国内教育行业持续深化变革,其中教育与科技的结合不断加速且日益深入。在用科技提升教学效率和教育体验、推动优质教育资源均衡等方面,已涌现出一批优秀的探索成果,特别是人工智能、大数据等技术在教育场景中的应用,超前的概念正逐步变为现实。“教育+科技”也成为教育行业和互联网巨头意欲争夺的“高地”。教育行业的发展有以下几个方向。
(1)大数据与物联网赋能高效的个性化教育。教育已经逐渐迈入大数据时代,大数据引领的风潮推动教育领域的发展和变革。随着教育大数据战略与应用价值的逐步凸显,教育数据采集与深度分析成为各教育应用系统的必备功能,通过采集更丰富的教育数据,提升信息系统的智能性。基于大数据的分析技术,教育机构通过对机构数据、公开数据、个人补充数据做综合处理,将建设更成熟的、体系化的教学及知识标签系统,从而完成教学信息的体系化。
同时,电子书包、互动白板、点读笔、智能摄像头等智能硬件形成教育物联网,与中心数据仓库无缝对接,为个性化提供大数据支持。物联网技术对学生日常行为数据进行云端存储分析,针对每个学生的个性标签,赋予识别和匹配能力,从而推荐更科学的教学方案,也赋能教育机构为学生提供随时可以触达的个性化内容,创造出意想不到的碎片化学习场景,实现学生教育的个性化。教师端的培训也会广泛采用个性化方式。此外,为了辅助用户解读和理解数据分析结果,可视化技术也越来越流行,成为各应用系统的基础性技术。
基于大数据和物联网的教育信息化市场产品类型丰富,涵盖教学、管理、教研、培训等多种业务。随着一系列教育改革的推进,应试教育将逐步转向真正的素质教育,教育的需求会变得越来越多样化和个性化。为了满足多元化的需求,教育大数据市场将出现越来越多提供特色服务的产品,包含学习分析、预警类产品,辅助教育管理、决策类产品,教育教学评价类产品和个性化服务类产品。
随着人们对教育大数据的深入研究和不断挖掘,大数据将促进教育的创新与发展。教育大数据作为一个新兴的研究领域,需不断探索与创新,推动大数据与云计算的深度融合,推进教育信息化,实现教育的深层次变革。
(2)人工智能时代的教育。最有效的方法就是根据一个国家的发展阶段和发展趋势,顺势而为来组织生产和教育教学。通过把握数字革命、人工智能(artificial intelligence,AI)革命等带来的机会,推动教育创新与发展。人工智能将是未来教育的巨大变量,可以全面赋能老师、学校和管理。
教育科技(education technology,Edtech)的浪潮实现了教育的信息化、在线化、数据化,也带来了AI工作的底层可能性。在教育信息化2.0时代,每个学生身上可能有上百个传感器同步记录学习和行为轨迹,通过智能设备和计算机,使教学脱离时间和空间的限制,最终实现高效的个性化教育。而且AI可以完成许多重复、繁杂的工作,从而使教师将更多精力放在学生身上,实现因材施教。同时,科技不仅意味着更有效率,还意味着更多的连接,这种学习者与学习者、学习者与教育者之间的连接也变得前所未有的便捷。能贯穿教学的所有场景,并成为未来发展的趋势。
AI技术在教育领域被广泛使用,充分赋能教学练测评各个环节,在课前、课中、课后等教学全过程中发挥越来越重要的作用,教与学变得更加便捷和个性化。AI用更细致专业的分工提升整个教育行业的效率,无论是对于学生还是教师,AI功能都能显著提高学习和教学效率,并带来学习和教学模式的革新。对于智能内容,AI将论文格式化,通过深度神经网络的学习,可以输出相同风格的论文,一旦该技术成熟化运行,那么将极大地提高教学课程的设计。AI还可执行部分教师和教学机构的行政职能,自动设定考核标准,收集学生的意见并智能地分析决策,最终给出反馈。
立德育人永远是教育的前提和首要任务,那么人师就不可替代。对社交的需求,对受欢迎的需求,无论是否在人工智能时代,对每个人的成长都非常重要。AI完全代替真实教师还遥不可及,但是辅助教学是一个可行的发展方向。该方向的最终目标是创建虚拟的类人角色,这些角色能够以自然的方式思考、行动,做出反应和互动,并通过言语和非言语交流做出回应。所以,在人工智能时代,教师角色、同伴角色同样无法替代,不过,教师的角色会更加多样。AI将改变教师的角色,促进教学模式从知识传授向知识建构转变,同时缓解贫困地区师资短缺和资源配置不均的问题。未来的教育信息化,不再是教育手段的信息化,而是能够实现更加公平、有质量的教育体系信息化。未来的教育更多以项目为中心,以学生的探索和学生之间的学习为中心。未来是人与人工智能共生的时代。
