新基建赋能教育数字转型的需求分析与行动建议

祝智庭 郑 浩 谢丽君 吴慧娜 吴永和

(1.华东师范大学 开放教育学院，上海 200062； 2.江苏师范大学 智慧教育学院，江苏徐州 221116；3.华东师范大学 教育学部教育信息技术学系，上海 200062)

一、引 言

党的十九届五中全会提出，发展数字经济，推进数字产业化和产业数字化，推动数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。在数字化浪潮的推动下，国家新型基础设施建设驶入快车道。2020年4月，国家发改委召开新闻发布会，明确新型基础设施建设范围，主要包括信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施(央视网，2020)。基础设施建设是数字中国建设的地基，教育新基建则是教育数字化转型的基础。2021年7月21日，教育部发布《教育部等六部门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》，对“十四五”期间教育新型基础设施的建设提出了具体且明确的路径规划。2022年2月，教育部发布《教育部2022年工作要点》，提出实施教育数字化战略行动，加快教育数字化转型和智能升级。推动教育新基建，是实现教育数字化转型的重要牵引。近年来，笔者带领团队参与上海市教育数字化转型建设，主导研制了作为教育数字化转型1号工程的上海市教育数字基座系列标准，并参与宝山区、长宁区和徐汇区三个试点区的建设。通过前期研究和实践，笔者发现，信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用、可信安全是教育信息化新基建的六个重点方向(祝智庭等，2021)，有待进一步深入研究。因此，本文从新网络、新平台、新资源、新校园、新应用、新安全等六方面阐释教育新基建对教育数字化转型的赋能，并提出行动建议。

二、新网络：为教育数字化转型建设基座

(一)需求分析

2021年9月16日，教育部发布《教育部关于同意将上海作为教育数字化转型试点区的函》，要求上海尽快启动并加快推进试点区的建设工作。2021年8月，上海市人民政府印发《上海市教育发展“十四五”规划》，提出“十四五”时期，上海市教育发展的具体任务之一是深入推进新技术赋能教育，包括着力建设教育数字基座，升级教育数据中心，完善教育数据标准体系；构建基于5G、IPv6和新一代无线局域网等技术的“云—网—边—端”一体化基础环境，加快学校全面感知物联网基础设施配置，加强教育信息化的网络安全保障，推进智慧学校、智慧实验室建设，建设教育现代化动态监测网络、教育决策智能化支持系统；推进学校信息化应用统一解决方案，按照“政府定标准、搭平台，企业做产品、保运维，学校买服务、建资源”的模式，规划学校信息化基础应用平台；以新技术优化教育治理，推进教育管理和政务服务“一网通办”“一网统管”，以教育大数据应用提升管理决策水平。教育专网从标准视角具有智能、泛联、集约、安全、治理等基本特性(见图1)。教育新基建中的新网络建设实际上就是教育数字转型的基座问题。

图1 教育专网的基本特性

1)新网络应包含自主可控的泛联网架构

泛联网是基于物联网和互联网的 “无处不在”的网络，旨在实现任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的无缝衔接。“无处不在”不仅指网络支持随时随地、任何人、任何类型的连接，还包括创新的通信和价值创造，例如，融合生物技术(BT)、纳米技术(NT)或内容技术(CT)，在IT业外进行新的价值创造。其特征包括：允许对象相互通信的IP连接；满足用户需求及提升个性化服务体验；涉及多个行业的数据处理能力；允许通过网络从任何地方获取和检索对象信息的基于标签的解决方案；支持多种功能的智能设备。该泛联网架构的关键是将云计算与物联网相结合，创造基于云的物联网服务环境(Lee & Crespi，2010)。

2)新网络应是整合5G技术的高性能网

无线通信技术从20世纪80年代1G发展到下一代5G技术，更高数据速率、更低延迟的5G技术能够有效满足未来大容量、低功耗、高可靠、低时延的网络需求，在教育新型基础设施建设中发挥重大作用。这主要包括大型MIMO技术系统、网络功能虚拟化(NFV)、云和设备间通信等新兴技术的发展。MIMO技术系统拥有数十个或数百个分布在不同地理位置的天线单元，并利用大阵列天线元件进行大容量增益，具有节能、安全、频谱高效等特点。

