王春平　趙國(guó)衛(wèi)　孫洪順

摘 要：教育信息化是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化教育的核心力量，當(dāng)前時(shí)代的教育信息化將不僅關(guān)注于信息環(huán)境的建設(shè)和軟硬件的開(kāi)發(fā)，更應(yīng)該結(jié)合專業(yè)教育理論，依賴智能技術(shù)（包括大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等技術(shù)）推動(dòng)教育服務(wù)行業(yè)的智能化、教育應(yīng)用的情境化和精準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)教育的革命性轉(zhuǎn)型。本文對(duì)5G+云計(jì)算結(jié)合當(dāng)代中學(xué)實(shí)際教育體系融合的教育理論進(jìn)行研究，以期達(dá)到實(shí)現(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的教育目的。

關(guān)鍵詞：5G;云計(jì)算;大數(shù)據(jù);中學(xué)教育理論

一、研究現(xiàn)狀

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析、互聯(lián)網(wǎng)、5G等新一輪技術(shù)革命的不斷發(fā)展，以個(gè)性定制化教育為主題的教學(xué)方法探索，已經(jīng)成為教育變革的重要研究方向。采用清華大學(xué)數(shù)字圖書(shū)館資源依據(jù)“個(gè)性化教學(xué)”為檢索詞進(jìn)行查詢，近10年來(lái)共發(fā)表相關(guān)論文1861篇，在此基礎(chǔ)上又以“大數(shù)據(jù)”和“云課堂”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，搜索出近170篇論文?？梢?jiàn)借助于云計(jì)算和大數(shù)據(jù)分析的個(gè)性化教育已經(jīng)開(kāi)始引起學(xué)者的關(guān)注，但目前的研究大多是教育方法的探索，還沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論，且大部分文章是面向高等教育或者職業(yè)教育開(kāi)展的研究，面向封閉式環(huán)境下中學(xué)生個(gè)性化教育與課堂教育結(jié)合的研究還沒(méi)有具體的應(yīng)用實(shí)踐。

國(guó)外在大數(shù)據(jù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的探索相對(duì)較早，形成的融合教育理論體系也更為成熟。美國(guó)在2002年成立“教育教學(xué)研究院”開(kāi)始探索如何實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教育的理論和方法。為了使大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于在線課堂，促進(jìn)在線教育的發(fā)展，以便被更多的人使用和學(xué)習(xí)，哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院利用大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析技術(shù)對(duì)edX課程平臺(tái)信息進(jìn)行分析，研究各國(guó)學(xué)習(xí)者的行為數(shù)據(jù)，并加大對(duì)行為評(píng)價(jià)和學(xué)習(xí)激勵(lì)的研究[1]。澳大利亞通過(guò)My University項(xiàng)目，將學(xué)生和家長(zhǎng)對(duì)高等教育課程的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析后對(duì)大學(xué)進(jìn)行排名，政府依據(jù)此排名數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的政策。

國(guó)外的一些教育培訓(xùn)公司也在探索大數(shù)據(jù)在教育應(yīng)用中的價(jià)值。美國(guó)的Knew ton網(wǎng)上教育利用在線學(xué)習(xí)工具，應(yīng)用適配學(xué)習(xí)技術(shù)[2]，通過(guò)數(shù)據(jù)收集、推斷、建議三部曲來(lái)為學(xué)生提供個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，為每一位學(xué)生的個(gè)性化需求進(jìn)行適配，提供預(yù)測(cè)性分析與個(gè)性化推薦[3]。英國(guó)Pearson集團(tuán)為幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)有效教學(xué)，追蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，顯示大量的學(xué)習(xí)成績(jī)、課程參與度等數(shù)據(jù)，依靠的正是他們開(kāi)發(fā)的“課程精靈”系統(tǒng)，讓學(xué)習(xí)者得到真實(shí)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)“Dream box”可以通過(guò)分析和綜合每位學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)，為他們提供適合自身提升的不同路徑與方法[1]。

