時間：2023-12-18 15:25:40
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人工智能的教育本體：教育的變與不變
從本質(zhì)上講，人工智能技術(shù)是信息技術(shù)革命的集大成者。自從托夫勒1970年寫出《未來的沖擊》，信息技術(shù)革命越來越快，概念越來越多，沒有停止的跡象。僅從近五年來看：大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)科學、生命信息、工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、新硬件時代、機器人、互聯(lián)網(wǎng)+、人工智能，表面上概念你方唱罷我登場，但內(nèi)在邏輯一直沒有變：從單項技術(shù)走向全面融合，從局部應(yīng)用走向全面工具化，而人工智能至少在目前看來是集大成者。硬件上物聯(lián)網(wǎng)的成熟、軟件上高可用性和動態(tài)數(shù)據(jù)庫的成熟、生物學上神經(jīng)科技的進展、數(shù)學上網(wǎng)絡(luò)算法的應(yīng)用、材料科技上納米和感知材料的進展、信息科技上芯片和云技術(shù)的快速進步。從物理世界到混合世界，再到比特世界，人工智能技術(shù)剛剛開始，但人們基于過去工業(yè)革命的經(jīng)驗，明確感到這是臨界點的來臨。
STEM 成為后人工智能教育的不動點：應(yīng)對科技的變化，教育的變革一直都在進行且與科技的發(fā)展互為因果。從彼得?蒂爾對教育的質(zhì)疑，到創(chuàng)客熱潮在美國教育中的掀起，事實上，STEM教育是美國對過去概念化的“實用主義”教育和“通識教育”百年爭論的落錘之音。起源于杜威和哈欽斯的那場爭論，恰恰是工業(yè)革命已經(jīng)明確成型后的兩種教育理念的爭論。之所以今天的美國已經(jīng)很少爭論到底是實用主義還是通識教育，是因為美國的科技已經(jīng)進入到一個新的階段。教育是一個組織行為，一個圍繞未來10年不變的知識、20年不變的技能、30年留存的體驗的穩(wěn)定的復雜社會經(jīng)濟形態(tài)，因此不那么容易被顛覆。恰恰是科學、技術(shù)、工程、數(shù)學（STEM）構(gòu)成了工業(yè)時代（數(shù)理化）和后工業(yè)時代（文科、理工科）中的不動點，在物理學和幾何學中，不動點對于系統(tǒng)的穩(wěn)定和概念的一致性非常重要，而目前的STEM教育，不僅僅是一個概念的東西，而是舊技術(shù)時代向新技術(shù)時代過渡的“不動點”。在這個不動點體系中，新的側(cè)重開始后，原有的教師和學科體系以及支撐可以平穩(wěn)切換，不至于導致教學秩序的混亂。
元學科、應(yīng)用學科和副科發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化。由于人工智能的出現(xiàn)，使得復雜計算和系統(tǒng)計算以及簡單的人機交互計算工具化全面超越人類，對技術(shù)基礎(chǔ)這個原有概念的教育的分歧越來越大。人工智能視野下學科概念如果表述成元學科、應(yīng)用學科與素質(zhì)學科，那么教育學科的概念的持續(xù)性還能以最大公約數(shù)繼續(xù)運行：以數(shù)學、物理、化學等元學科為代表的學科，在今后的教育中更加重要并將作為篩選人的條件。而應(yīng)用科學：（生物、地理、信息、勞動）學科，將著重項目制學習、體驗學習，成為培養(yǎng)人的目標；社會科學（歷史、哲學、思想品德）將來的重點在于綜合應(yīng)用，批判性思維學習，更加側(cè)重學科的來源和發(fā)展；而綜合素質(zhì)類（音樂、體育、美術(shù)）將從副科走向前臺。@樣，圍繞STEM的教育，人工智能下的教育體系還是一貫的科學（元學科）、技術(shù)（應(yīng)用學科）、工程（素質(zhì)學科、社會學科、管理學科）、數(shù)學（邏輯、數(shù)學學科）。
人工智能技術(shù)對學科的影響：越理性，越感性
數(shù)學：傳統(tǒng)的工業(yè)時代的數(shù)學，其訓練方法是數(shù)值計算，其指向是力學計算，這種側(cè)重至今還非常濃厚。隨著知識庫的普及和共享以及計算工具的進化，越來越少的人將來從事傳統(tǒng)的工程計算行業(yè)，而正宗的工科專業(yè)越來越向著專業(yè)化和高端化演化（如學材料的將來的進入門檻很可能是博士）。但是，人工智能今后用到的大量的數(shù)學以及人與人打交道用到的計算機數(shù)學，統(tǒng)計學基礎(chǔ)的數(shù)學，這方面中國數(shù)學還停留在工業(yè)時代。美國學生從高中就開始問卷處理和微積分的學習，大學數(shù)學更加有用的是方程組、統(tǒng)計學等。數(shù)學是一個典型的年齡相關(guān)性學科，一定要從小學，而且轉(zhuǎn)向數(shù)值和算法類的學習，從偏向材料計算的高等數(shù)學方向，轉(zhuǎn)向偏向矩陣計算的統(tǒng)計數(shù)學方向，邏輯學、幾何學和統(tǒng)計學成為三個數(shù)學學習的支柱。
物理：有一位著名的物理學家回顧過去物理百年，發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：“力”這個概念，在物理學上看，已經(jīng)不是一個原始的變量了，能量和質(zhì)量才是，為什么我們的老師還在使用這個概念呢？那是因為在機械時代，“力”是最容易理解的組合概念。在工業(yè)革命前后的幾百年直到今天，物理學教育的重點還是偏向傳統(tǒng)力學計算方向，從中小學來說就是牛頓力學。然而隨著工業(yè)時代的結(jié)束，人們更容易見到的力學概念不再是機械和天體，而是轉(zhuǎn)向社交網(wǎng)絡(luò)、計算機圖像、信息變量、生物體和電子學以及更容易接受的能量、時間維度。數(shù)學老師們轉(zhuǎn)向統(tǒng)計學的同時，物理老師應(yīng)該考慮從牛頓力學轉(zhuǎn)向量子力學和熱力學甚至時空維度，這些對于孩子未來的人生更是基礎(chǔ)，而通過物理學進行基礎(chǔ)的科學實證的訓練以及科學觀測和數(shù)據(jù)處理，才是物理學最基礎(chǔ)的作用和價值體現(xiàn)。不然，人生什么年齡都可以去學物理而不必非要從未成年時代去學。
元科學化學：中美物理學和化學都是選擇性的，但比較中美化學教育，卻發(fā)現(xiàn)有很大的不同。美國高中化學就允許且必須使用帶有功能性計算的計算器，而中國大學生都沒有這方面的訓練。也就是說，隨著化學和生物化學要求越來越高、知識點越來越多，設(shè)法繞過煩人的記憶而走向邏輯，是美國學習化學的方向，這點也值得我們注意。另外，化學的側(cè)重由從偏向無機化學方向的基礎(chǔ)化學，轉(zhuǎn)向偏向生物和有機化學方向甚至與物理相結(jié)合的量子規(guī)律，是化學學科的重點。例如，很多美國的大學錄取要看高中生在化學創(chuàng)新方面的實踐，能創(chuàng)新的往往是生物化學。
外語：工具性的外語逐漸失去市場，形式節(jié)奏上的美學、邏輯學角度的詞源學、社會學角度的語言學、心理學角度的語義學成為外語復興的落腳點。另外，似乎從來沒有人將計算機程序當作外語來教，事實上，隨著工具性的外語被人工智能取代，計算機程序語言很可能成為一種外語，而很多軟件人才是學外語出身的，也不斷印證這個結(jié)論。
語文：可以預料的是，隨著工具性的人工智能的出現(xiàn)，原先學習語文的工具性的方法（如語法），逐漸將退出語言學習（包括外語），而作為母語的語文之所以在工具化人工智能時代還得到重視，最重要的理由也許是儀式感的表達：回到經(jīng)典、回到表達、回到應(yīng)用、回到美學。
除了以上學科教育的重點隨著技術(shù)經(jīng)濟必然發(fā)生變化外，學科學習的醒悟和內(nèi)在邏輯將更加重要，學科歷史、學科邏輯、學科故事將替代題庫訓練，因為作為計算的精確性除了特殊人才的培養(yǎng)外，將讓位于工具和人工智能，而人要考慮體驗和持續(xù)學習的興趣和邏輯。學科學習之間還將朝著融合的方向發(fā)展，應(yīng)用學科和元學科的分離意味著應(yīng)用學科更加朝著整合的方向發(fā)展：地理、生物、科技等融合課程，朝著綜合應(yīng)用發(fā)展。
人工智能技術(shù)對教育技術(shù)的改變：從工具到空間
隨著人工智能的發(fā)展，也許目前花里胡哨的信息技術(shù)將隱身后臺。課堂上也許看不見信息化了，師生在課堂層面體驗將會越來越好，越來越貼近自然：看不見計算機的信息化，距離教育更近而不是技術(shù)更近。
學校之所以存在是因為學校為學生模擬了一個高度抽象的比真實世界還真實的教育世界。因此，未來的校園從改變世界的信息模版角度，將更加強調(diào)與客觀世界的互動、映射和高度抽象。
美國的大學錄取是更接近人工智能手段的個性化錄取，而學生選拔是更接近大數(shù)據(jù)角度的GPA（平均成績點）。從培養(yǎng)角度，學生畫像比GPA更加個性化地從個體角度描述學生的個性特征，學生的學習行為、實踐行為、創(chuàng)新行為，在全地域、全信息、全自動、全過程的記錄下，將更加全面地反映學生的全貌。智能實驗室和智能校園的方向，將來是基于個體的專業(yè)學習和評價。
與學生相對應(yīng)的教育行為畫像，將側(cè)重于聯(lián)系社會、聯(lián)系科技、聯(lián)系家庭、聯(lián)系團隊，從重復性勞動變?yōu)閯?chuàng)造性勞動。
而學校的管理行為將演變成支撐技術(shù)：支撐數(shù)據(jù)、支撐品牌、支撐環(huán)境。今后的教育將出現(xiàn)越來越專業(yè)和自由的教師，越來越職業(yè)的校長。
在教育政策上，由于全國性的數(shù)據(jù)和人工智能的使用，教育測評將更加專業(yè)化、教育本體化（而不是被測評機構(gòu)和排名所左右），教育選拔將更加科學化和長期化，短視模式隨著計算方法和智能評估的進展而迅速被迭代掉，衡水模式將逐漸退出歷史舞臺，未來應(yīng)該篩選更應(yīng)該上清華大學的人和更應(yīng)該培養(yǎng)好每一個想學習的人。即使僅從功利教育目標來看，教師個體經(jīng)驗也逐漸讓位于人工智能和大數(shù)據(jù)，教育重心從教育哲學屬性逐漸走入教育科學屬性；而被恐懼綁架的教育所強調(diào)的教育的篩選功能，逐漸將重心轉(zhuǎn)向教育培養(yǎng)功能，個體成功的培養(yǎng)目標，逐漸轉(zhuǎn)變成為未來視角的社會價值角度；教育回歸人與人的本質(zhì)關(guān)系和專業(yè)培育孵化的社會職能，功利性和工具性減弱，過程幸福成為教育者追求的目標。教育者由工匠逐漸轉(zhuǎn)型為藝人，教師由于工具化的替代，將會越來越有尊嚴和個性，而不是越來越像工具。
“人創(chuàng)造”的價值逐漸凸顯，教育的價值在于“創(chuàng)造人”
柯潔在被人工智能的計算機打敗之后，接連戰(zhàn)勝外國圍棋高手，刷了一下存在感并表示：“與機器下棋沒意思”。同樣，在工具制造時代，如果從質(zhì)量和精度考慮，無疑機器越來越超過人，然而手工的紅木家具、手工的藝術(shù)品、手工的食品、甚至手工的衣服和汽車，比起無論從什么角度來看的機器人制造的東西，都越來越貴，人也越來越愿意采購。“人創(chuàng)造”的價值凸顯，是體驗經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)升級的一個標志，人工智能時代也不能例外。因為，“有意思和不可復制”才是人消費的高級時代。
不同于機器代替人的重復勞動的趨勢，教育與學校會替代機械的班級成為人與人關(guān)系的場所，在這個場所中，機器越來越像人來代替人的高級狀態(tài)，而人越來越擺脫工具性、擺脫重復性，更具藝術(shù)性和創(chuàng)造性。研究教育的歷史會發(fā)現(xiàn)一個普遍的現(xiàn)象，就是隨著工具性的增強，反而是班級規(guī)模的縮小和師生比的擴大，這也印證了：人畢竟要與人打交道，教育是一個個性化的活動。C器代替人意味著更多的時間人會回到家庭陪同孩子，這在美國已經(jīng)持續(xù)發(fā)生了50年，幾乎多數(shù)的女性甚至男性在孩子成長過程回到家庭（如果他們算教師的話，教師比例更大）。在學校里未來的師生比會持續(xù)增加，教育更加不再計較投入產(chǎn)出，而將演變成一種創(chuàng)造性的職業(yè)。
杜威在研究工業(yè)化革命后的教育中，提出教育的目標更加集中地體現(xiàn)在教育本身之中，教育即生長（教育的目標就是讓教育繼續(xù)下去）。隨著工具化的人工智能代替越來越多的教師的重復性勞動，教師的幸福指數(shù)越來越高，更多的和更合適的師生比使得學生得到更加專業(yè)的呵護和培養(yǎng)，幸福指數(shù)也得到提升。教育讓生活更美好將逐漸實現(xiàn)，教育即生活的前提條件是教師不再是指標的工具，學生不再是考核的工具。
【關(guān)鍵詞】人工智能；未來教育；未來學校；創(chuàng)新變革；挑戰(zhàn)
【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A
【論文編號】1671-7384（2017）07-0012-03
近年來，世界各國高度重視人工智能技術(shù)的發(fā)展，相繼了相關(guān)研究報告。2016年10月，美國白宮了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研究與發(fā)展戰(zhàn)略計劃》兩份重要報告。2016年11月，英國政府《人工智能：未來決策制定的機遇與影響》報告。2017年3月，國務(wù)院總理發(fā)表2017政府工作報告，指出要加快培育壯大包括人工智能在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè)，“人工智能”首次被寫入政府工作報告。當前，人工智能正逐漸融入電商零售、醫(yī)療健康、交通以及個人助理等多個領(lǐng)域，并展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用空間。人工智能在教育領(lǐng)域同樣擁有巨大的應(yīng)用潛力，隨著知識表示方法、機器學習與深度學習、自然語言處理、智能、情感計算等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，人工智能將在教育領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用[1]。
人工智能在教育中的典型應(yīng)用主要集中在智能導師輔助個性化教與學、教育機器人等智能助手、居家學習的兒童伙伴、實時跟蹤與反饋的智能測評、教育數(shù)據(jù)的挖掘與智能化分析、學習分析與學習者數(shù)字肖像六大方向[1]，已經(jīng)表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。學校作為教育活動的重要組織場所之一，人工智能將為學校的管理與教學帶來變革性的影響，主要表現(xiàn)在四大方面：維護校園安全、輔助教師教學、變革學習范式以及優(yōu)化學校管理。
維護校園安全
校園安全是順利開展學校教育活動的基礎(chǔ)，也是教育改革和發(fā)展的基本保障。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》指出，要“切實維護教育系統(tǒng)和諧穩(wěn)定，深入開展平安校園、文明校園、綠色校園、和諧校園創(chuàng)建活櫻為師生創(chuàng)造安定有序、和諧融洽、充滿活力的工作學習生活環(huán)境”[2]。計算機視覺與機器人技術(shù)的發(fā)展使得人工智能維護校園安全成為可能，其將在非法人員識別、消防安全預警、活動事故防護三個方面發(fā)揮重要作用。
1. 非法人員識別
部署保安機器人將是未來學校保證維護校園安全的重要措施之一。保安機器人能通過眼部的圖像采集設(shè)備采集進入校園人員的面部信息，識別當前人員身份，若未檢測到相關(guān)人員信息，系統(tǒng)則會通知學校的安保人員進行身份驗證、登記等工作。同時，位于校園各處的保安機器人還將實時監(jiān)控是否有陌生人通過非正規(guī)途徑進入校園，檢測到相關(guān)行為之后，則會通知學校安保人員進行處理。此外，位于學校門口的保安機器人還將采集學生的面部信息，與信息庫中的學生信息相比對，確定學生身份，并記錄學生到校與離校時間，確保學生在校期間的安全。
2. 消防安全預警
未來學校的消防安全預警系統(tǒng)包含了感煙探測器、感溫探測器、火焰探測器、可燃氣體探測器等多種感應(yīng)器，同時通過攝像設(shè)備實時采集圖像信息，分析畫面中是否出現(xiàn)明火、煙霧等現(xiàn)象。其綜合圖像分析與探測器感知，判斷是否有火災(zāi)現(xiàn)象發(fā)生。此外，系統(tǒng)通過實時采集校園內(nèi)人員的行為數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中消防安全危險行為做比對，分析是否有相關(guān)危險行為發(fā)生。若危險行為發(fā)生，則會通知學校安防人員。在火災(zāi)發(fā)生時，擁有智能搜救技術(shù)的消防機器人將會代替人進入火災(zāi)發(fā)生區(qū)，通過生命探測儀，自動感應(yīng)、搜索、識別被困人員，將其救出火災(zāi)發(fā)生區(qū)。消防機器人的部署很大程度上避免了人員進入火災(zāi)發(fā)生區(qū)受到二次傷害現(xiàn)象的發(fā)生，其機動性超越了現(xiàn)有的消防安全系統(tǒng)，在很大程度上保證了校園內(nèi)師生生命和財產(chǎn)安全。
3. 活動事故防護