3)新网络应是生态化的教育混合云

如何构建概念上一体化的“中国教育云”？我们可以从混合IT基础架构得到启示。教育混合云架构包括建设应用程序基础设施、提供确定规则下的各方融合服务、提前预测需求和管理、创建负责重要基础架构组件的基础架构团队。同时，混合云架构作为教育信息化轻装化建设的典型应用，聚焦应用基础设施，具有减少资源、减少资源调配时间的优点，还能预测基础设施服务总需求，合并更多开发类型过程，通过多云门户和IT 虚拟预算整合所有基础设施采购(祝智庭等，2021)。

4)新网络应是以学生为中心的生态系统架构

智慧教育网络设计应遵循四项原则，即以学生、数据、服务和体验为中心。美国教育部国家教育科技计划将目标定为让所有学习者在正式或非正式环境中成为积极、有创造力的参与者，通过技术帮助学生超越课堂、结合兴趣开展个性化学习；帮助教育者选择和评估学习资源和学习体验(U.S. Department of Education，2017)。其中，非常重要的是逐步普及学习终端。

5)新网络应是绿色安全并包含混合云大数据的互联教育网

互联教育网的创建需要集成众多组件，包括资源数字化、服务数据总线、服务托管、服务框架、安全网关、教育API网关和教育应用网关(Perera，2016)。其中，数字化资源能够在教育网中通过服务数据总线轻松连接，坚固的服务托管和框架支持快速创建服务，安全网关、教育API网关和教育应用网关便于管理员对整个过程进行监视和管理。由于混合环境正在成为常态，在教育新网络中，我们可以借鉴iPaaS混合云大数据整合案例，支持云到云、云到地、地到地和单一平台的集成(SnapLogic，2016)。

6)新网络应是为教育数字转型服务的智能网

随着社会数字化转型浪潮的到来，教育数字化转型也在进行中。教育数据治理成熟度评估模型可最大限度地提高数据管理、数据质量、主数据管理、数据集成以及相关技术、人员、流程和组织结构等的投资回报。目前教育数据治理评估模型包括愿景、人员、流程、技术和数据等维度(IDC，2021)，可用于规范数据治理，促进教育系统多平台的耦合。在此基础上，新网络应是能为教育数字转型服务的智能网。咨询信息公司(Earley Information Science)定义了为数字转型服务的新型信息架构，该架构用内容感知信息，利用内容结构(模型)、一致的术语(分类法)和数据标准(元数据)生成高度组织化的信息环境，将先进的数字技术转化为业务解决方案(Zwicker & Foley，2015)。

(二)行动建议

新网络建设应以完善网络环境、夯实高质量教育支撑体系为目标，具体行动建议包括：

1)研制教育新网络体系架构(国家—省市—区县—学校)统一模型。参照融入新兴技术的自主可控的5G、IPv6泛联网架构，自上而下建设以学生为中心的生态系统统一架构，实现教育网络互联。

2)研制教育新网络技术标准体系，尤其是教育数据及其治理标准。教育信息化新基建的建设标准应包含研制教育新网络技术标准体系，尤其需要构建教育数据及其治理标准。例如，基于中台架构建立教育数据治理规范，可让数据治理更智能和精准，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，从而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(祝智庭，2021)。

3)组建教育新网络产业生态联盟。教育新网络的建设涵盖多个产业的大工程，具体推进应统筹各相关行业，组建教育新网络产业生态联盟，形成良好的互建互利业态。

4)建设高标准示范性教育新网络。构建基于5G泛联网的融合、生态、安全的高标准示范性教育新网络，以学生为中心，关注数据、体验和服务，同时结合混合云技术，创造基于云的物联网服务环境，满足用户需求。

三、新校园：为公平优质校园再造环境

(一)需求分析

目前我国教育信息化基本处于“技术嵌入”和少量“产品替代”阶段，尚未形成整体性转变、全方位赋能、革命性重塑的变革发展之态。教育新基建需要从学习的主要场所——校园入手，推进数字化校园建设。

1)数字新校园模型探索

针对高校数字校园，教育部(2021b)从基础设施、信息资源、信息素养、应用服务、网络安全和保障体系六方面提出要求，以确保教学、科研、管理、服务和校园运行等活动的顺利开展，实现我国各类学校的数字化转型和扩展。澳大利亚迪肯大学2015年启动智能校园计划，提出校园数字化建设极简概念模型(Bonfield，2020)。

