教育信息化新基建标准需求与行动建议
2021-11-05祝智庭许秋璇吴永和
祝智庭 许秋璇 吴永和
【摘 要】 2021年7月，教育部等六部门印发《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》（教科信〔2021〕2号），教育新型基础设施建设（以下简称“新基建”）实际上以信息化为主线，凸显信息化对于教育发展的基础性、支撑性作用。由此，本文聚焦“教育信息化新基建”相关的标准需求与行动建议。首先，文章阐释了教育信息化新基建的国策背景、核心要义、体系框架和功能特征（智能、融合、绿色、治理、韧性、泛联和生态）;其次，基于教育信息化新基建标准需求分析，从数字底座、体系规范、应用场景、目标引领四个层面建构了面向教育信息化新基建的标准需求框架，以解决教育信息化建设缺乏标准化思维统筹的问题;最后，从教育信息化新基建目标、网络平台、安全应用等方面提出推进教育信息化新基建標准化建设的十项行动建议，以期为新技术驱动我国教育数字化转型发展提供启示。
【关键词】 教育信息化;教育新基建;教育数字化转型;标准需求;行动建议;数字底座;泛联网;教育数据治理
【中图分类号】 G434 【文献标识码】 B 【文章编号】 1009-458x（2021）10-0001-11
一、教育信息化新基建的国策背景
党的十九大报告对全面建设社会主义现代化强国做出了战略安排和具体部署，明确提出智慧社会、数字中国、网络强国、教育强国等建设的核心议题（国务院办公厅， 2017）。2019年2月，中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》将“加快信息化时代教育变革”列为面向教育现代化的十大战略任务之一（中共中央， 国务院， 2019）。教育部连续发布了关于加快推进教育信息化发展的文件，内容涉及设立教育部教育信息化战略研究基地、教育管理信息化、校园信息化、以信息化带动教育教学改革创新、以信息化促进优质教育资源共享、信息化教学实践、网络学习空间建设与应用、教学信息化网络安全等，涵盖教育领域信息化建设与应用的各方面。
与此同时，随着5G移动通信、物联网、工业互联网、人工智能、数字孪生等新兴技术的迅猛发展，以新一代信息技术驱动的信息融合与创新的基础设施建设显得尤为必要和迫切。自2018年中央经济工作会议首次提出新基建以来，国务院和各部委相继在报告或文件中提出加强新型基础设施建设。例如，国务院发布的《中国制造2025》提出，“以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，促进产业转型升级”的指导思想（国务院办公厅， 2015）;2018年、2019年和2020年的国务院政府工作报告都强调新型基础设施建设，国家发展改革委、工业和信息化部连续组织实施新一代信息基础设施建设工程;2021年3月，国家发展改革委明确，2021年将出台“十四五”新型基础设施建设规划，大力发展数字经济，拓展5G应用，加快工业互联网、数据中心等建设，主要包括信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施三方面内容。
教育作为新型基础设施建设的重要应用场景具有强大的发展潜力。加快教育新基建进程，我国教育领域的诸多“痛点”和教育信息化发展进程中的一些“瓶颈”有望得到突破和解决。教育新基建将成为我国教育数字化转型与高质量发展的助推器和新抓手。2020年3月，教育部启动编制的《教育信息化“十四五”规划》《教育信息化中长期发展规划（2021—2035年）》都将“新基建”列为重要议题，强调新基建对我国教育高质量发展的基础性作用。2021年7月8日，教育部等六部门印发《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》（教科信〔2021〕2号），提出“到2025年，基本形成结构优化、集约高效、安全可靠的教育新型基础设施体系（教育部， 2021）”。教育新基建是国家新基建的重要组成部分，是信息化时代教育变革的牵引力量，是加快推进教育现代化、建设教育强国的战略举措。
二、教育信息化新基建及其主要功能特征
信息化是教育现代化的重要内容，教育信息化是推进教育现代化发展的关键途径。我国教育信息化已经进入2.0时代，信息化平台和资源建设与应用快速推进，师生信息技术应用能力明显提升，学校信息化水平显著提高。综观教育信息化发展进程，主要经历了数字化、智能化和智慧化三个发展阶段。数字化教育是教育信息化的初级阶段，主要改变教育结构形态;智能化教育是教育信息化的发展阶段，主要增强教育系统功能;智慧化教育是教育信息化发展的成熟阶段，关键在于提升教育发展价值。教育信息化的发展并非纯粹的替代性发展，而是一种累积和迭代性的发展过程，如图1所示。
