王曉妮 杜育紅

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智慧教育；教育信息化；模型構(gòu)建；支撐環(huán)境

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)的快速發(fā)展，讓我們進入了大數(shù)據(jù)時代，同時智能終端設(shè)備日益普及，高校的教育模式、理念和環(huán)境也發(fā)生了很大的變化，教育信息化已經(jīng)成為高校教育改革的重點，技術(shù)變革教育已是大勢所趨，信息技術(shù)推動教育發(fā)展已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略。教育部2018年4月印發(fā)的《教育信息化2.0 行動計劃》文件中明確指出，要大力構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境，加快建設(shè)智能教室、智能實驗室等智能學(xué)習(xí)空間，積極探索基于大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)的應(yīng)用方式，推進信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育教學(xué)全過程[1]。《中國教育現(xiàn)代化2035》的戰(zhàn)略任務(wù)中提到“加快信息化時代教育變革”和“提升一流人才培養(yǎng)與創(chuàng)新能力”，這對高校信息化建設(shè)、改革人才培養(yǎng)模式有了更高的新要求[2]。然而要實現(xiàn)高校智慧校園建設(shè)和人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，只有運用現(xiàn)代教育理念、人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)，通過改造硬件基礎(chǔ)設(shè)施、整合各種軟件系統(tǒng)資源、提升師生的信息素養(yǎng)等途徑，不斷優(yōu)化和完善高校的信息化支撐環(huán)境，才能最終實現(xiàn)智慧教育這一戰(zhàn)略目標。因此構(gòu)建良好的高校信息化支撐環(huán)境是智慧教育在高校順利推行的前提條件和緊迫任務(wù)，尤其是在實現(xiàn)教育現(xiàn)代化、推動高校信息化建設(shè)等方面具有重大意義。從目前國內(nèi)專家研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，主要聚焦于高校信息化建設(shè)的國際對比、技術(shù)指標和策略等方面的研究，對高校信息化支撐環(huán)境的研究屈指可數(shù)。所以把高校信息化支撐環(huán)境作為研究對象，這對高校智慧校園建設(shè)、豐富高校信息化建設(shè)的理論研究，為智慧教育的實現(xiàn)提供一定的理論參考。

1 面向智慧教育的高校信息化支撐環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀

我國高等教育信息化建設(shè)經(jīng)過了三個階段：校園網(wǎng)、數(shù)字校園和智慧校園，已從最初單純的數(shù)字化校園建設(shè)過渡到如今與信息技術(shù)深度融合的智慧校園，那么智慧校園就成為目前高校實現(xiàn)智慧教育的重要基礎(chǔ)保障。智慧教育作為未來教育的主要形態(tài)，已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點，它是目前高校教育信息化建設(shè)發(fā)展的高級階段。智慧教育就是通過融合教學(xué)管理和信息技術(shù)構(gòu)建智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使教師能夠采用多樣高效的教學(xué)方法，為學(xué)生能提供能夠滿足他們個性化學(xué)習(xí)的服務(wù)，培養(yǎng)出智慧型人才[3]。教育信息化的高端形態(tài)就是智慧教育，這需要依賴智慧型的信息化支撐環(huán)境才能實現(xiàn)。只有通過構(gòu)建技術(shù)融合的智慧化學(xué)習(xí)環(huán)境，才能提供智慧的教學(xué)方法，更好地為泛在化、個性化、多元化學(xué)習(xí)方式提供服務(wù)，培養(yǎng)出更多的智慧型人才，推進高校智慧教育的快速發(fā)展。高校信息化支撐環(huán)境涉及硬件設(shè)施、軟件資源、潛在環(huán)境等復(fù)雜要素，加之不同高校信息化建設(shè)現(xiàn)狀差異較大，使優(yōu)化和改革信息化支撐環(huán)境成為規(guī)模巨大且復(fù)雜煩瑣的系統(tǒng)工程。隨著教育信息化2.0的到來，在大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的推動下，高校的教學(xué)空間不再局限于教學(xué)樓、圖書館、教室等固定場所，實體空間內(nèi)的面對面交互方式就無法適應(yīng)，所以為了滿足高校的教學(xué)需要，必須加快高校信息化支撐環(huán)境的建設(shè)。如今國內(nèi)許多高校通過改造公共空間、構(gòu)建智慧實驗室、智慧教室等方式打造泛在化學(xué)習(xí)空間，以達到優(yōu)化信息化支撐環(huán)境目的，雖然在高校信息支撐環(huán)境建設(shè)方面也取得了一些成績，但是通過深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)還存在許多問題急需解決。