2)新校园创新设计架构

奥罗尔·罗伯茨大学(Oral Roberts University)智慧校园生态创新设计方法整合了众多直接影响学生成长的技术，并将重点放在整体系统设计上，以缩短师生登录、访问和操作系统的时间。费尔南德斯-卡拉梅斯等(Fernández-Caramés & Fraga-Lamas，2019)提出智能校园应包含智能环境、智能管理、智能经济、智能移动、智能生活、智能人员六大领域，并围绕这六大领域提供物联网、增强现实、信息物理系统或机器人技术支持，同时考虑网络安全等垂直领域，针对智能校园日常活动涉及的特定智能领域则使用自主决策支持系统。在通信架构的设计上，智能校园通信架构以物联网和云计算两大范式为核心，借助大数据进行信息的处理和分析，在节点层和云外，加入雾计算层和边缘计算层，从而提供更多的计算能力以支持复杂数据处理(Fernández-Caramés & Fraga-Lamas，2019)。

3)新校园轻装化建设路径

中小学智慧校园应围绕智慧教室、控制中心开展建设，将新校园打造为智慧的教育场馆，并能提供虚拟的校园体验，同时，也可以从超融合架构、低代码开发、XaaS三方面开展新校园轻量级建设。此外，XaaS(一切即服务)是一个包含SaaS(软件即服务)、PaaS(平台即服务)、IaaS(基础设施即服务)等的巨大池子，能够提高生产率，提供更高水平的网络安全，优化工作流程，助力学校信息化建设轻装上阵。

(二)行动建议

基础教育/职业教育信息化需探寻低投入、快生效、可持续的轻装化建设与运营模式。

1)将XaaS发展为租赁服务模式。企业投资建设+运营服务一体化，用户按期交付租用费。XaaS是个通用的集合术语，它将任何东西作为服务交付。随着云计算和无处不在的高带宽全球互联网接入，新校园建设结合XaaS产品和服务，可降低成本并简化IT部署。例如，每增加一项云服务，就可以剥离内部IT基础设施的一部分，从而减少服务器、硬盘驱动器、网络交换机、软件部署等。更少的IT内部部署不仅意味着更少的物理开销，同时也代表着更少的运维人员数量和工作量。随着数字化转型，有关企业已在投资建设XaaS服务。例如，联想借助XaaS提高员工办公体验，深信服科技明确将稳步推进XaaS业务。学校可以和企业合作，租用企业已建好的XaaS产品，并且将运营和服务一体化。相关费用主要由政府承担，同时学校和家长也承担一部分，实现多元投入，协同推进。政府也可针对该租赁服务模式，组织制定宏观政策，加强领导，统筹推进。

2)建立教育信息化融资机制。随着我国进入教育信息化2.0时代，新校园建设亟需建立融资机制，发挥资本的积极作用，政府可以根据实际情况给予支持，发挥政府投资的引导带动作用；鼓励设立专项基金平台，吸引资本参与，并扩大基金规模；与银行合作，探索创新的信贷服务；与慈善项目联手，调动民间资本活力；积极推动社会资本参与新校园基础设施建设运营。

3)与地方政府合作开展新校园轻装化建设及运营示范性项目。随着新一代信息技术的发展，教育新基建不再需要投入大量的资金、人员，可以直接从大型云计算公司获取相关服务，简化建设过程。由于缺乏落地的成功案例，许多新校园建设处于“心有余而力不足”的困境。地方政府可以牵头，开展新校园轻装化建设与运营试点，总结提炼先进经验与典型模式，打造一批示范性的新校园轻装化建设和运营示范性项目。

四、新平台：为教育融合创新铺路搭桥

(一)需求分析

互联互通、融合创新是教育信息化2.0时代“互联网+教育”平台高质量发展的必然选择和总体趋势。当前很多教育平台内部并没有真正做到互联互通互操作，造成高昂的平台建设成本和低效的教育服务之间的矛盾。针对上述问题，教育部等《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》提出，“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”。“十四五”时期的“互联网+教育”平台建设应当转变观念，健全教育平台体系，以数据整合、应用融合、服务聚合为重点，通过“互联网+教育”大平台构建统一的用户体系、数据体系、应用体系，面向区域教育管理者、学校、教师、学生提供一站式服务，实现多级教育数据、资源、业务流动共享，助力区校间的业务协同与双向互联，创新教育发展模式。

1)秉持平台建设生态化战略，共建共享向大平台迈进

所谓平台生态系统，指平台利益相关者及相关事物构成的整体，包括利益相关者和其他相关环境因素的内在联系与互动。“互联网+教育”大平台的发展有赖于学生、教师、家长、教育管理者等利益相关者共创价值和共同演化，需要多方利益相关者共同治理。搭建“互联网+教育”大平台应当秉持生态化战略，通过定义必要的生态系统用例(Ecosystem Use Cases)及数字模块(Digital Building Blocks)，实现更具灵活性、适应性、可扩展性的教育数字平台开发(Delivery Thinking，2018)。教育数字平台的建设与管理者需综合考量教学需求、建设成本、技术难度，基于教育生态系统发展视角，选择不同功能的数字模块组成数字平台，尽可能地满足教学与管理的实际需求。