我国原有的信息化基础设施难以适应新兴技术的迅猛发展，难以匹配教育领域数字化转型发展的需要，建设新型信息基础设施迫在眉睫。教育新型基础设施是以新发展理念为引领，以信息化为主导，面向教育高质量发展需要，聚焦信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用、可信安全等方面的新型基础设施体系（教育部， 2021），如图2所示。
教育信息化新基建遵循需求导向、创新引领、协同推进、统筹兼顾的基本原则，以技术迭代、软硬兼备、数据驱动、协同融合、平台聚力、价值赋能为特征，聚焦信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用和可信安全六个重点方向：①信息网络新基建，主要依托国家电子政务外网和已有互联网，建设教育专网并升级校园网络，以提升学校网络质量，提供高速、便捷、绿色、安全的网络服务。②平台体系新基建，主要依据构建新型数据中心、促进教育数据应用、推动平台开放协同、升级网络学习空间等原则，推动各级各类教育平台融合发展，构建互联互通、应用齐备、协同服务的“互联网+教育”大平台。③数字资源新基建，主要依托国家数字教育资源公共服务体系，开发新型资源和工具，优化资源供给服务，提高资源监管效率，以此推动数字资源的供给侧结构性改革，创新供给模式，提高供给质量。④智慧校园新基建，重点支持有条件的学校利用信息技术升级教学设施、科研设施和公共设施，促进学校物理空间与网络空间一体化建设。⑤创新应用新基建，依托“互联网+教育”大平台，创新教学、评价、研训和管理等应用，促进信息技术与教育教学深度融合。⑥可信安全新基建，着力于增强网络感知能力，有效感知网络安全威胁;过滤网络不良信息，保障绿色上网;提升信息化供应链水平，推动可信应用;强化在线教育监管，保障广大师生的切身利益。
教育信息化新基建旨在建设一个体系完善、全面优化和可持续发展的数字教育生态，为构建高韧性和高质量的教育体系服务，应具有智能、泛联、韧性、治理、绿色、融合和生态等功能特征，其关系如图3所示。
第一，教育信息化新型基础设施要能为智能教育提供环境、平台和数据支撑;第二，教育信息化新型基础设施要能实现互联网与物联网、有线网与无线网无缝对接，形成不受时空限制的高速泛联网络;第三，教育信息化新型基础设施要具有快速检测故障、灵活响应和恢复处理能力，不但技术系统具有韧性，而且能支持教育系统韧性建设;第四，教育信息化新型基础设施不仅要具有科学合理的教育数据治理体系，能对数据获取、处理、使用全生命周期进行监管，还要能对多源异构的海量数据进行挖掘，发现规律，提升数据价值;第五，教育信息化新型基础设施既要能支持绿色校园建设，具备网络访问防火墙，也要具有自动识别、过滤不良网站和信息的功能，保障师生绿色上网;第六，教育信息化新型基础设施要充分运用智能技术实现虚拟世界与现实世界的融合，实现校园系统与社会系统的隔离与对接，支持跨界、跨部门、跨行业的融合，共同推进教育数字化转型与升级;第七，教育信息化新型基础设施要坚持开放共享、互联互通、多样并存的原则，为建设可持续发展的数字教育服务生态系统奠基与示范。
三、面向教育信息化新基建的标准需求
（一）教育信息化新基建需要新标准
在我国教育信息化发展进程中，明显存在重硬件投入、重短期应用效果，轻后期运维更新、轻多平台系统兼容和轻系统规划等问题，导致教育信息化建设没有标准可依或标准不统一，信息孤岛问题频发，各系统兼容性、移植性欠佳，以致用户感觉使用烦琐，后期运维负担较重。究其原因，除了信息技术更新快、为尽早投入使用而缩短建设时间等因素外，没有系统地用标准化思维统筹教育信息化建设也是很重要的因素。标准化管理是科学的管理方法，对信息系统建设而言，标准化工作可以实现对多源异构数据的有效管理，集数据采用、转换和加载于一体，在各个系统间实现数据安全应用与交换。教育信息化标准不仅有利于打破信息孤岛，推进信息系统化应用，而且可以建立业务联动、数据融通、服务集成、资源协同的教育信息化发展格局，为显著提升教育治理水平、不断优化教育系统生态以及数字化转型赋能教育变革提供坚实基础。
