迈向智能教育的基础教育信息化发展新思路

[摘   要] 由于信息技术的快速发展，基础教育信息化从视听教育、信息技术教育，发展到以人工智能技术为支撑的智能教育。文章详细论述了基础教育信息化的发展历程，全面分析了人工智能技术与基础教育的深度融合，论述了智能教育阶段基础教育信息化的新特征：教学环境智能化、教师教学精准化、学生学习个性化、教育评价多元化、教育管理科学化;基于此，提出了迈向智能教育的基礎教育信息化发展的新思路：注重开展深度学习，培养中小学生的高阶思维;强化立德树人教育，促进中小学生的全面发展;提高教育质量，实现公平优质的基础教育;坚持教育治理，优化教育管理，开启智能时代基础教育信息化发展的新征程。

[关键词] 智能教育; 基础教育信息化; 人工智能; 信息技术

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 邢西深（1970—），男，山东临清人。副研究员，主要从事基础教育信息化研究。E-mail：21931685@qq.com。

一、引   言

以人工智能为代表的现代信息技术，在各行各业的普及应用与深度融合，推动了社会信息化整体程度不断加深。信息技术在教育领域的广泛深入应用，激发了教育领域创新激情和变革动力。现代信息技术的快速发展和广泛应用得到了党和国家的高度重视，2017年，国务院颁布的《新一代人工智能发展规划》（以下简称“《规划》”）是我国抢抓人工智能发展的战略机遇，为建设创新型国家、培养创新型人才，系统规划人工智能发展的纲领性文件。针对教育领域，《规划》提出，利用智能技术加快推动人才培养模式、教育模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用，开展智能教育，主动应对以人工智能为代表的现代信息技术的深入应用为教育改革发展带来的机遇和挑战。

从幻灯、投影、录音、录像、广播、电视为代表的视听技术，到计算机、互联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术，对我国教育改革发展的支撑引领作用日益凸显。面对教育信息化的快速发展，2018年教育部印发《教育信息化2.0行动计划》（以下简称“《行动计划》”），提出开展以学习者为中心的智能化教学环境建设，建设和应用泛在、灵活、智能的教育教学环境，大力开展智能教育;智能环境不仅改变了教与学方式，而且已经开始深入影响教育理念、文化和生态;实施教育信息化2.0行动计划，开展智能教育，是顺应智能环境下教育发展的必然选择。教育信息化2.0行动计划，开启了以智能教育为特征的教育信息化发展的新时代。

二、新技术支撑下的基础教育信息化发展

基础教育信息化就是在基础教育阶段，在教育教学过程中，普遍应用现代信息技术，开发教育资源，优化教育过程，培养和提高学生的信息素养，促进教育现代化的过程。基础教育信息化发展过程中，通过信息技术与教育教学过程相融合，从而创设教学情境、解决教学重点难点、激发学生学习兴趣，变革教学模式，提高教育质量，促进教育均衡，推动实现基础教育现代化[1]。所以，基础教育信息化与信息技术的发展密切相关，信息技术的不断发展，推动了基础教育信息化不断进步，促进了中小学的教育模式、教学方式、教育理念不断发展。起步于我国改革开放时期重新起步的电化教育，到今天以人工智能技术为代表的现代信息技术与教育的深度融合，基础教育信息化经历了视听教育、信息技术教育，到现在的智能教育阶段。

（一）基础教育信息化的萌芽——视听教育

1978年，伴随着改革开放的脚步，以视听教育为特征的电化教育重新起步，教育信息化萌芽开始出现。这个阶段，在中小学教育过程中，应用幻灯、投影、录音、录像、广播、电视等视听技术和教材传授知识、开展教育，称之为视听教育。在教育过程中，应用视听技术手段，可以为中小学教学创设教学情境、优化教育活动和教育过程、丰富教育内容、解决教学重点难点。视听技术能够突破时空限制，开展远程教育，视听技术手段能够将课堂教学中抽象的知识形象化、具体化，强化学生对知识的理解认知，激发学生的学习热情，提高教学效果[2]。以视听技术为技术手段的视听教育，是这个时期电化教育的主要特征。这一时期我国仅仅有个别学校开展计算机教学实验，开设计算机课程，探索计算机辅助教学，教育信息化的萌芽开始出现。