目前，校園課間活動的傷害事故主要表現(xiàn)在擁擠踩踏傷害、追逐打鬧傷害、危險游戲傷害等三個方面。基于人工智能的活動事故防護系統(tǒng)通過校園內(nèi)的攝像設(shè)備實時采集師生行為數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫中活動事故危險行為模型相比對，分析判斷是否有危險行為發(fā)生。若相關(guān)行為發(fā)生，系統(tǒng)則會將相關(guān)危險行為發(fā)生的地點、類型等發(fā)送給學校的安防人員，提醒安防人員采取相應(yīng)措施。
輔助教師教學
隨著圖像識別、語音識別、自然語言處理等技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人工智能工具被應(yīng)用于教育領(lǐng)域，成為教師教學的得力助手。教育機器人和智能作業(yè)測評工具的出現(xiàn)大大減輕了教師的負擔，提高了教師教學的效率。
1. 輔助備課
備課是真實教學實踐的預演，是應(yīng)用教師知識并發(fā)展教師知識的過程。其既是確保教學質(zhì)量的條件，也是教師專業(yè)發(fā)展的途徑[3]，是教師教學的重要組成部分。備課機器人能夠通過語音識別記錄教師話語信息，利用自然語言處理技術(shù)分析整合教師話語信息，識別教師要求。備課機器人根據(jù)教師提供的教學目標、教學重難點、學生的基礎(chǔ)知識等，在相關(guān)學科的知識庫中進行資源的搜索與整合，形成電子教案。同時，根據(jù)教案內(nèi)容為教師提供課堂測試習題以及上課所需課件。教師只需要根據(jù)所教班級的學生特點與自己的教學習慣，對教案、測試習題以及課件稍作調(diào)整即可應(yīng)用于教學。
2. 智能作業(yè)測評
自然語言處理技術(shù)的進步使得作業(yè)自動批改成為可能。科大訊飛將“訊飛超腦”計劃的階段性研究成果“全學科閱卷”技術(shù)應(yīng)用于考試，實現(xiàn)閱卷過程的數(shù)據(jù)化與自動化，在將教師從簡單重復的閱卷工作中解放出來的同時，完成對考試數(shù)據(jù)的采集[4]。基于人工智能的作業(yè)評測系統(tǒng)可對作文、閱讀等主觀題進行語義識別并提出修改意見，根據(jù)學生的作業(yè)結(jié)果為教師自動生成詳細的學情報告。智能作業(yè)評測技術(shù)的應(yīng)用將有效分擔教師的教學壓力，顯著提高教學效率，教師能夠更多地專注于與學生互動、教學設(shè)計和專業(yè)發(fā)展。
3. 輔助課堂管理
在未來，教輔機器人將走進教室，輔助學生解決學習中遇到的難題。教輔機器人能夠識別學生身份，讀取學生當天所學課程信息以及學生在課堂的行為數(shù)據(jù)，為學生提供個性化解題方案奠定基礎(chǔ)。教輔機器人通過語音識別獲取學生問題信息，利用自然語言處理技術(shù)分析整合學生話語信息。然后，教輔機器人通過人臉識別采集學生的面部信息，綜合面部表情、姿態(tài)和語調(diào)通過情感計算技術(shù)分析目前學生的情緒狀態(tài)，綜合學生的情緒狀態(tài)和行為數(shù)據(jù)確定學生當前學習狀態(tài)。教輔機器人依托優(yōu)秀教師授課資源庫，智能搜索相關(guān)答案，針對不同學習狀態(tài)的學生采取不用的解題風格。此外，教輔機器人將收集到的學生行為數(shù)據(jù)上傳到學生管理系統(tǒng)，輔助教師等進行學生的日常管理工作。
變革學習范式
學習范式是指特定時代的學習共同體所共有的學習理念、學習方式，并對學習者的學習態(tài)度、學習行為產(chǎn)生積極的引導作用，以促進學習的有效進行[5]。人工智能技術(shù)的發(fā)展使自適應(yīng)學習系統(tǒng)真正地為教育所用，為學習所用，人工智能將使現(xiàn)有的學習范式走向自適應(yīng)學習。
自適應(yīng)學習系統(tǒng)在本質(zhì)上是一類支持個別化學習的在線學習環(huán)境。它針對個體在學習過程中的差異性（因人、因時）而提供適合個體特征的學習支持，包括個性化的學習資源、學習過程和學習策略等[6]。基于人工智能的自適應(yīng)學習系統(tǒng)將整合自適應(yīng)內(nèi)容、自適應(yīng)評估和自適應(yīng)序列三種工具。自適應(yīng)內(nèi)容通過分析學生對問題具體的回答，為學生提供個性化的內(nèi)容反饋和學習資源推送。自適應(yīng)序列利用一定的算法和預測性分析，基于學生的學習表現(xiàn)，持續(xù)收集數(shù)據(jù)。其中在數(shù)據(jù)收集階段，自適應(yīng)序列會將學習目標、學習內(nèi)容與學生互動集成起來，再由模型計算引擎對數(shù)據(jù)進行處理以備使用。自適應(yīng)評估可根據(jù)學生回答問題的正確與否，及時改變和調(diào)整測評的標準。
優(yōu)化學校管理
學校是教育的核心單元，高效的學校管理是學校開展各項工作并得以高效運行的重要保障[7]。人工智能的融入將使未來學校的管理工作更加高效，使學校更好地服務(wù)于教師的教學與學習者的學習。其將在考務(wù)管理、教師管理、學生管理三方面發(fā)揮重要作用。
1. 考務(wù)管理
在未來的學校中，監(jiān)考機器人將代替監(jiān)考人員進行考務(wù)工作，很大程度上節(jié)省學校考務(wù)管理方面的人力資源。監(jiān)考機器人通過內(nèi)置于眼部的攝像頭采集學生的面部信息，與數(shù)據(jù)庫中學生信息比對，確定學生身份，自動完成簽到。其通過內(nèi)置于手臂端的金屬探測器，掃描學生全身，z測學生是否帶有作弊物品。監(jiān)考機器人通過攝像頭、紅外感知等確定學生位置以及教室內(nèi)的桌椅等位置，規(guī)劃行動路徑，分發(fā)和收集試卷。此外，監(jiān)考機器人還將通過位于眼部的攝像頭實時采集學生行為數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中作弊行為實時對比分析，如果學生有作弊行為發(fā)生，則會立即制止，維護考場紀律。
2. 教師管理
教師管理是學校管理工作中的重要組成部分，教師評價則是教學管理中的核心部分。人工智能為教師的智能評價提供了可能。基于人工智能的教師評價系統(tǒng)通過教室的攝像設(shè)備實時采集教師及學生的行為數(shù)據(jù)、表情數(shù)據(jù)，通過學生的穿戴設(shè)備采集其體征數(shù)據(jù)。系統(tǒng)經(jīng)過對教師和學生的行為數(shù)據(jù)、情緒數(shù)據(jù)和體征數(shù)據(jù)的分析（如系統(tǒng)與學校的學科管理系統(tǒng)相連通，確定教師的教學內(nèi)容是否與教學大綱要求相適應(yīng)，重難點是否突出，所講述內(nèi)容是否具有實用性；教師講授知識時，根據(jù)學生的行為、情緒和體征的反應(yīng)確定教師所講授知識是否被學生理解；教師在講授內(nèi)容和組織學習活動時，語言是否規(guī)范、清晰，態(tài)度是否親切和藹等），最終評定教師的教學效果，并生成可視化報告，輔助學校完成對教師教學效果的評估工作。此外，系統(tǒng)還將通過教室的攝像設(shè)備采集教師面部信息，識別教師身份，自動記錄教師的出勤情況，輔助學校的教師管理工作。
3. 學生管理
學生管理在學校管理中同樣發(fā)揮著重要作用。基于人工智能的學生管理系統(tǒng)可通過位于學校門口以及教室的攝像設(shè)備采集學生面部信息，識別學生身份，自動記錄學生的到校時間和離校時間，為學生的出勤考核提供數(shù)據(jù)支持。通過位于教室的攝像設(shè)備實時采集學生的行為數(shù)據(jù)，分析學生的課堂表現(xiàn)以及課余時間的同學之間的交流情況，為學生管理的班風、學風管理提供決策支持。同時，通過分析學生的學習成績、課堂表現(xiàn)、課下交流情況，判斷學生是否有異常行為（趨向），并及時反饋給學校管理者。此外，系統(tǒng)還將學生的在校情況，包括到校時間、離校時間、測試成績、作業(yè)完成情況等反饋給學生家長，家校協(xié)同完成學生管理工作。
讓機器在沒有人類教師的幫助下學習，讓機器像人類一樣感知和理解世界，使機器具有自我意識、情感，以及反思自身處境與行為的能力，是人工智能面臨的主要挑戰(zhàn)[8]。除此之外，人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用目前還處于初級階段，在學校的管理與教學應(yīng)用方面仍面臨著數(shù)據(jù)基礎(chǔ)薄弱、決策和推理機制適應(yīng)難、缺乏專業(yè)應(yīng)用人才等挑戰(zhàn)。
（作者單位：江蘇師范大學智慧教育學院）
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】大規(guī)模開放在線課程；人工智能課程；翻轉(zhuǎn)教學法
0 引言
近年社會對計算機專業(yè)人才能力的要求越來越高，而學生所學與實際需求存在不少差距，高校計算機專業(yè)課程教學因而遭遇詬病。依托信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)開放課程（massive online open course，MOOC）較好貫徹了以學為中心的理念，其翻轉(zhuǎn)教學模式與靈活有效的交互極大提升了學習興趣[1]。搭建MOOC平臺的計算機技術(shù)既是技術(shù)基礎(chǔ)，也是熱門MOOC課程。在此浪潮下傳統(tǒng)高校計算機專業(yè)的教學首當其沖受到?jīng)_擊，遇到前所未有的挑戰(zhàn)。縱觀國際三大MOOC巨頭的課程建設(shè)均始于計算機類專業(yè)課程，同時也是所占比例較大的課程系列，其中人工智能（Artificial Intelligence，AI）課程在Coursera、Udacity[1]兩個平臺上均是最早開設(shè)的課程之一。采用何種教學模式更適應(yīng)社會對人才的需求呢？這是應(yīng)對挑戰(zhàn)的關(guān)鍵問題。
1 人工智能課程的課堂教學困境
人工智能是研究模擬、延伸和擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用的前沿交叉學科，涉及面廣、研究性強，還不斷產(chǎn)生新的理論和方法。課程難度大理論強實踐難，也是公認難講的課程之一，該課程具有如下特點：
1.1 先導課多，知識抽象，涉及面廣，更新快
前期知識包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學、程序設(shè)計、圖像處理等。如果前期知識不扎實，很難理解內(nèi)容并融會貫通。傳統(tǒng)內(nèi)容包括：知識表示和推理、搜索策略、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器學習、專家系統(tǒng)、遺傳算法等，涉及大量抽象理論和復雜算法。教材普遍特點是：內(nèi)容滯后，枯燥深奧的理論和解決現(xiàn)實問題的實踐聯(lián)系不緊密。
1.2 研究性強
該領(lǐng)域很多內(nèi)容仍是科研熱點，并不斷涌現(xiàn)出新的研究方向、新內(nèi)容、新方法、新技術(shù)和新應(yīng)用。
1.3 教學方式單調(diào)
技術(shù)和管理的局限也制約了教學方式，教學方式基本以教為中心，停留在講授、問答等簡單互動上，教學方法單一。很少能提供學生自學、討論、合作和實踐的一整套互動實踐機會，難以真正體現(xiàn)以學為中心的理念。
1.4 學生缺乏興趣
一方面，課程本身特點使得課程容易陷入枯燥的紙上談兵的尷尬。另一方面，即將畢業(yè)的高年級本科生對未來規(guī)劃明確，抽象的人工智能課程無論從職業(yè)發(fā)展還是繼續(xù)深造對學生并沒有立竿見影的效果，進一步拉低興趣。此外，教材滯后，教學方法單一等也會影響興趣。
如火如荼發(fā)展的MOOC的課程，尤其Udacity的課程設(shè)計之初就立足于解決實際問題的導向，做法上的獨特之處成功吸引了大批學生。課堂教學中借鑒在MOOC上被證明有效的教學模式和方法，不啻為一種嘗試，以期擺脫教學困境，提高學習興趣，最終提升教學質(zhì)量。
2 MOOC的教學模式
MOOC的教學模式分為三種：cMOOC、xMOOC 和 tMOOC[2]。早期的cMOOC的教學模式特點是學習者完全做主，但復雜的網(wǎng)絡(luò)互動產(chǎn)生龐大而混雜的知識網(wǎng)，缺乏識別主次和歸納總結(jié)能力學生常因信息過載陷入茫然無措的境地。2011年Udacity 創(chuàng)始人之一在網(wǎng)上開設(shè)的“人工智能導論”課程改變了表現(xiàn)風格，把互聯(lián)網(wǎng)作為教學媒體的呈現(xiàn)潛力發(fā)揮到極致，按知識點分割內(nèi)容成短小視頻，其間插入現(xiàn)場對問題的解決，突出了Udacity有別于傳統(tǒng)教育機構(gòu)及其先行者的地方：注重發(fā)現(xiàn)并解決問題。這就是xMOOC的教學模式，沿襲并創(chuàng)新了熟悉的學習風格，使得MOOC如魚得水漸漸發(fā)展壯大。隨著MOOC逐步成熟，為了適合具有專業(yè)基礎(chǔ)的職業(yè)技能培訓，發(fā)展培養(yǎng)針對具體任務(wù)的探究學習教學模式，即tMOOC模式，這是Udacity網(wǎng)站課程的另一個設(shè)計目標。表1顯示了MOOC的三種模式的對比。
以Udacity的人工智能導論課程為例，只要高中畢業(yè)具有概率論和數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)的學生就可以學習，該課程適合入門，但難度較低，內(nèi)容較少。清華大學的馬少平編寫的人工智能教材是很多大學，包括我院人工智能課程的教材，清華大學的人工智能課程經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)形成了一個系列教學資源庫，包括教材、課程視頻、教學課件、作業(yè)及答案和實驗設(shè)計等。根據(jù)Udacity網(wǎng)站的人工智能導論課程的展示，表2從幾方面對比了Udacity人工智能課程與清華大學馬少平版的人工智能課程情況：
從表2可以發(fā)現(xiàn)Udacity的人工智能視頻采用了按知識塊分割成短小視頻，在期間和完畢之后都準備了測試，細節(jié)上體現(xiàn)了以學為主的理念。縱觀類似人工智能的國家精品課程[3]，學習資源多為文本類，重用難，對教學重難點沒有拓展和轉(zhuǎn)化。這種以內(nèi)容共享為中心的呈現(xiàn)模式，缺乏與學習者充分交互，難以體現(xiàn)以學為中心的教學理念。
在MOOC的教學設(shè)計中，調(diào)動學習者極大熱情的是翻轉(zhuǎn)課堂，在學習環(huán)境中引入了自主協(xié)作[4-5]，在交流機制中融入了多元互動，給學習者帶來積極、主動、高效的學習，翻轉(zhuǎn)課堂和傳統(tǒng)課堂的區(qū)別如表3所示：
3 MOOC的教學模式對人工智能課堂教學的啟示
3.1 教學內(nèi)容的優(yōu)化與調(diào)整
MOOC的教學通過把理論抽象的知識點分割成小段錄制的微課視頻，時長不超過15分鐘，內(nèi)容銜接處具有一定交互性，講解形象化，提供給學生反復觀看，這種用技術(shù)處理分解知識點和把難點從抽象變成具象的過程降低了理解難度。
課堂教學也可以通過分而治之的方式對教學內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整。人工智能涉及內(nèi)容與范圍多而雜，作為入門課程并不要面面俱到，根據(jù)學生層次，可以區(qū)分重點掌握和一般介紹的內(nèi)容，以點帶面鋪開，因此，根據(jù)學生特點，把成熟的基礎(chǔ)理論和這些理論的實際應(yīng)用整合，輔以其他新技術(shù)的穿插介紹，主要分三塊：
①人工智能的概念和發(fā)展，熟悉人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域；
②人工智能的基本技術(shù)，包括知識表示，邏輯推理、搜索策略、模糊理論等；
③涉及現(xiàn)實應(yīng)用，如：機器學習，模式識別，自然語言理解，智能控制等。
為了反映人工智能領(lǐng)域最新進展，教師還可以收集學生感興趣的最新成果專題信息，及時更新、調(diào)整教學內(nèi)容，通過與實際更緊密的融合接軌，對課堂上沒時間介紹而又較熱點的新知識，通過提供方向和資料解決，注重提高興趣的同時，也展示出課程學科特點、主流技術(shù)及發(fā)展趨勢。
3.2 緊密結(jié)合實際
Udacity的開設(shè)之初的目的就是學習為了解決現(xiàn)實問題，其人工智能課程設(shè)計也不例外，包含有實際遇到問題的解決，這種立竿見影的好處就是極大激發(fā)了興趣。
考慮到高年級學生對解決實際問題技術(shù)的興趣遠遠大于技術(shù)理論等細節(jié)，不想花太多時間去理解復雜而難以看到實踐效果的理論上，更想通過實際體驗解決問題增強成就感。教學內(nèi)容的設(shè)計尤其緊密結(jié)合實際運用。
傳統(tǒng)人工智能講授通過實例解答或推證式講述理論，如知識表示和搜索推理技術(shù)，該部分理論強，應(yīng)用實例少，往往學生感覺枯燥乏味，教師也感覺晦澀抽象，學生對所講內(nèi)容基本靠死記方法和步驟，這種僵化的教與學影響了教學效果。
因此，設(shè)計教學時尤其注重內(nèi)容的實用性。除了講授至今仍沿用和有效的基本原理和方法外，引入近年發(fā)展起來的方法和技術(shù)，如智能算法等，對這些內(nèi)容重點在技術(shù)的具體實現(xiàn)上，強調(diào)與實際的融合貫通。教學過程中加入與課程內(nèi)容對應(yīng)又可以用計算機實現(xiàn)的試用內(nèi)容。如模式識別應(yīng)用于手寫數(shù)字識別，通過仿真軟件模擬實現(xiàn)算法，獲得立竿見影的效果體驗，加深對算法的認識，引起學生濃厚的興趣。同時也對某些很有發(fā)展前景的技術(shù)興趣導入，如目前人工智能研究側(cè)重人類理性邏輯功能的模擬，而如果把情感智能考慮進去，才更有人性化的智能決策。這就是經(jīng)過了將近20年發(fā)展的情感計算，隨著可穿戴技術(shù)漸漸滲透進生活，引起更多關(guān)注，這些接地氣的內(nèi)容提升了興趣。