英国高等教育基金理事会下属的联合信息系统委员会开发了可支持低代码的JISC数字学习平台框架，主要由简单用户代理、学习领域服务、公共服务组成。该框架基于服务导向架构，学校、企业可规划与部署各标准化组件，再将组件架设在服务平台上，通过创建支持共享和教学实验的开放编程环境增强学习。基于该框架提供的各类开放标准及开源工具(如Java和C#代码库)，开发人员能以较低的开发成本和学习成本搭建特定功能的数字学习平台，为学习者提供各类服务(JISC，2014)。

2)搭建高校开放教育平台，赋能教育智慧管理

伴随着国家教育信息化战略的落地，教育信息化应用平台或系统已经在绝大部分高校得到采用，但这些教育信息化应用平台开发较早，且缺少统一规划，因此各平台之间差异较大，系统间的信息无法沟通，系统无法同步协作，严重制约了数字平台在高校教学与管理中的发展，信息孤岛现象突出。此外，各平台都有独立的安全、管理标准，最终形成不同学校、不同平台组成的“数据孤岛”。针对当前高校数字化转型难的困境，新华三集团围绕校园生活、师资队伍建设、人才培养、科学研究、合作交流、党建思政、管理服务、社会服务、评价评估九条业务线，构建了高校智慧业务平台(卢海燕等，2021)。

3)基于RPA赋能智慧教育过程自动化

机器人流程自动化(robotic process automation简称RPA)，是以软件机器人及人工智能为基础的业务过程自动化科技(Hodson，2015)。相较于人工操作，RPA机器人基于设定的规则与其他系统交互，24小时不间断地执行各类重复性任务。由于RPA能够代替或者协助人类通过计算机、手机等数字化设备完成重复性工作，受到了越来越多企业的关注与认可。

与企业数字化转型不同，教育系统各个体之间交互的复杂性，使教育成为最难自动化的领域之一。帕拉尼韦尔等(Palanivel & Joseph，2020)提出将RPA引入教育系统，赋能智慧教育过程的自动化。RPA可用于实现学籍注册、证书发放、考勤管理、财务管理、家校沟通等教学管理活动的自动化，通过将大量繁琐、重复、耗时的校园管理事务转交给软件机器人，减轻教师的非教学任务负担，让教师有更多时间与精力承担教书育人工作。学生、教师、家长还可利用RPA软件机器人获取各类自动化服务，如学生查询学费、成绩、课表、图书馆书目等；教师获取班级考勤状况、学生学习成绩、教学课程大纲、课程时间安排等；家长及时获取学校的各类规章制度、公告、新闻等，并知晓孩子在校学习表现。

4)构建开放教育科研数字平台

20世纪末，科学界发起了一系列体现“参与、包容、分享、合作、公开、透明”理念的开放科学运动，包括开源软件、开放获取、开放数据以及开放基础设施和平台等。2012年，欧洲科学院联盟发布《面向21世纪的开放科学》联合宣言，率先要求科研资助机构在出版物、研究数据、软件、教育资源和基础设施等方面实施开放科学原则，促进欧洲及全球的科学合作(赵昆华等，2021)。2021年11月，联合国教科文组织(UNESCO，2021)第41届会议审议通过《开放科学建议书》，标志着开放科学迈入全球共识的新阶段。

作为一种科学实践活动，开放科学运动超越了学科、组织、区域、文化等界限，确保丰富的信息和数据可以被所有人获取并最大化地造福人类。教育数字化转型在推动开放教育科研的同时，也对相关平台提出了要求。基于此，美国非营利组织开放科学中心(Center for Open Science，COS)与纽约大学等合作，为研究者无偿提供开源的科研项目管理平台(NYU Libraries，2022)。微软亚洲研究院与北京大学、中国科学技术大学、西安交通大学、浙江大学等合作，共建新一代人工智能开放科研教育平台，面向中国高校提供计算平台、算法与工具、数据和课程资源和服务，开展联合科研、课程共建、师资培训、实习实训和国际交流等合作，旨在构建开放、开源的中国人工智能科技创新与教育合作体系(微软亚洲研究院，2019)。