（二）基础教育信息化的起步应用——信息技术教育

随着以计算机、电子技术、互联网、多媒体技术为代表的信息技术的快速发展、广泛应用，开始了信息技术与教育相整合的过程，教育信息化进入了信息技术教育阶段。信息技术教育也称信息化教育，是信息技术与教育相整合的教育新形态[3]。中小学的信息技术教育包括两方面的内涵，一是在中小学开设计算机课程，培养中小学生信息技术的基本知识和基本技能，这样的信息技术教育也就是学习信息技术;二是信息技术作为技术工具与手段，与中小学教育教学相整合，利用信息技术手段丰富教育内容，提供有力的教育教学工具，改变教育内容的呈现方式、教师的教学方式、学生的学习方式和师生互动方式，改善教学效果，提高教学效率[4]，这种信息技术教育，是利用信息技术，开展教育和学习。信息技术教育阶段可以看作我国基础教育信息化发展的1.0阶段。在这个阶段，通过信息技术与学科课程相整合，营造新型教学环境，促进教与学方式的转变，建设媒体丰富的数字化学习资源[5]。

（三）基础教育信息化的融合创新——智能教育

以人工智能为代表的信息技术与教育的深度融合，产生了基础教育信息化的新形态——智能教育。智能教育，可以理解为智能化教育或基于智能技术的教育。智能教育时代，信息技术对教育革命性影响日益凸显，线上线下相结合的混合学习成为学生主要的学习方式，教师角色正在发生变化，课堂边界、校园围墙正被打破。在智能教育时代的中小学校，网络学习空间已经普及，移动学习、泛在学习得以实现，教育教学环境实现了智能化，教育教学过程全部数字化，从而形成了教育大数据[6]。教育大数据的分析应用，能够准确分析学生的学习情况，科学评价学生学习，基于学科知识图谱，形成学生学习的最佳学习路径，为学生提供精准化的学习资源，从而实现教学的精准化和学习的个性化，有助于促进学习者的个性化发展、全面发展和智能发展。依靠大数据进行教育管理，可以为教育管理和决策提供准确全面的科学依据，使教育管理从经验主观转为科学客观，有助于实现从教育管理转向教育治理。进入智能教育时代，以人工智能为代表的信息技术已经成为教育系统性变革的内生变量，不断推动教育理念更新、教育模式变革、教育体系重构，教育信息化全面推动教育现代化，基础教育信息化进入了创新发展的2.0时代。

从视听教育、信息技术教育到智能教育，技术手段逐渐走向数字化、信息化、智能化、智慧化，学习环境也越来越多样化、个性化、智慧化、情境化。视听教育阶段，利用技术手段仅仅能丰富教育内容，优化教育过程，实施远程教育;在信息技术教育阶段，信息技术从辅助教学，开始与教育教学相整合，能够提供有力的教育教学工具，改善教育效果，提高教学效率;到了智能教育阶段，已经实现了信息技术与教育教学的深度融合，以人工智能为代表的现代信息技术已经能够实现精准化教学、个性化学习、多元化评价、科学化管理，对教育改革的推动作用更加凸显，支撑引领教育现代化。

三、智能教育时代基础教育信息化的主要特征

进入智能教育时代，由于技术手段逐渐信息化、智能化，学习环境越来越多样化、个性化、智慧化，信息技术与教育从整合日益走向深度融合，信息技术对教育改革发展的作用日益凸显，基础教育信息化具有了新特征。相对视听教育和信息技术教育，迈向智能教育的基础教育信息化，能够实现教学环境智能化、教师教学精准化、学生学习个性化、教育评价多元化、教育管理科学化，促进了教育教学模式变革、教育评价创新、教育治理水平提升、教师能力素养升级，提升了基础教育的发展水平。

