信息技术和大数据驱动的智能时代学习变革——日本案例的借鉴与启示

信息技术和大数据驱动的智能时代学习变革——日本案例的借鉴与启示本站　　2019年2月中央和国务院印发了《中国教育现代化2035》，提出了建设教育强国的时间表和路线图，为智能时代的中国教育改革与发展指明了方向

　　2019年2月中央和国务院印发了《中国教育现代化2035》，提出了建设教育强国的时间表和路线图，为智能时代的中国教育改革与发展指明了方向。在信息技术不断发展网络日益普及物联网范围逐渐扩大过程中，德国的“工业4.0”、美国的“先进产业联盟”以及“中国制造2025”已成为第四次工业的领跑国，此时的的发展理念，寄希望于科技创新和AI技术，突破发展瓶颈，解决社会问题，率先进入“Society5.0”时代。为落实“超智能时代”发展目标，日本文部科学省于2019年6月出台了“以尖端技术支持新时代学习推进方略”[1]，提出以ICT（信息通讯技术）和大数据驱动教育创新与学习变革的基本路径，该举措对全面落实“中国教育现代化2035”发展规划具有借鉴意义。

　　确立“Society5.0”发展愿景——日本政府在“综合创新战略2017”[2]指出，超智能社会是“通过网络空间与物理空间的高度融合，打破地域、年龄、性别、语言的界限，精准回应多样化需求、个性化需求、以及各种潜在需求，在人们需要的时候提供所需物质和服务，解决经济发展和社会结构双重问题，使每个人都能过上舒适的、充满活力的高品质生活，实现以人为中心的社会发展”，利用ICT和大数据支持学习方式和教师工作方式变革。

　　对学习意义的重新认识——未来10到20年之间，将近一半的工作将实现自动化，人工智能替代人类劳动的同时，还可创造出前所未有的新业态、新职业。人工智能的深度学习还有可能实现对于错综复杂的信息和背景资料进行分析处理，能够自行理解不同场合和状况并做出目的性判断，给出适合对方要求的回答和判断结果。而人类的强项在于能够理解现实社会，赋予某种场景以特殊的意义，赋予人工智能以目的性、伦理价值观念的是人，而非AI本身。因此，要正确认识学习过程，掌握学习工具与信息技术在学习过程中的有效应用。

　　对学习空间的重新界定——日本认为构建信息化学习环境需要重新定义学习空间的意义。未来的学习空间是思考学习策略的对话场所，是产生破解未来课题智慧的创意空间。融入了尖端信息技术的未来学习空间是虚拟的网络空间与现实的物理空间的高度结合。跨越时间与空间界限，教育信息技术与人工智能可将声音、影响、数据、图片进行保存、发送和接收，不论什么时间、不论多远的距离都能将学生的思考过程、思考结果进行可视化传输，准确详实记录学生学习过程。

　　对学习能力的更高要求——应对Sosiety5.0的社会结构和经济结构变化，首先要培养学生创新精神和发现问题解决问题能力。日本政府认为日本教育的当务之急是培养创新思维、能够创造性地发现问题、解决问题的能力。在学生成长过程中积累知识与能力，理解智能时代的学习方式变革，充分认识认知学习过程的重要意义，让学生读解掌握复杂多样的信息情报，自己发现问题，找出解决问题的基本方向，与他人合作学习、共同参与，培养学生充满自信积极创造未来的基本能力态度。

　　充分认识学校教育有效利用ICT、教育大数据以及基础设施建设的重要意义。日本政府认为，Society5.0的基本形态将是利用技术发达、无处不在的各种监测设备感知人们的活动轨迹并形成大数据，通过AI进行解析，将结果直接发送到互联网上用来驱动各种设备、各种终端和机器人，数据信息通过连接所有事物的IoT（超联网）实现各个领域的自动化。未来以AI技术的广泛应用为前提，将尖端技术和教育大数通过ICT引入学校教育将产生前所未有的效果。

　　消除学习的时间和空间制约——利用尖端技术进行教学和学习支持，可以实现时间和空间上更多的自由。消除由于时间限制和空间距离带来的学习限制，在各种场合都可以选择最适合、最优质的学习内容和课程。通过ICT和大数据的应用，实现融合日本境内外大学、研究机构、企事业单位等多样性人才和多元化社会资源，将平时无法接触到的尖端学术成果和知识作为课程内容和教材有效应用；通过远程技术的应用，实现与多元化群体（境内不同地区、境外学生、不同经历的群体）的相互学习，增加学生接触不同群体培养社会意识的机会；通过翻译系统了与境外学生实现跨语言、跨文化交流，为边远山区、偏僻地区、小规模学校提供有效学习支持。

