赵建华教授、博导南方科技大学高等教育研究中心、联合国教科文组织国际高等教育创新中心Email:zhaojhsustc.edu.cn从智慧教育到智慧课堂：理论、规范与实践智慧教育的内涵与特征智慧教育的内涵与特征3智慧战略引重视2008年IBM提出智慧地球战略智慧教育已成共识新加坡iN2015计划2006年智慧教育计划提出建立学习者为中心的个性化学习空间建设国家范围的教育基础设施使新加坡成为全球教育领域使用信息技术的创新中心5智慧教育已成共识韩国智慧教育推进战略2011年数字教科书的普及推广核心6智慧教育已成共识马来西亚1999年“智慧学校计划”2010年将所有学校都转型为智能学校台湾桃源县“智慧台湾U桃园计划”从e化教育向u化教育（泛在教育）美国IBM智慧教育解决方案：教育数据的收集、管理与分析，为学习者提供独特的学习体验，教学制度优化7智慧教育智慧教育旨在提升现有数字教育系统的智慧化水平，深度融合信息技术与教育主流业务。什么是智慧教育？在信息化基础之上建构的信息时代的教育新秩序，是信息时代的教育新形态、教育的“新常态”，是信息化元素充分融入教育以后，在“时代催化剂”的作用下教育发生的“化学反应”。信息化教育时代催化剂智慧教育”智慧教育体系v智慧教师v智慧管理v智慧学习者及智慧学习v智慧课程v智慧教学v智慧教育资源v智慧评价（教、学）v智慧服务v智慧教室v智慧校园v智慧平台v智慧教育方式10信息技术与学科教学深度融合全球教育资源无缝整合共享无处不在的开放、按需学习基于大数据的科学分析与评价绿色高效的教育管理智慧教育的特征技术特征情景感知无缝连接可视化按需推送智慧教育核心特征全向交互智能管控12情境感知情境感知是智慧教育最基础的功能特征，依据情境感知数据自适应地为用户提供推送式服务。13内在个人学习状态感知内容外在学习环境感知内容感知学习者的专业知识背景；感知学习者的学习状态，如焦虑、烦躁、开心等；感知学习者的知识背景、知识基础、知识缺陷等；感知学习者的认知风格、学习风格等；感知学习者的学习与交往需求。外在情境感知感知教与学活动实施的物理位置信息；感知教与学活动发生、进行与结束的时间信息；感知教与学活动场所的环境信息，如温度、湿度等；14无缝连接泛在网络是智慧教育开展的基础，基于泛在网络的无缝连接是智慧教育的基本特征。15无缝连接为特定学习情景建立学习社群，为学习者有效联接和利用学习社群进行沟通和交流提供支持无缝切换无缝切换联接社群系统集成虚实融合多终端访问系统集成遵循技术标准，跨级、跨域教育服务平台之间实现数据共享、系统集成虚实融合通过增强现实等技术实现物理环境与虚拟环境的无缝融合多终端访问支持任何常用终端设备无缝连接到各种教育信息系统，无缝获取学习资源与服务联接社群学习者的多个学习终端之间实现数据同步、无缝切换，学习过程实现无缝迁移具体体现16全向交互自然交互深度互动过程记录17智能管控教育环境、资源、管理与服务的智能管理是智慧教育的核心特征。n智能控制n智能诊断n智能分析n智能调节n智能调度18按需推送智能教育要达成“人人教、人人学”的美好愿望，教育资源可以按需获取和使用，教与学可以按需开展。按需推送资源按需推送活动按需推送服务按需推送工具按需推送人际资源19可视化可视化是信息时代数据处理与显示的必然趋势，是智慧教育观摩、巡视、监控的必备功能，是智慧教育系统的重要特征。可视化监控可视化呈现可视化操作智慧技术创新应用智慧技术创新应用21物联网大数据云计算泛在网络智慧技术23物联网创新应用学生体质健康监测学习情境数据采集拓展课外教学活动教育安全监控与危机快速处理教学设备管理2024/9/20大数据大数据技术是一系列收集、存储、管理、处理、分析、共享和可视化技术的集合。大数据并非等同于大量的数据，其具有两个更加重要的特征：跨领域数据的交叉融合与数据的流动生长。