1） 部分高校在硬件環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時缺乏整體規(guī)劃設(shè)計，導(dǎo)致現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)設(shè)施無法和先進的信息化設(shè)備及實際教學(xué)活動完美融合。

2） 忽視教學(xué)資源的應(yīng)用與共享，許多精品課程沒有完全對外開放，大部分優(yōu)秀的教學(xué)資源無法真正共享；因為技術(shù)和接口的緣故導(dǎo)致一些信息系統(tǒng)無法融合，出現(xiàn)信息孤島；利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進行多維度教學(xué)評價和學(xué)習(xí)軌跡分析的落實力度不大。主要原因是無法系統(tǒng)收集有用數(shù)據(jù)，對采集來的數(shù)據(jù)不能進行分析處理和關(guān)聯(lián)融合，出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和信息孤島，難以為智能管理和教學(xué)改革提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持服務(wù)。

3） 師生的信息化素養(yǎng)不高，尤其是網(wǎng)絡(luò)安全意識薄弱。激勵評價和考核制度設(shè)計得不夠科學(xué)，導(dǎo)致高校部分師生對信息化教學(xué)熱情不高，嚴重影響了信息化工作的順利開展。

2 高校信息化支撐環(huán)境的構(gòu)建理論

高校信息化支撐環(huán)境涉及硬件基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用軟件、教學(xué)系統(tǒng)資源、國家相關(guān)法律治理、激勵政策、專業(yè)服務(wù)、技術(shù)人員及網(wǎng)絡(luò)安全等各個方面，是高校的信息化建設(shè)主要組成部分。因此構(gòu)建高校信息化支撐環(huán)境既要了解教育信息化的國際發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀，又要熟悉現(xiàn)代教育理論和信息技術(shù)。為了更好地構(gòu)建高校信息化支撐環(huán)境，需要明確其發(fā)展階段、構(gòu)建原則和結(jié)構(gòu)模型。

2.1 發(fā)展階段

按照目前信息系統(tǒng)發(fā)展階段的米切和諾蘭模型，把信息化支撐環(huán)境的發(fā)展分為這四個階段[4]：1） 硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。主要完成硬件技術(shù)設(shè)施的搭建和推廣，這是智慧校園建設(shè)先決條件。2） 軟件系統(tǒng)資源整合。推動各種應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)和教學(xué)資源建設(shè)，為智慧教育提供應(yīng)用環(huán)境和資源支持。3） 教學(xué)應(yīng)用平臺集成。搭建信息化綜合業(yè)務(wù)服務(wù)平臺，整合業(yè)務(wù)流程。4） 數(shù)據(jù)服務(wù)融合創(chuàng)新。完成數(shù)據(jù)知識和信息服務(wù)的資源共享，保證數(shù)據(jù)信息的流通，形成歷史數(shù)據(jù)輔助領(lǐng)導(dǎo)決策。

2.2 構(gòu)建原則

為了構(gòu)建高效科學(xué)的教育信息化支撐環(huán)境，應(yīng)該遵循這三個建設(shè)原則[5]：1） 整體統(tǒng)籌、系統(tǒng)規(guī)劃、分步部署。依照高校信息化建設(shè)的要求，從硬件基礎(chǔ)、軟件環(huán)境和潛在因素這三個維度對信息化支撐環(huán)境所涉及的要素進行整體規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計，突出重點和分步實施。2） 應(yīng)用驅(qū)動，取長補短，共建共享。根據(jù)師生需求，合理研發(fā)優(yōu)質(zhì)的系統(tǒng)資源，聯(lián)合國際和校外高校及知名大型企業(yè)，形成多方合作，揚長避短的共建共享機制。3） 兼容開放，深度融合，持續(xù)發(fā)展。為了信息化支撐環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，必須與時俱進，更新觀念，積極采用新的技術(shù)和設(shè)計理念，創(chuàng)新服務(wù)模式。

2.3 結(jié)構(gòu)模型

信息化支撐環(huán)境的結(jié)構(gòu)模型，由硬件基礎(chǔ)、軟件環(huán)境、潛在因素這三大部分構(gòu)成，如圖1所示。其中硬件基礎(chǔ)包括校園網(wǎng)絡(luò)、智慧教室及各種智能設(shè)備等相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施；軟件環(huán)境包括各種應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)字資源和應(yīng)用平臺等軟件資源；潛在因素包括各種信息化建設(shè)的政策制度、組織機構(gòu)及專業(yè)技術(shù)人員等保障體系。