建设教育信息化新型基础设施的过程应该是研制、建立、植入和重塑各种标准的过程。教育信息化发展涉及学校类型多样，教学模式多元，教育主客体关系复杂，教育数据多元异构，教育系统数据互通低效、协同困难和拓展受限等诸多问题。标准化对于解决这些问题具有基础性、规范性和引领性作用。在教育信息化新基建过程融入标准化，将有力支撑教育信息化新基建的内涵，避免重复开发建设，降低开发费用，提升建设效率和成功概率，降低后期运维成本。我国教育信息化建设与应用在经历了初始、普及和控制发展阶段后，正向着服务集成、数据融合和系统成熟的阶段发展。当下在已有信息化建设标准和规范的基础上，有组织地谋划、系统性地规划标准开发工作，以标准化引领教育信息化新基建特别重要。
早在2006年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《2006—2020年国家信息化发展战略》（中办发〔2006〕11号）就强调“完善信息技术应用的技术体制和产业、产品等技术规范和标准，促进网络互联互通、系统互为操作和信息共享（中共中央办公厅， 国务院办公厅， 2006）。”2018年4月，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》（教技〔2018〕6号），明确要求“发布系列技术和功能标准規范，探索资源共享新机制”“完善教育数据标准规范，促进政务数据分级分层有效共享”（教育部， 2018）。2021年3月，教育部发布了《高等学校数字校园建设规范（试行）》（教科信函〔2021〕14号），以标准规范促进教育信息化支撑引领教育现代化发展，指导全国各高等学校充分利用云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能等技术，不断改善学校办学条件，营造网络化、数字化、智能化、个性化、终身化的教育教学环境，促进信息技术与高等学校人才培养、科学研究、文化传承与创新、社会服务、国际交流等方面的深度融合和创新应用，提高教育教学质量和科研服务水平，提升科学决策和教育治理能力（教育部， 2021）。同年4月，全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会（CELTSC）标准规划研究中心在福建厦门成立。教育部启动编制的《教育信息化“十四五”规划》《教育信息化中长期发展规划（2021—2035年）》已将教育信息化技术标准列入规划内容。
（二）面向教育信息化新基建的标准需求框架
从大教育视野来看，教育信息化可以看作一种教育服务，即认为“资源即服务、工具即服务、软件即服务”的“功能驱动型”服务观，同时形成以“服务全局、融合创新、深化应用、完善机制”为工作原则的教育信息化服务格局（刘名卓， 等， 2018）。为了使教育信息化更加规范、有效地为我国教育数字化转型和高质量发展服务，参照国际惯例和我国国家标准化委员会的规定，我们提出“面向教育信息化新基建的标准需求框架”，如图4所示。该标准框架试图构建教育数字化转型成熟度模型，以此引领教育信息化新基建促进教育教学创新应用，推动教育数字化转型发展;建立教育专网建设、智慧校园建设与应用评价、教育数据治理、教育信息化产品安全监测等规范;建立与《中国教育现代化2035》所提出的教育高质量发展目标相适应的符合不同层次类型教育特点的教育资源/平台体系规范。
（1）教育数字化转型成熟度模型
我国的教育信息化发展从1.0到2.0，信息技术教育应用经历了起步、应用、融合和创新等发展阶段，实现了“专用资源向大资源、应用能力向信息素养、融合发展向创新发展”等多元化转变，当前正朝着成熟应用阶段发展。为了有效发挥智能技术对教育数字化转型和高质量发展的作用，急需构建教育数字化转型成熟度模型，以引领教育信息化新型基础设施建设。教育数字化转型成熟度模型可以从智能化基础设施、数据与资源、业务应用、绿色安全、保障体系、特色与创新等几个维度来构建具有良好通用性、规范性、合理性和科学性的标准，以此描述教育数字化转型发展过程的持续“进化”，为实施和评估教育信息化新基建提供参考依据。
（2）教育信息化新基建技术架构体系规范建设
建设一个“立足教育公平、突出教育公益、专属服务于中小学”的快速、稳定、绿色的教育专网是教育信息化新基建的前提。这需要构建基于5G通信、IPv6应用、千兆无线局域网、物联感知等技术的教育专网建设规范。基于云架构搭建的智慧校园具有“统一用户认证访问、统一应用服务、统一数据服务、统一教学终端以及泛终端无缝互联”等特征，实现“人—机—物”之间的无缝互联互通。智慧校园建设应遵循相应的标准规范，以满足互联网和物联网技术融合、学习环境感知实时共享、数字教育资源整合与共享、教学业务应用全方位连接等一站式立体化服务需求。教育信息化新基建需要构建教育数据治理新规范，为数字治理转型提供新思路。例如，基于中台架构建立教育数据治理规范，实现数据治理更智能化和精准化的同时，规范数据标准，强化业务应用开发和去中心化的数字治理。构建网络空间“人人通”治理规范可以实现依托网络学习空间汇聚各类终端、应用和服务产生的数据，为教育教学改革提供支撑，促进规模化教育与个性化培养有机结合。
