决所存在瓶颈性问题的教育新体系。在此基础上，建立起备课、教学、学习、研修和管理一体化工作智能平台，建立教育教学活动情况大数据采集和分析平台，形成智能生态育人环境，并能够持续迭代优化，为各项教育活动提供有效支撑。

在资源和学科教学工具方面，应建立套件和路网学习资源、工具和虚拟仿真系统等，主要学科深度理解和体验知识、感悟和探究知识所需支撑工具覆盖率应基本具备。能够在PPT、Word或其他教学工具中，有机集成学科工具、仿真实验室、多媒体素材等资源，简捷快速准备出课件、教学设计、资源包等校本特色套件和学习路网资源。在所建设的多媒体教室、智慧教室、学科教室和创客教室等，能够按照教学的实际需要，便捷快速的调用资源与工具。

2.形成“人网融合”智慧教育新样态

学校构建起在智慧学习路网资源和智能导引等系统支撑下的“人网融合”学校教育新样态。大多数教师在多媒体教室中，能够常态化利用学科工具、仿真实验室等资源提升课堂教学质量。相当比例教师能够在智慧教室或学科教室中，定期组织学生利用可交互终端、学科工具和仿真实验室等开展高品质个性化学习;能够准备出本学科主要课程类型的、符合所教学生特点的套件资源和高品质个性化学习所需要的路网资源;培养出了覆盖主要学科的智慧教育应用示范团队。

能够利用学生个性化学习情况大数据以及教师教学情况大数据等，动态分析教师教学和学生学习质量情况，能够动态评价教师、教研组、年级组等教学水平，在此基础上，合理引进和调配教师，精准安排教研和培训活动。利用运行状况大数据，能够动态监测教职工及学生在校实时状况、重点工作完成情况、学校安全状况、学校办学水平，实现学校精准化管理，实现行政管理工作规范化和标准化，并通过信息化手段建立科学的决策流程等。

参考文献：

[1]钟绍春.构建信息时代教育新模式[J].电化教育研究，2019，40（4）：23-29.

[2]钟绍春，唐烨伟.人工智能时代教育创新发展的方向与路径研究[J].电化教育研究，2018，39（10）：15-20.

[3]何克抗.如何實现信息技术与学科教学的“深度融合”[J].教育研究，2017，（10）：88-92.

[4]教技[2018]6号文件，教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[Z].

[5]邱相彬，李艺等.信息技术作用下的课程文化变革思维[J].教育研究，2017，（9）：92-98.

[6]钟绍春，唐烨伟等.智慧教育的关键问题思考及建议[J].中国电化教育，2018，（1）：106-111.

[7]钟绍春.人工智能支持智慧学习的方向与途径[J].中国电化教育，2019，（7）：8-13.作者简介：

钟绍春：教授，博士生导师，研究方向为智慧教育、人工智能（sczhong@sina.com）o