3 智慧教育背景下的高校信息化支撐環(huán)境的構(gòu)建

按照整體規(guī)劃、分步建設(shè)、系統(tǒng)優(yōu)化、資源整合等構(gòu)建原則，結(jié)合高校信息化支撐結(jié)構(gòu)模型，從以下幾個方面構(gòu)建的信息化支撐環(huán)境，具備了先進基礎(chǔ)設(shè)施平臺、兼容性好的信息系統(tǒng)、豐富的教學(xué)資源、順暢的服務(wù)機制、良好的用戶體驗等特點，能夠更好地推動高校信息化建設(shè)進程。

3.1 加速智慧校園建設(shè)，構(gòu)建無界空間

1） 不斷完善網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這是高校信息化建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。在校園中通過5G移動技術(shù)、Wi-Fi和有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合構(gòu)建全覆蓋、隨時可用的網(wǎng)絡(luò)空間，并及時將學(xué)校所有的人、物、環(huán)境和方位等信息映射到這個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中，建成校內(nèi)主干鏈路10G，雙萬兆到骨干，千兆到樓宇，百兆到終端用戶桌面，能夠支持IPv6/IPv4雙棧網(wǎng)絡(luò)的校園網(wǎng)，實現(xiàn)整個校園中所有的物與物、人與人、物與人可自動按需鏈接，隨時可以進行資源訪問和信息交換，為智慧應(yīng)用保障可靠的接入服務(wù)，為全體師生提供安全可靠的訪問服務(wù)，為智慧校園建設(shè)提供高效泛在的技術(shù)支持。

2） 構(gòu)建智慧大數(shù)據(jù)中心，健全基礎(chǔ)服務(wù)平臺。按照數(shù)據(jù)一致，共建共享的原則，采用虛擬化、鏡像存儲、雙機熱備份等技術(shù)構(gòu)建智慧大數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)備份數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備和服務(wù)器合理運用，靈活調(diào)配，確保重要的核心數(shù)據(jù)集中存儲，妥善保管，備份容災(zāi)，滿足所有師生的工作、學(xué)習(xí)和生活諸多需求，保障網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和資源共享服務(wù)的順利進行。

3） 加強智慧教室建設(shè)，助力高校開展智慧教育。增加多樣化的教學(xué)設(shè)備，構(gòu)建實用性強的智慧教室，滿足智慧教育需求。為了讓教師更好地講授那些資源復(fù)雜、難度很高的專業(yè)課，可以配備能夠同時展示多個教學(xué)資源的多視窗教室；通過增加遠程設(shè)備來實現(xiàn)多點同時授課，確保大規(guī)模習(xí)題課和通識課的課堂效果；利用MR/VR 設(shè)備增強實驗操作課實踐效果。為了縮短師生的時空距離，便于分組討論和互動交流，增加可以自由組合成L型或U型，隨便移動的桌椅數(shù)目，更好地為翻轉(zhuǎn)課堂、混合式和探究式教學(xué)服務(wù)。

3.2 整合各種系統(tǒng)資源，實現(xiàn)共建共享

1） 要統(tǒng)一規(guī)范系統(tǒng)資源的建設(shè)標準，優(yōu)化管理機制。只有按照多方參與、揚長避短、協(xié)同共建、共享開放的構(gòu)建原則和系統(tǒng)規(guī)劃、整體設(shè)計的建設(shè)思路，采用標準的制作規(guī)范和API研發(fā)信息系統(tǒng)及數(shù)字化教學(xué)資源，對第三方應(yīng)用系統(tǒng)中現(xiàn)有的不同類型和格式的非結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)資源，通過數(shù)據(jù)采集清洗和分析處理、信息系統(tǒng)和應(yīng)用平臺的接口標準化等操作，完成所有信息資源的整合，實現(xiàn)資源的共建共享，徹底消除原來系統(tǒng)資源重復(fù)構(gòu)建和分散閑置等不良現(xiàn)象。高校要繼續(xù)加快各種系統(tǒng)資源建設(shè)和應(yīng)用軟件研發(fā)，既要整合校內(nèi)自建信息系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、優(yōu)質(zhì)課件和精品課程資源，又要引入校外的名師名校的優(yōu)秀資源，還要確保這些資源的及時更新、科學(xué)存儲、精準檢索和智慧推送。