3.3 實踐能力的培養(yǎng)
Udacity 創(chuàng)始人史蒂芬斯博士的說過，“即使是最好的大學，其計算機課程所傳授的技能也是浮于理論的”。學習的目的是為了解決實際問題，帶著問題學習和思考，有利于主動學習的激發(fā)。這些方面，可以參考Udacity人工智能課程的實驗內(nèi)容修正。強調(diào)學習是為了解決實際問題服務(wù)的目標。
3.4 教學模式及教學方法的變化
3.4.1 實例教學法
人工智能內(nèi)容的抽象性決定了知識點的難度，Udacity人工智能課程教學中盡量把難懂的知識點結(jié)合現(xiàn)實中有趣實例，通過感性體驗提高理性理解，讓學生容易接受。筆者進行了一些化難為易的嘗試：如利用漢諾塔問題講解狀態(tài)空間的知識表示，通過野人過河的游戲程序步步領(lǐng)會理論精髓；結(jié)合下棋軟件體驗?zāi)M人腦思考的計算機博弈的極大極小搜索思路，這些實例教學激起了興趣，擴展了學生思路，拓寬了視野。
3.4.2 翻轉(zhuǎn)教學法
整門課程錄制課程小視頻還有一定難度，作為嘗試，選擇少量知識點錄制視頻進行翻轉(zhuǎn)教學。如抽象的理論部分，借鑒網(wǎng)上已有視頻資源融入教學過程，分解知識點破解難點，形象化與短時間的重復講解，增加學生對抽象內(nèi)容的理解，期間穿插核查對理解內(nèi)容的核查，并留出思考時間，強化學習效果。
3.4.3 交互環(huán)境的營造，輔助教學過程完善
1）基于聯(lián)通主義的學習交互[6-7]
在MOOC課程中，提供在線交流論壇，學習者建立課程組，學習組等方式交流，這種教與學、學與學的交互不但是網(wǎng)狀進行的，而且是即時的。學生將互動產(chǎn)生的內(nèi)容作為學習的中心，通過學習者不同認識的交互，建立新的認知結(jié)構(gòu)，拓寬了視野，更有利于問題的有效解決。這種互動交流分成三種形式：
①教師對統(tǒng)一回答提問集中且意義較大的疑難問題；
②學習者分享學習感悟；
③學生間交流帶來不同認知的碰撞。
以上三種情況的互動在課堂教學中也可以運用于課堂教學：及時分析整理共同問題，集中回復；課堂教學的互動除了課堂上及時了解學生反饋的互動，還有對解決問題的互動。課下互動可以利用學者網(wǎng)建立課程組，提供了較好的師生交流形式與效果，同時利用學習組在小組中分享互助，小組成員的交流引起認知碰撞，這種實際參與的體驗加深了理解，并鞏固學到內(nèi)容，這些資料的逐漸積累還可以復用。
2）基于行為主義的學習反饋[8]
MOOC 遵循了程序教學的一般原則，尤其注重學生反饋，像游戲一樣關(guān)卡設(shè)置讓整個過程充滿挑戰(zhàn)性，一些機器評分實現(xiàn)了及時學習反饋，擺脫了單向提供課程資源的弊端。課堂教學可以借鑒這種借助技術(shù)手段互動了解學生學習的情況，促使有意義學習的發(fā)生。
4 教學改革的實施
利用以上措施在《人工智能》課程的教學中實踐，通過在xMOOC教學模式中部分適當內(nèi)容引入翻轉(zhuǎn)教學法與利用學者網(wǎng)的課程交互，探索提高興趣，促進理論與實踐的融合，促進有意義學習的發(fā)生，提高學生實踐能力的途徑。通過觀察，調(diào)查與訪談等方式，了解學生在該教學模式中興趣與能力改善狀況，同時研究教師教學法轉(zhuǎn)變與教學水平變化的關(guān)系，根據(jù)追蹤研究效果，發(fā)現(xiàn)這種改善調(diào)動了學習興趣，促進了教學效果。實踐中通過建立實驗組（班）與對照組（班）、評價教學模式和教學效果等因素，不斷總結(jié)、修正和完善，期望建立適應(yīng)當前形勢與環(huán)境的有效的該課程的教學模式與教學方法。
5 結(jié)束語
筆者結(jié)合人工智能課程的教學實踐，針對本科高年級的教學特點和人工智能課程學科特點，提出在設(shè)計人工智能教學時，通過MOOC的教學模式和教學方法完善課堂教學，注重內(nèi)容的實用性和新穎性，適當穿插新方向的內(nèi)容，目標是將難學、枯燥、難理解的問題，變得易學、有趣、易理解。從學生反饋來看，這些方法起到了積極的實際效果，有效地提高了學習積極性。
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【關(guān)鍵字】人工智能；教育；進展
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2008）13―0018―03
人工智能是一門綜合的交叉學科，涉及計算機科學、生理學、哲學、心理學、哲學和語言學等多個領(lǐng)域。人工智能主要研究用人工的方法和技術(shù)，模仿、延伸和擴展人的智能，實現(xiàn)機器智能，其長期目標是實現(xiàn)人類水平的人工智能。[1]從腦神經(jīng)生理學的角度來看，人類智能的本質(zhì)可以說是通過后天的自適應(yīng)訓練或?qū)W習而建立起來的種種錯綜復雜的條件反射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回路的活動。[2]人工智能專家們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何構(gòu)造一個可以模仿人腦行為的系統(tǒng)。這一研究一旦有突破，不僅給學習科學以技術(shù)支撐，而且能反過來促使人腦的學習規(guī)律研究更加清晰，從而提供更加切實有效的方法論。[3]人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，使人工智能不僅成為學校教育的內(nèi)容之一，也為教育提供了豐富的教育資源，其研究成果已在教育領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了良好的效果，成為教育技術(shù)的重要研究內(nèi)容。
人工智能的研究更多的是結(jié)合具體領(lǐng)域進行的，其主要研究領(lǐng)域有：專家系統(tǒng)、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設(shè)計、機器人學、博弈、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中應(yīng)用較為廣泛與活躍的研究領(lǐng)域主要有專家系統(tǒng)、機器人學、機器學習、自然語言理解、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能，下面就這些領(lǐng)域進行闡述。
一 專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)是一個具有大量專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它使用人工智能技術(shù)，根據(jù)某個領(lǐng)域中一個或多個人類專家提供的知識和經(jīng)驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復雜問題。[5]專家系統(tǒng)主要組成部分為：知識庫，用于存儲某領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)的專門知識；綜合數(shù)據(jù)庫，用于存儲領(lǐng)域或問題的初始數(shù)據(jù)和推理過程中得到的中間數(shù)據(jù)或信息；推理機，用于記憶所采用的規(guī)則和控制策略的程序，使整個專家系統(tǒng)能夠以邏輯方式協(xié)調(diào)地工作；解釋器，向用戶解釋專家系統(tǒng)的行為；接口，使用戶與專家系統(tǒng)進行對話。近幾十年來，專家系統(tǒng)迅速發(fā)展，是人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領(lǐng)域，廣泛用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、軍事、石油化工、文化教育等領(lǐng)域。
目前，專家系統(tǒng)在教育中的應(yīng)用最為廣泛與活躍。專家系統(tǒng)的特點通常表現(xiàn)為計劃系統(tǒng)或診斷系統(tǒng)。計劃系統(tǒng)往前走，從一個給定系統(tǒng)狀態(tài)指向最終狀態(tài)。如計劃系統(tǒng)中可以輸入有關(guān)的課堂目標和學科內(nèi)容，它可以制定出一個課堂大綱，寫出一份教案，甚至有可能開發(fā)一堂樣板課，而診斷系統(tǒng)是往后走，從一個給定系統(tǒng)陳述查找原因或?qū)ζ溥M行分析，例如，一個診斷系統(tǒng)可能以一堂CBI（基于計算機的教學，computer-based instruction）課為例，輸入學生課堂表現(xiàn)資料，分析為什么課堂的某一部分效果不佳。在開發(fā)專家計劃系統(tǒng)支持教學系統(tǒng)開發(fā)（ISD）程序的領(lǐng)域中最有名的是梅里爾（Merrill）的教學設(shè)計專家系統(tǒng)（ID Expert）。[6]
教學專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)學生的特點（如知識水平、性格等），以最合適的教案和教學方法對學生進行教學和輔導。其特點為：同時具有診斷和調(diào)試等功能；具有良好的人機界面。已經(jīng)開發(fā)和應(yīng)用的教學專家系統(tǒng)有美國麻省理工學院的MACSYMA符號積分與定理證明系統(tǒng)，我國一些大學開發(fā)的計算機程序設(shè)計語言、物理智能計算機輔助教學系統(tǒng)以及聾啞人語言訓練專家系統(tǒng)等。[7]
目前，在教育中，專家系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用更多的集中于遠程教育，為現(xiàn)代遠程教育的智能化提供了有力的技術(shù)支撐。基于專家系統(tǒng)構(gòu)造的智能化遠程教育系統(tǒng)具有以下幾個方面的功能：具備某學科或領(lǐng)域的專門知識，能生成自己的提問和應(yīng)答； 能夠分析學生的特征，評價和記錄學生的學習情況，診斷學生學習過程中的錯誤并進行補救教學；可以選擇不同的教學方法實現(xiàn)以學生為主體的個別化教學。[8]目前應(yīng)用于遠程教育的專家系統(tǒng)有智能決策專家系統(tǒng)、智能答疑專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學資源專家系統(tǒng)、智能導學系統(tǒng)和智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)等。
二 機器人學
機器人學是人工智能研究是一個分支，其主要內(nèi)容包括機器人基礎(chǔ)理論與方法、機器人設(shè)計理論與技術(shù)、機器人仿生學、機器人系統(tǒng)理論與技術(shù)、機器人操作和移動理論與技術(shù)、微機器人學。[9]機器人的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：第一代機器人是以 “示教―再現(xiàn)”方式進行工作；第二代機器人具有一定的感覺裝置，表現(xiàn)出低級智能；第三代機器人是具有高度適應(yīng)性的自治機器人，即智能機器人。目前開發(fā)和應(yīng)用的機器人大多是智能機器人。機器人技術(shù)的發(fā)展對人類的生活和社會都產(chǎn)生了重要影響，其研究和應(yīng)用逐漸由工業(yè)生產(chǎn)向教育、環(huán)境、社會服務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域擴展。
機器人技術(shù)涉及多門科學，是一個國家科技發(fā)展水平和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化、信息化的重要標志，因此，機器人技術(shù)是世界強國重點發(fā)展的高技術(shù)，也是世界公認的核心競爭力之一，很多國家已經(jīng)將機器人學教育列為學校的科技教育課程，在孩子中普及機器人學知識，從可持續(xù)和長遠發(fā)展的角度，為本國培養(yǎng)機器人研發(fā)人才。[10]在機器人競賽的推動下，機器人教育逐漸從大學延伸到中小學，世界發(fā)達國家例如美國、英國、法國、德國、日本等已把機器人教育納入中小學教育之中，我國許多有條件的中小學也開展了機器人教育。
機器人在作為教學內(nèi)容的同時，也為教育提供了有力的技術(shù)支撐，成為培養(yǎng)學習者創(chuàng)新精神和實踐能力的新的載體與平臺，大大豐富了教學資源。多年來，我國中小學信息技術(shù)教育的主要載體是計算機和網(wǎng)絡(luò)，教學資源單一，缺乏前瞻性。教學機器人的引入，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，還為教學提供了豐富的、先進的教學資源。隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，教學機器人種類越來越多，目前在中小學較為常用的教學機器人有：能力風暴機器人、通用機器人、未來之星機器人、樂高機器人、納英特機器人、中鳴機器人等。
三 機器學習
機器學習是要使計算機能夠模仿人的學習行為，自動通過學習來獲取知識和技巧，[11]其研究綜合應(yīng)用了心理學、生物學、神經(jīng)生理學、邏輯學、模糊數(shù)學和計算機科學等多個學科。機器學習的方法與技術(shù)有機械學習、示教學習、類比學習、示例學習、解釋學習、歸納學習和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學習等，近年來，知識發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)挖掘是發(fā)展最快的機器學習技術(shù)。機器學習（自動獲取新的事實及新的推理算法）是使計算機具有智能的根本途徑，對機器學習的研究有助于發(fā)現(xiàn)人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。[12]
隨著計算機技術(shù)的進步和機器學習研究的深入，機器學習系統(tǒng)的性能大大提高，各種學習算法的應(yīng)用范圍不斷擴大，例如將連接學習用于圖文識別，歸納學習、分析學習用于專家系統(tǒng)等，大大推動了在教育中的應(yīng)用，例如在建構(gòu)適應(yīng)性教學系統(tǒng)中，用機器學習與樸素的貝葉斯分類器動態(tài)了解學生的學習偏好，有較高的準確率[13]。基于案例的推理（case-based reasoning，CBR）是一種新興的機器學習和推理方法，其核心思想是重用過去人們解決問題的經(jīng)驗解決新問題，在計算機輔助教育方面，已經(jīng)出現(xiàn)了基于CBR的圖形仿真教育系統(tǒng)，并且，針對個體特征的教育教學方法研究也有所突破。[14]另外，數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)在生物醫(yī)學、金融管理、商業(yè)銷售等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，不僅給機器學習注入新的生機，也為機器學習在教育中的應(yīng)用提供了新的前景。
四 自然語言理解
自然語言理解就是研究如何讓計算機理解人類的自然語言，以實現(xiàn)用自然語言與計算機之間的交流。一個能夠理解自然語言信息的計算機系統(tǒng)看起來就像一個人一樣需要有上下文知識以及根據(jù)這些上下文知識和信息用信息發(fā)生器進行推理的過程。[15]自然語言理解包括口語理解和書面理解兩大任務(wù)，其功能為：回答問題，計算機能正確地回答用自然語言提出的問題；文摘生成，計算機能根據(jù)輸入的文本產(chǎn)生摘要；釋義，計算機能用不同的詞語和句型來復述輸入的自然語言信息；翻譯，計算機能把一種語言翻譯成另外一種語言。由于創(chuàng)造和使用自然語言是人類高度智能的表現(xiàn)，因此對自然語言處理的研究也有助于揭開人類高度智能的奧秘，深化對語言能力和思維本質(zhì)的認識。[16]
自然語言理解最早的研究領(lǐng)域是機器翻譯，隨著應(yīng)用研究的廣泛開展，也為機器人和專家系統(tǒng)的知識獲取提供了新的途徑，例如由MIT研制的指揮機器人的自然語言理解系統(tǒng)SHRDLU就可以接收自然語言，進行人機對話，回答關(guān)于桌面上積木世界中的各種問題。同時，對自然語言理解的研究也促進了計算機輔助語言教學和計算機語言設(shè)計等方面的發(fā)展，例如“希賽可”網(wǎng)絡(luò)智能英語學習系統(tǒng)，這個基于網(wǎng)絡(luò)的“人-機”語境的建立，突破了普通英語教師和傳統(tǒng)的單機的多媒體教學軟件所能具備能力限制，也比建立于網(wǎng)絡(luò)的“人-人”語境更具靈活性，可以為遠程學習者提供良好的英語學習支持，在國內(nèi)第一次系統(tǒng)地將用自然語言進行的人機對話系統(tǒng)應(yīng)用在計算機輔助外語教學上，在國際上也是一種創(chuàng)新。[17]
