年砸4000亿!智慧教育,到底有啥用?

鲜枣课堂 2021-03-30 00:00

大家好,我是小枣君。


上周,我给大家介绍了一下什么是智慧城市(链接)。今天,我们继续探讨关于“智慧”的话题,聊聊信息通信技术在教育领域的应用。


▉ 什么是智慧教育


之前介绍智慧城市的时候,我就说过,现在到处宣传的所谓“智慧XX”,大部分只是“数字XX”、“网络XX”、“互联网XX”换了个名字,蹭了蹭人工智能的热点,提升了一下档(bī)次(gé)。


和智慧城市一样,智慧教育也分为广义和狭义两种概念。


广义的智慧教育,可以直接理解为“教育信息化”。对于教育信息化,官方定义是这样的:在教育领域(教学、管理和科研),全面运用现代信息通信技术,促进教育改革与发展的过程和方法。


简单来说,凡是教育与信息、通信科技进行结合的场景,都是广义的智慧教育。


狭义的智慧教育,必须拥有“真·智慧”


什么是“真·智慧”?当然是AI人工智能!


所以,狭义的智慧教育,可以这么定义:运用AI算力和算法,对教学场景进行智能化升级,改善教学体验,提升教学效果的技术和方案。


我们现在看到的大部分智慧教育,均是指广义的智慧教育,也就是教育信息化。(注:我们接下来文章里提到的智慧教育,如无特殊说明,也是指广义智慧教育。)


▉ 智慧教育的发展背景


任何的“智慧XX”,均是以“XX产业”为主,数字科技为辅。5G、云计算、大数据、人工智能,全部是赋能科技。想要赋能成功,必须先深入研究产业本身。


限于篇幅,小枣君只能先简单介绍一下教育这个行业。


教育,是人类可持续发展的基础,也是国民最为关注的领域。尤其是在中国,教育一直都是非常敏感的话题,是社会舆论的焦点。


从角色上来看,教育行业包括教师、学生、家长、学校管理者等参与者。从单位上来看,包括学校、政府教育主管部门,教育行业企业等。教育行业企业,为教育提供相关软硬件产品和服务,类别繁多。



从教育阶段来看,分为学历教育和非学历教育。


学历教育主要包括以下阶段:学前教育、初等教育、中等教育、高等教育。非学历教育主要包括培训、进修等,本文暂不讨论。



不同的教育阶段(例如高中和大学),教育方式有很大的不同,教学机构(学校)的架构流程、系统平台也有很大的区别。


一直以来,我们国家都非常重视对教育的投入。国家财政性教育经费占GDP的比重,基本保持在4%以上。


在这笔巨额支出中,专门针对教育信息化的投入,占了不小的比例。


根据2011年6月国家教育部发布的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,各级政府在教育经费中列支教育信息化的经费,不得低于8%。2021年,教育信息化资金投入接近4000亿人民币。


近年来的全国教育信息化资金投入走势

(数据来源:国家统计局,光大证券)


我国真正开始推动教育信息化,是上世纪90年代。部分同学应该记得,那时候很多学校都建设了电教室、多媒体教室以及计算机机房。


进入21世纪后,我们的教育信息化开启了“1.0”时代。国家提出“校校通”工程、“农远”工程,普及信息技术教育,加快教育信息化基础设施投资,推动教育信息资源建设和人才培养。2010年后,更是明确提出“三通两平台”建设,力推信息化落地。


“三通两平台”


经过教育信息化1.0的建设,我们的教育信息化程度逐渐跃居世界先进行列。举例来说,截止至2019年底,全国中小学互联网接入率已经从25%提升到98.4%,而多媒体教室的比例,也从不足40%提升到90.2%。


从2018年开始,我们国家又提出了“教育信息化 2.0”,目标是2022年基本实现“三全两高一大”。


“三全两高一大”


2.0相比1.0,强调三个转变:从教育专用资源向教育大资源转变,从提升师生信息技术应用能力向提升其信息素养转变,从融合应用发展向创新发展转变。大家如果有兴趣,可以课后深入研究一下(圈重点)。


在《2020年教育信息化和网络安全工作要点》中,国家又提出启动“百区千校万课”引领行动,打造区域性标杆,以此推动各地智慧教育建设水平的提升。


以上,就是国家宏观政策的大致情况。


除了政策之外,推动智慧教育的另一个动力来自信息技术的快速发展


这方面我就不多说了,大家都很熟。物联网、云计算、大数据和人工智能的崛起,使得教育信息化工作从网络化、数字化开始向云化智能化方向发展。现有的教育信息化场景,开始发生变革,新技术正在积极寻求落地,企业们也跃跃欲试。