（一）教学环境智能化

进入智能教育时代，由于物联网和各种传感器的普及应用，教学环境实现了智能化。在这种智能化教学环境中，利用智能感知技术，能够实时感知学习情境，对学习场所的温度、湿度、声音、光线等根据需要进行适当调整，利用射频识别技术、QRCode等技术感知学习者的场所、位置、访问需求，为其推送相关学习资源或组建相应的学习共同体。基于人脸识别、语音识别和指纹识别为主的学习者生物特征识别，可以准确识别考生、分析学生学习表情和学习状态、判断英语读音等，为学习和教育管理提供支持服务。智能系统还能够获得教学场景内教师或学生的位置以及动作行为，及时感知教师和学生的行为动作，根据需要调整相应的教学活动[7]。学习情境感知、学习者生物特征识别、动作识别等感知技术组成的智能化教学环境，具有感知性、泛在化和开放性特点。智能化的教学环境是智能教育时代基础教育信息化的物质基础，只有构建了智能化的教学环境，才能实现教师教学、学生学习和教育管理等的数字化、互联化，才能够实现教育大数据的收集，才能够对教学过程的全流程监控与管理，才能够实现开放性、智慧化的教育教学环境。

（二）教师教学精准化

多媒体教室、PAD智慧教室等智能化的教学环境、中小学网络学习空间的普及应用，为采集教师教学方式和学生学习行为数据提供了切实可行的环境和手段，有助于形成教育大数据。基于人工智能技术、学习分析技术开发智能教学系统。基于智能系统的精准化教学，需要制定精准的学科知识图谱、设计不同学科能力发展的目标体系、编制不同层级要求的教学目标的测试题和微课资源，构成学科教学资源系统[8]。智能教学系统能够对学生的学习情况利用大数据技术进行精准评测，既能分析全班学生的学习情况，反馈总体教学效果，分析教学中的共性问题;又能分析每个学生的学习状况，查找学生的个性化问题。针对共性问题，教师及时安排教学活动，调整教学方向，关注教学群体，提高教学效果;针对个性化问题，为不同的学生提供不同的学习内容和学习资源，引导学生开展有针对性的学习，促进创新性人才的培养。基于智能系统支撑的教师精准化教学，能够实现学生总体的规模化教育，和特殊学生的个性化培养[9]，突破传统班级授课制的弊端。

（三）学生学习个性化

关注每个学生的个性特点和认知差异，发掘每个学生的潜能，实现学习的个性化，一直是教育的理想，但是传统班级授课制的限制，因材施教难以在课堂教学中实施。机器学习、深度学习和大数据技术为实现个性化学习提供了技术基础，语音识别、人脸识别、文字识别、自然语言识别等技术为学习分析提供了技术支撑，基于人工智能技术、大数据技术、学习分析技术开发的智能学习系统为个性化学习提供了技术保障。

基于人工智能技术开展个性化学习，需要基于学习者知识掌握开展学习评价、基于学生学习能力构建个性化学习路径、基于学生学习目标推送个性化学习内容[10]。学习评价是教学活动的重要内容，为每个学生开展学习评价是个性化学习的基础，智能学习系统对学生的学习活动数据进行分析，对课堂教学中的知识学习、即时测评、互动讨论等学习活动，以及作业完成情况、学习任务单完成情况进行综合处理，结合学生线下学习情况对学生的学习进行综合评判，分析学生知识掌握情况、成绩进步退步情况、偏科情况等，并反馈给教师和学生。智能系统根据学习评价情况，分析学生的知识和能力基础、学习过程特征，结合知识图谱，确定学习目标，建立学习路网，构建个性化学习路径，推送个性化学习资源，满足学生最近发展区需求[11]，让学生的学习既富有成就感，又具有挑战性，实现学生学习的个性化，为培养创新性人才奠定基础。

（四）教育评价多元化

教育评价是在一定教育价值观的指导下，依据既定的教育目标，通过使用一定的技术和方法，对所实施的各种教育活动、教育过程和教育结果进行科学判定的过程。传统的教育评价通过量表、问卷、各种考试、督导检查等方式，难以实现评价的客观、及时、全面。在智能教育时代，智能化的教学环境能够及时收集存储教育教学过程中产生的海量数据，并且动态更新，完整全面反映教育教学活动的全过程。利用大数据分析技术和智能学习系统，对这些数据进行及时更新、动態分析，能够对教育过程、教学活动、教师教学、学生学习进行客观、全面、及时的评价，能够实现动态评价和静态评价相结合、过程性评价和终结性评价相结合。