（3）教育资源/平台/学具体系规范
《教育信息化2.0行动计划》提出“建成‘互联网+教育大平台，推动从教育专用资源向教育大资源转变，优化资源供给服务模式”。为实现数字资源交换与服务共享，在数字资源生命周期的全过程（包括素材采集、资源制作、出版、存取、发布、共享、检索、统计和应用各环节）都必须有统一的标准体系来制约和支撑。构建数字资源/平台/学具体系规范对教育信息化可持续发展具有重要的现实意义，可以有效利用新一代信息技术开发数字教育资源、升级资源应用服务平台，为师生提供海量的优质资源和精准的资源服务，并通过学具赋能教学方式转变，从以教为中心转向以学为中心。基于国内外数字资源/平台/学具已有的标准体系规范，结合《中国教育现代化2035》主要发展目标，构建适用于基础教育、高等教育、职业教育和成人教育的数字资源/平台体系规范，是开展教育信息化新基建的内在需求。
四、推进教育信息化新基建的行动建议
5G、人工智能、大数据、区块链等新兴技术迅猛发展，将深刻改变教育形态，教育信息化是教育现代化的基本内涵和显著特征，成为促进教育公平、提高教育质量的有效手段。教育信息化新基建的“新”不仅体现在新网络、新平台、新安全信息基础设施层面，更为重要的是突出新资源、新校园、新应用的行业特色和创新基础设施，六个“新”融合在一起构成了高质量教育支撑体系的“数字底座”。教育信息化新基建是教育数字化转型的重要支撑，为教育信息化促进教育现代化发展提供了基础保障。为体现标准支撑、引领和驱动教育信息化新基建的优势，基于“面向教育信息化新基建的标准需求框架”提出推进教育信息化新基建的十大标准研究行动建议。
（一）研制教育数字化转型成熟度评估规范
教育数字化转型是指在数字化赋能下教育教学变革和运行模式再造的过程，即以数字技术为基础构建与教和学物理世界相对应的数字世界，并以数据为核心、以人工智能为手段、以云服务为形式，在智能技术支持下实现教学环境、教学模式、教学流程等全方位创新发展。成熟度是描述教育数字化转型的完成程度，能直接反映数字化转型给教育带来的效果。当前我国教育领域对数字化的理解不统一，对信息化基础设施建设的定位、现状和发展方向缺乏明确的认识，缺少教育数字化转型的成功案例和经验，没有系统、科学的方法论来引领教育数字化转型，数字化转型的效益不明显，抑制了大中小学数字化转型的积极性和主动性。
因此，现阶段迫切需要研制教育数字化转型成熟度评估规范，以教育信息化新基建的六个关键要素为评价依据，研制“应用驱动、融合发展、创新共享”逐级提升发展的教育数字化转型成熟度模型，以揭示教育信息化新基建不同发展阶段各要素的不足之处和加强方向，促进教育信息化基础设施建设逐渐走向成熟。其中，应用驱动级主要基于数据中心，以业务需求驱动建设，应用之间实现数据集成;融合发展级基于智慧平台，实现各业务之间深度融合，数据分析与决策得到普遍应用;创新共享级以模式创新驱动教育数字化转型，基于智能平台与技术高效智慧运行，在人才培养、科研服务、数据治理、战略决策等体制机制创新方面取得突破。教育数字化转型成熟度模型研制可以借鉴欧洲教育数字化转型成熟度模型框架（Jan Alexa， 2019）和美国高等教育数字成熟度模型（Valentina urek ， et al.， 2019）。
（二）探索教育新基建轻装化建设路径
新一代信息技术的密集涌现对于教育“信息化七要素①”具有全面的影响，为传统教育信息化建设带来深刻变革。教育信息化新基建不再需要自己建設、购买需要巨额投资的设备，可以向已经投资建设大型云计算中心的互联网企业（如百度、阿里、腾讯和其他电信运营商）租用相关技术、软件系统和基础设施，摆脱信息化建设“重装”投入的巨大负担，简化教育信息化建设，节省大量投资费用，形成“云、网、端、台”一体化规划的新型基础设施体系（李广乾， 2019），即：基于云计算、大数据建设云数据中心;运用物联网技术将物体纳入网络化管理当中，形成统一的网络体系;将用户所使用的电脑、移动终端、可穿戴设备、传感器等以嵌入式软件的形式实现各种应用功能;基于核心技术和标准形成新的技术开发与运行体系和业务协作机制，实现人与世界的融合。
虚拟化、低代码、生态化是教育信息化轻装建设的三种有效途径。超融合（hyper convergence）是一种创新性的虚拟化信息基础设施架构系统（Omeganetworks， 2016），可将计算机和软件定义的存储集成到单个易于管理的软件定义平台中，在数据效率、移动性、可伸缩性、数据保护和成本效益等方面具有较强的优势。