五 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是在對大腦的生理研究的基礎(chǔ)上，用模擬生物神經(jīng)元的某些基本功能的元件（即人工神經(jīng)元），按各種不同的聯(lián)結(jié)方式組織起來的一個網(wǎng)絡(luò)，其目的在于模擬大腦的某些機理與機制，實現(xiàn)某個方面的功能，例如可以用于模仿視覺、模式識別、聲音信號處理、控制、故障診斷等領(lǐng)域，人工神經(jīng)元是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本單元。[18]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有兩種基本結(jié)構(gòu)：遞歸（反饋）網(wǎng)絡(luò)和多層（前饋）網(wǎng)絡(luò)，兩種主要學習算法：有指導式學習和非指導式學習。
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從模擬人類大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和行為出發(fā)，具有大規(guī)模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應(yīng)和自學習能力，特別適合于處理需要同時考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問題，[19]這使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更大的發(fā)展?jié)撃埽壳耙呀?jīng)開發(fā)和應(yīng)用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型有30多種。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在教育中的應(yīng)用大多是與教學專家系統(tǒng)相結(jié)合，以此來改進教學專家系統(tǒng)的性能，提高智能性，使其在教學過程中對突發(fā)問題具有更好的應(yīng)對能力。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學校管理中也得到應(yīng)用，例如采用誤差反傳算法（BP）的多層感知器已應(yīng)用于高校管理之中。
六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)
分布式人工智能是分布式計算與人工智能結(jié)合的結(jié)果，研究目標是要創(chuàng)建一種能夠描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型，主要研究問題是各Agent之間的合作與對話，包括分布式問題求解和多Agent系統(tǒng)兩個領(lǐng)域。[20]分布式人工智能系統(tǒng)一般由多個Agent組成，每個Agent又是一個半自治系統(tǒng)，Agent之間及Agent與環(huán)境之間進行并發(fā)活動并進行交互來完成問題求解。[21]由于分布式人工智能系統(tǒng)具有并行、分布、開放、協(xié)作和容錯等優(yōu)點，在資源、時空和功能上克服了單智能系統(tǒng)的局限性，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。
分布式人工智能中的Agent和多Agent技術(shù)在教學中的應(yīng)用逐漸受到關(guān)注。在教學中引入Agent可以有效地提高教學系統(tǒng)的智能性，創(chuàng)造良好的學習情境，并能激發(fā)學習者的學習興趣，進行個性化教育。目前，Agent和多Agent技術(shù)多用于遠程智能教學系統(tǒng)，通過利用其分布性、自主性和社會性等特點，提高網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)的智能性，使教學資源得到充分利用，并可實現(xiàn)對學習者的學習行為進行動態(tài)跟蹤，為學習者的網(wǎng)絡(luò)學習創(chuàng)造合作性的學習環(huán)境。在網(wǎng)絡(luò)教學軟件中應(yīng)用Agent技術(shù)的一個典型是美國南加利福尼亞大學（USC）開發(fā)的教學Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學軟件中取得的良好效果，促進了研究者對分布式人工智能在教育中的應(yīng)用研究。
綜上所述，科學技術(shù)的發(fā)展將會推動人工智能技術(shù)在教育中應(yīng)用的廣度和深度。從人工智能的應(yīng)用趨勢來看，人工智能在教育中應(yīng)用的擴展可以通過以下三個方面進行：一是人工智能與其他先進信息技術(shù)結(jié)合。人工智能已經(jīng)與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等有效的融合，為提高學習效率和效度提供了有力的技術(shù)支持，而引起教育技術(shù)界廣泛關(guān)注。[23]例如人工智能技術(shù)通過與多媒體技術(shù)相結(jié)合，可以提高智能教學系統(tǒng)的教學效果；與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)相結(jié)合，可以提高和改進遠程教育的智能性。二是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域間的集成。人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域之間并不是彼此獨立，而是相互促進，相互完善，它們可以通過集成擴展彼此的功能和應(yīng)用能力。例如自然語言理解與專家系統(tǒng)、機器人的集成，為專家系統(tǒng)和機器人提供了新的知識獲取途徑。三是人工智能的研究和應(yīng)用出現(xiàn)了許多新的領(lǐng)域，它們是傳統(tǒng)人工智能的延伸與擴展，這些新領(lǐng)域有分布式人工智能與Agent、計算智能與進化計算、數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)以及人工生命等[24]，這些發(fā)展與應(yīng)用蘊藏著巨大潛能，必將對教育產(chǎn)生重要的影響。
技術(shù)發(fā)展不斷發(fā)揮著引導教育技術(shù)研究的作用，一種新興技術(shù)的出現(xiàn)總是會掀起相應(yīng)的研究熱潮, 引發(fā)對技術(shù)在教育中應(yīng)用的探討、評價以及與傳統(tǒng)技術(shù)的對比。[25] 人工智能作為一門交叉的前沿學科，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭論，但從其研究成果與應(yīng)用效果來看，有著廣闊的應(yīng)用前景，值得進一步的開發(fā)和利用。
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構(gòu)建未來學校形態(tài)，營造智能校園環(huán)境
升級優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施。福田教科院附小大力推行教育管理數(shù)字化，構(gòu)建具有附小特色的“掌上附小”教學管理系統(tǒng)，建設(shè)了附小特色數(shù)字中心機房，實現(xiàn)評價系統(tǒng)云處理，學生學業(yè)成績大數(shù)據(jù)綜合平臺分析，優(yōu)化完善學校教學資源庫，學科資源覆蓋率達90%以上。基于5G技術(shù)，一方面完善校園安全管控信息化建設(shè)，提升校園實施視頻監(jiān)控水平；另一方面，以“5G+互動教學”推動教育教學模式創(chuàng)新，鼓勵跨校區(qū)課程協(xié)同共享，“自動跟蹤錄播教室”“未來閱覽室”等先進的信息化設(shè)施陸續(xù)啟用。目前學校已實現(xiàn)教育管理數(shù)字化應(yīng)用全覆蓋。重構(gòu)創(chuàng)新教學空間。重構(gòu)后的福田教科院附小具有五種空間形式：一是“研學創(chuàng)中心”，是基于項目式學習、問題探究、滿足高水平學習者（教師、學生）能力的學習研究創(chuàng)新的空間；二是“學科大觀園”，以學科核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建學科教學情景空間、全學科班級圖書角，在真實空間中感受學科魅力；三是“學校文化長廊”，利用此空間打造智慧圖書館、校園歷史博物館，凝聚、展現(xiàn)附小校園文化；四是“創(chuàng)意盒子”，這是一個創(chuàng)新型的孵化器，在此空間師生可以參與各種科技類創(chuàng)新項目，實現(xiàn)“讓創(chuàng)意可見，讓思維有型”；五是“云上學院”，搭建自選式創(chuàng)新學習超市，組建項目化學習網(wǎng)絡(luò)社區(qū)空間。
引領(lǐng)規(guī)劃整體設(shè)計，打造前沿智慧課程
兩年來，學校先后邀請了20多位教育教學、信息化水平前沿的專家為全校教師量身定制項目化及學科融合課程培訓計劃，積極引導各學科探索開發(fā)“信息化特色課程”“AI+”特色課程，充分利用學校信息化教學空間，根據(jù)教學大綱要求，開展智慧科技特色校本課程，并探索開發(fā)科技與五育融合課程。重塑年級組內(nèi)各學科相對獨立的形態(tài)，形成五育融合教研共同體，打通學科之間的壁壘。五育融合理念下的課程融合，是基于知識、經(jīng)驗、社會需求的融合。將其形成“學科+”的課程形態(tài)，即“學科+學科”“學科+生活”“學科+社會”“學科+活動”等課程形態(tài)。
AI賦能智慧教學，創(chuàng)設(shè)育人新生態(tài)
信息技術(shù)賦能學科教學。深圳教育以教育部信息化“雙區(qū)”建設(shè)為有力抓手，以信息技術(shù)深化教育教學改革，不斷探索新型教與學模式。信息技術(shù)賦能學科教學一直是劉銳娟倡導的教育教學方式。認知科學與智能技術(shù)的結(jié)合將使教與學變得多元化，并且可進行低成本、高效能的個性化定制，幫助學習者設(shè)計更有效的學習策略。2021年，福田教科院附小成功申報國家級課題《信息技術(shù)賦能學科教學與區(qū)域教研的實踐研究》。同時，福田教科院附小以青年教師“青藍杯”基本功大賽和骨干教師“紅燭杯”教學展示為契機，通過公開課、錄像課、微課錄制等活動，激發(fā)更多教師利用信息技術(shù)手段，在學習空間、教學方式、學習內(nèi)容和學習方式上實現(xiàn)教學模式的創(chuàng)新。學生方面，學校積極普及人工智能課程，探索人工智能教學的路徑和策略，以期實現(xiàn)提升學生信息素養(yǎng)、普及全民智能教育、培養(yǎng)人工智能人才的目標，為促進中小學人工智能教育、推動教育教學改革和創(chuàng)新發(fā)展提供參考。智能體育守護生命本色。深圳市福田區(qū)是中國教育科學研究院的綜合改革實驗區(qū)，福田教科院附小是全區(qū)首批參與中國教科院的重點課題《中國學校體育智慧系統(tǒng)研究》的學校，學校多年來一直堅持致力于智慧體育探索研究，實施青少年健康體能促進與干預方案。2021年12月，劉銳娟親自主持的中國教育科學研究院《中國青少年健康體能研究》課題項目子課題《“雙減”背景下對智慧體育校園構(gòu)建的研究》順利開題。2022年1月，以學校為牽頭單位的“智能體育學生數(shù)據(jù)分析與教學應(yīng)用實踐共同體”項目榮耀入選教育部“2021年度教育信息化教學應(yīng)用實踐共同體項目”。基于學校智能教學基礎(chǔ)和理念，劉銳娟在體育科組率先嘗試依托AI技術(shù)精準監(jiān)測與評價學生的體能訓練，利用運動數(shù)據(jù)采集裝備+綜合管理平臺，通過學生佩戴的傳感器設(shè)備，實時采集每位學生運動過程中的心率及運動負荷情況等數(shù)據(jù)，對潛在的運動風險進行實時的評估與預警，把學生的體質(zhì)數(shù)據(jù)形成電子成長檔案，為教師設(shè)計合理的體育課程提供參考，為學生的體質(zhì)健康保駕護航。多樣態(tài)教學促進學生個性化發(fā)展。一是在線教學求質(zhì)量，創(chuàng)新課堂新生態(tài)。在常態(tài)化疫情防控和泛在學習普及的雙重背景下，在線教學模式應(yīng)運而生，從學生學習需求出發(fā)，搭建適合學生學習的平臺，采用個性化的學習模式，提供全程化的學習支持服務(wù)，以提高學生學習效率。二是探索混合式教學模式，推進泛在化學習發(fā)展。項目化混合式研究團隊結(jié)合學段特點、學校校情，以調(diào)查研究作為基礎(chǔ)，以教師培訓、課程實踐、評價改革作為抓手，以項目化課程為載體，以混合式教學為手段，在校內(nèi)進行探索實驗。
多元評價，看見動態(tài)成長
關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；未來課堂；教學設(shè)計
中圖分類號：TP391.9；G420 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）010-0-01
一、引言
信息技術(shù)快速發(fā)展，以計算機、通信、人工智能等為標志的信息技術(shù)的層出不窮，不斷創(chuàng)新的技術(shù)改變了信息的呈現(xiàn)、傳輸和存儲和人類獲取和處理信息的方式。隨著技術(shù)也越來越智能化，計算機科學與技術(shù)以技術(shù)為中心開始逐步轉(zhuǎn)向以人為中心，人與技術(shù)、人與資源自然、和諧的交互理念在教學領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，給教學者和學習者的工作方式和學習環(huán)境帶來了巨大的變化，教師和同學需要不斷地熟悉新技術(shù)，將技術(shù)有效地應(yīng)用于教學與學習的過程之中。使得傳統(tǒng)的課堂教學逐漸從從單一技術(shù)的教室轉(zhuǎn)變?yōu)檫\用廣泛現(xiàn)代化技術(shù)的新型教學環(huán)境普通教室（original Class-room）轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)增強教室（Technology Enhanced Class-room），未砜翁鎂哂腥誦曰、混合性、開放性、交互性、智能性、生態(tài)性等特性，應(yīng)該堅持“人塑造環(huán)境，環(huán)境塑造人”的教學新思路，建立人與環(huán)境之間的和諧關(guān)系，這就要求教師在教學過程中、學生在學習過程中必須提高自身對所環(huán)境的認識。
未來課堂（FutureClassroom或者Classroom of the Future）相對于傳統(tǒng)和現(xiàn)代課堂而言，已經(jīng)成為教學技術(shù)研究的一個新領(lǐng)域。未來課堂應(yīng)運而生，旨在培養(yǎng)學生具備面向新世紀新環(huán)境的技能。未來課堂借助智能空間、云計算和人體工學等技術(shù)，吸收了人本主義、互動教學、環(huán)境心理學等教學理論的精華，以互動為核心展開教學活動，使人的認知、技能和情感發(fā)展和諧統(tǒng)一。
二、信息技術(shù)在未來課堂教學中的智慧化
信息化社會背景下學生對學習環(huán)境提出許多全新的訴求，信息技術(shù)提倡數(shù)字化的現(xiàn)代學習環(huán)境的建立，而數(shù)字化學習環(huán)境的高端形態(tài)是智慧學習環(huán)境，信息技術(shù)提有效促進了學習與教學方式的變革。智慧學習環(huán)境對學習場所、學習者教育工作者、學習手段。測評體系等提出了要求，智慧學學習場所能夠感知學習情景、學習者能夠使用智慧化學習環(huán)境識別學習者特征，學習互動工具便于教學，互動性強，測評體系能夠自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習。
智能空間（Smart Space）是具有動態(tài)、主動、可思維、開放、多變等特性的建筑空間，是嵌入了計算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的現(xiàn)實空間。，智能空間按照從獨立的智能空間―開放的智能空間―智能社區(qū)層層遞進的方式建立擁有立體、連續(xù)的智能空間交互通道，不同的智能學習空間能夠自發(fā)地發(fā)生交互，不同的智能學習空間根據(jù)用戶的要求相互之間進行資源共享來完成為用戶服務(wù)的任務(wù)。智能空間內(nèi)許多便捷的交互接口可以人們方便地獲得計算機系統(tǒng)的服務(wù)，是智慧學習環(huán)境的一種實體形式和實現(xiàn)基礎(chǔ)。
未來課堂是一個智能學習空間具體形式，是一個富交互環(huán)境。在未來課堂中大量運用計算機多媒體設(shè)備、動態(tài)交互技術(shù)嵌入情景感知模塊等諸多模塊，這些互相協(xié)作的模塊主動為用戶提供服務(wù)。未來課堂能識別和感知課堂主體的動作和目的；理解和預測課堂主體在完成教與學任務(wù)過程中的需求；方便課堂主體對各種信息源進行交互。課堂主體利用移動設(shè)備可以無縫地對未來課堂中的經(jīng)歷的記錄進行檢索回放，未來課堂支持多人協(xié)同與遠程用戶協(xié)同工作等。
三、基于計算機科學技術(shù)構(gòu)建未來課堂教學模式的建構(gòu)