5)下一代数字学习环境

20世纪90年代兴起的学习管理系统(LMS)是以课程和教师为中心创造的可定制学习环境，已无法满足学习者的多元化学习需求(徐振国，2017)。为此，比尔及梅琳达·盖茨基金会支持美国高等教育信息化协会开展的《下一代数字学习环境：研究报告》(Brown et al.，2015)项目指出，下一代数字教学环境必须具有互操作性和集成能力，支持个性化学习与协作，可实现分析、建议和学习评估功能，具有可访问性。下一代数字学习环境采用“搭积木”式的开发模式，以学习者为中心，以学习管理系统为核心要素，同时添加能实现数据存储、学习分析、社会交互、学习评估等功能的独立软件或微型工具，通过无缝式集成和互操作性各种学习工具，为学习者提供满足个性化需求的可配置数字学习环境，且使学习者之间的协作成为可能，最终形成一个由学习者、教师、工具、内容等组成的动态的、相互关联的、不断发展的生态系统(Lane & Goode，2021)。

(二)行动建议

1)开发教育专用云平板/云手机，配以云学习操作系统(连接到“人人通”个人学习空间)， 政府联合企业、学校、专家制订相关标准。在万物互联的时代，教育智能硬件不再是信息孤岛，各种智能终端正在构建全新的数字化学习空间。以教育企业、教育科研组织、地方政府等为主体的新平台建设者通过研发制定标准的技术规范与应用接口，引导各教育企业开发基于云学习操作系统的教育专用智能终端，实现设备、数据与教育云平台之间的完美闭环。

2)在教育云开辟标准化的“网络空间人人通”并推广应用。通过在教育云平台开辟标准化的个人网络学习空间，学习者可以自行选择所学的数字学习资源。同时，基于教育云平台的个人学习空间承载了个体各阶段学习行为记录、学习成绩概况等信息，能够向学生、家长、教师等用户提供学习者学习记录、学情反馈、成长分析报告，便于学校开展基于教育大数据的循证教育实践与决策。

3)研制新一代数字学习环境的架构与技术标准。尽管各类教育信息化平台已广泛应用于基础教育、高等教育、职业教育，但缺少一套规范化的数字学习环境的架构与技术标准指导相关企业、教育机构有效开展技术研发，实现与其他平台、系统的互联互通和信息融合。

4)创建云上教育App生态。建设统一的“互联网+教育”大平台，应注重将符合资质的、成熟优质的教育应用整合至教育云平台，为师生提供安全绿色、丰富优质的教育数字服务。新平台通过不断丰富完善云上教育App生态，吸引更多教育企业开发优质教育产品与服务，满足学生、教师、家长等用户群体日益增长的个性化教育数字服务需求。

5)搭建面向高校的AI教育开放平台。以人工智能为代表的前沿信息技术，对于我国建设创新型国家和世界科技强国至关重要。国务院(2017)印发的 《新一代人工智能发展规划》明确提出，“把高端人才队伍建设作为人工智能发展的重中之重”。因此，教育新平台的建设应将面向高校的AI教育开放平台视为重要工作内容。借助AI教育开放平台，高校师生能够自由获取工具、数据、课程等AI教育资源，为AI教育普及创造良好环境。

五、新资源：为深度学习体验提供支持

(一)需求分析

2018年4月，教育部(2018a)印发的《教育信息化2.0行动计划》提出，实施教育大资源共享计划，实现从“专用资源服务”向“大资源服务”转变。2019年9月，教育部等十一部门联合印发《关于促进在线教育健康发展的指导意见》，进一步提出实施“教育大资源共享计划”，建设一批高质量在线课程，培育优质在线教育资源。何谓“教育大资源”？ 笔者认为，“教育大资源”之“大”，主要体现在大教育观(教育系统观：为各级各类教育服务；开放教育观：包括正规与非正规教育，从学校到家庭和职场；终身学习观：支持“人人、时时、处处”无缝学习方式)、大数量(丰富多样，质量优先；交互视频、知识图谱、学科工具、认知数字孪生等新型数字学习资源占比较高)、大覆盖(内容涵盖所有学科， 服务通达城乡与边远地区)、大平台(通过国家级平台、省市级平台进行资源大整合与提供大服务：普适、个性、特色)、大突破(注重智能学具/教具/实验平台的开发，自主创新有明显特色)、大应用(大范围、深度使用数字资源)、大生态(核心资源+拓展资源、内容资源+工具资源、标准资源+生成资源、线上资源与线下融合)、大协作(政府、学校、科研机构、媒体、公益机构、大公司等参与建设)等方面。根据学习资源的形态(内容类、工具类、服务类)及涵盖的学科类型，学习资源可分为知识图谱、智能学伴、虚拟教师等(见图2)。