低代码/无代码（low-code/no-code）开发不需要用户具有编程经验，用户可以在不编写任何代码的情况下开发业务应用程序。用户访问一个完整的预构建功能库，在图形界面上拖放这些功能即可自由创建易于使用的应用程序。低代码/无代码平台通常具有可视化建模、开箱即用（out of the box）、可重用、跨平台兼容、后台应用管理、移动应用定制、流程监控与跟踪等功能（Omarutitech， 2021）。相比传统开发，具有大众可访问、开发成本低、程序运行平稳、易于维护、更加安全和经济等优势。
混合云架构是教育信息化轻装化建设的典型应用，它提供一个统一的工具集/平台，用户可以使用该工具集/平台来建构、控制、保护、扩展其所需的云服务。混合云架构具有的功能包括（Dupley， et al.， 2019）：单一服务门户访问所有底层基础设施;基础架构模板集中管理;突发容量溢出;优化基础设施资源;启用基于容器的基础架构;启用弹性对象、存储、块存储、文件存储等服务;启用私有/公有云的Drop-box文件实时备份;启动全局文件系统为横跨部门的所有数据定位;跨任何设备、PC、服务器同步文件;启用静态和传输中动态数据加密等服务功能。混合云架构给基础设施建设带来全方位的改变：聚焦应用基础设施;减少资源调配所需的时间;预测基础设施服务总需求;合并更多开发类型过程（如蓝/绿色测试、源代码管理、基础设施验证/筛选、多环境开发与测试）;实现一个通用的混合基础架构资源门户;通过多云门户和IT虚拟预算整合所有基础设施采购等。
（三）研究自主可控的教育信息化底座架构
教育信息化已经进入跨界融合、智能引领、系统创新的新阶段，给教育数字化转型升级带来了新的机遇。同时，视频应用、在线直播、在线教育、多元交互等也带来数据计算量的指数增长，对AI算力的巨大增长和网络安全提出更大挑战。教育信息化新基建具有快速部署、弹性调度、场景多元等特点，力求让用户以最低的成本使用到以最先进的技术（如云计算、人工智能、大数据、数字孪生和区块链等新兴技术）构筑的信息基础设施。研究自主可控的教育信息化底座架构是加速教育数字化转型升级的战略行动，建议参照一种融入新兴技术的5G泛联网架构，如图5所示。
泛联网架构意指“无处不在的网络”，即“任何服务、任何时间、任何地点和任何对象类型”操作各类应用程序/服务所需要的网络功能（Lee， et al.， 2010）。融入诸多新技术的5G网架构能够增加容量、提高数据速率、减少延迟和提供更好的服务，其所涉及的新技术包括干扰管理、认知无线电频谱共享、超密集网络、多无线电接入、全双工无线电、5G网络毫米波解决方案、5G无线接入网和软件定义网络的云技术等（Gupta， et al.， 2015）。泛联网在承载互联网与物联网功能的基础上，其性能、功能与智能化程度将会有质的提升，泛联网支持人与人、人与物、物與物之间互联这三种通信类型，实现“人、物、机”之间的全方位交互，将在一个统一平台上实现未来网络的泛联。
（四）建立教育数据治理系统标准
大数据时代，面向教育的数据治理已成为教育大数据领域的研究热点和重点。教育数据治理是指在融合教育的育人属性和数据的技术本质基础上，多元主体共同参与教育数据的收集、挖掘和分析、解释和预测，做出满足公众教育需求的决策，以达到教育治理目的的综合治理模式。教育数据治理已经成为实现教育治理与治理能力现代化和教育数字化转型的必然要求。然而，当前我国教育应用系统的数据融合困难，数据繁杂无序，各系统标准不互通，数据共享过程中泄露风险和伦理缺位问题突出，急需加快教育数据治理体制机制建设，建立和完善教育数据治理系统规范。
对此，可以参考美国教育部的K-12教育数据治理经验，组建教育数据治理共同体，协调与分配数据管理职责，实施教育数据分层（班级、校级、区级、市级、省级）收集、分析、解释和管理流程（Rang， 2020， pp.12-18）。构建教育数据治理成熟度模型可以为数据治理过程和育人价值达成度提供评估依据，可参考斯坦福数据治理成熟度模型（Firican， 2018）。除此之外，构建教育数据中台也是教育数据治理的重要内容之一，有利于更好地实现教育数据要素的价值。充分发挥教育数据中台的数据模型能力、AI算法模型能力和行业应用能力是实现教育数据标准统一、互通融合、开放共享目标的关键所在。
（五）建设融合新技术的创新应用平台