基于大数据的学生综合素质评价，能够深刻揭示学生自身综合素质的优势、特点、潜能与不足，提高评价结果的可信度。基于大数据的学生综合素质评价，可以实现学生自评、同伴互评、教师助评、家长参评等多元评价主体参与，实现定性评价与定量评价相结合，提高评价的信度和效度，实现教育评价的科学、客观、全面，使教育评价成为推动学生全面发展的重要手段。

（五）教育管理科学化

各种信息技术手段和信息化平台在教育管理中的应用，实现了教育管理的信息化。在学校教育管理中，学生学籍管理系统、财务管理系统、资产管理系统、校园安全管理系统等的应用，实现了学校教育管理的信息化，能够提高管理效率和管理水平。学生数据、教师数据、学校数据、区域教育数据的不断收集和存储，形成教育大数据。在区域层面，学生数据、教师数据和学校数据全面反映了区域内教育资源的配置和教育发展情况，基于区域教育大数据的分析，有助于合理配置教育资源、监控和改进政策实施，实现区域教育均衡发展。在国家层面，基于教育大数据的分析，可以翔实反映全国教育发展情况、地区间发展差异、教育政策实施情况，有助于教育政策的顶层设计和科学研判教育发展、优化经费投入、均衡配置教育资源。基于大数据的教育管理，在信息化的基础上，能够实现教育管理过程中关键业务、教育资源的实时监控、动态监测和分析，实现了教育管理工作的精细化，教育管理不断走向科学化。

四、迈向智能教育的基础教育信息化发展新思路

经历了视听教育、信息技术教育的发展，迈向智能教育的基础教育信息化具有了新特征，进入了新时代。具有教学环境智能化、教师教学精准化、学生学习个性化、教育评价多元化、教育管理科学化新特征的基础教育信息化，其未来发展需要遵循新理念、融合新技术、探索新思路;需要面向未来教育发展，推进智能教育进程;需要基于智能技术，强化教育“智能”，不断创新教与学活动、促进学生全面发展、改善教育管理、提升教育质量，凸显智能教育时代基础教育信息化的使命和責任担当。

（一）注重深度学习，培养高阶思维

以人工智能为代表的信息技术与教育的深度融合，实现了教学的精准化、学习的个性化、评价的多元化，有助于提高教学质量，改善教学效果。为了培养高素质创新型人才，促进学习者个体全面发展，克服碎片化学习的弊端，在基础教育阶段，基于人工智能技术支撑的教育教学，需要注重开展深度学习。

学习是学习者因经验而引起的行为、能力和心理倾向的比较持久的变化[12]。学习活动极其复杂，既涉及学习者内部的心理活动，还与学习者外部输入、外部环境等有关。根据学习方式，学习可以分为浅层学习和深度学习。浅层学习是一种简单机械的学习方式，学习者只是消极被动地接受学习内容，对学习内容简单地记忆或复制，缺乏积极主动思考，难以实现知识的迁移和解决实际问题[13]。深度学习注重对知识的理解和应用，要求学习者在学习过程中具有批判性思维，鼓励学习者对学习内容积极主动地探究、反思，学习过程中积极开展自主学习、合作学习、探究学习，从而培养学习者的高阶思维[13]。