▉ 教育的发展趋势


前面我们说了,教育是一个敏感的话题,也是民众关注的热点。


从大环境来看,教育有几个非常明显的发展趋势,将会对教育信息化造成深远影响。


首先,就是教改进入深水区,遇到的困难和阻力越来越大。


教改是国家战略,一共有10大试点任务,详情可以查看国务院办公厅2010年发布的《关于开展国家教育体制改革试点的通知》。


站在民众的角度,教育资源不均衡,子女升学压力大,内卷严重,产生了极大的焦虑和抱怨情绪。站在国家的角度,实现民族振兴和科技强国战略,需要大量的专业人才。


因此,从上到下,社会各界对教育的期望值不断增加,对学校和老师的要求不断增加。


第二个大背景,就是新冠疫情


去年开始爆发的新冠疫情,导致全球范围内很多学校停课。我们国家提出了“停课不停教、停课不停学”的要求,于是,掀起了史无前例的教育“大迁徙”,整个教育模式和教育资源,都随之发生巨变。



总的来看,教育有以下发展趋势:


1、教育泛在化:教育的实施,必须突破时间和空间的限制,在任何时间任何地点,都应该允许访问教育资源,享受教育服务。


2、教育终身化:从学历教育向终身教育转变,教育过程不再局限于25岁以下的年龄段。


3、教育公平化:教育资源将实现公平分配和流动,缩小地区差异。


4、教育个性化:统一化教学向个性化教学演变,灌输式教学向启发式教学演变。


5、教育数智化

(1)教育内容和资源升级换代,数字化内容将进一步取代纸质内容;

(2)教学形式和场景发生演变,传统的老师板书讲解将需要调用更多形式的教学资源,考验老师的资源获取能力和整理能力;

(3)教学场景网络化、物联化、虚拟化,沉浸式教学将会被更多地运用;

(4)AI人工智能在教育领域的落地场景,将会增加;

(5)教学管理流程的数字化,教学管理平台和资源平台进一步实现云化,由系统对教学过程进展支撑,提高管理效率。


▉ 智慧教育(教育信息化)的落地场景


接下来,我们具体看看,教育信息化与“大物云移智”结合,到底会如何改变我们的教育场景。


我们将教育信息化场景分为两个大类,一类是教学场景,一类是非教学场景。


  • 教学场景的智慧化


教学是教育最重要的场景。这个场景的参与者,包括了施教人(老师)和被教人(学生)。


教学是配合的过程,既包括了老师的教,也包括了学生的学。要想实现最佳的教学效果,既要求老师经验丰富、水平高超、准备充分,也要求学生勤奋要求、积极思考、认真预习。此外,还需要优质的教学资源、舒适的教学环境、齐套的软硬件设施


教育信息化作为一种辅助手段,不能替代老师讲课,也不能替代学生听课。它的作用,主要是管理教学资源,改善教学环境,支撑教学流程。


(1)智慧教室


在改善教学环境方面,最典型的应用就是对教室的改造。


教室是传统教学的主要场所。以前,我们只是通过安装多媒体影音设施,推动多媒体教室的普及。如今,基于各种物联网技术,教室已经变得更加网络化、数字化。


智慧教室想象图


教室的黑板,逐渐变成电子白板,可以通过触摸等方式进行演示;教室的空调、照明、窗帘,可以通过温湿度传感器进行自动调节;教室的烟雾传感器,可以在发生火灾时及时报警;教室的智能门禁,可以控制外来人员的进出;教室的智能音箱,可以播报学校的通知,以及课间音乐……


摄像头,作为重要的信息采集终端,也进入了教室。


以往,摄像头主要用于监控记录教室里发生的意外情况。现在,AI摄像头的出现,使得功能进一步扩大。已经有学校用它来进行学生考勤管理,通过人脸识别,判断哪些同学逃课,判断学生的学习状态,注意力是否集中,是否打瞌睡,是否走神,等等。


教室AI摄像头画面(图片来自网络)


当然,AI摄像头侵犯了学生的隐私空间,目前也存在较大的争议。


(2)沉浸式互动


现在,很多学校在教学过程中,引入了沉浸式体验教学,甚至专门建设了沉浸式互动教室。



沉浸式互动,大家一听就明白,就是借助VR/AR技术,让学生身临其境,进行教学。这种体验,完全是文字或传统视频影像无法给予的。未来,可能还会诞生全息投影方式的教室,效果更加奇妙。