技术融合是指不同新兴技术领域之间交叉渗透，推动教育领域新校园、新应用、新资源、新安全等业务涌现。例如，虚拟现实（VR）与人工智能（AI）融合，使用VR创建模拟环境，让用户沉浸在其中，运用AI技术让设备具有敏锐的洞察力和灵敏的感知力，两种技术协同工作、优势互补，所创造的体验将更具互动性和吸引力。数字孪生（DT）与全息技术（HT）不断融合将促进学习场所形态、学习内容呈现方式、师生交互形式以及学习评价方式等发生演变，二者融合所带来的未来学习将是物理空间与虚拟空间深度融合、虚实共生的学习（张艳丽， 等， 2020）。
同时，技术融合还体现在同一学习内容向任何设备或终端发送，这称为“数字融合”。比如，认知数字孪生将成为线上线下融合（OMO）学习环境新样态。认知数字孪生体受数据驱动，在对学习者认知活动进行全域感知的基础上构建与认知实体虚实交互的映射，从而为学生、教师、管理者提供个性化教学与科学管理服务（郑浩， 等， 2021）。基于数字孪生技术构建的OMO学习环境可以有效达成实体学习空间、虚拟学习空间和自然学习空间的跨越和融合，为学习者具身探究自然与社会和高阶思维发展提供支持（李海峰， 等， 2021）。
传感器技术不断向高精发展，与智能设备相结合可以推动物联网的智能化，物联网生态圈成为应用落地的主要形式。因此，物联网是建设智慧环境与融合生态系统，促进“三个世界（信息世界、物理世界、社会系统）”融通的关键所在。“网信—物理—社会系统（cyber-physical-social system，CPSS）”有助于理解现实世界并为用户提供主动服务。CPSS给数据源识别、不同类型和规模数据的处理和融合等数据操作的不同阶段带来了新变化，图6从抽象级别和数据量两个维度呈现了CPSS范式的发展过程（Suparna， et al.， 2017）。CPSS通过技术融合对来自物理、网络和社会系统的各种数据进行整合，以提供人类可理解的抽象处理和推理结果。
新技术融合推动教育信息化由要素驱动向创新驱动转变，由粗放型建设向精细化建设方向转变，助力教育信息化新基建持续发展。以学习需求和功能为导向的技术融合将成为教育新基建的发展趋势，建设融合新技术的创新应用平台显得尤为必要。
（六）建立下代数字学习环境架构规范
构建学习环境是实现学习变革的基础，技术的发展为构建学习环境提供有力支撑，不断促进学习环境变迁。数字学习环境是一个以信息技术应用为基础，以学习者为中心，可以适应不同学习者的学习风格和学习能力，为学习者的学习活动提供支持，促进学习者发展的学习条件（黄荣怀， 等， 2012）。目前的数字学习环境主要集中于学习管理系统（LMS），良好的学习管理系统能够在用户需要时提供实时、灵活的支持，且不对学习造成负面影响;过度构建的学习管理系统（包含太多功能和选项）需要用户花费更多时间来学习、自定义或者禁用，在一定程度上阻碍学习。当前诸多LMS在学习管理（如内容分发、业务管理等）方面功能强大，而在支持学习活动本身方面则不尽如人意，很难解决学习需求不断变化与数字学习环境建设滞后之间的矛盾。Goudzwaard等人（2017）提出学习操作系统（LearningOS）这一概念，它是一个只提供核心功能的精简系统，可以扩展和连接学习所需的其他工具，以创建学习生态系统。随后，Brown等人（2017）提出下一代数字学习环境（the next generation digital learning environment，NGDLE）框架。NGDLE重点关注数字学习环境的五个关键问题：①互操作性和集成;②个性化（或自适应学习）;③分析、建议和学习评估;④协作;⑤可访问性和通用设计。
为了能在同一个系统中实现网络学习环境和自适应学习模型的融合，Long和Mott（2017）同年提出“下下代数字学习环境”（‘nextnext generation digital learning environment，N2GDLE）模型。N2GDLE旨在以技术增强人类学习和智能的前提下，超越传统数字学习环境建设思维，通过赋权所有学习者在他们自主选择的学科和学习领域做出有意义的贡献来支持学习过程。N2GDLE不仅通过更加个性化的方式来规划和呈现学习内容，而且通过网络学习和智能路径的协同，跟踪大量复杂的学习路径，及时、准确地进行干预和驱动，促进个人或群体的持续学习。
下代数字学习环境并非只关注学习管理问题，而是聚焦于资源、工具、文化等多个层次的互操作性，即基于开放标准的互操作性是下代数字学习环境框架的基石。基于標准的集成和互操作能够使数字学习环境要素更好地实现无缝连接，赋予学习者丰富的学习体验。因此，教育信息化新基建中的数字学习环境建设急需标准规范来支持各类学习资源、工具、数据和服务连接与共享，建立下代数字学习环境架构规范是实现“新环境”建设的前提。