25大数据创新应用教育舆情监测与剖析教育信息化与现代化发展水平评估教育机构布局与教育经费调整学生的发展性评价基于大数据的科学研究26云计算云计算中的“云”主要用来强调计算泛在性和分布性，实质上是分布式计算、并行计算和网格计算等技术的发展。将分布在各地的服务器群进行网联，能够实现大规模计算能力、海量数据处理和信息服务的需求。27云计算创新应用学生通过电子书包等终端随时随地享受云端的各种学习服务云学习环境保证学习数据的永不丢失，为学习分析提供数据支持存储学习过程数据28泛在网络泛在网络是通信网、互联网、物联网的高度协同和融合，将实现跨网络、跨行业、跨应用、异构多技术的融合和协同。29泛在网络创新应用学习、生活与工作的连通学校教育、家庭教育和社会教育的连通；手机、平板、PC、学习机、电视等各种终端设备的连通。三方连通智慧教育：促进智慧学习智慧教育：促进智慧学习31智慧教学的特征智慧教学是教师在智慧教学环境下，利用各种先进信息化技术和丰富的教学资源开展的教学活动。特征高效开放多元互通深度交互32常规(课堂)智慧教学过程智慧学习智慧学习是在智慧环境中开展的完全以学习者为中心的学习活动。基本特征培养技能认知创造内省交际个性化高效率沉浸性持续性自然性基本特征获取自己所需的资源、信息和服务享受个性化定制的资源和服务发掘自己的兴趣爱好挖掘自己的潜能学习过程更加轻松高效学习者34智慧慧学习框架智慧课堂：智慧教育主阵地智慧课堂：智慧教育主阵地课堂课堂信息化演变过程信息化演变过程Classroom 2.0基本特征基本特征交互性智能化网络化虚拟化未来教室未来教室案例：南方科技大学附属实验学校案例：南方科技大学附属实验学校信息化应用环境建设信息化应用环境建设自带设备学习自带设备学习（BYODBYOD）新技术全学科运用新技术全学科运用我们以云计算为基础，在我们以云计算为基础，在语文、数学、英语、音乐、美术、科学语文、数学、英语、音乐、美术、科学等等学科中开展基于移动终端的云学习，并借助学科中开展基于移动终端的云学习，并借助无线互联网无线互联网和和智能移动智能移动终端终端，进行教学创新，以期探索出具有南方科技大学实验学校特质，进行教学创新，以期探索出具有南方科技大学实验学校特质的信息化教与学模式。的信息化教与学模式。配备配备PADPAD移动终端（板书、分移动终端（板书、分享、评价、展示）享、评价、展示）Windows8Windows8操作系统、多点触控显示器操作系统、多点触控显示器1.1.构建新技术支持的全新教学环境构建新技术支持的全新教学环境终端：终端：IPADIPAD学习环境学习环境学习环境：学习环境：STEAM STEAM 学习实验室学习实验室STEMSTEM学习实验室学习实验室2 充分充分激活学生潜能激活学生潜能与创意，促进数字技术和与创意，促进数字技术和个人制造的有效融合，让学生有更多的实践动手个人制造的有效融合，让学生有更多的实践动手的机会，我们高标准建设的机会，我们高标准建设“STEMSTEM创新学习实验室创新学习实验室” ，让学生在实践操作中开展创客式学习，培，让学生在实践操作中开展创客式学习，培养学生养学生创新能力创新能力。nS S学习实验室学习实验室 （ 科学科学ScienceScience）nT T学习实验室学习实验室 （ 技术技术TechnologyTechnology）nE E学习实验室学习实验室 （工程（工程EngineeringEngineering）nA A学习实验室学习实验室 （艺术（艺术ArtsArts）nM M学习实验室学习实验室（ 数学数学MathematicsMathematics）正在建设中+ +Learning LaboratoryLearning environment变换学习变换学习组织形式组织形式（桌椅文化） 根据教学内容和学生学习需求，适时调整变换教学根据教学内容和学生学习需求，适时调整变换教学组织形式，提升学习效率。如，组织形式，提升学习效率。