　　实现个性化、自适应学习支持——利用人工智能提出基于学生个性化学习需求的思考问题与对应性训练，利用人工智能和尖端技术开发训练教材，实现重点知识和技能的反复训练和有效习得；通过对学生发言情况和内容的即时收集、整理和分析，可视化分享学生的不同观点，实现深度学习；利用监测和信息统计分析技术，实现学生个人学习情况的客观、持续和精准把握，及早发现和及时解决学生学习过程中遇到的各种问题。

　　整合教师经验和科学依据、实现精准指导——利用人工智能和大数据技术实现前所未有的学习细节观察和大规模学习记录，使学习过程可视化，为迄今为止只凭教师经验性判断提供的学习指导和学习评价提供可视性、实证性的学习过程和学习成果推定依据；教师的指导和学生的学习经历、活动等各种大数据的自动、连续收集并有效分析，是教师的实践智慧、潜在知识可视化、程式化，并由此产生和生成全新的认知；通过大数据的收集和分析，可以作为回答“学生如何学习”的经验性判断的科学举证依据，通过对每个学生提供个性化、有效的学习指导，据此实现学校管理的精细化和学习指导的高效率，将尖端技术和教育大数据应用于地方教育行政管理。

　　提高事务性工作效率、实现便捷化校务管理——通过技术手段的有效利用，自动并持续收集整理数据，实现信息实时处理，大幅度提高学校管理水平和工作效率，减轻教师的事务性工作负担，腾出更多的时间面对学生。根据世界经济合作组织“国际教师指导环境调查2018”（TALIS-2018）统计结果，日本中小学教师平均每周工作时间是所有参加调查的国家中最长的，其中事务性工作占比最大。通过ICT改善教学工作环境，有效利用尖端技术和大数据，解决相关事务性工作，实现新时代教师工作方式的转变。

　　构建世界一流尖端技术和ICT教学环境——利用尖端技术和教育大数据推进超智能时代学习变革的先决条件是ICT教学环境的整备和基础设施建设。TALIS-2018调查结果表明，日本中学教师“经常”或“时常”利用ICT指导学生作业和学习活动的教师比例为仅17.9%，在48个被调查国家中位列倒数第二名。目前日本中小学校各种教材中大量使用了动画效果、通过教科书上的网址和二维码，可以直接访问相关网页，ICT已成为学校教学不可缺少的硬件条件。日本文部科学省要求各地教育委员会及早制定教育信息化推进方案，根据“2018年度以后学校ICT环境建设方针”要求，充分认识ICT环境创设的必要性，努力构建世界一流的ICT教育环境。

　　推进教育云和公共云计算服务的有效利用——日本文部科学省2017年10月下发了制定教育信息安全政策指南，强化面向学校的信息安全保障措施，构建安心安全的信息环境。网络通信的速度不仅受到对于原有的学校服务器同时，以提供云计算服务降低学校利用成本，以隐私保护政策提高云服务信任度，实现数据的远程访问，由地方教育委员会统一管理，每个学校配备一台服务器，支持学校利用公共云服务。

　　促进ICT环境资源的“高大衔接”——作为未来的ICT学习环境，不仅需要学习者和学生终端电脑，高速宽带网络环境必不可少。利用先进网络技术，将简单功能的终端电脑接入强大稳定的高速、大容量云计算服务已成为主流。日本文部科学省为加强学校网络环境建设，允许全国中小学校通过公共网络以VPN形式接入与原本只面向大学和研究机构开放的日本学术信息网“SINET”系统，实现中小学校园网与超高速、大容量信息网络的“高大衔接”，日本将此举作为构建世界一流学校ICT环境的“点火剂”。同时允许中小学校园网接入SINET的另一个目的是促进已经接入SINET的大学和科研机构建立起与中小学校的密切联系，实现中小学校与大学教育活动的“高大衔接”，中小学师生可远程接收大学教授的讲座和授课，查阅研究文献，与国外学生远程交流促进国际理解教育。