（七）建立数字学具库与互操作规范
数字学具作为一种特殊的学习资源，在促进学生信息素养发展、增强学习效能等方面起着十分重要的作用。教育信息化新基建拓宽了数字化学习工具的发展空间，加速其应用进程。数字学具涉及范围广泛，每种工具功能各异，使用范围不尽相同。对数字学具进行准确描述、精准分类有利于功能开发和引导用户选择与使用。
例如，国外研究者对iPads 课堂学具的分类主要有（Langwitches，2012）：①依据霍华德·加德纳（Howard Gardner）的多元智能理论，将其分为数理逻辑（logical mathematical）、语言（linguistics）、音乐（musical）、视觉空间（visual spatial）、人际交往（interpersonal）和自我认知（intrapersonal）六大类型;②依据布鲁姆认知教学目标分类，将其分为主要辅助于识记（remembering）、理解（understanding）、应用（applying）、分析（analyzing）、评价（evaluating）和创造（creating）六种类型;③依据21世纪技能与文化（21st Century Skills & Literacies ）内容，将其分为沟通/协作（communicate/collaborate）、创造/批判性思维（create/critical thinking）、全球文化（global literacy）、网络素养（network literacy）、媒体素养（media literacy）、信息素养（information literacy）六种类型;④依据数字化学习者类型，将其分为社会贡献者（contributor to society）、研究者（researcher）、办公人员（official scribe）、合作协调员（collaboration coordinator）、教学设计师（tutorial designer）、课程评价者（curriculum reviewer）等几类。
然而，当前数字学具存在分类不统一、元数据规范不一致、内部数据处理封闭、输入输出接口规范不一致等问题（钱冬明， 等， 2019），不利于数字学具有序发展与融合，影响其更好地服务于学习者的学习。因此，构建适合“现代专业学习者（the modern professional learner，MPL）”所需的数字学具库与互操作规范刻不容缓。
（八）建立智能化教育知识图谱互操作规范
作为知识密集型的教育领域，知识共享对于大数据与人工智能技术在教育领域的深度应用显得尤为重要。知识图谱作为人工智能知识组织与表示的最新技术，可以满足教育智慧化对知识的迫切需求。然而，当前知识图谱的研究主要聚焦于知识可视化和知识本体构建技术方面，忽视了知识图谱构建中的标准化问题，造成各领域构建出类目繁多而难以互通的“知识孤岛”。多种知识图谱应用平台各自为政，普遍缺乏标准，使得所构建的领域知识图谱不能够进行充分的重用与共享，不能发挥本体在知识图谱中的语义优势。
为解决这一问题，在构建和完善已有数字资源标准、学习元标准的同时，应建立智能化教育知识图谱互操作规范。这不仅克服了传统元数据标准存在的语义缺乏问题，还能够解决数据语议的互联互通问题，利用知识图谱中的这一新技术能够建立教育资源中知识的表示标准，从根本上避免“知识孤岛”的再次产生（袁满， 等， 2020）。
目前，已经建立了一些基础教育学科知识图谱，如清华大学建立的中文开放知识图谱Openkg.cn平台、上海电教馆牵头建立的中学生物知识图谱、华东师范大学上海智能教育研究院开发的中小学数学知识图谱等，但是都缺乏相应标准。教育信息化技术标准委员会（CELTSC）已在开展知识图谱技术标准的预研究工作。只有融入标准的教育知识图谱才能为未来教育领域知识的融合、集成、共享和互操作奠定基础，为规范构建教育领域知识图谱提供标准化概念体系。
（九）研制教育专用搜索引擎/浏览器安全测试认证规范
搜索引擎是长期驻于网络服务器上专门收集网站信息的软件，由爬虫（负责采集网上信息资料的智能软件）、资料库（文本、图片、视频、音频、动画等）、索引库和检索算法程序构成。浏览器是安装于客户终端上的软件，用于呈现网页信息，通常情况下一个终端可以挂接一个或多个搜索引擎。由于网络上的信息海量且混杂，并且大部分中小学生信息甄别能力、自觉抵御有害信息侵蚀能力和网络安全与防范意识较弱，普通搜索引擎/浏览器不适合中小学生使用，因此需要教育专用的“绿色搜索引擎/浏览器”，改善网络学习环境。