二、5G+云計(jì)算

（一）5G

5G全稱為“第五代移動(dòng)通信技術(shù)”（5th Generation Mobile Communication Technology）。對(duì)于5G的應(yīng)用場(chǎng)景，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）給出的答案為：eMBB（enhanced Mobile Broadband）增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，mMTC （massive Machine Type Communications）大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，URLLC （Ultra-Reliable and Low Latency Communications）高可靠、低時(shí)延。因具備高帶寬、低延遲的特性，5G成為智能網(wǎng)聯(lián)汽車、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、在線學(xué)習(xí)等領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，尤其是近年來(lái)新冠疫情的較大影響，移動(dòng)學(xué)習(xí)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。較為靈活的移動(dòng)在線課堂將會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)教學(xué)課堂，利用碎片時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)的情況也越來(lái)越多。在線學(xué)習(xí)直播課逐步成為現(xiàn)代教育的主要表現(xiàn)形式，VR/AR的應(yīng)用將更廣泛，這也會(huì)明顯改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。隨著智能基礎(chǔ)設(shè)施的部署及不斷完善，服務(wù)于智慧教育領(lǐng)域。基于5G自身特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，這為移動(dòng)學(xué)習(xí)奠定了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)教育信息化、現(xiàn)代化提供了契機(jī)。

（二）云計(jì)算

云計(jì)算理論上并不是一種新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而是一種新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用概念。云計(jì)算是以互聯(lián)網(wǎng)為載體，為網(wǎng)站提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和云計(jì)算服務(wù)，每位客戶都可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用巨大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源。

云計(jì)算維基百科定義：云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方法，通過(guò)該計(jì)算方法，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給各個(gè)計(jì)算機(jī)終端和其他設(shè)備。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（National Institute of Standards and Technology）對(duì)云計(jì)算的定義是：云計(jì)算是一種能夠方便地按需訪問(wèn)可配置計(jì)算資源共享池的模型，能夠以最小的管理工作或服務(wù)快速提供和發(fā)布這些資源。運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)海量數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通過(guò)教育云，可以將移動(dòng)學(xué)習(xí)的硬件、資源虛擬化，最大化移動(dòng)學(xué)習(xí)資源的使用效率[4]。云計(jì)算具有快速、靈活地提供資源的能力。與傳統(tǒng)模式相比，“云”和“端”都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它可以實(shí)現(xiàn)快速部署和釋放資源。

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)增加的，是使用交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)和虛擬化的資源。5G技術(shù)的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)教育體系及教育形式的不斷完善。通過(guò)低時(shí)延、流暢的課程直播，師生間可進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)交互，非常接近線下面對(duì)面授課的體驗(yàn)感。與傳統(tǒng)課堂教育不同的是，線上課堂中每個(gè)人的角色發(fā)生了變化，學(xué)習(xí)者既是學(xué)習(xí)者，又是學(xué)習(xí)資源的收集者、發(fā)布者，同學(xué)之間和師生之間都可以開(kāi)展雙向互動(dòng)交流，提高學(xué)習(xí)效率，使被動(dòng)灌輸型教育逐漸轉(zhuǎn)型為主動(dòng)自發(fā)式探索學(xué)習(xí)。

三、5G+云計(jì)算中學(xué)融合教育體系搭建

基于5G+云計(jì)算的中學(xué)融合教育體系，它是將大數(shù)據(jù)技術(shù)融于教學(xué)活動(dòng)的全過(guò)程，并分析教學(xué)過(guò)程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（如：每一個(gè)學(xué)生的已經(jīng)掌握和未掌握知識(shí)的信息），教師根據(jù)對(duì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的分析以及可視化的處理結(jié)果，能夠清楚地了解學(xué)生對(duì)當(dāng)前知識(shí)的掌握情況，判斷未來(lái)學(xué)習(xí)走向趨勢(shì)，以便調(diào)整相應(yīng)教學(xué)活動(dòng)與策略，形成一種個(gè)性化教學(xué)與共性集中教學(xué)相融合的教育方法，達(dá)到精準(zhǔn)教育的目的。