2） 融合應(yīng)用軟件，完成統(tǒng)一平臺登錄。通過智慧校園的一站式服務(wù)大廳，整合所有的應(yīng)用平臺和教學(xué)資源，實現(xiàn)單點登錄，為混合教學(xué)模式、泛在學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)及群智學(xué)習(xí)提供網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間和技術(shù)支持。

3） 構(gòu)建智慧管理平臺，支持領(lǐng)導(dǎo)的智慧決策。通過智慧平臺收集校園中所產(chǎn)生的各種類型和結(jié)構(gòu)的教育大數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)挖掘?qū)ζ溥M行分析處理，形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報告。領(lǐng)導(dǎo)可以參考這些動態(tài)數(shù)據(jù)，在學(xué)校的運行管理、資產(chǎn)調(diào)度、教學(xué)管理上做出科學(xué)決策，為校園的智慧管理提供個性化的服務(wù)。

3.3 優(yōu)化潛在因素，提升服務(wù)保障能力

1） 高校要成立專業(yè)信息化團隊，職責(zé)明確，協(xié)同合作，從決策、管理和技術(shù)三個不同層面為智慧校園建設(shè)和信息化支撐環(huán)境的構(gòu)建提供有力保障。專業(yè)團隊包括信息化領(lǐng)導(dǎo)小組，由負責(zé)信息化建設(shè)的校領(lǐng)導(dǎo)、專門從事教學(xué)的教授和信息技術(shù)工作的專家組成，主要完成信息化建設(shè)的系統(tǒng)規(guī)劃和政策制定工作；信息化技術(shù)支持小組，由信息化建設(shè)辦公室技術(shù)人員和高校人事、教務(wù)、后勤等主要業(yè)務(wù)部門的管理人員組成，技術(shù)人員主要完成信息化支撐環(huán)境構(gòu)建過程中的軟件系統(tǒng)研發(fā)、教學(xué)資源整合和制作、業(yè)務(wù)流程的設(shè)計實現(xiàn)及支撐環(huán)境的運維管理，管理人員主要負責(zé)本部門業(yè)務(wù)流程管理、相關(guān)政策咨詢指導(dǎo)工作；信息化建設(shè)協(xié)作小組，主要由各系部的網(wǎng)絡(luò)信息聯(lián)絡(luò)員和辦公室主任組成，具體負責(zé)信息化建設(shè)中的協(xié)調(diào)和系統(tǒng)資源的應(yīng)用推廣工作。

2） 優(yōu)化信息化支撐環(huán)境資金結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃專項資金用途。高校智慧校園建設(shè)離不開經(jīng)費的支持，否則信息化支撐環(huán)境構(gòu)建和智慧教育推廣就是無稽之談，根本無法實現(xiàn)。因此高校信息化建設(shè)中要不斷優(yōu)化資金結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃資金來源，統(tǒng)籌安排經(jīng)費用途。首先要集思廣益，多渠道爭取資金。既要吸引政府和企業(yè)大力投資，又要保證校內(nèi)積極創(chuàng)收。其次要結(jié)合學(xué)校的實際情況，進行信息化專項資金的合理分配，要全面兼顧建設(shè)和應(yīng)用。既要構(gòu)建信息化硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，又要投資教學(xué)應(yīng)用、優(yōu)化教學(xué)資源、完善培訓(xùn)制度，確保信息化支撐環(huán)境順利構(gòu)建。