如，扇形、马蹄形、半圆扇形、马蹄形、半圆形、圆形形、圆形等座位排序，便于学生讨论交流，缩短师生、等座位排序，便于学生讨论交流，缩短师生、生生之间的心理距离，提升学生的群体生生之间的心理距离，提升学生的群体合作意识合作意识，便，便于群体智慧共享。于群体智慧共享。学习环境：根据学习需求调整学生座位学习环境：根据学习需求调整学生座位 3Learning environment学习环境：以课程内容布置教室学习环境：以课程内容布置教室教室文化教室文化课程特色课程特色4 以以课程内容为基础进行教室文课程内容为基础进行教室文化化布置，用学生课程学习作品来装布置，用学生课程学习作品来装点教室，让学生浸润在课程文化中。点教室，让学生浸润在课程文化中。全球生态统整课程全球生态统整课程Learning environment智慧课堂的功能智慧课堂的功能n智慧呈现学习内容；n泛在获取学习资源；n生生和师生的立体、多样化交互；n现实学习空间与网络学习空间相互融通；n学生主体作用和教师主导作用充分发挥；n智能管理情境；n自动感知环境。4546智慧课堂：促进学生成功的新智能智慧课堂：促进学生成功的新智能在校学生的绩效数据增长非常快46智慧体现在什么地方？n将学生的绩效数据集成在一起，以更好支撑对学生学习过程的理解。n了解学生参与习惯，实现对学生施加具有针对性的干预策略。智慧教育结果n掌握学生每年的进步情况n早期诊断学生学习中遇到的困难，并施加补救措施。矩阵矩阵仪表盘仪表盘学习分析学习分析管理报告管理报告学生信息系统学生信息系统学生管理系统学生管理系统财政系统财政系统人力资源人力资源特殊教育特殊教育课程课程饮食服务饮食服务住房住房图书馆图书馆智慧课堂：促进学生成功的新智能智慧课堂：促进学生成功的新智能高等教育入学率每年增加4百万。n智慧体现在什么地方?p企业信息门户具有促进协作的能力。 p在专业课程中增加了Web 2.0内容。n智慧教育成果p基于角色的、为所有学生学习和资源提供个性化服务新加坡职业学院自从1954年以来，已培养了14.5,万毕业生。智慧课堂：智慧工作，实现可达性学习智慧课堂：智慧工作，实现可达性学习 n与学生一起工作：将团队、学习者和教师连接在一起。n将个体需求融合到团队需求中：有利于培养创新能力。n实现参与性和交互性用户体验：通过Web 2.0实现n在学习中充分利用开放资源工具:p桌面应用和环境p课件平台与工具p内容和课程材料智慧课堂：Lotus，SakaiCLE，Moodle5050通过提供新的绿色服务和产品档案，IBM帮助教育减少能源损耗,实现合法的需求IBM通过提供先进深度分析技术，为教育提供新的研究视角，从指导决策。通过开放式应用和灵活性加工，IBM帮助教育实现智能化 智能工作智能工作绿色与其它绿色与其它新智慧新智慧能源结构能源结构IBM帮助教育创建智慧设施，在减少成本的前提下，提供能源和安全。提升学生、教育和社会的提升学生、教育和社会的成果成果为教师和学生提供个性化为教师和学生提供个性化学习资源学习资源保证实现投资目标保证实现投资目标 通过灵活性系统实现通过灵活性系统实现环境改变环境改变IBM智慧课堂1:1学习学习可视化可视化共享服务共享服务 ClientApplication ClientApplication ClientApplicationPC服务器服务器keyboard, mouse, display, network connect Client OS / App Image ClientOS / App Image ClientOS / App Image在一个刀片上（每个刀片上具有在一个刀片上（每个刀片上具有10-1210-12个桌面个桌面图像）支持多种操作系统图像）支持多种操作系统对于新的桌面体验来讲，用户需要最小的适对于新的桌面体验来讲，用户需要最小的适应性。应性。