在教學過程中，與傳統(tǒng)課堂、現(xiàn)代課堂相比，未來課堂改變了學習方式，拓寬了學習領(lǐng)域，更加重視學生對知識的探索能力，更加重視學生在學習過程中的合作探究，更加重視學生在學習過程中的情感體驗。未來課堂學習內(nèi)容與現(xiàn)實生活的緊密結(jié)合培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。未來課堂根據(jù)學科特征、學習者能力培養(yǎng)需要可以適應(yīng)不同學科性質(zhì)的課程，調(diào)整相應(yīng)的課堂教學模式。但無論選擇何種模式，都應(yīng)體現(xiàn)以人為本、學生主導、自主、主動、探究、互動等理念；未來課堂的教學模式特別注重學習者能力的培養(yǎng)包括講授型、研究型、探究式、基于問題解決的教學相結(jié)合的教學模式；情境-探究、游戲化、體驗式、虛實結(jié)合-遠程協(xié)同教學模式等。未來課堂的教學模式能夠充分利用未來課堂的架構(gòu)培養(yǎng)學習者分析解決問題的能力。
建構(gòu)的未來課堂教學模式需要對學習者的主體性進行凸顯，更多的關(guān)注學習者的差異性，有利于促進社會化學習，有利于促進未來課堂的開放性，彰顯教學過程的生成性和教與學活動的混合性等理念。
構(gòu)建的未來課堂教學模式在實施過程中能夠?qū)崿F(xiàn)期望目標。第一，學習者能夠充分利用未來課堂所能提供的環(huán)境和活動進行個體學習和社會化學習。第二，學習者和教師能夠在未來課堂教與學的活動中培養(yǎng)學生面向社會面向未來的技能。第三，形成開放高效的未來課堂教學，教師的教學與學習者的學習應(yīng)是快樂的、高效的。
四、結(jié)語
“人塑造環(huán)境，環(huán)境塑造人”決定了在當今計算機科學與技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，必須進行教學機制改革，積極發(fā)展未來課堂教育，豐富未來課堂教育的形式，強化未來課堂的智慧化，理清未來課堂的發(fā)展模式和人才培養(yǎng)目的。
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[關(guān)鍵詞]未來課堂；智慧學習環(huán)境；智能學習空間；設(shè)計
[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [文章編號]672-0008（2012）05-0042-08
一、引言
以計算機、通信、人工智能等為標志的信息技術(shù)快速發(fā)展及在教育教學領(lǐng)域的應(yīng)用，使得我們傳統(tǒng)的課堂也漸漸從普通教室轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)增強教室（Technology Enhanced Class-room）從單一技術(shù)的教室應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)榉杭夹g(shù)的教學環(huán)境。這既是科學技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，也是社會發(fā)展對技術(shù)教育教學應(yīng)用的應(yīng)然要求。正如美國前副總統(tǒng)阿爾·戈爾所說：“美國的每一個孩子都應(yīng)當接受21世紀的教育，都應(yīng)當使用21世紀的技術(shù)。”當今。我們所面臨的學習者被稱為是網(wǎng)絡(luò)一代/數(shù)字后代（Digital Generation/Digital Natives），這一代的學習者正以與他們的父母截然不同的方式學習、玩樂、溝通、工作以及創(chuàng)造社群，他們利用網(wǎng)絡(luò)，毫不費力地突破了地域和時間的限制，利用指尖橫跨世界。他們崇尚自由和選擇權(quán)，追求個性化，喜歡交談、討厭說教、天生就善于協(xié)作，他們會仔細監(jiān)督你和你的組織，堅持做正直的人，就算是在上班或是上學。他們也想過得有趣些。速度才是生活的常態(tài)，創(chuàng)新就是生活的一部分。時代的發(fā)展要求我們培養(yǎng)出富有創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神的學習者。課堂是教學的主陣地，理想的課堂應(yīng)是互動的，知性靈動的天地。這些都需要我們改變現(xiàn)有的課堂的物理架構(gòu)和教學樣式。
從技術(shù)教育應(yīng)用的歷史來看，教育技術(shù)的發(fā)展史其實就是技術(shù)發(fā)展及其在教育教學領(lǐng)域應(yīng)用的歷史。技術(shù)的層出不窮，改變了信息的呈現(xiàn)、傳輸和存儲，也改變了人類對于信息的獲取和處理方式，但技術(shù)的不斷推陳出新，同時也給教學者和學習者帶來了很大的挑戰(zhàn)，他們需要不斷地去熟悉這些新技術(shù)，并將這些技術(shù)有效地應(yīng)用于教與學的過程。幸運的是，隨著社會對人的關(guān)注，技術(shù)也越來越智能化，從過去以技術(shù)為中心轉(zhuǎn)向以人為中心，使人可以從繁雜的技術(shù)操作中解放出來，實現(xiàn)與技術(shù)、資源最為自然、和諧的交互，將自己的注意力集中于學習過程。借用環(huán)境行為學、社會學等學科的觀點，“人塑造了環(huán)境，環(huán)境也塑造了人”。提高課堂主體對自身及其所處教與學環(huán)境的認識，建立和諧的人與環(huán)境之間的關(guān)系，是未來課堂研究的一個重要主題。
目前。國內(nèi)外關(guān)于未來課堂（教室）研究已經(jīng)引起了各國政府、全球知名企業(yè)、高等學校、科研院所以及中小學校等機構(gòu)的關(guān)注，未來課堂設(shè)計與應(yīng)用已經(jīng)成為了教育技術(shù)學研究的一個新領(lǐng)域。
二、未來課堂的特性及教與學的特點
（一）未來課堂的概念界定及特性
關(guān)于未來課堂的界定，國內(nèi)外的文獻中目前尚無統(tǒng)一的論述，對于未來課堂，從名稱上有“未來教室”和“未來課堂”兩大類。
Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一書中指出，未來課堂是一個集成了技術(shù)與軟件。提供給學生一些替代方法和選擇以達到規(guī)定的目標的課堂。它們鼓勵形成一個讓學生一起工作計劃，分享經(jīng)驗和教訓和進行概念化的學習，而不是單純記憶一些信息的環(huán)境。
美國的《每日論壇》報在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未來的課堂是一個學習環(huán)境，采用創(chuàng)新的教育活動，從課堂管理到教學的所有方面提高對技術(shù)的使用。它能使教學者和學習者成為優(yōu)越的學習環(huán)境的一部分。
臺灣的陳曼萃認為，未來教室是指這樣一種教室環(huán)境，教學上，希望由過去單向的講授教學。轉(zhuǎn)變成為師生互動的學習模式，引發(fā)及提高學生的學習興趣，并進而啟發(fā)學生的創(chuàng)意與思考：同時。讓學生有更大的自由可以依自己的喜好選擇學習及進行探索的方式，以多元的管道汲取知識。包括使用各類的硬件載具，如計算機、學習機、電視、手機、電子書等。
臺灣的賴阿福認為，未來教室可定義為一個高度信息化、互動性強、整合性佳的教學與學習環(huán)境，適合進行信息融入教學、數(shù)字學習，教師可運用多元教學策略在講授、評量、診斷、互動、討論、探究等教學過程中，除了能強化教學效能及學習成效外，亦能提升學習者的關(guān)鍵能力（包含問題解決、創(chuàng)意思考、批判思考、溝通表達、信息應(yīng)用等能力）。
臺灣資策會在“2009年的數(shù)位典藏與學習之產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推動”計劃中提出，未來教室為將新興的數(shù)位教學終端設(shè)備與數(shù)位內(nèi)容進行整合，輔以適當?shù)慕虒W模式與方法，發(fā)揮Ac-tive Learning（主動學習）的成效，培養(yǎng)學生高層次能力的教育體系與環(huán)境。未來教室即是將科技工具運用在教學上，且強調(diào)團體的交互式教學。并以學習者為中心設(shè)計教材，創(chuàng)造出協(xié)同合作之虛實整合學習環(huán)境。
臺灣的《啟動學習革命》一書中認為，“未來教室=無所不在的學習環(huán)境+電子書包+隨意教室+遠距實驗室+高互動教室+相連教室”。在未來教室里，無處不可以學習，還可以跨班際、校際甚至國際進行交流。
未來教室是指將高新技術(shù)融入教育，創(chuàng)造全新的互動教育環(huán)境。未來教室的目標能力是培養(yǎng)學生的分析力、創(chuàng)新力，教學方式是多向的，以學生為中心進行學習，學生能夠進行主動、探索性學習。
未來教室是一個集多媒體教室、計算機教室、微格教室、校園電視臺等多種環(huán)境為一體的新形式教學環(huán)境，其中使用了包括電子白板、數(shù)字筆、電視（顯示）墻、無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字攝像在內(nèi)的多種技術(shù)，讓學生充分體驗到計算機技術(shù)發(fā)展所帶來的便利。體驗到利用新技術(shù)進行學習盼快樂。
未來教室便是利用先進的新一代信息科技，改變傳統(tǒng)學校教室的學習環(huán)境，建立師生間雙向互動的教育學習模式，不但能刺激學生學習動機與創(chuàng)新、探究之精神。更讓教師能夠豐富教材內(nèi)容以及輕松教學。未來教室應(yīng)該是一個廣義的概念，包括教師的教學工具、學生的學習環(huán)境等。
英特爾全球教育總監(jiān)Brian Gonzalez認為，未來的課堂是“顛倒的課堂”。是指教育者賦予學生更多的自由。把知識傳授的過程放在教室外，讓大家選擇最適合自己的方式接受新知識；而把知識內(nèi)化的過程放在教室內(nèi)，以便同學之間、同學和老師之間有更多的溝通和交流。
王珠珠認為，未來教室是一個以學生為中心的教學的、鼓勵學生多方面的進步的，是一個能夠展現(xiàn)、呈現(xiàn)或者使用、分享或者多媒體的，應(yīng)該是能夠合作研究，能夠便于信息交流的，應(yīng)該是批判性思考，并且能夠主動的計劃和行動的這樣一個真實和虛擬環(huán)境的整合的這樣一個環(huán)境，或者叫結(jié)合的一個環(huán)境。
宋衛(wèi)華認為，未來教室是一種利用電子白板技術(shù)、投影技術(shù)、智能空間技術(shù)、無線射頻技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等手段，在現(xiàn)代創(chuàng)新教育理念的指導下，構(gòu)建出以培養(yǎng)學生21世紀創(chuàng)新技能為目的，以互動為核心，能夠激發(fā)學生學習興趣，促進學生協(xié)作、探究學習的一種教室環(huán)境。
楊宗凱教授認為，未來的教室一定是云端教室，包括電子課本、電子課桌、電子書包、電子白板等，在資源方面，由模擬媒體到數(shù)字媒體，再到網(wǎng)絡(luò)媒體，資源最終都在教育云上，內(nèi)容達到極大豐富，從而滿足個性化的學習。
通過對上述定義進行分析，可以看出，目前，已有對未來課堂（教室）的界定一個共有的趨勢是關(guān)注于利用新興的技術(shù)創(chuàng)建一個教與學的環(huán)境，促進學習者的學習和相關(guān)技能的培養(yǎng)。綜合以上學者對未來課堂（教室）的概念界定研究，本文認為，未來課堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相對于傳統(tǒng)和現(xiàn)代課堂而言的，是以人本主義、互動、環(huán)境心理學等相關(guān)理論和智能空間、云計算、人體工學等技術(shù)的支持下，以互動為核心，以充分發(fā)揮課堂組成各要素（人、技術(shù)、資源、環(huán)境和方法等）的作用，實施教與學，以促進人的認知、技能和情感的學習與發(fā)展的教與學的環(huán)境與活動。
未來課堂的特性主要體現(xiàn)在未來課堂的人性化、混合性、開放性、智能性、交互性和生態(tài)性等方面。人性化主要體現(xiàn)在技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用上。更多地體現(xiàn)以人為本的精神：混合性則主要體現(xiàn)在未來課堂可以實現(xiàn)多種教與學活動的混合，正式學習和非正式學習結(jié)合，虛擬課堂和現(xiàn)實課堂的混合。不同交互類型的混合等：開放性主要體現(xiàn)在課堂教學組織形式的開放以及教學資源的開放：智能性則體現(xiàn)在未來課堂應(yīng)是一個智能化的學習空間，具有自然便捷的交互接口，以支持教與學主體方便地獲得未來課堂設(shè)備的服務(wù)：生態(tài)性則體現(xiàn)在未來課堂應(yīng)是一種平等、和諧、開放的生態(tài)系統(tǒng)。
（二）未來課堂教與學的特點
未來課堂的教與學的過程是以學生為中心的、自主的、個性化的。在學習內(nèi)容上，不管是哪個領(lǐng)域。都要學習批判性思維、復雜問題的解決、合作以及多媒體通訊等21世紀的專業(yè)知識與能力：從技術(shù)對學習的促進方式上看，作為以泛技術(shù)環(huán)境為特征的未來課堂，可以通過不同技術(shù)來支持不同類型的學習，多媒體的呈現(xiàn)形式、網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)社群可以為學生的學習創(chuàng)造機會：從學習的時間和場所上看，學生可以隨時隨地按需學習，技術(shù)為按需學習和全方位學習搭建了關(guān)鍵性的橋梁。使學習資源通過正式學習和非正式學習得以有效利用：從學習主體的廣泛性角度看，未來課堂則是提供了靈活的信息呈現(xiàn)方式、學生知識表征方式和活動參與方式，體現(xiàn)為所有課堂教與學主體提供服務(wù)。使所有人都能夠得到合適和有效地支持。
三、未來課堂：智慧學習環(huán)境
智慧學習環(huán)境目前也已開始受到教育技術(shù)學界研究者的關(guān)注，《開放教育研究》雜志從2012年開始開辟“智能學習環(huán)境”專欄，北京師范大學教育學部知識工程研究中心和加拿大Athabasca（阿薩巴斯卡）大學計算機和信息系統(tǒng)學院也聯(lián)合主辦了“北京師范大學一阿薩巴斯卡大學首屆“智慧學習環(huán)境國際研討會”。
智慧學習環(huán)境是數(shù)字學習環(huán)境的高端形態(tài)，是社會信息化背景下學生對學習環(huán)境發(fā)展的訴求，也是有效促進學習與教學方式變革的支撐條件。智慧學習環(huán)境的目標是使得學習場所能夠感知學習情景，識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習。
智能空間（smart Space）是智慧學習環(huán)境的一種實體形式，也是智慧學習環(huán)境實現(xiàn)的基礎(chǔ)，是嵌入了計算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的工作或生活空間，具有自然便捷的交互接口。以支持人們方便地獲得計算機系統(tǒng)的服務(wù)。智能空間作為信息時代的產(chǎn)物是具有動態(tài)、主動、可思維、開放、多變等特性的建筑空間。
參照NIST（美國國家技術(shù)標準研究院）給出的智能空間具備的功能和為用戶提供的服務(wù)標準，我們認為，作為智能空間的特定應(yīng)用形式，未來課堂也應(yīng)是一個智能學習空間，它應(yīng)包括能識別和感知課堂主體以及他們的動作和目的，理解和預測這些主體在完成教與學任務(wù)過程中的需求：課堂主體能方便地與各種信息源（包括設(shè)備和數(shù)據(jù)）進行交互：他們所攜帶或使用的移動設(shè)備可以無縫地與未來課堂這一智能學習空間的基礎(chǔ)設(shè)施進行交互：未來課堂能夠提供豐富的信息顯示：提供對發(fā)生在未來課堂中的經(jīng)歷的記錄，以便在以后檢索回放：支持未來課堂中多人的協(xié)同工作以及與遠程用戶的沉浸式的協(xié)同工作等。
智能學習空間還是一個富交互環(huán)境，在未來課堂這一智能學習空間中，大量的計算設(shè)備、多模態(tài)交互技術(shù)模塊、情景感知（Context Awareness）模塊被嵌入并隱藏在實際的物理環(huán)境中這些模塊互相協(xié)作并能主動為用戶提供服務(wù)，使得智能空間擁有立體、連續(xù)的交互通道。按照智能空間發(fā)展的這三個階段，從獨立的智能空間一開放的智能空間一智能社區(qū)的演變。不同的智能學習空間之間也應(yīng)該能夠自發(fā)地發(fā)生交互。當一個空間的資源無法滿足用戶的需要時。智能空間應(yīng)該根據(jù)用戶的要求向臨近的空間發(fā)出請求來完成用戶的任務(wù)。
目前，國內(nèi)外對智能學習空間的研究主要集中于有關(guān)智能教室的研究，筆者曾在智能教室的研究現(xiàn)狀與未來展望一文中。對智能教室研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)的綜述。目前如清華大學的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越電子的智能教室等。
也有學者從各自角度提出了關(guān)于智慧（能）學習環(huán)境的構(gòu)想。鐘國祥等提出，智能學習環(huán)境是從建構(gòu)主義學習理論、混合學習理論、現(xiàn)代教學理論出發(fā)，以學習者學習為中心，由相匹配的設(shè)備、工具、技術(shù)、媒體、教材、教師、同學等構(gòu)成的一個智能性、開放式、集成化的數(shù)字虛擬現(xiàn)實學習空間，認為其既支持學習者學習的自主建構(gòu)，又提供適時的學習指導。馬來西亞學者Chin認為，“智慧學習環(huán)境是一個以信息通信技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以學習者為中心的且具備以下特征的環(huán)境：可以適應(yīng)學習者不同的學習風格和學習能力：可以為學習者終身學習提供支持；為學習者的發(fā)展提供支持。黃榮懷等人認為，智慧學習環(huán)境是一種能感知學習情景、識別學習者特征、提供合適的學習資源與便利的互動工具、自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間。