图2 数字教育新资源分类框架

1)对开放在线课程新生态的需求

互联网的强势崛起使得专业学术资源的整合成为可能，推动了以慕课为代表的网络课程新潮流。但慕课存在以结构化知识传授为主、教学模式单一、教学临场感弱、对学习者自我监督能力要求高等局限，难以满足互联网学习者的多元需求。为更好地向全球学习者提供高质量网络教学服务，SPOC(Small Private Online Course)、BOOC(Big Open Online Course)、iMOOC、cMOOC、COOC(Community Open Online Course)、DOCS(Digital Open Courses at Scale)、gMOOC(Game-based Massive Open Online Course)、HOOC(Hybrid Open Online Course)等众多变体(Altinpulluk & Kesim，2016)涌现，以满足不同类别学习者的在线学习服务需求。

2)“现代专业学习者”对学具库的需求

在教育数字化转型背景下，教学模式和教学环境发生了巨大转变。相较于以往，现代学习者接受信息的渠道更为多样，对新兴教育技术更具包容性和接受度，数字化学习工具在增强学习者学习效能等方面发挥了重要作用(钱冬明等，2019)。基于此，为学习者开发多样适切的学习工具，对于引导学习者高质量学习，完善教育新资源建设具有重要意义。教育新资源建设者通过为手机、平板、个人电脑等智能终端开发各类数字化学习工具，保障学习者在课堂和家庭等学习场景安全、顺畅地使用数字化教育产品和服务。学习者可以根据自身学习需求，自由选配交流协作、课程管理、问题答疑等数字化学习工具，搭建适应自身个性化需求的学具库。

3)对教育知识图谱的需求

人工智能已成为国际竞争的新焦点和经济发展的新引擎。如何从海量数据中获取有用的信息是人工智能关注的重要问题。基于认知图谱技术(见图3)，我们能从海量的多源异构数据中提取所需信息，这些信息通过连接形成知识，基于知识的推理形成智慧，最终对我们的认知、决策与行动造成影响(Stief et al.，2018)。

图3 知识图谱应用的数据智慧四层框架(Stief et al.，2018)

利用知识图谱赋能智慧教育已成为教育技术学界的广泛共识。教育知识图谱是以学科知识为核心，建立学科的知识点概念层级关系、知识点间的关联关系，从而构成学科知识图谱。基于教育知识图谱，教学不再以题目或课程为出发点，而把目光转移到知识点，试图通过了解更底层的知识点掌握情况，帮助学习者理清知识脉络，提高学习效率。教师通过了解学生知识图谱上每个知识点的掌握情况，能够更加精准地构建学习者知识画像，从而更加精准地向学习者推荐适切的学习路径与学习资源。

(二)行动建议

政府应出台政策鼓励更多企业开发更多的智能教育产品。这需要建立学校、企业、政府、社会等之间畅通对话协作的机制，针对教学实际需求，为国产学习终端开发标配学具/教具，如学科知识图谱、智能课时表、时间线多用工具、敏捷教学设计工具、交互教学视频开发工具、共创思维导图工具、学习数据分析工具、数字作业智能评阅工具、数字学档工具、学生数字画像工具等。

六、新应用：为教育数字化转型积极行动

(一)需求分析

当前我国数字经济的总量规模和增长速度位居世界前列，数字经济和实体经济深度融合的新局面已经形成，新冠疫情更是加速了各行业数字化转型的步伐，数字经济成为构建新发展格局、推动经济复苏和科技创新的新动能(郭倩等，2020)。人工智能、大数据、物联网、5G等的快速发展对各行各业影响重大，带来了令人振奋的新机遇。随着各行业数字化程度的提高，教育行业也逐步驶入数字化发展的快车道。

1)教育数字化转型对模型框架指导发展的需求

从电化教育诞生到教育信息化2.0，我国教育信息化经历了起步、发展、应用、融合、创新等阶段。为了更好地发挥技术促进教育信息化转型和高质量发展的能力，我们需要构建教育数字化转型成熟度模型，用以引领教育教学创新应用，变革课堂教学模式。