3） 提高全體師生的網(wǎng)絡(luò)安全意識和信息素養(yǎng)。為了增強師生網(wǎng)絡(luò)安全意識和提高他們的信息素養(yǎng)，高校需要制訂相關(guān)的信息化技術(shù)考核、評價、培訓(xùn)和激勵制度，開展系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全和信息素養(yǎng)培訓(xùn)工作。首先高校充分考慮師生的信息化水平和實際需求，制訂有效的激勵考核措施，一方面在智慧校園的建設(shè)過程中，要加強應(yīng)用軟件和系統(tǒng)資源的實用性及易操作性，降低師生的使用難度；另一面就要人為激發(fā)師生對信息化技術(shù)的使用熱情，從思想上引起他們的重視及認可，改變原來師生對信息技術(shù)故意回避陋習(xí)，消除他們對信息化教學(xué)的抵觸情緒和恐懼心理，讓他們能夠盡可能在教學(xué)過程中主動應(yīng)用信息化技術(shù)。其次不斷創(chuàng)新信息化技術(shù)培訓(xùn)形式和內(nèi)容，充分調(diào)動師生使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的積極性?？梢酝ㄟ^信息化技術(shù)專題講座、研討會、技術(shù)培訓(xùn)等線上線下相結(jié)合等多種培訓(xùn)方式，確保培訓(xùn)的順利開展。信息技術(shù)的培訓(xùn)內(nèi)容不但要針對性強，而且要保證良好的實用性，因此必須理論和實踐相結(jié)合，既要注重專業(yè)理論學(xué)習(xí)，又要把信息技術(shù)和具體學(xué)科結(jié)合起來，體現(xiàn)學(xué)科的差異性，如果有必要師生還可以外出到著名的高校、科研所或企業(yè)參觀學(xué)習(xí)。還可以通過在校園里營造信息化氣氛來，激發(fā)師生對信息化的應(yīng)用熱情。例如可以在校園里懸掛條幅或張貼海報，通過櫥窗、學(xué)術(shù)報告等宣傳網(wǎng)絡(luò)安全知識，利用智能機器人自動投送快遞體現(xiàn)信息技術(shù)為智慧生活提供技術(shù)保障，通過舉辦課件制作大賽和、網(wǎng)絡(luò)安全知識競賽等活動提升師生的信息技術(shù)運用水平和學(xué)習(xí)意識，只有這樣才能很好解決師生網(wǎng)絡(luò)安全薄弱和信息素養(yǎng)欠缺問題。最后健全和完善信息化專業(yè)人才的培養(yǎng)機制。高校優(yōu)化信息化人才建設(shè)隊伍和培養(yǎng)機制，一方面要大量引進和聘請業(yè)務(wù)素質(zhì)高、作業(yè)技術(shù)能力強和綜合素質(zhì)良好的專業(yè)技術(shù)人員；另一方面要從長遠出發(fā)，系統(tǒng)規(guī)劃好現(xiàn)有信息化技術(shù)人員的培養(yǎng)，有計劃地安排相關(guān)技術(shù)人員外出學(xué)習(xí)，大力支持專業(yè)技術(shù)人員的職稱評審和進修工作。只有確保信息化專職人員質(zhì)量和數(shù)量，才能為學(xué)校的信息化教學(xué)和智能運維提供技術(shù)保障及專業(yè)服務(wù)，有助于高校的智慧教育順利開展。

4 高校信息化支撐環(huán)境優(yōu)化成效

通過高校信息化支撐環(huán)境結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合信息化支撐環(huán)境的發(fā)展現(xiàn)狀，以高校智慧校園建設(shè)和信息化教學(xué)管理為出發(fā)點，構(gòu)建了信息化支撐環(huán)境并付諸應(yīng)用，對目前高校的信息化支撐環(huán)境進行了相關(guān)優(yōu)化。通過在高校的智慧校園建設(shè)中部署實踐一段時間后，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后信息化支撐環(huán)境存在這些優(yōu)點：1） 滿足了學(xué)生隨時隨地開展個性化的移動學(xué)習(xí)需求；2） 為教師的智能教學(xué)提供技術(shù)支持；3） 讓領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)決策有據(jù)可依；4） 實現(xiàn)了管理者對校園的人性化智能管理。

5 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代使教育信息化變成未來教育改革的重點，高校信息化支撐環(huán)境是實現(xiàn)信息技術(shù)和教學(xué)資源深度融合的重要基礎(chǔ)，這是提高教育質(zhì)量和構(gòu)建信息社會主要途徑[6]。如何利用信息技術(shù)更好地為高校教學(xué)管理和科研生活，提供技術(shù)保障和智能服務(wù)是我們現(xiàn)在急需解決的重要問題。本文研究了目前高校信息化支撐環(huán)境發(fā)展現(xiàn)狀及其構(gòu)建理論，以智慧教育為背景重新構(gòu)建了高校信息化支撐環(huán)境并付諸了應(yīng)用，有效解決了目前高校信息化支撐環(huán)境中存在的不足，取得了顯著成效。以高校信息化支撐環(huán)境作為研究對象，這對高校智慧校園建設(shè)、豐富高校信息化建設(shè)的理論研究，為智慧教育的實現(xiàn)提供一定的理論參考。