以人工智能为代表的信息技术，在与教育教学深度融合、变革教育方式过程中，需要激发学习者的积极性、主动性和创造性，实现从浅层学习向深度学习的过度，培养学习者的高阶认知，培养高级思维。激发学习者兴趣，有助于学习者实现深度学习，基于人工智能技术、VR、AR等信息技术，为中小学的学习内容，创设丰富的学习情境和游戏化学习环境，激发学习者的学习兴趣，利用丰富的数字资源，帮助学习者投入到有意义的学习活动中进行自主学习，实现新旧知识的融合，不断完善和更新知识体系。基于人工智能技术的学习评价和大数据分析技术，能够及时反馈学习情况，供学习者及时了解学习效果和学习中存在的问题，结合知识图谱，供学习者反思知识内容掌握情况，加强对学习内容更深入的理解，同时查找学习中的问题，改进学习方式，提高学习者的思维品质和学习效能。利用线上线下相结合的混合式学习，针对特定问题，开展项目式学习和基于问题的学习，将网络虚拟空间与真实课堂相衔接，组织开展线上线下的协作和探究，开展头脑风暴，激发学习者认知冲突，促进认知发展，培养高阶思维。在基础教育阶段，基于人工智能技术，开展深度学习，有助于促进学生素质发展，提高教育质量，培养学习者的高阶思维，为学习者创新精神和创新人才培养打好基础。

（二）强化立德树人，促进全面发展

《行动计划》提出，围绕加快教育现代化和建设教育强国新征程，落实立德树人根本任务，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出，要把育人作为教育工作的根本要求。在基础教育阶段，育人在中小学教育中具有重要地位。人工智能技术支撑的基础教育，在变革教学方式、教育模式的同时，需要充分利用信息技术，围绕“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”，强化立德树人教育，促进中小学生的全面发展。

利用信息技术，注重改善网络育人环境。现在的中小学生，是信息化社会的“数字原住民”，互联网环境在学生思想的形成、观念的发展、对社会的认识具有重要影响。充分利用人工智能技术、大数据分析技术，在中小学教育过程中，全面净化网络空间，屏蔽不适合学生身心发展、健康成长、与社会主义核心价值观不符的信息与内容，为广大中小学生营造一个健康、积极、和谐的育人环境。利用信息技术，注重创新育人方法。信息技术，丰富了育人的方式和手段。中小学生的思想品德教育，除了采用课堂教育、班会活动、实地参观之外，还可采用线上线下相结合的方式，充分利用QQ、微信群、网络论坛、APP等方式，丰富学生育人方式，创新家校合作手段和内容，形成育人合力，促进儿童的健康成长[14]。利用信息技术，注重拓宽育人思路。现代信息技术教学，国家建设了大量的数字教育资源。开发数字资源以及利用数字资源进行教学过程中，需要将育人思想、观念、内容蕴含其中，将中小学的育人知识、内容、思想与数字化教学相融合，将中小学生的思想品德教育与数字化教学相融合，避免空洞说教式的育人教育。在开展数字化学习过程中，对中小学生做好积极的舆情引导，教育学生理性看待、正确分析各种网络信息，及时澄清模糊认识，培养学生辨别是非的能力[15]。利用信息技术，注重丰富育人资源。积极建设种类丰富、形式多样的数字教育资源，比如有关中国优秀传统文化的微电影、微课程，基于VR/AR的红色主题教育资源，为中小学思想品德教育提供丰富的教育内容，强化对中小学的影响力、感染力，潜移默化地塑造中小学生积极健康的价值观念，提高育人效果。

（三）提高教育质量，实现优质教育

党的十九大作出了优先发展教育事业、加快教育现代化、建设教育强国的重大部署，发展公平而优质的教育，提高教育质量，培养德智体美劳全面发展的社会主义现代化建设者和接班人是其核心和关键。基于人工智能技术与基础教育的深度融合，在信息技术变革教育模式、教学方式的基础上，需要深入探索人工智能助力教师专业发展、基于信息技术实现精准扶贫、促进教育均衡，从而提高教育质量，实现公平优质的教育。

百年大计，教育为本，教育大计，教师为本。建设一批高素质专业化创新型教师队伍是促进基础教育改革、提高教育质量、加快实现基础教育现代化的基础和关键。信息技术在教师队伍建设中具有重要作用，需要充分利用人工智能技术，培养教师的专业理念、专业知识和专业能力，不断提高教师的信息技术应用能力，促进教师专业发展。充分利用智能化网络平台和学习空间，开展网络研修、远程教研，充分利用智能测评技术，对教师培养提供个性化指导，把学科知识、教育理论、信息技术知识与教育实践相结合，强化教师教学基本功和教学技能训练，培养教师应用信息技术优化课堂教学的能力、应用信息技术转变学生学习方式的能力，改善教师教书育人实践能力，不断提高课堂教学质量。