VR/AR和全息技术,还可以应用于仿真环境搭建、实操型培训,提升学生的实际操作能力,降低基础设施成本。

这些技术的落地,对计算速度和网络连接能力要求极高,背后是来自边缘计算、5G、Wi-Fi 6、全光网络的帮助。


(3)远程教学

除了现场教学之外,现在更受关注的是远程教学。


前面我们提到,新冠疫情肆虐,各个学校纷纷大力开展线上教学。其实,疫情出现之前,线上教学就已经是大势所趋,只不过疫情的到来,狠狠地助推了一把。



线上教学的两个根基,一个是直播教学实施平台,另一个是教学资源管理平台。


直播平台方面,目前国内虽然有一些公司开发了专门用于直播的平台,但性能不足,容易卡顿甚至掉线(尤其是疫情期间,接入量暴增)。所以,很多学校干脆使用Zoom、腾讯会议、WeLink这样的远程会议系统,也能基本满足在线授课需求。


教学资源管理平台方面,各地学校大部分选择了自建平台,专门用于存储本校老师的授课视频。也有一些公共平台,例如慕课网、网易云课堂、腾讯课堂等,被用于教学资源的存储。


这块的主要问题,在于课程内容的质量层次不齐,且各自封闭,无法实现充分共享。此外,平台的使用体验差,缺乏完善的运维,也影响了普及推广。


在技术方面,远程教学主要依赖音视频编解码技术云计算技术的支撑。非技术角度,民众关注的重点在于,长期使用电子产品进行学习,是否会有学生的健康造成损害。


(4)教学辅助


对于演员来说,“台上十分钟,台下十年功”。对于老师,其实也是如此。课堂上的教学,离不开课堂外的充足准备。


老师的核心需求在于:一、有丰富的教学资源进行支撑;二、有实用的教学辅助平台,帮助对教学过程进行管理,使自己从繁琐的重复劳动中抽身。


教学资源就不用多说了,主要看各个学校是否有资源存储平台,有资源建设和沉淀的能力,有教研组教学体系的支持。


我们重点看看教学辅助平台。教学辅助平台非常重要,它的涵盖范围包括:排课管理、作业管理、考试管理、考勤管理等。


排课管理:随着课程数量和班级数量的大幅增加,传统人工排课方式难度加大(尤其是高等教育排课)。现在,数字化排课、AI智能排课被越来越多的学校采用,效率更高,排课结果更加合理。


作业管理:作业的布置、收集和批阅,占用了老师很多的时间和精力。现在,有学校借助软件APP,部署作业,批阅作业。未来,作业可能会实现无纸化,借助混合图文识别,系统自动批阅学生的手写作业,并对作业提交情况汇总,输出结果统计分析(分数统计分布、易错题分析)。


目前,基于图像识别和人工智能的“AI解题”技术正在兴起。通过拍摄试题,系统可以智能解题。


考试管理:考试也是一样。教学辅助平台实现智能组卷,个性化出题,自动阅卷评分,成绩自动录入和智能分析,降低老师的工作量。学生和家长可以自主查询成绩结果。系统还可以根据分析结果,找出薄弱环节,输出针对性改进建议。


除了图文识别外,现在借助AI语音识别,还可以进行口语测评、答辩。


教学辅助平台的作用还有很多,它贯穿于教、学、练、测等各个环节。


它可以帮助老师大幅减少重复劳动,提升教学效率,让更多的精力投入到更有价值的工作中。它还可以对学生成绩、作业等数据进行分析,摸清学生当前的学习状态和进度,找到学习的薄弱环节、知识点盲区,进而提醒老师进行重点关注,或者AI人工智能直接干预,推送薄弱环节的学习资源。


AI助教


教学辅助平台,可以部署于私有云、公有云或混合云。平台的背后,可能是整个学校甚至教育体系的统一平台。平台的身份鉴权,采用统一的身份认证系统,基于身份证号、老师工号、学生学号,以及指纹、人脸,锁定ID的唯一性,进行各功能模块的权限分配和数据打通。

进一步扩展的话,平台还可以支撑全校师生对学校资源的使用,例如图书馆、体育馆、食堂等,进行统一授权、记账和行为记录。


  • 非教学场景的智慧化


非教学场景,主要是学校管理者重点关注的教务场景,以及政府教育主管部门关注的政策执行场景。


学校其实是一种特殊的企业。站在校长的角度,除了教学工作之外,学校还有很多事情需要操心,例如科研(高校)、行政、党建、后勤、财务、人事、基建、安全等等。


大部分系统的数字化信息化,和正常的企业其实差不多。限于篇幅,我们不再赘述。


我们简单举例,聊聊智慧校区


智慧校区是智慧园区的一种特殊形式,应用场景比较广阔(尤其是在高等院校里面):