在這些現(xiàn)有的項目中，盡管各個項目關(guān)注點會有差異，但是其核心思想是一致的，就是技術(shù)整合于教室及教學活動，為課堂教與學活動的順利開展，及為學習者提供良好的個性化學習支持，注重學習者創(chuàng)新能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)提供@技術(shù)、環(huán)境、人、資源各主體相互協(xié)調(diào)的智能學習空間。
在未來課堂研究方面，筆者曾利用質(zhì)性研究法和文獻研究法，對目前網(wǎng)絡(luò)上公開的44篇中小學生所寫的關(guān)于未來教室（課堂）的作文利用質(zhì)性分析軟件Nviv08.0軟件進行了內(nèi)容分析。提煉出當前中小學生對于未來課堂的想象與期望。基于作文內(nèi)容分析建立的未來教室特點模型，如圖1所示。
從模型圖中研究者可以發(fā)現(xiàn)，學生們對于未來教室（課堂）特點的認識，主要體現(xiàn)在智能的、高科技的、人性化的、靈活的、有趣的、自由調(diào)節(jié)的、使用便捷的、安全的、心情愉悅的、生態(tài)的、環(huán)保的、無塵的等概念中。
另外，筆者基于對于未來課堂的定位和特性、學生理想中的未來課堂和未來課堂的目標進行分析的基礎(chǔ)上，還采用了專家意見征詢法，對來自于教育學、教育技術(shù)學、計算機科學與技術(shù)、建筑學、心理學等領(lǐng)域20位專家，對于未來課堂的認識進行了意見征詢，借此構(gòu)建了未來課堂的模型，如圖2所示。
從未來課堂模型中。可以看出。未來課堂的設(shè)計主要從課堂環(huán)境設(shè)計和課堂教與學的活動設(shè)計兩方面入手。未來課堂要能促進學習者的學習與發(fā)展，應(yīng)使學習者在未來課堂中能夠?qū)崿F(xiàn)快樂學習和高效學習。而要做到這一點，需要學習者在未來課堂中進入到一個積極的心流狀態(tài)。從心流理論研究可以得出，要使學習者獲得這種心流狀態(tài)，需要從學習環(huán)境和活動兩方面進行考慮。其中環(huán)境部分包括未來課堂的物理環(huán)境和學習支持平臺。物理環(huán)境中，未來課堂給課堂主體提供了高交互的教與學設(shè)備。能夠有效支持課堂主體對于學習資源的獲取、處理和呈現(xiàn)。智能環(huán)境控制則給課堂主體提供了良好的外在環(huán)境，從光、溫、聲、背景音樂、空氣質(zhì)量等方面根據(jù)課堂的實時狀態(tài)進行調(diào)節(jié)。創(chuàng)意空間布局則主要考慮給學習者提供更為人性化的桌椅設(shè)施，以及根據(jù)教與學活動的需要能夠方便實施桌椅的組合，形成學習小組，以利于小組學習活動的開展。
未來課堂中教的活動、學的活動和評的活動都是基于未來課堂云學習支持系統(tǒng)來實施的，所有學習資源的提取及課堂教學過程中生成的資源均來源于或進入到可進化的學習資源庫中。課后的活動是課中教與學活動的延續(xù)，教師可以利用課堂實錄系統(tǒng)記錄的視頻和學習支持平臺記錄的教學生成性資源進行分析，反思自己在教學過程中的經(jīng)驗和不足之處，并撰寫反思，與同行交流，也可利用學習支持平臺對學生在作業(yè)過程中提出的問題進行輔導交流。學生在課后也需要對自己的學習過程進行反思，撰寫反思日志，并利用交互學習終端完成系統(tǒng)根據(jù)自己的學習情況推送的個性化作業(yè)。
未來課堂學習支持系統(tǒng)是未來課堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高互動教與學設(shè)備、智能環(huán)控設(shè)備的接入與控制，支持未來課堂教與學等活動的開展。教師、學生可以通過交互終端接入未來課堂學習支持系統(tǒng)，進行教與學的活動實施，教研員、學校管理者、教師同事、家長等也可以接入未來課堂學習支持系統(tǒng)，參與教與學的過程，了解學與教的情況。
可進化的學習資源庫是未來課堂學習支持系統(tǒng)的重要支撐。因為在未來課堂教與學的過程中有許多新生成的資源，而且未來課堂中的學習需要有情境性、適應(yīng)性的資源，需要為學習者進行個體學習時所需的個性化學習資源需求提供支持。根據(jù)不同的要求，提供隨需應(yīng)變的學習資源服務(wù)。在未來課堂中，學習者需要的不是泛泛的學習資源，而是需要應(yīng)時的、與學習目標、教與學內(nèi)容相關(guān)的、能夠切合學習者所處當前語境的資源。可進化的學習資源優(yōu)勢便在于它解決了資源的應(yīng)時性。使學習資源有了適應(yīng)性的特點。由于在未來課堂中，隨著課堂主體與資源的交互，不斷有新的生成性學習資源產(chǎn)生，也就是說學習資源能在與課堂主體進行交互的過程中，吸收資源使用者的集體智慧得以不斷進化，這樣就使得原本傳統(tǒng)的靜態(tài)化、結(jié)構(gòu)封閉、內(nèi)容更新遲緩的學習資源需要轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)生成、持續(xù)進化發(fā)展、結(jié)構(gòu)開放的學習資源。不斷保留在使用和交互過程中產(chǎn)生的生成性信息作為資源進化的養(yǎng)料，體現(xiàn)資源進化和學習者知識建構(gòu)的歷史路徑，滿足資源自身生命進化的需求。未來課堂中學習者的學習過程不僅僅是學習者與學習資源的交互，更重要的是在參與學習的過程中，吸取教學者、其他學習同伴、遠程學習者或?qū)＜业热说闹腔郏⑵饘W習者學習的社會認知網(wǎng)絡(luò)，收獲持續(xù)獲取知識的“管道”。透過學習資源在學習者、教師等人之間建立起動態(tài)的聯(lián)系，共享學習過程中的人際網(wǎng)絡(luò)和社會認知網(wǎng)絡(luò)，滿足社會化學習的需求。
由上可見，未來課堂是一個智慧學習環(huán)境，智能性是未來課堂的重要特性之一，未來的課堂應(yīng)是這樣一個富有技術(shù)、充分體現(xiàn)技術(shù)、人和諧交互的智慧學習環(huán)境。這個環(huán)境的組成既包括未來課堂物化形態(tài)上所呈現(xiàn)的智能學習空間，同時還包括在這個空間中對課堂主體所進行活動的智慧性支持。在這個環(huán)境中，技術(shù)也已成為一個具備一定智能的主體，與其他主體能夠進行良好的互動，共同促進未來課堂教與學效率的提高。
四、未來課堂的智慧性體現(xiàn)
基于泛技術(shù)環(huán)境的支持，未來課堂的目標是旨在構(gòu)建一個自然、和諧互動的學習空間。促進學習者進行個體學習和社會化學習，進而促進學習者的發(fā)展，在空間設(shè)計上也應(yīng)能夠體現(xiàn)綠色、環(huán)保，從信息化設(shè)計到體驗性設(shè)計。
未來課堂作為一個智慧學習環(huán)境。其智慧性主要體現(xiàn)技術(shù)層面、環(huán)境層面和資源和服務(wù)層面等方面。
（一）技術(shù)層面——應(yīng)用大量的智能技術(shù)
未來課堂作為一個泛技術(shù)支持下的教學環(huán)境，應(yīng)用了大量的智能技術(shù)，主要實現(xiàn)信息的記錄、傳輸、編輯的智能化，主體之間交互的多元化、便捷化。如RFID技術(shù)、泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能學習空間（Smart learning space）是嵌入了計算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的教學與學習空間，具有自然便捷的交互接口，以支持課堂主體方便地獲得計算機系統(tǒng)地服務(wù)。人們在未來課堂里的學習過程就是使用計算機系統(tǒng)的過程，也是人與計算機系統(tǒng)不間斷的交互過程。在這個過程中，計算機不再只是一個被動地執(zhí)行人的操作命令的一個信息處理工具。而是協(xié)作課堂主體完成教與學任務(wù)的幫手，是人的伙伴，交互的雙方具有和諧一致的協(xié)作關(guān)系。這種交互中的和諧性主要體現(xiàn)在人們使用計算機系統(tǒng)的學習和操作負擔將有效減少，交互完全是人們的一種自發(fā)的行為。自發(fā)（spontaneous）意味著無約束、非強制和無須學習，自發(fā)交互就是人們能夠以第一類的自然數(shù)據(jù)（如語言、姿態(tài)和書寫等）與計算機系統(tǒng)進行交互。
（二）環(huán)境層面——實現(xiàn)智能環(huán)境
未來課堂中應(yīng)用了許多電子設(shè)備，要做到環(huán)境的智能化，需要使電子設(shè)備消失在用戶環(huán)境中，因此。需要“虛擬設(shè)備”來支持課堂主體與消失了的電子器件間的自然交互。通過智能化、個性化和相互連接的系統(tǒng)和服務(wù)創(chuàng)造所需的環(huán)境和功能。以此提高人們利用環(huán)境學習的質(zhì)量。
空間可以感知人的存在。根據(jù)不同的人，空間就會有不一樣的改變。
智能環(huán)境控制系統(tǒng)主要基于RFID等的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對課堂內(nèi)的光、電、聲、溫根據(jù)學習者學習的需要進行控制，可以根據(jù)課堂外的光照條件調(diào)節(jié)照明，季節(jié)氣候的不同調(diào)節(jié)溫度，根據(jù)課堂內(nèi)的聲場環(huán)境調(diào)節(jié)聲音系統(tǒng)等。如圖3所示。
環(huán)境必須能識別生活在其中的人，適應(yīng)他們，并從他們的行為中學習，可能的話還要具有情感。在環(huán)境智能的世界里，由組網(wǎng)的智能設(shè)備組成的電子系統(tǒng)將集成到人們的環(huán)境中，并為人們提供隨時隨地所需的信息、通信、服務(wù)和娛樂等服務(wù)。設(shè)備還能進一步適應(yīng)甚至預備人們的需要。環(huán)境智能將以完全不同于現(xiàn)在的手柄式或固定的電子盒的方式出現(xiàn)。這些新系統(tǒng)將自然地融合到周圍的環(huán)境中，并可以產(chǎn)生更為自然和隱含的交互方式。
智能環(huán)境重要的技術(shù)特性主要包括嵌入式（Embeded）。許多組網(wǎng)設(shè)備被集成到環(huán)境中。環(huán)境感知（context Aware）系統(tǒng)能識別你和你所處的環(huán)境上下文，個性化（Personlized）系統(tǒng)能調(diào)整自身以滿足你的需求，適應(yīng)性（Adaptive）能發(fā)生變化以響應(yīng)你。預備（Anticipatory）系統(tǒng)無需有意識的干涉便能提前準備好你所想要的。
（三）資源層面
未來課堂可以通過云資源支持平臺、智能課堂實錄系統(tǒng)和交互白板實現(xiàn)資源的智能實時錄制和資源存儲。
智能課堂實錄系統(tǒng)可以對課堂中的學習者的學習過程，包括自我學習和小組協(xié)作學習等過程進行記錄，儲存于云端資源服務(wù)平臺中。可供學習者課后進行學習過程的回放，反思支持。
課堂智能實錄系統(tǒng)是未來課堂物理架構(gòu)的重要組成部分，實錄系統(tǒng)能夠自動跟蹤課堂主體的狀態(tài)和活動，自動調(diào)整鏡頭的景別。及實現(xiàn)聚焦和拾音電平的調(diào)整。并處理好不同攝像機之間的錄制畫面的同步。可以實現(xiàn)多攝像機、多場景切換式拍攝。
（四）服務(wù)層面
未來課堂應(yīng)為課堂主體而建，終極目標在于促進學習者的個體學習和社會化學習，以促進學習者的發(fā)展，是一個充分發(fā)揮課堂主體的主動性、能動性，和諧、自由發(fā)展的教與學的環(huán)境與活動。未來課堂應(yīng)為課堂教與學活動的實施提供完善的支持與服務(wù)。要實現(xiàn)這種支持與服務(wù)。需要未來課堂能夠根據(jù)課堂實時情境。判斷出課堂主體的需要，為教師和學生實現(xiàn)教與學過程的智能分析，資源的智能推送等。從而為每一個學習者能夠?qū)崿F(xiàn)個性化學習提供可能。
五、未來課堂——智慧學習環(huán)境的實現(xiàn)技術(shù)
未來課堂作為一個智慧學習環(huán)境，其實現(xiàn)技術(shù)主要包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個層面，其中硬件技術(shù)主要包括所有設(shè)備之間的智能互聯(lián)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)；軟件技術(shù)則主要是指各主體間的信息的智能傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及推理技術(shù)等。
（一）硬件技術(shù)層面
要使得未來課堂成為一個智慧學習環(huán)境，需要有硬件技術(shù)的支持，這些硬件技術(shù)主要包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)等。
1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
未來課堂是一個泛技術(shù)環(huán)境，是一個技術(shù)增強型課堂。未來課堂的物理架構(gòu)是指在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下，由多屏顯示、活動桌椅、智能環(huán)境控制系統(tǒng)、桌面平板電腦、無線反饋系統(tǒng)、視訊會議系統(tǒng)、智能課堂實錄系統(tǒng)等部分構(gòu)成。從未來課堂的物理架構(gòu)可以看出在課堂中應(yīng)用了許多新的技術(shù)，但這些技術(shù)在未來課堂中不應(yīng)該是單獨存在的客體，而都應(yīng)成為彼此之間信息互通的主體，成為未來課堂的有機組成部分。目前，實現(xiàn)要實現(xiàn)這些設(shè)備之間的無縫鏈接，主要可以采取物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成。
物聯(lián)網(wǎng)（TheInternet of things）的定義通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備。按約定的協(xié)議。把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
從課堂教與學主體進入課堂開始，其身份信息將自動被讀取。相應(yīng)的設(shè)備都會根據(jù)讀取的主體信息調(diào)節(jié)相應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)。給主體提供相應(yīng)的支持。以符合個性化學習的需要。體現(xiàn)所有學習主體的學習機會平等性、學習方式多樣性、學習模式靈活性。
基于物聯(lián)網(wǎng)形成的無縫學習環(huán)境和泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以讓所有學生和教育工作者隨時隨地使用綜合性的學習基礎(chǔ)設(shè)施。
2.多功能交互設(shè)備技術(shù)
除了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以外，未來課堂的主要特性是其互動性，要實現(xiàn)各主體之間的良好互動。需要有多功能交互設(shè)備技術(shù)的支持。如多功能交互筆。多觸點交互顯示技術(shù)等。
在未來課堂這樣一個包括多種顯示設(shè)備的三維交互空間中。用傳統(tǒng)的鼠標鍵盤進行交互是相當繁瑣的。每個顯示設(shè)備都需要單獨配備鼠標或鍵盤，對于不熟練的計算機用戶來說。這種交互方式效率很低。對某些操作，例如繪制圖標。即使是熟練的計算機用戶用鼠標和鍵盤也很麻煩。清華大學研究者設(shè)計實現(xiàn)了一種多功能交互筆uPen，它是一個具有壓力傳感器的觸摸筆，可以發(fā)射激光，筆身上還有激光發(fā)射和鼠標左右鍵共三個功能按鍵。結(jié)合觸摸板和計算機視覺技術(shù)。用戶利用一只uPen就能夠以便捷的方式在課堂中與各種顯示設(shè)備進行交互。這種筆勢交互的模式擺脫了鼠標鍵盤，使用戶在課堂的各個位置都能與顯示設(shè)備交互，而且交互方式統(tǒng)一便捷。每一支uPen在使用過程中能向系統(tǒng)發(fā)送惟一的ID信息。為多支uPen同時工作提供了基礎(chǔ)。結(jié)合室內(nèi)定位系統(tǒng)，就能夠確定使用人員的當前交互狀態(tài)，為系統(tǒng)的主動服務(wù)和用戶相關(guān)的過程記錄提供了可能。
多點觸控技術(shù)是一項由電腦使用者透過數(shù)只手指達至圖像應(yīng)用控制的輸入技術(shù)。它是采用人機交互技術(shù)與硬件設(shè)備共同實現(xiàn)的技術(shù)，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備（如鼠標、鍵盤等）的情況下進行計算機的人機交互操作。多點觸摸交互技術(shù)能支持同時多點觸摸輸入，使得觸摸手勢輸入和多人協(xié)作交互成為了可能，可以提高交互的智能性、協(xié)作性和自然性，也推動了人機界面逐漸由圖形用戶界面（GUI）向自然用戶界面的轉(zhuǎn)變。將雙手的手勢動作定義成人們在日常生活中常用的自然動作并用來操作計算機，可以大大減少操作者的認知負擔，降低學習操作的門檻。觸摸手勢交互作為一種更自然的人機交互方式，它符合用戶的認知，提高了交互的自然性。