欧洲教育数字化转型成熟度模型框架涉及愿景、文化、过程、技术和数据(Alexa，2019)。微软提出的K12教育数字化转型模型可作为教育领导者的指南，包含四部分：领导力与政策、教与学的过程、智能化环境、学生与学校的成功(Microsoft，2019)。 SAMR模型框架将技术在教学和学习中的整合分为四个层次，分别是替代(substitution)、增强(augmentation)、修改(modification)、重构(redefinition),可帮助教师开发和实施数字学习(Hilton，2016)。这些模型框架都可以作为构建我国教育信息化转型成熟度模型的参考。此外，我们还可以从规范建设、保障体系、智能化基础设施、数据与资源、产品平台、特色与创新等维度建设合理通用的标准，用以描述持续发展的教育数字化转型过程，为实施和评价教育数字化提供参考。

2)数据驱动的教学发展需求

现阶段教育研究逐渐聚焦于探究学习者深层次的思维与行动，学习是个体生活中凭借经验产生的行为或行为潜能的相对持久变化。从教育心理学的角度看，学习分外显学习和内隐学习。研究者可以通过观察或者测量某些行为分析外显学习，内隐学习分析则缺乏一手资料和数据。随着教育数字化转型，线上学习发生在越来越多的教育情境中，网络提供了记录学习者学习行为的载体，同时教师可利用数据分析技术挖掘数据背后的深层次信息(胡艺龄等，2014)。数据赋能学情分析(见图4)，使得以学定教、因材施教、以评促教不但可能， 而且可行(余胜泉，2020)。

图4 基于学情分析的精准教学(余胜泉，2020)

3)AI赋能教育变革的需求

为顺应教育变革新趋势，把握技术赋能对教育的革命性影响，我国陆续出台一系列战略规划与行动计划，推动人工智能技术在教育领域应用。AI与教育教学变革的深度融合，起到了促进教育信息化、教育智慧化，推进教育发展创新的重要作用。教育部(2021)开展了AI助推教师队伍建设二期工程，“探索人工智能助推教师管理与评价改革、教师教育改革、教育教学创新、乡村学校与薄弱学校教师发展”。当前学界亟需与产业界深入合作，开发基于AI、面向真实教育问题的教育新应用，为教、学、管、考、评提供精准化服务。如在AI赋能教学方面，余胜泉等(2019)利用人工智能前沿技术，构建了个性化育人助理系统——AI好老师，辅助教师开展育人教学活动。在智慧学习方面，伴随AI算法模型的不断发展与完善，AI自适应学习系统能够为用户提供个性化、自适应的学习课程，优化学习者的学习路径，如基于AI的个性化语言学习APP—Duolingo、虚拟学伴“聊天宝”等AI增强学习应用受到越来越多的学生的青睐。在教学精准评价方面，研究者通过将过程性测评数字化，并利用信息技术手段进行作业设计、作业分发、学情分析、效果反馈，实现对学习者的精准科学评价。此外，针对作业批改效率低、反馈时间长、缺乏情感效应等教育痛点，国内已有企业开发了作业智能评价类应用，以减轻师生负担。

(二)行动建议

1)加强政策标准生态环境创设

这包括构建教育信息化转型成熟度模型，揭示教育信息化新基建不同发展阶段各要素的不足和努力方向，促进教育信息化基础设施建设逐渐走向成熟；研究数字化转型服务产业生态，探索推动教育信息化产品和服务生态系统可持续发展的多维策略，保障教育信息化服务产品健康有序；完善教育信息化产品和服务的标准和法规，涵盖产品和服务技术标准、质量规范、数字资产权属法规，产品和服务供需商务规范，以及产品和服务提供过程的质量监管问责机制、数字资产权属安全性法规。

2)融合创新教学

这包括开发混合现实智慧教室，通过虚拟现实技术与增强现实技术构建虚实相融的学习环境，增强学生体验，开发新工科智慧教育环境，帮助学习者提高学习效率与创新能力；在智慧校园环境下,利用学生的学习行为、认知、情绪等数据，构建学习者认知数字孪生体，向学习者智能推送适切学习资源，最终达到高质量教学的目的(郑浩等，2021)；注重家校联合，开发家庭教育智慧云校，便于家长用手机泛在学习，促进家长参与学生学习成长。

3)加强政企合作

这包括大企业与教育部合作开展教师AI教育公益项目，推动国产智能教育学习终端应用；搭建信息化平台，促进政企民三方沟通交流，对共性需求进行顶层设计；创建示范区校，满足学校的教育需求，通过名校效应带动周边教育信息化新应用的发展转型；做强做大企业数字转型能力培训微认证，研发面向企业数字转型的“嵌入工作流程的微型学习”。