總體框架（見(jiàn)圖1）：

（一）備課階段，研究制訂集中授課教案與個(gè)性特征學(xué)案

1.基于教學(xué)大綱和學(xué)科特點(diǎn)，搭建學(xué)科全知識(shí)模型;

2.基于云端學(xué)生全教學(xué)周期個(gè)性化知識(shí)架構(gòu)，采用聚類分析算法，提出課堂集中授課教案;

3.基于學(xué)生個(gè)性化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)素養(yǎng)模型，對(duì)比學(xué)科全知識(shí)模型，研究制訂學(xué)生的個(gè)性化學(xué)案。

（二）上課階段，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵共性教學(xué)與個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)相結(jié)合的創(chuàng)新教學(xué)模式

1.基于云計(jì)算提出的授課教案，通過(guò)教師集中授課，解決大部分學(xué)生的知識(shí)和素養(yǎng)的提升;

2.基于學(xué)生的個(gè)性化學(xué)案，針對(duì)性地輔導(dǎo)，答疑解惑，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的精準(zhǔn)教育。

（三）課后效果評(píng)估階段，實(shí)現(xiàn)學(xué)生精準(zhǔn)素養(yǎng)評(píng)估，搭建全教學(xué)周期的個(gè)性化知識(shí)架構(gòu)

1.基于學(xué)科教學(xué)計(jì)劃及學(xué)科知識(shí)模型，實(shí)時(shí)提出課后效果評(píng)價(jià)方案;

2.采用自助閱卷系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)的教學(xué)效果評(píng)價(jià);

3.將學(xué)生個(gè)性化的教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果上傳云端，實(shí)時(shí)建立學(xué)生縱向時(shí)間維度和橫向課程緯度的知識(shí)架構(gòu)。

（四）學(xué)生個(gè)性化實(shí)時(shí)素養(yǎng)模型搭建，構(gòu)建螺旋上升式教學(xué)體系

1.基于云端大數(shù)據(jù)分析計(jì)算，搭建學(xué)生個(gè)性化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)素養(yǎng)模型;

2.將學(xué)生個(gè)性化實(shí)時(shí)素養(yǎng)模型動(dòng)態(tài)反饋至備課階段，構(gòu)建螺旋上升式教學(xué)方法。

結(jié)束語(yǔ)

本文以中學(xué)實(shí)際教育為基礎(chǔ)，充分認(rèn)識(shí)及評(píng)價(jià)學(xué)生知識(shí)架構(gòu)和受學(xué)能力的差異，結(jié)合當(dāng)前教育環(huán)境及教育條件，將個(gè)性化教育與集中教育有機(jī)結(jié)合起來(lái)，發(fā)展一種創(chuàng)新的融合教育理論?；诘蜁r(shí)延、高可靠的5G通信技術(shù)以及大數(shù)據(jù)云計(jì)算分析方法，實(shí)時(shí)評(píng)測(cè)學(xué)生的知識(shí)架構(gòu)，搭建學(xué)生知識(shí)和能力的多維度素養(yǎng)模型，提出共性知識(shí)教案和個(gè)性知識(shí)學(xué)案，實(shí)現(xiàn)兩者相融合的教育理念。在課堂集中授課下講授共性知識(shí)教案，解決大部分同學(xué)素養(yǎng)模型與大綱全素養(yǎng)模型的差異，通過(guò)對(duì)個(gè)性化知識(shí)學(xué)案的培訓(xùn)，解決學(xué)生個(gè)體差異，補(bǔ)齊短板，強(qiáng)化差異優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)中學(xué)精準(zhǔn)教育理念。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王春平（1982—），女，山東冠縣人，本科。研究方向：中學(xué)地理教育，中學(xué)生教育方法研究。