為滿足人們簡單、自然、友好、一致的人機交互需求，利用人在現(xiàn)實生活中的勞動技能和操作技巧，提高交互的自然性，該平臺以用戶為中心。相對于單手操作。雙手交互不單是輸入通道上的增加，而且體現(xiàn)了雙手合作的特點，提高輸入帶寬和工作效率，使得傳統(tǒng)的圖形界面交互能夠和雙手多指交互相結(jié)合達到優(yōu)勢互補。如國防科學技術(shù)大學研發(fā)的基于手勢的多指觸摸協(xié)作交互平臺。解決了多點觸摸識別與定位、觸摸手勢識別、多人協(xié)作交互等關(guān)鍵技術(shù)，利用先進的光感應(yīng)觸控手段，實現(xiàn)了雙手多指觸摸操作的人機交互。開發(fā)了基于雙手自然手勢進行觸摸交互的通用支撐軟件，支持多人協(xié)作交互。通過觸摸屏在圖形界面上實現(xiàn)了一種自然、簡單、高效的人機交互。支持自然手勢的雙手多指觸摸人機交互系統(tǒng)，在觸摸精度、顯示面積和顯示方式上與國際同期同類技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢。
（二）軟件技術(shù)層面
未來課堂設(shè)備的配置和連接從硬件技術(shù)層面來講創(chuàng)建了智慧學習環(huán)境的物理基礎(chǔ)，但要使其真正發(fā)揮各自的作用。成為一個智慧學習環(huán)境。則需要相應(yīng)軟件技術(shù)支持。這些軟件技術(shù)主要是指各主體間信息的智能傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及推理技術(shù)等，具體包括人工智能技術(shù)、上下文感知計算技術(shù)、和諧交互技術(shù)、計算機視覺識別技術(shù)和無縫數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。
1，人工智能技術(shù)
人工智能技術(shù)是當前信息技術(shù)教育應(yīng)用的一個研究熱點，基于人工智能技術(shù)開發(fā)的智能教學系統(tǒng)使得計算機軟硬件系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于學習者的學習過程。以智能專家系統(tǒng)ITS（Intelligent Tutoring Systems）為例，ITS是一種能仿真人類教師的計算機教學系統(tǒng)，以學習者為主設(shè)計的教育軟件，它能感知學習者的學習狀態(tài)，而提供適合學習者程度及喜好的指導、決定學習者模塊內(nèi)容及選擇特殊設(shè)計以輔助學習指導及練習（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技術(shù)推論學習者的學習狀況、理解狀態(tài)及分析學習者特質(zhì)，進而決定教學的內(nèi)容、時間點、與方式。這不但塑造了一對一教學的理想環(huán)境，同時也提供了針對不同學習者需求，量身定做的適性化（adap.tive）學習內(nèi)容。ITS以學生模型（Student Model）、教學模塊（Pedagogical Module）、領(lǐng)域知識（Domain Knowledge）、接口模塊（Interface Module）四個組件來達成上述的各項功能。[刪
在未來課堂中，學習者除了可以和實體課堂內(nèi)的教學者、學習同伴進行互動外。還可以和學習支持系統(tǒng)中的智能型人進行互動，獲得個性化的學習支持，智能性人中的“教學人”可分為“協(xié)助教學事物人”及“實際進行教學的仿真教學人”兩種。臺灣學者陳鴻裕的研究指出，協(xié)助教學事物的教學人主要的工作有：（1）自動負責同伴間的聯(lián)絡(luò)；（2）自動檢視并提示學習進度；（3）自動收集課程的相關(guān)信息。而“實際進行教學的仿真教學人”則是代替教師實際進行教學的人，大部分的系統(tǒng)皆是以一個動態(tài)的3D人像作為溝通接口。以運用虛擬實境中豐富的溝通形式。與學習者在網(wǎng)絡(luò)的虛擬實境中互動。
2.上下文感知計算技術(shù)
上下文感知是智能空間的重要特征。是提高計算系統(tǒng)交互智能性的核心技術(shù)。上下文感知計算是指利用上下文信息自動為用戶提供適合當前課堂教與學情景的服務(wù)和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。
上下文是指任何可用于表征實體狀態(tài)的信息，這里的實體可以是個人、位置、物理的或信息空間中的對象。在實際應(yīng)用中，上下文的種類可歸納為計算上下文、用戶上下文及物理上下文等。上下文可分為低層上下文和高層上下文兩個層次，低層上下文是指直接從相應(yīng)的傳感器獲得的上下文：高層上下文和低層上下文往往是相互關(guān)聯(lián)的，一般來說是根據(jù)低層上下文進行邏輯推理得到的。由于高層上下文更能體現(xiàn)用戶主體的意圖。因此人們對高層上下文更感興趣。它成為判斷用戶主體當前意圖，為用戶主體提供相應(yīng)服務(wù)和支持的重要依據(jù)。
3.和諧交互技術(shù)
未來課堂通過開發(fā)和集成先進的和諧交互技術(shù)，為學習者提供一個高效的信息獲取、交流的工作空間。從而促使顯著提高學習、討論和協(xié)作效率。
在未來課堂中，多種來源的相關(guān)信息將集成顯示在課堂的三維物理空間中，課堂教與學的主體可以在多個顯示表面上以自然便捷的方式直接與信息系統(tǒng)交互。或與遠程的專家或?qū)W習伙伴進行充分的協(xié)作交流，整個互動過程還將被自動存放為可索引的學習記錄或參考案例。未來課堂這一智能學習空間是一個典型的多用戶和諧人機交互環(huán)境，目標是促使學習者在復雜的情況下盡快地理解和掌握當前形勢并快速地做出合理地決策。關(guān)鍵是要為開放式信息集成、多用戶自然交互提供支撐技術(shù)。
基于普適計算的智能學習空間技術(shù)，能營造全方位信息顯示與和諧交互環(huán)境，將大大提高教與學過程的快速性和可靠性。
4.計算機視覺技術(shù)
在未來課堂這一智慧學習環(huán)境中，人的行為識別理解、物品識別與定位，以及場景恢復等問題都需要利用計算機視覺技術(shù)作為主要或者輔助手段來解決。計算機視覺是用計算機或機器對生物視覺的仿真。是一門綜合性的學科，它包括計算機科學和工程、信號處理、物理學、應(yīng)用數(shù)學和統(tǒng)計學，神經(jīng)生理學和認知科學等。計算機視覺就是用各種成像系統(tǒng)代替視覺器官作為輸入敏感手段，由計算機來代替大腦完成處理和解釋。計算機視覺的最終研究目標就是使計算機能像人那樣通過視覺觀察和理解世界。具有自主適應(yīng)環(huán)境的能力。
在未來課堂中，用到的與計算機視覺相關(guān)的技術(shù)主要有圖像處理、圖像識別和圖像理解。圖像處理技術(shù)把輸入圖像轉(zhuǎn)換成具有期望特性的另一幅圖像，圖像處理主要利用圖像處理技術(shù)進行預處理和特征提取：圖像識別是指根據(jù)從圖像抽取的統(tǒng)計特性或結(jié)構(gòu)信息，把圖像分成預定的類別，圖像識別主要用于對人的動作、物品等的識別與定位等；圖像理解不僅描述圖像本身，而且描述和解釋圖像內(nèi)容所代表含義，圖像理解主要用于對場景的理解和對人的行為和意圖的識別等。
5.無縫數(shù)據(jù)管理技術(shù)
從用戶的角度來看，進入未來課堂后，不同計算設(shè)備上的信息被放置在一個系統(tǒng)中，用戶無需關(guān)心信息的上傳和下載，只需利用下文介紹的多功能交互筆就能在不同顯示設(shè)備上方便地顯示、切換、標注這些信息，使得用戶的注意力能主要放在討論和信息理解的過程中，無需過多理會計算系統(tǒng)的細節(jié)。遠程用戶被允許接入未來課堂后，也能利用無縫數(shù)據(jù)管理模塊來提供和共享信息。
在多種顯示設(shè)備集成的智慧學習環(huán)境中，課堂教學主體可以通過物理環(huán)境（如墻面、桌面）、日常用具（如筆、激光筆），新型信息設(shè)備（如PDA、麥克風陣列），以及語音命令等自然便捷的方式與信息系統(tǒng)交互，無需依賴傳統(tǒng)的鼠標鍵盤，以使對計算機不熟練的人員也能夠直觀地訪問、處理信息。原型系統(tǒng)主要通過語音命令和多顯示表面上的筆式交互提供直接的支撐技術(shù)。
除了以上的硬件技術(shù)及軟件技術(shù)外，未來用在未來課堂這一智慧學習環(huán)境中的技術(shù)還可能包括增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）、多模態(tài)信息融合、自動記錄決策過程、內(nèi)容增加技術(shù)（如把有意義的元數(shù)據(jù)添加到現(xiàn)有的音頻和視頻內(nèi)容中）、新的壓縮和表現(xiàn)技術(shù)（使音頻和視頻能實時地產(chǎn)生復合型媒體）和適應(yīng)技術(shù)等，以支持未來課堂用戶主體和課堂技術(shù)、資源和環(huán)境間的自然交互等等。
關(guān)鍵詞：智能時代；傳媒專業(yè)；智慧教育；生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建
智能時代正在構(gòu)筑一個嶄新的數(shù)字化立體化環(huán)境，重塑和勾勒傳媒行業(yè)的未來生態(tài)圖景，作為實踐性較強的傳媒教育急需重新審視專業(yè)定位及行業(yè)人才需求，為專業(yè)變革注入新的活力和能量。智慧教育是智能時代背景下催生和倡導的新型教學形態(tài)，其教學理念的前沿性、教學工具的智能化、教學場景的交互式正在引發(fā)新一輪教育改革浪潮。傳媒專業(yè)建設(shè)需與時俱進，與當下科學技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)實踐的進步相適應(yīng)和匹配，運用智慧教育在多個層面和維度打破傳媒專業(yè)發(fā)展桎梏并助力傳媒專業(yè)學科再造、教學創(chuàng)新、師資專業(yè)和人才優(yōu)化。
一、智慧教育的產(chǎn)生與運用
“智慧教育”的概念起源于2008年，其核心旨要是借助信息化技術(shù)讓萬事萬物實現(xiàn)感知化、互聯(lián)化和智能化。近年來，國家出臺相關(guān)政策鼓勵和推動智能技術(shù)運用于教育實踐，支持以智能技術(shù)為基礎(chǔ)，依托各類信息化設(shè)備及平臺，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動智能技術(shù)支持下教育模式變革和生態(tài)重構(gòu)。[1]進入2020年，5G技術(shù)開始全面運用，其迅捷的速度、強大的容量、極致的體驗為智能化運用提供技術(shù)支撐和運作基礎(chǔ)，智能時代賦能智慧教育已進入高速發(fā)展階段。智慧教育本質(zhì)是一種智能化知識傳播模式，以智能技術(shù)的融合為優(yōu)勢，以教師智慧實踐為支撐，以學生智慧發(fā)展為旨歸，主要解決教學設(shè)備落后、師資力量匱乏、教學資源不均等問題，其目的是優(yōu)化教學過程，提高學生信息素養(yǎng)，促進教育現(xiàn)代化的發(fā)展進程。目前智慧教育的應(yīng)用有以下幾個維度：一是智慧教育工具的應(yīng)用。先進的教學工具是提高智能教育效率的有效手段；二是智慧教育環(huán)境的建設(shè)。實現(xiàn)智慧教育過程的交互與滲透；三是智慧教育資源的開發(fā)。促進優(yōu)質(zhì)教學資源共享，實現(xiàn)課程資源的均衡分配；四是智慧教育策略的實施。包括宏觀的教育制度策略和微觀的教學環(huán)節(jié)策略兩個方面。
二、智慧教育運用于傳媒專業(yè)的價值與意義
新文科時代，傳媒教育應(yīng)真正踐行新聞觀中與時俱進的精神，重視科技前沿動態(tài)，順應(yīng)時代的發(fā)展潮流。智慧教育本質(zhì)是一種智能化知識傳播模式，以智能技術(shù)的融合為優(yōu)勢，以教師智慧實踐為支撐，以學生智慧發(fā)展為旨歸，主要解決教學設(shè)備落后、師資力量匱乏、教學資源不均等問題，其目的是優(yōu)化教學過程，提高學生信息素養(yǎng)，促進教育現(xiàn)代化的發(fā)展進程，是實現(xiàn)傳媒專業(yè)新文科建設(shè)的有效途徑和手段。對于傳媒專業(yè)未來的發(fā)展前景具有重大的價值和意義。
（一）服務(wù)國家戰(zhàn)略和新興產(chǎn)業(yè)
傳媒專業(yè)智慧教育的實踐和改革是落實教育部實施卓越新聞傳播人才教育培養(yǎng)計劃2.0的集中體現(xiàn)，是對新聞觀教育新局面的開創(chuàng)，是對國家傳媒教育“頂層設(shè)計”的貫徹落實。同時，伴隨著傳媒行業(yè)的裂變和升級，智慧教育的精準教學模式實現(xiàn)與新興行業(yè)人才資源的優(yōu)化配置。
（二）構(gòu)建傳媒專業(yè)智能教育范式
智慧教育有助于傳媒專業(yè)主動適應(yīng)智能化社會變革，及時融入技術(shù)變革的新趨勢，更新課程設(shè)置、重構(gòu)教學內(nèi)容、創(chuàng)新教學形式，實現(xiàn)教學模式的多樣化和立體化，打造國家級一流課程，形成智能教育新范式。
（三）優(yōu)化傳媒專業(yè)師資力量
智慧教育有利于激活教師的流動機制，促進教學主體的多元化。基于傳媒專業(yè)的交叉融合特性，智慧教育模式下的傳媒教師將獲得極大豐富，主要有三個來源：第一，吸納其他學科背景的教師，綜合運用線上線下的教學資源；第二，傳媒行業(yè)一線教師，豐富實踐教學；第三，經(jīng)過培訓和調(diào)整的傳媒專業(yè)教師。
（四）培養(yǎng)卓越型創(chuàng)新型傳媒人才
智慧教育能夠深度實踐產(chǎn)學一體化人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建具有傳媒特色的人才培養(yǎng)方案，實現(xiàn)傳媒專業(yè)在課堂教學、實踐訓練和學術(shù)研究等環(huán)節(jié)的改革創(chuàng)新，培養(yǎng)既懂傳媒業(yè)發(fā)展規(guī)律又適應(yīng)新傳播環(huán)境的寬口徑厚基礎(chǔ)高素質(zhì)的卓越創(chuàng)新型傳媒人才。
三、智能時代背景下傳媒專業(yè)智慧教育生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建機制
傳媒專業(yè)與國家政治、經(jīng)濟、技術(shù)等因素聯(lián)系緊密，具有邊緣性、交叉性和實踐性等特征。智慧教育是實現(xiàn)傳媒專業(yè)信息化和現(xiàn)代化的重要方向，是傳媒專業(yè)從傳統(tǒng)教學到智慧型教學轉(zhuǎn)型的必然選擇，傳媒類專業(yè)智慧教育系統(tǒng)機制建設(shè)主要內(nèi)容包括專業(yè)結(jié)構(gòu)模式、專業(yè)資源構(gòu)成、專業(yè)運作效率三個層面。
（一）智慧教育層次機制：革新傳媒專業(yè)結(jié)構(gòu)模式
智慧教育的層次機制圍繞宏觀、中觀和微觀三個層面，考察教育結(jié)構(gòu)要素的相互關(guān)系和運行模式。教育的宏觀層次與社會環(huán)境關(guān)系密切，是教育體系總體結(jié)構(gòu)的集中體現(xiàn)；教育的中觀層次是從學校職能組織入手，制定科學化、規(guī)范化、制度化的教學環(huán)節(jié)，是對教學過程的強化和管控；教育的微觀層次是將宏觀的共性要求和中觀的個性要求有機融合并落實到具體的教學活動過程中。傳媒專業(yè)結(jié)構(gòu)革新以智慧教育的層次機制為準則，從宏觀層次、中觀層次、微觀層次三個維度深入認識和理解傳媒專業(yè)改革背景，借助智慧教育的優(yōu)勢，注重國家層面的“頂層設(shè)計”思路，掛鉤傳媒專業(yè)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)實，依托智慧設(shè)施建設(shè)、智能化管理模式及教育系統(tǒng)，囿于外部環(huán)境—學校組織—教學主客體之間的多維交互，生成和建立傳媒專業(yè)智慧管理和多重機制。
（二）智慧教育形式機制：調(diào)整傳媒專業(yè)資源構(gòu)成
智慧教育的形式機制是從教育形式的角度探索教學活動各要素間的資源構(gòu)成。首先，是教學環(huán)境的資源構(gòu)成，智慧教育環(huán)境主要包括物理環(huán)境、在線學習環(huán)境兩個方面。在“智慧＋”背景下，智慧教育能夠?qū)崿F(xiàn)教育環(huán)境的智能感知、管理和控制，使教學過程由傳統(tǒng)的平面、靜態(tài)、單一場景轉(zhuǎn)換為立體、生動、多維的交互呈示；[2]其次，是教學方式的資源構(gòu)成，例如應(yīng)用較為深廣的翻轉(zhuǎn)課堂、慕課、微課等，從本質(zhì)而言，這類課程是在原有傳統(tǒng)課堂面授教學的基礎(chǔ)上，利用智能化工具實現(xiàn)教學資源的重組和調(diào)整；最后，是師資力量的構(gòu)成，讓行業(yè)資深從業(yè)者走進校園，加強學術(shù)型師資與業(yè)界師資相融合，實現(xiàn)師資資源的豐富和多元。圖1傳媒專業(yè)智慧教育形式機制智能時代使傳統(tǒng)傳媒專業(yè)教育工業(yè)時代特征、信息孤島等壁壘日益凸顯，專業(yè)資源構(gòu)成混亂與異化。傳媒專業(yè)建設(shè)需從智慧教育的形式機制著手，從教學環(huán)境、教學方式、師資力量三個層面進行資源的重新匹配和融合。線下物理教學環(huán)境與線上智能化工具的使用實現(xiàn)教學環(huán)境的重構(gòu)；學術(shù)型師資和傳媒業(yè)界師資的融合，實現(xiàn)教學資源的合理利用和多元化呈現(xiàn)。最終，提升傳媒教育服務(wù)品質(zhì)，消除信息孤島和資源堰塞湖，實現(xiàn)傳媒教育機制的協(xié)同發(fā)展。如圖1所示。