通过教育专用浏览器/搜索引擎对学习者的网络学习过程进行干涉或引导，从而使学习者松散、无序的网络学习过程变成由教师或家长灵活参与学习控制的良构的学习过程，有效避免网络迷航并降低认知负荷，提高网络学习效率和效果（曹晓明， 2010）。目前国内外网络企业或组织正积极开发教育专用浏览器/搜索引擎。例如，基于Google浏览器的Kddle是一款特别强调儿童安全的网络搜索引擎和在线百科全书（Kiddle encyclopedia， 2021）;在苹果商店供iPad用户免费下载的“雅典娜浏览器（the Athena browser）”是一款儿童安全学习浏览器，它支持学校的网络过滤和防火墙，可过滤掉不需要的网络内容（Gar， 2021）;国际教育技术协会ISTE推荐了5个供小学生使用的安全搜索引擎（Fingal， 2021）;我国360公司为中小学生打造了学生浏览器，它能够审查网页信息是否健康，全面监控页面浏览内容，自动拦截不良信息和搜集国内知名教育网站，但其安全性是否达到可以放心让学生使用的水平仍有待验证;国内还有若干“搜题神器”之类的产品，可视为教育专用搜索引擎，但其教育合理性颇受争议。在教育信息化新基建过程中，如何对教育浏览器/搜索引擎系统框架结构、基本功能机制、使用安全性能等进行测试与认证，急切需要研制教育专用搜索引擎/浏览器安全测试认证规范。
（十）研制教育信息化产品安全测试认证规范
教育信息化产品在促进信息技术与教育深度融合的过程中起着重要的作用。近年来，教育部和相关政府部门出台的一系列教育信息化文件都明确提出“积极鼓励企业投入资金，提供优质的信息化产品和服务”，琳琅满目的信息化产品覆盖教育的各个领域，产品类型包括终端类、资源类、数据库类、App类、平台类、场馆类和服务类。然而，种类繁多的教育信息化产品或服务目前还处于“野蛮生长”的阶段，其规范和标准远未完善，应用过程缺乏监管，需求方与供应方之间关系模糊，资源产品及其应用所生成数据的拥有和访问权限界定不清等问题凸显（王飞， 等， 2020），特別是各类教育信息产品的安全性日益受到人们的关注。
教育信息化产品生态化发展面临的困境是缺乏统一的安全测试与认证规范，在一定程度上阻碍了教育信息化产品的开发及其推广使用。与其他信息产品一样，教育信息化产品的安全涉及数据安全、信息安全、心理安全、人身安全、社会安全、文化安全等几个方面。建议政府统一制定强制性标准（而不仅仅是一个领域内的推荐规范），对教育信息化产品的安全性进行测试与认证，以此来引导、规范、监管、规避产品在开发、运营、使用过程中的安全问题，重塑教育信息化产品和服务的良好生态系统，助推教育信息化持续发展。
五、结语
身处数字化、智能化、智慧化深入发展时代，教育信息化新基建面向教育高质量发展需求，为技术赋能教育变革提供素质转型、智能升级、融合创新等服务。与传统教育基础设施建设不同，教育信息化新基建不仅涉及网络、平台、校园等“硬”基础设施环境，还包括资源、安全等“软”基础设施条件，从教学、评价、研训、管理等教育应用场景进行全面布局，打造高质量教育支撑体系的数字底座。教育信息化新基建需要标准驱动，即建设过程也是研制、重塑各种标准和规范的过程，标准化为教育信息化新基建提供引领、支撑和保障作用。
本文从标准化角度思考教育信息化新基建问题，解读教育信息化新基建国策背景、内涵要义、功能特征和构建构架，提出面向教育信息化新基建的标准需求框架，以及推进教育信息化新基建的十条行动建议，以服务于我国教育数字化转型和高质量教育体系建设发展。本文提出的教育信息化新基建标准框架具有基础性和引领性作用，这既是国家教育信息化发展的战略需要，也是教育信息化实践纵深推进的现实诉求。正在编制中的《教育信息化“十四五”规划》《教育信息化中长期发展规划（2021—2035年）》中的教育信息化技术标准将指导相关标准的研制。同时，教育信息化新基建标准和规范的研制与完善需要科研机构、教育机构、政府部门和企业组织等多方的支持与参与，教育信息化技术标准规划研究中心将积极协调各方力量，对外衔接相关国际标准，对内探索标准建设创新模式，推动教育信息化新基建各标准和规范的形成，为教育数字化转型和高质量发展提供重要支撑。
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收稿日期：2021-08-18
定稿日期：2021-08-26
作者簡介：祝智庭，博士，教授，博士生导师，华东师范大学开放教育学院（200062）。
许秋璇，博士研究生;吴永和，博士，研究员，博士生导师，本文通讯作者。华东师范大学教育学部教育信息技术学系（200062）。
责任编辑 刘 莉 单 玲