从目前人工智能技术的发展程度来看,还不足以对我们的教育产生深刻影响,但是当它发展到了一定程度,就可能带来革命性影响。过去的教育创新,更多是基于理论和经验进行;未来的教育创新,更多会与技术密切相关。了解技术,学习技术,教育理论研究、政策研究、工具研究和方法研究中与技术的变革紧密结合,找到教育变革的方向。因此,需建立人工智能教育研究院、研究中心等机构来支撑未来的教育变革。(www.xing528.com)
(3)AR/VR助力感官实践教学。增强现实技术(augmented reality,AR)和虚拟现实技术(virtual reality,VR)是全新的人机交互技术,集计算机、电子信息、仿真技术于一体,使用多媒体、三维建模、传感和实时跟踪等,将虚拟信息与现实世界无缝连接起来,通过将计算机生成的图像和文字等虚拟信息模拟仿真后,投射到现实世界中,从而创造超强的感官体验。将AR和VR技术应用于教育行业,同样将成为教育行业未来创新发展的趋势。
相比于传统的教育模式,虚拟现实技术拥有更多的教学优势,能够有力地改变教育行业发展的轨迹,成为未来教育行业的核心教育方式之一。据不完全统计,目前AR和VR技术在教育应用的学科分布主要为自然科学学科(42.1%),其次是人文与社会科学学科(26.3%)。交互式的虚拟体验加上和其他人的有效连接互动,智能技术的同步参与,使未来的教育模式发生根本转变成为可能,主要有以下三个方面:一是通过虚拟现实技术,学生能够实现有效的自主学习。在虚拟现实中,学生能够通过自身的行为影响并分析周围的环境,大大提升了学习的趣味性,也能对相关理论有更高层次的理解;同时,学生能够通过虚拟现实技术生成的不同场景进行仿真练习,以达到对知识梳理和锻炼实践能力的目的,从而达到较好的教学效果。二是通过虚拟现实技术,学生能够进行有效的学科实验。在现代教育中,一些实验无法在理想状态下顺利开展,或具有一定的危险性,或存在实验成本高昂等问题,虚拟现实技术能够较好地还原一些极端实验的实验场景,使学生不受限制地对一些实验进行操作和观察,达到较好的学习效果。三是虚拟现实技术将是锻炼学生技能的有效手段。虚拟现实技术能够如实记录学生在实际操作过程中的生理反应,对学生的行为不断进行纠正,达到训练学生技能熟练度的目的。特别是针对危险系数较高、实际训练成本较高的训练项目,通过长期的科学训练,可以显著增强相关专业人员的心理素质和职业能力。
在教育领域,对于高等教育的学生和研究者,AR和VR的应用使得传统的教育模式发生根本性的变化。目前虚拟现实技术在教育领域的应用还相对较少,相信随着科技的进步和普及,虚拟现实技术将会在未来的教育事业中产生深远影响。
(4)5G+教育。随着5G的发布,网络等基础设施越来越完善,其低时延性、高速度给整个教育培训行业带来巨大推动。在5G时代,网络资源条件限制将被彻底解除,VR、AR等扩展现实(extended reality,XR)业务将走出科技馆,VR教室、VR虚拟实训、VR双师课堂等各类XR教育业务以云XR形式发展,解决互动教学功能单一问题,解决教学资源陈旧、教学手段落后问题,全面提升教学信息化水平,促进区域间教育质量均衡发展。
“5G+同步课堂”同样具有很好的应用前景。基于5G大带宽和低时延特性,结合4K/8K超高清视频、智能云等新技术成功打造了5G同步课堂云平台。该平台将互动教学、直播录播、课程分享、线上培训、网络教研、视频会议等应用整合统一,打破应用孤岛,打通5G教育虚拟专网和互联网,实现全连接。“5G+云XR”彻底释放潜力,XR教育行业将迎来高速发展机遇。
5G网络的成熟,将使用户更加便捷地开展XR教育业务,并将促进多形态XR业务与教育教学内容的不断丰富。同时,5G网络使得接触教育资源的速度加快,将XR教育内容云化,可以提供更加高效便捷的内容分发能力。在5G网络的支撑下,学生不管身处何地,都可通过网络即时获取所需的XR教育内容资源。
XR教育市场当前处于高速增长状态,预计基于5G的面向教育行业的云XR业务规模部署后,将快速占领XR教育市场。中国教育装备采购网的教育XR项目数据统计表明,2019年,教育XR项目数量和项目资金支出平均保持200%左右的增长。
无论是大数据、人工智能,还是虚拟现实和5G网络等技术,在改变教育的“术”方面大有可为,然而改变教育的“道”则非常有限。因此,只有在坚守教育本质、尊重教育规律的前提下,才能实现教育与科技更好地融合。
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