（三）智慧教育功能機制：提升傳媒專業(yè)運作效率
傳統(tǒng)的教育功能機制包括激勵機制、制約機制和保障機制，存在機制效率低下且缺乏適應(yīng)能力等問題，條分縷析的標準化流程和按部就班的機械化運作遠離了智慧教育的場域。智慧教育改變了這種局面，從行政化、程式化走向彈性化、自發(fā)化，激發(fā)教育活動和熱情。激勵機制調(diào)動教育主客體積極性，是推進教育進程的基本保證；制約機制是教育體系各部門間的分權(quán)和制衡，為教育運行提供自由環(huán)境；保障機制包括兩種形式：一是教育經(jīng)費、技術(shù)設(shè)備等物質(zhì)保障。二是學校觀念、政策的支持和推動。傳媒專業(yè)應(yīng)發(fā)揮智慧教育功能機制的效用，提升傳媒專業(yè)運作效率。首先，運用形成性評價，形成激勵機制。形成性評價是智慧教育的新型教學評價方式，具備連續(xù)反饋、及時改進和形成激勵的功能，有助于增強教與學的活力和彈性；其次，傳媒專業(yè)具有高度開放性、實戰(zhàn)性等特征，組織機構(gòu)應(yīng)遵循傳媒專業(yè)發(fā)展規(guī)律，破除束縛其改革發(fā)展的機制障礙，激發(fā)教學科研人員的積極性和主動性；最后，加強傳媒專業(yè)與業(yè)界聯(lián)系，投入資金支持，加強傳媒專業(yè)與業(yè)界對話和合作，保障智慧教育平臺建設(shè)、深耕智慧教育文化賦能。如圖2所示。
四、智能時代背景傳媒專業(yè)智慧教育生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建路徑
面對智能時代的沖擊和挑戰(zhàn)，傳媒專業(yè)智慧教育生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建一方面要堅守學科立命之本，遵循專業(yè)發(fā)展邏輯和旨趣；另一方面需以行業(yè)動向為依托，培養(yǎng)適應(yīng)時代和社會需求的人才為宗旨。其構(gòu)建路徑如下。
（一）運用智慧平臺，架構(gòu)跨界與融合的傳媒專業(yè)生態(tài)體系
智慧平臺是集成智慧教學終端和學習工具的綜合學習設(shè)備，具有支持數(shù)據(jù)分析的泛在網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)和匯聚多方資源的全面向交互能力。[3]例如：雨課堂、超星學習通、科大訊飛智學網(wǎng)等。智慧平臺形式多樣，包含在線課程課、拓展資源、教輔材料、測試題庫動畫教學工具等。智慧平臺橫向可以打通學科專業(yè)各領(lǐng)域資源，建設(shè)完整資源庫；縱向服務(wù)于專業(yè)教學的各個成員，將教學過程完美串聯(lián)。傳媒專業(yè)需要借助智慧資源平臺實現(xiàn)生態(tài)體系的重新架構(gòu)。通過智慧資源平臺滲透數(shù)學、哲學、經(jīng)濟、人工智能等領(lǐng)域，促進傳媒專業(yè)與這些學科的交叉與融合，使傳媒專業(yè)由工業(yè)化走入智能化。同時，實現(xiàn)教師對傳媒專業(yè)優(yōu)質(zhì)學科融合教學資源的呈現(xiàn)和分享，優(yōu)化學習過程完善學生深度學習體系。
（二）建設(shè)智慧教室，打造智慧化立體化傳媒專業(yè)學習空間
智慧教室，是順應(yīng)智能時代新時代要求用于開放遠程教育領(lǐng)域，利用智能技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等建立的信息化學習空間，包括標準智慧教室、研討型智慧教室、階梯智慧教室等形式和跨校區(qū)協(xié)作智慧教室等形式，每種形式的智慧教室各有優(yōu)勢（如圖3）。智慧教室作為學生學習的空間和場域，其設(shè)計應(yīng)根據(jù)不同學科專業(yè)的特征，體現(xiàn)服務(wù)教學的基本思路；其價值需通過對具體學習過程的支持來體現(xiàn)。總而言之，智慧教室應(yīng)滿足教與學的個性化需求,靈活而富有彈性的實施學習活動。[4]圖3智慧教室的類型按照智慧學習空間的構(gòu)成形式，傳媒專業(yè)學習空間以智慧教室的建設(shè)為核心和基礎(chǔ)：一是建立傳媒教學智慧教室，多屏互動的教學場景實現(xiàn)學生與教師的深度交流，以學習者為中心的多感官體驗?zāi)軌蛱嵘龑W習能力和激發(fā)學習熱情。智慧教室的參與感和實踐導向有利于傳媒創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程的展開，例如互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)、傳媒運營創(chuàng)新、媒體策劃與創(chuàng)意等課程；二是開展虛擬仿真教學項目，例如浙江傳媒學院的多訊道導播虛擬仿真實驗，山東大學“基于多角色扮演的新聞交互式演練”虛擬仿真實驗教學，虛擬仿真項目是傳媒專業(yè)實驗教學內(nèi)容與技術(shù)更新的著力點，對傳媒實驗教學全媒體化、平臺化、信息化有積極意義。
（三）完善智慧教育服務(wù)，搭建綜合性個性化傳媒專業(yè)服務(wù)體系
智慧教育的出發(fā)點和歸宿是為學習者和教學者提供個性化、智能化的教學服務(wù)。智慧教育服務(wù)一方面要能通過聯(lián)接教學社群、知識庫和學情分析等方式接受學習者對教學的反饋，促進教學方法和教學內(nèi)容的演進；另一方面要依托智慧教育云，為學習者提供符合智慧教育特征的個性化教學服務(wù)。如圖4所示。傳統(tǒng)傳媒專業(yè)存在的最大問題是教與學的斷層，缺乏一以貫之的專業(yè)教學核心匹配序列去引導和促進教與學的投入產(chǎn)出效果。針對此，傳媒專業(yè)應(yīng)通過完善智慧教育服務(wù)體系，形成教與學的交互模式。第一，智能教育通過大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)學情的精準分析，便于學生即時進行學習診斷并調(diào)整學習進度和方案；第二，通過教學社群劃分課程主線，確定理論課程、實踐課程、比賽課程及畢業(yè)設(shè)計等社群模塊，與學習者學習社群對接，以作品或成果為產(chǎn)出標準，與傳媒專業(yè)課程體系精準匹配；第三，借助智慧服務(wù)建立傳媒專業(yè)知識圖譜，通過信息抽取、實體融合、跨媒體計算等技術(shù)，構(gòu)建高質(zhì)量媒體知識圖譜，精準構(gòu)筑每位學生的學習場景，實現(xiàn)學習的自主性和個性化[5]。
五、結(jié)語
智慧教育是智能時代背景下的產(chǎn)物，傳媒教育要以智慧教育的運行規(guī)律為基準，通過先進的教學理念和科學技術(shù)，融合多學科、投入新設(shè)備建設(shè)學習和實踐平臺。傳媒專業(yè)的改革創(chuàng)新需要運用智慧教育模式從機制的理論建設(shè)和路徑的實際運作兩個層面進行探索和實踐，機制的理論建設(shè)是新時代傳媒專業(yè)教育改革的根本遵循和行動指南；路徑的實際運作是新時代探求傳媒專業(yè)教育創(chuàng)新的基本方法和有效途徑。其最終歸旨是打造國家一流傳媒專業(yè)，培養(yǎng)復合型、全媒型、專家型、技能型傳媒人才[6]。
參考文獻：
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[3]胡欽太,鄭凱,胡小勇,林南暉.智慧教育的體系技術(shù)解構(gòu)與融合路徑研究[J].中國電化教育,2016(01).
[4]景玉慧,沈書生.智慧學習空間的教學應(yīng)用及建議[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2017(11).
[5]徐晶晶,田陽,高步云,莊榕霞,楊瀾.智慧教室中基于學習體驗的學習者滿意度研究[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2018(09).
在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾的時代背景下，中國工程院院長周濟院士指出，信息技術(shù)指數(shù)級增長、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化普及應(yīng)用、系統(tǒng)集成式創(chuàng)新和人工智能技術(shù)戰(zhàn)略突破是新一輪工業(yè)革命的四大驅(qū)動力。隨著更多“AlphaGo”的出現(xiàn)，未來的工程科技人員需要應(yīng)用現(xiàn)在還未出現(xiàn)的技術(shù)，去解決還未出現(xiàn)的問題。科技革命改變教育內(nèi)容，信息革命改變教育模式，工程教育必須主動適應(yīng)，幫助未來的工程師們建構(gòu)起符合時代要求的思維方式和知識結(jié)構(gòu)，并且更加注重培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
一、更新工程教育理念，驅(qū)動改革持續(xù)深入
理念是行動的先導，深化工程教育改革一定是在適應(yīng)時代要求的教育理念指導下進行的。必須充分關(guān)注人工智能、智能制造等技術(shù)所帶來的顛覆式創(chuàng)新，研判未來10年、20年就業(yè)與職業(yè)更替變化的重要趨勢，全面貫徹創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念，主動更新工程教育理念。在回答“為誰培養(yǎng)人”“培養(yǎng)什么樣人”“如何培養(yǎng)人”等問題上，一是堅持立德樹人的根本任務(wù)，堅持“面向工業(yè)界，面向世界，面向未來”，始終對焦需求、聚焦服務(wù)、變焦應(yīng)用；二是堅持對標國際最佳實踐，更加強調(diào)與現(xiàn)代工業(yè)文明和制造業(yè)發(fā)展需求相適應(yīng)的復雜工程問題解決能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和“工匠精神”；三是堅持“以學生為中心”“成果導向”“持續(xù)改進”等理念，高質(zhì)量建設(shè)工科專業(yè)。
二、主動布局“新工科”建設(shè)，服務(wù)新經(jīng)濟發(fā)展
當前，我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，必須培育壯大新動能，加快發(fā)展新經(jīng)濟。新經(jīng)濟是發(fā)展新動能的源泉，以綠色能源環(huán)保、互聯(lián)網(wǎng)等為重要內(nèi)容，以新技術(shù)革命為引領(lǐng)，以信息化和工業(yè)化深度融合為突破，以商業(yè)模式和體制機制創(chuàng)新為標志，以人力資本的高效投入減少對物質(zhì)要素的依賴，推動了新一輪生產(chǎn)方式變革和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整。實踐證明，新經(jīng)濟發(fā)展越快越活躍的地區(qū)，發(fā)展的新動能就越強勁，應(yīng)對經(jīng)濟下行壓力的韌性和回旋余地相對更大，發(fā)展的動力、活力和空間、前景也相對更好，能夠有力支撐經(jīng)濟保持中高速增長、邁向中高端水平。
但應(yīng)該注意到，目前迅猛發(fā)展的大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)安全、大健康等新經(jīng)濟領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)人才供給不足現(xiàn)象，面向光子與量子芯片、腦科學與智能技術(shù)、基因組健康技術(shù)等前沿交叉與未來技術(shù)的人才培養(yǎng)仍未引起足夠重視。必須加快建設(shè)和發(fā)展“新工科”，培養(yǎng)新經(jīng)濟急需緊缺人才，提前布局培養(yǎng)引領(lǐng)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才，推動傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級，為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新發(fā)展提供人才支撐。
三、深入實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”
“卓越計劃”是工程教育改革“試驗田”，主要任務(wù)是建立高校與行業(yè)企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人才的新機制，創(chuàng)新工程教育人才培養(yǎng)模式。實施6年來，208所高校的1257個本科專業(yè)點、514個研究生層次學科點，參照《卓越工程師教育培養(yǎng)計劃通用標準》和工程認證標準，從建立組織管理體系、制定培養(yǎng)標準、制訂校內(nèi)學習和企業(yè)學習培養(yǎng)方案、重構(gòu)面向工程的課程體系、改革教學方法和學習方法、建設(shè)工程教育師資隊伍、建設(shè)工程實踐教育中心、推動工程教育國際化等方面，采取了一系列措施，積極推進工程教育改革。參與高校和企業(yè)反映“卓越計劃”學生的就業(yè)率、就業(yè)質(zhì)量、對企業(yè)的適應(yīng)能力有明顯提升。
為更好地服務(wù)制造強國建設(shè)，制造業(yè)相關(guān)的“卓越計劃”專業(yè)或?qū)W科，一是必須深入推進人才培養(yǎng)與社會需求間的協(xié)同，與實務(wù)部門、科研院所、相關(guān)行業(yè)部門共同推進全流程協(xié)同育人，建立培養(yǎng)目標協(xié)同、教師隊伍協(xié)同、資源共享協(xié)同、管理協(xié)同機制，加強高校教師與實務(wù)部門專家雙向交流；二是著力推進信息技術(shù)與教育教學深度融合，建設(shè)一批以大規(guī)模在線開放課程為代表、課程應(yīng)用與教學服務(wù)相融通的優(yōu)質(zhì)在線開放課程，推進以學生為中心的教與學方式方法變革，全面推進信息化實踐教學平臺建設(shè)；三是擴大工程教育對外開放，既培養(yǎng)一批認同中國文化、熟悉中國標準的留學生，又鼓勵具備條件的高校“走出去”，面向“一帶一路”沿線國家培養(yǎng)工程科技人才、工程管理人才和工程教育師資，為我國制造業(yè)對外輸出做好人才儲備。通過深入實施“卓越計劃”，在面向社會需求培養(yǎng)人才、調(diào)整人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)、推動教育教學改革、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、增強畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力發(fā)揮示范作用。
四、推廣實施產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目
2014年以來，教育部組織高校與阿里巴巴、v訊、谷歌、英特爾等國內(nèi)外知名企業(yè)共同實施產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目，以產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的最新成果推動工程教育改革。2016年，60余家企業(yè)項目2500余項，資助經(jīng)費約1.12億元，提供云平臺、軟硬件免費使用權(quán)價值近4億元；300多所高校與企業(yè)深入合作。
企業(yè)通過協(xié)同育人項目可以密切校企合作，一是可以培養(yǎng)一批認同企業(yè)理念、勝任崗位要求的未來員工；二是可以培養(yǎng)一批認可企業(yè)標準、熟悉企業(yè)技術(shù)的潛在用戶，從而占領(lǐng)未來市場；三是可以充分利用高校智力資源，為企業(yè)發(fā)展提供創(chuàng)意和技術(shù)；四是可以彰顯企業(yè)社會責任感，提升社會美譽度和影響力。企業(yè)（特別是國有企業(yè)）應(yīng)立足長遠，面向未來，積極參與產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目，從而提升制造業(yè)整個產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人員素質(zhì)。
高校通過協(xié)同育人項目可以促進人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求緊密對接，提升人才培養(yǎng)的適應(yīng)性，一是可以匯聚企業(yè)資源支持專業(yè)綜合改革和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，為高校提供重要但自身缺乏的重要知識或資源，如前沿技術(shù)、實踐師資、現(xiàn)場環(huán)境和先進設(shè)備等；二是有助于搭建合作平臺，破解實習難題，為學生工程實踐能力培養(yǎng)營造更好環(huán)境；三是可以進一步深化產(chǎn)學合作，促進高校科研成果轉(zhuǎn)化。高校應(yīng)高度重視產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目，提前謀劃，積極申請，做好做實，以此為契機深化教育教學改革。