虚拟桌面架构虚拟桌面架构通过分享应用环境，每个刀片通过分享应用环境，每个刀片支持支持50-10050-100个用户个用户需要用户适应新的桌面体验需要用户适应新的桌面体验终端服务终端服务基于基于1:11:1理念，每位学习者拥有一台理念，每位学习者拥有一台PCPC或者服务器或者服务器桌面超薄式设备桌面超薄式设备流操作形态和应用流操作形态和应用LinuxLinux或者或者WindowsWindows虚拟桌面架构虚拟桌面架构e: e: 用户可以拥有操作系统用户可以拥有操作系统低成本的弱功能客户机低成本的弱功能客户机LinuxLinux或者或者WindowsWindows终端服务：终端服务：按比例具有低成本优势按比例具有低成本优势用户分享式操作系统用户分享式操作系统用户不具有管理者权限用户不具有管理者权限 低成本的弱功能客户机低成本的弱功能客户机WindowsWindows流提供如下功能：流提供如下功能：图形和视频优化图形和视频优化低低能源服务器架构能源服务器架构需要需要功能强大弱功能客户机功能强大弱功能客户机智慧课堂：智慧课堂：IBMIBM桌面虚拟化的三种实体模型桌面虚拟化的三种实体模型刀片或传统刀片或传统Servers智慧课堂：基于云计算的虚拟计算智慧课堂：基于云计算的虚拟计算WFUNCA&TOC12 (622 Mbps Circuit)OC12 (622 Mbps Circuit)OC48 (2.4 Gbps Circuit)OC48 (2.4 Gbps Circuit)DWDM (10 Gbps Ethernet)DWDM (10 Gbps Ethernet)+ NC Community College System+ NC K-12 school districts智慧课堂的价值智慧课堂的价值n在课堂中能够利用用数据和观点在课堂中能够利用用数据和观点利利用用数数据据分分析析和和在在线线工工具具，促促进进教教师师对对学学生生绩绩效产生新的理解。效产生新的理解。从从利利用用技技术术帮帮助助学学习习，转转变变为为利利用用技技术术回回答答问问题题：学学生生学学习习到到了了什什么么？我我可可以以为为他他提提供供什什么么帮助？帮助？n利利用用开开放放式式学学习习工工具具对对资资源源社社区区进进行管理行管理教师能够更加关注学习结果。教师能够更加关注学习结果。教育者开发并使用工具。教育者开发并使用工具。n降低成本降低成本集中化设施更加易于维护；集中化设施更加易于维护；软件易于升级维护软件易于升级维护基本可以放弃桌面端的支持需求。基本可以放弃桌面端的支持需求。 n提高可靠性、利用性和产出。提高可靠性、利用性和产出。有能力运行最新的应用有能力运行最新的应用控制、安全、集中放置。控制、安全、集中放置。当出现错误时可以无缝连接到空闲设备上；当出现错误时可以无缝连接到空闲设备上；教育者不必在纠结于技术问题教育者不必在纠结于技术问题集中式架构集中式架构n为在客户端和服务器之间提供为在客户端和服务器之间提供高速网络接入服务高速网络接入服务n集成性门户为实体接入应用和集成性门户为实体接入应用和内容提供了可能内容提供了可能虚拟桌面服务学生、教师和职员公共架构公共架构IBM公有云公有云旧的桌面服务旧的桌面服务开放教育资源开放教育资源n来自与来自与IBMIBM和其他服务商的的和其他服务商的的网络服务能够提供协作和生产网络服务能够提供协作和生产效率效率n基于虚拟桌面的课堂、实基于虚拟桌面的课堂、实验室和手机接入验室和手机接入n弱功能客户机和移动设备为用弱功能客户机和移动设备为用户提供便捷式接入系统户提供便捷式接入系统n虚拟云服务：为分布式校虚拟云服务：为分布式校园和课堂提供集中式支持。园和课堂提供集中式支持。