　　健全管理机制培养专业人才提高ICT应用能力——加强各级教育行政管理部门对于利用尖端技术和大数据推进学习变革重要意义的认识，提高中小学教师信息技术相关知识水平以及有效利用ICT开展教学和学习指导的能力，以一线教师为对象编制并下发了“教育信息化教师指导手册”，讲解和展示了学校教学活动中有效使用ICT的具体方法和实践案例。新任教师岗前培训增加有效利用ICT相关内容，提高利用ICT的教学指导能力。为了一线负担”的情况下有效利用ICT提高指导效果改善指导条件，文部科学省将继续推进专职ICT教辅人员配备计划，以减轻教师负担。指导学生提高信息时代对个人行为承担责任的自觉意识。

　　加快信息化时代教育变革“中国教育现代化2035”提出的十项战略任务之一。研究日本以ICT和大数据驱动智能时代学习变革方略举措，对于实现“以教育信息化推进教育现代化”的发展目标具有积极借鉴意义。

　　以科学准确评估促进教育信息化可持续发展——准确评估和把握中国教育信息化发展水平，是以信息化促进教育现代化的前提条件。建立科学合理的教育信息化评价体系，统筹规划教育信息化发展布局，合理配置不同区域间教育信息化的网络环境资源、终端接收设备、数字教育资源、教学应用能力、信息安全管理体制进行综合评价，确保教育信息化公平、快速、可持续发展。

　　规范网络管理系统确保信息安全畅通——网络通信速度不仅取决于网络速度规格，除通信网络自身原因之外，学校以及信息通道上的各级管理关口的路由器、服务器、转换器等设备上加装的防火墙、负载稳定器等往往成为拖慢网速的瓶颈。网络设置越复杂影响网速的设备越多、解决网络问题的困难越大。因此，接入学习终端电脑的网络环境在经过第三方评估并取得各方认同的基础上尽量简化，确保网络设备性能和安全的前提下减少制约网速的不必要环节。

　　改善网络设施设备满足智慧教育需求——通过校园网的维护和更新改善提高带宽和网速，以满足人手一台终端的未来学习需求，科学规划网络环境和信息资源。根据教育部2019年6月教育信息化和网络安全工作月报“三通工程”进展数据显示，全国中小学互联网接入率达97.9%，已有93.6%的中小学拥有多媒体教室。目前我国信息化设施配备仍以满足学生在计算机教室和多媒体教室的学习需求为主要目标。建立信息化设施设备更新改善机制，不断提高信息化环境建设标准，应对智能时代多样化学习需求。此外，学生用终端的配备也将成为实现智慧教育的必备条件和环境基础。

　　依托教育信息技术实现学习变革——依托教育科技的学习途径创新，可以使“教师”（人）、“教育现场”（场所）、“学习内容”通过教育与科技的内化过程，使学生的学习成为更加丰富多彩的个性化活动。通过STEM教育促进“经验与学科融合”，借助于大数据和人工智能实现“学习的个性化自适应”的可能性不断增加，创造超越“教育信息化”层面的、以学习者为中心的“互联网+教育”的未来学习创新，以教育信息技术 “为学习赋能”，挑战“学科主义与经验主义”的教育理念，打破“校内与校外”的体系壁垒，突破“学、整齐划一、相对评价”的教育模式，实现智能时代的学习变革。

　　有效利用ICT和大数据提高治理水平改善教师工作——有效利用ICT和教育大数据以及人工智能技术，推动教育公共服务的信息识别更精准、管理服务更聪慧、学校组织体系更灵活实现教育服务供给和教育资源配置精准化、最优化；加大教育信息技术在教育教学中的融合应用力度，使大批教师从繁重的重复性、事务性和体力劳动中解放出来，切实减轻教师负担，确保教师有更多时间和精力面对学生，促进教师角色的转型和工作方式改变。

　　习总在2018年9月召开的全国教育大会上指出，没有信息化就没有现代化，发出了加快教育现代化的动员令。以教育信息化支撑引领教育现代化，是新时代我国教育改革发展的战略选择。借鉴和国际成功经验，以尖端技术和大数据推进智能时代的学习变革，对于建设教育强国和人力资源强国具有重要意义。

　　（本文作者田辉系中国教育科学研究院国际与比较教育研究所副教授，本文主要观点刊登在2020年7月28日《光明日报》第15版）