七、新安全：为教育绿色韧性发展护航

(一)需求分析

后疫情时代，高校纷纷开启线上线下教学模式。数字化校园是教育发展的未来趋势，高等教育模式的巨大变革是科技进步与信息社会相适应的结果。但技术是把双刃剑，随着网络在教育领域的普及和应用，相关网络安全问题也逐渐暴露。

我国的信息安全产业还处于发展初期，研发投入偏少，信息安全产业规模还比较小，产业龙头效应未能显现，信息安全相关企业很少拥有自主知识产权的核心技术，因此其参与标准化工作的程度尚处于较低的水平。由专家学者编制的信息安全相关标准，理论性强，但往往缺少实践的检验，容易与实际脱节。此外，自主核心技术的欠缺、国际竞争力不足、国际话语权较弱，导致国内相关标准滞后于国际标准，无法满足我国信息化和信息安全发展的需要。

教育大资源观对于大教育观念的诠释是为各级各类教育服务，即教育数字化可被看作是一种教育服务。《教育信息化十年发展规划(2011-2022年)》《教育信息化“十三五”规划》《教育信息化2.0行动计划》等文件，都强调“吸引企业参与教育信息化建设，提供优质的信息化服务和产品”，希望引导产学研用结合，推动企业技术创新，不断推出优质资源、应用和服务，促进教育信息化健康发展。然而，教育数字化产品应用和服务都处于“野蛮生长”阶段，教育信息化产品种类繁多，但相关规范标准未完善，缺乏监管，各种问题凸显，教育信息产品的安全性尤其引发人们广泛关注。

(二)行动建议

1) 构筑我国信息安全盾牌

信息安全盾牌由六方面组成，分别是数据安全、内容安全、心理安全、人身安全、社会安全和文化安全。技术保障数据安全和内容安全，大数据认知计算可帮助安全管控人员分析理解海量信息，从而大幅度提高治理能力。政府、企业、社会组织、技术社群和公民等网络利益相关者应树立自身信息安全意识，强化终端操作系统安全防护能力，从而达到心理安全和人身安全。师生等社会个体在网络虚拟空间要保护自己的合法利益，抵制虚假信息，不随意讨论涉密信息，保障社会安全和文化安全。

图5 信息安全盾牌

2)完善教育信息化产品安全系列标准

这包括坚持顶层设计原则,完善标准体系,持续规划和更新；从宏观规划着眼，以顶层设计原则为指导，加强教育信息安全标准的战略研究，制定细化标准,形成教育信息化产品安全体系标准；依托现有信息安全标准体系，以基础性框架性的标准为指导，出台实施指南、技术规范等操作性强的细化标准，不断健全和完善我国教育信息安全标准体系；紧密跟踪前沿信息安全技术的发展，了解信息安全产业发展动态，做好信息安全标准的更新和补充，特别是根据新技术的应用及时制定相关标准，有效支撑我国教育信息安全标准的持续发展。

3)推动国产安全技术和产品的研发应用

我国应鼓励有实力的企业参与研制教育信息化产品的研发，组建教育信息化安全标准测试中心，提升国际化程度；加大对教育信息安全产业的投入，扶持和鼓励教育信息安全相关企业自主创新，重点是加强我国拥有自主知识产权的核心技术研发，推动信息安全行业组织开展标准研发，鼓励信息安全相关企业参与标准体系的研制，加快信息安全行业标准的制定与实施；重视国际标准化工作,持续追踪国际信息安全技术和相关标准发展动态，积极参与国际化标准工作，引导鼓励国内相关企业和个人提交国际标准提案，尤其是把我国拥有自主知识产权的核心技术提升为国际标准，提高国际竞争力(徐侃等，2016)。

八、结 语

教育新基建提出涵盖信息网络、平台体系、数字资源、智慧校园、创新应用和可信安全的保障体系等的新型基础设施体系。本文从新网络为教育数字化转型建设基座、新校园为公平优质校园再造环境、新平台为教育融合创新铺路搭桥、新资源为深度学习体验提供支持、新应用为教育数字化转型积极行动、新安全为教育绿色韧性发展护航等六方面系统、深入地阐释了教育新基建带来的新需求，并提出相应的行动建议。在国家实施教育数字化战略行动的背景下，本研究可为教育新基建赋能教育数字化转型提供理论支撑和方法指导，推动教育新基建，加快教育数字化转型和智能升级，建立高质量教育系统，实现教育现代化。