n作为一种选择，作为一种选择，IBMIBM可以可以承担传递服务承担传递服务n开放资源和电子学习开放资源和电子学习& &电电子档案袋、课件、内容和子档案袋、课件、内容和服务服务n商务智能为学生绩效提供新的商务智能为学生绩效提供新的视角视角n利用开放资源，虚拟旧计利用开放资源，虚拟旧计算机桌面应用和服务，降算机桌面应用和服务，降低成本低成本智慧课堂：利用智慧课堂：利用2121世纪世纪技术提高质量、提高接入和降低成本技术提高质量、提高接入和降低成本 工作需求信息服务广播系统工业标准框架n为资源管理和支持学习提供管为资源管理和支持学习提供管理服务理服务智慧课堂：利用智慧课堂：利用2121世纪技术（世纪技术（IBMIBM及其伙伴）及其伙伴）虚拟架构、计入虚拟客虚拟架构、计入虚拟客户端解决方案户端解决方案IBM 服务器与服务器与存储器存储器客户设备、弱式客户客户设备、弱式客户端端IBM 管理的服务管理的服务集中式架构集中式架构虚拟桌面服务学生、教师和职员公共架构公共架构IBM公有云公有云旧的桌面服务旧的桌面服务开放教育资源开放教育资源 工作需求信息服务广播系统工业标准框架智慧课堂案例智慧课堂案例65”互动电视65”互动电视65”互动电视65”互动电视分组桌椅3分组桌椅5分组桌椅1分组桌椅2分组桌椅4投影机充电柜OPS box网络孔及电源无障碍坡道分离式冷气分离式冷气讲桌160”触控电子白板退缩空间退缩空间退缩空间投影机案例一：多功能教室整体设备配置图案例二：案例二：合作探究学习情境合作探究学习情境案例案例三三: : 未来未来教室环境教室环境案例四：混合式课堂与实验室智慧课堂的教学优势智慧课堂的教学优势学生在学生在“一对一一对一”环境中开展学环境中开展学习，人手一台平习，人手一台平板电脑。板电脑。教室利用教室墙教室利用教室墙开展教学活动开展教学活动基于新技术的未来学习基于新技术的未来学习未来教室环境的支撑技术未来教室环境的支撑技术环境创设：利用技术手段，为基于未来教室的学习提供虚拟学习环境，增强体验感。课室灯光：更加绿色与环保课室灯光：更加绿色与环保课室黑板：绿色板课室黑板：绿色板智慧课堂的类型智慧课堂的类型实用型实用型未来教室未来教室n指指在在传传统统教教室室基基础础上上，改改进进优优化化教教室室的的物物理理环环境境，增增添添适适量量数数字字化化设设备备，初初步步实实现现传传统统教教室室的的数数字字化化、多多功功能能化化的的一一种种未未来来教教室室类型。类型。n优势优势p环境简易变革，实现教学理念及方式大幅改进环境简易变革，实现教学理念及方式大幅改进p低投入，高产出低投入，高产出p使用简单，师生能够快速适应新环境使用简单，师生能够快速适应新环境p小步子逐步实施，保证教育生态平衡发展小步子逐步实施，保证教育生态平衡发展互动型未来教室互动型未来教室n构构建建基基于于一一对对一一的的教教学学环环境境，学学习习者者能能够够有有序序开开展展小小组组合合作作学学习习、项项目目学学习习等等多多样样互互动动的的学学习习方方式式。教教师师可可基基于于教教学学环环境境开开展展深深度度互互动动教教学学，引引导导学学习习者者创创造造性性学学习习、体体验验做中学做中学的乐趣。的乐趣。n优势优势p教学内容富媒体呈现教学内容富媒体呈现p创设适应性虚拟学习环境创设适应性虚拟学习环境p个性化学习环境个性化学习环境p大数据学习分析大数据学习分析智慧型未来教室智慧型未来教室n在在充充足足的的空空间间内内利利用用虚虚拟拟现现实实等等技技术术，创创造造虚虚拟拟的的学学习习情情境境和和教教学学资资源源扩扩展展平平台台，为为老老师师和和学学生生提提供供适适应应性性的的自自主主学学习习平平台台与与资资源源，提提供供各各种种可可视视化化的的教教学学设设备备，运运用用教教学学平平台台的的及及时时交交互互与与展展示示，为为学学生生提提供供更更多多的的学学习习资资源源，更更好的好的自主自主与个性化与个性化学习。学习。n优势优势p设备和技术更加先进设备和技术更加先进p不同的学习区域方便学生进行多种形式的学习不同的学习区域方便学生进行多种形式的学习p“一对一一对一”学习环境学习环境赵建华 南方科技大学高等教育研究中心联合国教科文组织国际高等教育创新中心0755-88010937zhaojhsustc.edu.cn多谢聆听！75