由于历史原因和客观条件，我国各地区经济社会发展和教育水平存在一定差异。我国一直高度重视教育扶贫工作，现阶段，大力支持西部贫困地区和“三区三州”地区的教育发展，推进网络条件下的精准扶智，通过专递课堂、名师网络课堂等形式将优质教育资源传递到这些贫困地区，帮助这些地区 “开齐课、开好课”，总体上实现了教育均衡。在推进智能教育过程中，各地经济条件较好的地区或学校，不断革新教育理念，探索人工智能对教育的变革与创新;加大经济投入，为智能教育发展提供物质保障。这些地区或学校可能会先行一步进入智能教育这样的教育形态，但是对于部分经济水平落后、师资水平不高以及一些教育刚刚脱贫的地区或学校，在实现智能教育的道路上还有很长的路要走。在新时代教育信息化发展进程中，为避免出现新的“智能教育鸿沟”，我们要通过政策支持、经济扶持、结对帮扶等形式，加大对教育欠发达地区的支持帮扶力度，在迈向智能教育，实现教育现代化的进程中，各地区、各学校“一路同行”，促进基础教育优质均衡，实现公平而有质量的基础教育。

（四）坚持教育治理，优化教育管理

信息技术在学籍管理、资产管理、校园管理等教育全流程中的广泛应用，实现了教育管理信息化，优化了育人环境，提高了管理效率和管理水平。在教育管理信息化的基础上，为了建立优质、高效、公平的教育新格局，需要充分利用信息技术，考虑教育利益相关者、社会组织、政府、学校等治理主体的利益诉求，发挥各治理主体的独特贡献;通过广泛的社会参与，不断均衡城乡间、区域间、学校间的教育资源，持续提供均等优质的教育公共服务，促进教育公平;不断优化配置教育行政权力，完善教育行政体系，激发治理主体积极性，从教育管理走向教育治理，由“共治”走向“善治”，实现教育管理现代化。

实现教育治理，需要构建安全有序的教育信息化环境，确保网络安全、信息安全、数据安全;建立覆盖各级各类学校、学习者和教与学全过程的教育大数据，形成规范统一、互联互通、安全可控的教育大数据体系[16];探索基于大数据的教育管理和决策，逐渐实现决策支持科学化、管理流程精细化、教学分析即时化，推进基于大数据的教育治理方式变革，实现教育治理体系和治理能力现代化。

五、结   语

社会的发展、技术的进步，带来了信息技术的快速发展，从视听技术、以计算机为代表的信息技术到以人工智能为代表的现代信息技术，从创设教育情境，信息技术与教育相整合到信息技术与教育的深度融合，信息技术对教育改革发展的作用日益凸顯。基于技术的发展，基础教育信息化发展经历了视听教育、信息技术教育、智能教育的发展阶段。智能时代的基础教育信息化，具有教学环境智能化、教师教学精准化、学生学习个性化、教育评价多元化、教育管理科学化的新特征。在迈向智能教育、面向未来教育的发展过程中，基础教育信息化需要探索发展新思路，开启智能时代基础教育信息化发展的新征程。

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[Abstract] Due to the rapid development of information technology， basic education informatization has developed from audio-visual education， information technology education to intelligent education supported by artificial Intelligence. This paper discusses in detail the development history of basic education informatization， comprehensively analyzes the deep integration of artificial intelligence and basic education， and discusses the new features of basic education informatization in the stage of intelligent education， such as Intelligent teaching environment， precision teaching by teachers， personalized learning by students， diversified educational evaluation， scientific management of education. Based on this， this paper puts forward a new approach to the development of information technology in basic education towards intelligent education： focusing on deeper learning to develop higher order thinking in primary and secondary school students; strengthening moral education to promote the all-round development of primary and secondary school students; improving the quality of education and realizing fair and high-quality basic education; adhering to education governance， optimizing education management， and opening a new journey of basic education informatization in the age of intelligence.

[Keywords] Intelligent Education; Basic Education Informatization; Artificial Intelligence; Information Technology