安全管理方面,通过智能门岗门禁,可以防范非法人员的侵入,可以协助疫情管控;通过部署摄像头,可以监控校区内火灾、事故和异常人员流动,防止发生人身伤害;AI摄像头,可以监控人员跌倒、踩踏、打斗、霸凌;通过部署电子围栏,可以防止未成年人的走失。


资源管理方面,通过物联网和云平台,可以有效调配教室、实验室、体育场馆资源。智能宿舍,可以帮助改善学生的生活条件和体验。


食品安全方面,借助传感器,可以监控食堂安全环境;借助平台,可以对食物进行样本留存、溯源。

交通运输方面,引入无人摆渡车,可以方便师生的出行;引入无人物流车,可以快速进行快递派送;引入无人巡逻车,可以有效震慑犯罪,提升师生安全感。


诸如此类的园区智慧化应用,还有很多。我们还可以引入数字孪生技术,建设数字孪生校园,监控管理学校的方方面面。


站在教育主管部门(教育局、教育厅)的角度,借助教育信息化平台,可以统筹学区内的教育资源,宣贯国家教育政策,推动校际教学交流,收集群众对教学质量的评价。


▉ 教育信息化的主要问题


前面小枣君用很大的篇幅给大家介绍了信息化(数字化、网络化、智慧化)的落地场景。其实,智慧教育的本质,就是教育行业的数字化转型。


把所有的信息都数字化,对数据进行清洗、治理,形成数据资产。然后,在数据中挖掘价值,这就是最终目标。


在过去,物联网技术不成熟,软件体验不完善,硬件性能不够强,成本也不够低,是教育信息化无法全力推进的主要原因。


如今,相比技术瓶颈,更大的问题其实来自于人和制度流程。我们信息化人才数量不够,而且,从管理者到使用者,数字化意识明显不足。


这就导致,近年来各地教育信息化虽然花了很多钱,但是并没有达到预期的效果。


智慧教育的问题,归纳来说就是三个方面:


1、数据没有来源或收集的数据不规范


有了平台之后,最烦人的事情就是填数据。为了平台而平台,让师生填报数据,增加了师生的工作量,引起反感。


物联网或系统自动采集生成的数据,过于混乱,还有很多不规范的非结构化数据,没有办法利用起来。


2、数据无法流通和共享

因为管理上的问题,以及对安全的顾虑,部门之间的数据不共享,平台与平台之间封闭,形成了数据孤岛。


3、数据治理能力不足


即便是有了数据,很多学校不具备数据治理的能力,不懂得如何挖掘数据中的价值,不知道如何将数据与自身现有的工作流程相衔接。也可能在一开始就没做好顶层设计,导致迷失在海量的数据之中。数据,反而变成了负担。


总而言之,和所有的“智慧XX一样,在没有解决法律法规、流程制度、组织架构、观念意识、职责分工问题之前,都不可能成功。

▉ 智慧教育的产业链


智慧教育的产业链和智慧城市非常类似,也分为硬件设备商、软件服务商、集成服务商、综合解决方案提供商等。这些不再赘述。


值得一提的是,教育行业本身就存在很多头部企业,例如新东方、好未来(学而思)等。他们资金、技术和人才等方面都拥有雄厚的实力,除了教育内容资源建设之外,也在努力向教育信息化领域延伸。


智慧教育产业图谱(来源:亿欧智库)


教育信息化行业还有很多中小型企业,专门做某一细分领域的软硬件解决方案。同质化竞争下,这些企业的生存难度有所增加,无力进行长期的产品研发和迭代,后续可能会被加速兼并整合。


▉ 总结


好了,终于要写完了。洋洋洒洒六千多字,能看到这里的,都是真爱。


最后我来总结一下:


请大家记住,教育的本质是人,这一点是无法改变的。


教室安装再多的摄像头,也不能提高学生的听课效率;人工智能再厉害,也不能让孩子摆脱自主做题;VR教学再强大,也取代不了老师。所以说,技术永远是手段,只能起辅助性的作用。


虽然我们可以使劲地吹嘘教育信息化带来的各种好处,但是,我们无法否认,教育信息化目前并没有触及教育矛盾的核心,那就是教育资源的紧缺问题、教育公平性问题、教育理念问题。


教育改革还有很长的路要走,教育信息化也是一样。



—— The End ——

参考文献:

1、2021智慧教育发展研究报告,亿欧智库

2、疫情下的教育信息化,教育信息化资讯

3、CIO视角:信息化如何支撑大学治理,教育信息化资讯

4、论道新基建下的教育信息化新常态,雷锋网

鲜枣课堂 学通信,学5G,就上鲜枣课堂!
评论
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-11 17:58 86浏览
  • 应用环境与极具挑战性的测试需求在服务器制造领域里,系统整合测试(System Integration Test;SIT)是确保产品质量和性能的关键步骤。随着服务器系统的复杂性不断提升,包括:多种硬件组件、操作系统、虚拟化平台以及各种应用程序和服务的整合,服务器制造商面临着更有挑战性的测试需求。这些挑战主要体现在以下五个方面:1. 硬件和软件的高度整合:现代服务器通常包括多个处理器、内存模块、储存设备和网络接口。这些硬件组件必须与操作系统及应用软件无缝整合。SIT测试可以帮助制造商确保这些不同组件
    百佳泰测试实验室 2024-12-12 17:45 53浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-12 10:13 37浏览
  • 全球智能电视时代来临这年头若是消费者想随意地从各个通路中选购电视时,不难发现目前市场上的产品都已是具有智能联网功能的智能电视了,可以宣告智能电视的普及时代已到临!Google从2021年开始大力推广Google TV(即原Android TV的升级版),其他各大品牌商也都跟进推出搭载Google TV操作系统的机种,除了Google TV外,LG、Samsung、Panasonic等大厂牌也开发出自家的智能电视平台,可以看出各家业者都一致地看好这块大饼。智能电视的Wi-Fi连线怎么消失了?智能电
    百佳泰测试实验室 2024-12-12 17:33 53浏览
  • 本文介绍瑞芯微RK3588主板/开发板Android12系统下,APK签名文件生成方法。触觉智能EVB3588开发板演示,搭载了瑞芯微RK3588芯片,该开发板是核心板加底板设计,音视频接口、通信接口等各类接口一应俱全,可帮助企业提高产品开发效率,缩短上市时间,降低成本和设计风险。工具准备下载Keytool-ImportKeyPair工具在源码:build/target/product/security/系统初始签名文件目录中,将以下三个文件拷贝出来:platform.pem;platform.
    Industio_触觉智能 2024-12-12 10:27 59浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 112浏览
  • 铁氧体芯片是一种基于铁氧体磁性材料制成的芯片,在通信、传感器、储能等领域有着广泛的应用。铁氧体磁性材料能够通过外加磁场调控其导电性质和反射性质,因此在信号处理和传感器技术方面有着独特的优势。以下是对半导体划片机在铁氧体划切领域应用的详细阐述: 一、半导体划片机的工作原理与特点半导体划片机是一种使用刀片或通过激光等方式高精度切割被加工物的装置,是半导体后道封测中晶圆切割和WLP切割环节的关键设备。它结合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等先进技术,具有高精度、高
    博捷芯划片机 2024-12-12 09:16 85浏览
  • 首先在gitee上打个广告:ad5d2f3b647444a88b6f7f9555fd681f.mp4 · 丙丁先生/香河英茂工作室中国 - Gitee.com丙丁先生 (mr-bingding) - Gitee.com2024年对我来说是充满挑战和机遇的一年。在这一年里,我不仅进行了多个开发板的测评,还尝试了多种不同的项目和技术。今天,我想分享一下这一年的故事,希望能给大家带来一些启发和乐趣。 年初的时候,我开始对各种开发板进行测评。从STM32WBA55CG到瑞萨、平头哥和平海的开发板,我都
    丙丁先生 2024-12-11 20:14 71浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 109浏览
  • 在智能化技术快速发展当下,图像数据的采集与处理逐渐成为自动驾驶、工业等领域的一项关键技术。高质量的图像数据采集与算法集成测试都是确保系统性能和可靠性的关键。随着技术的不断进步,对于图像数据的采集、处理和分析的需求日益增长,这不仅要求我们拥有高性能的相机硬件,还要求我们能够高效地集成和测试各种算法。我们探索了一种多源相机数据采集与算法集成测试方案,能够满足不同应用场景下对图像采集和算法测试的多样化需求,确保数据的准确性和算法的有效性。一、相机组成相机一般由镜头(Lens),图像传感器(Image
    康谋 2024-12-12 09:45 75浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