教育强国的数字化特征、关键指标与发展路向

国家将教育数字化作为教育强国建设的重要内容进行专门部署,强调教育数字化是开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。为了明晰教育数字化对我国教育强国建设的深远意义和影响,以及推进教育数字化转型与创新的现实路径,文章首先通过文献研究梳理了世界教育强国教育数字化发展的共同特征,总结了我国教育数字化转型面临的问题与挑战。其次,通过引入“教育硬实力”和“教育软实力”的理论分析框架,从过程与状态的双重视角构建了衡量数字化发展的表现性关键指标,为教育数字化助力实现教育强国目标锚定了重点方向。最后,立足当前我国教育强国建设背景下数字化的发展进程与现实挑战,提出发展对策:打造世界一流的教育数字基座、形成中国特色的数字教育思想、构建影响世界的数字教育生态、完善数字教育公共服务体系、加强数字化全民终身学习体系与推动数字教育产业集群纵深发展。

教育新基建时代数字教育资源的建设方向与发展路径

数字教育资源已成为现代教育公共服务的基础组成要素,国家教育新型基础设施建设计划明确提出要将数字教育资源新基建作为重点任务之一。在此背景下,文章梳理了我国数字教育资源的发展现状和现实挑战,结合教育新基建政策的战略布局,解读与阐释了新型资源和工具、资源供给体系与资源监管系统三大建设方向,描绘了智能时代数字教育资源建设的未来图景。文章最后论述了多模态学习分析、学科知识图谱、机器学习、区块链等支撑数字教育资源新基建的关键技术,并提出了推进数字教育资源新基建发展的具体路径:运用互联网思维革新资源共建共享机制;推动技术创新与资源建设创新融合发展;提升资源组织管理的智能化精准性水平;深化基于资源的教学改革与常态化应用;发展人机结合的动态实时资源监管体系。期望为推动新时期数字教育资源改革发展提供理论依据。

智慧作业的基本原理与实践方向

“双减”背景下如何实现学生作业的减量提质成为当前基础教育改革的热点。发展智慧作业的基本思路是应用人工智能技术,对作业全过程进行数据采集与分析,形成一种数据驱动的作业设计优化与反馈机制,从而提升作业效能,促进学生的知识获得与能力发展。该文介绍了智慧作业的基本概念与发展过程,从参与者、支撑平台和实践活动三个角度论述了智慧作业的基本构成,阐释了人工智能支持下学生作业的认知负荷调节、学习效果增强、作业设计质量提升的工作机理与关键支撑技术,并结合我国当前智慧作业发展现状,指出了智慧作业的四个实践方向:面向教师的作业设计质量提升、面向学生的作业个性化指导、面向课堂精准教学的数据支持和面向区域的作业治理。

“双减”背景下数字教育资源的供给与服务创新

“双减”后的教育质量必须依靠深化教育教学改革加以保障。落实“双减”需要应用信息化手段推动教育系统的深层次变革,扩大优质教育资源供给,创新教学服务方式,为师生创建有利于减负增效提质的育人环境。该文在阐释数字教育资源如何赋能“双减”落地的基础上,提出需要从线上学习资源、立德树人主题资源、家校协同育人资源、智能化作业工具等方向扩大优质资源供给,并探索了如何应用数字资源服务课堂教学、服务个性化学习、服务分层作业、服务课后服务的基本策略,为数字教育资源赋能“双减”改革提供理论依据。

国家智慧教育平台赋能区域教育数字化转型的四重机制

教育数字化是教育现代化的基本内涵与显著特征,推进教育数字化是当前我国教育发展的战略选择。国家智慧教育公共服务平台是实施教育数字化战略行动取得的阶段性成果,也是构建我国数字教育生态的重要基座。该文梳理了国家智慧教育平台的发展历程,剖析了其具有基础服务、公共服务、智能服务等互联网平台型生态的基本特性,针对国家平台如何赋能区域教育数字化发展,构建了“资源赋能、数据赋能、连接赋能、技术赋能”四重赋能模型,分析了其运行机理,并在平台建设、数字资源创生、数字化能力培育、应用创新、管理者角色转换、安全保障等方面提出了发展对策,以促进国家平台与区域教育数字化的协同发展,实现“平台共用、资源共建、生态共治、价值共创”的数字教育生态。

脑机接口技术教育应用的研究进展

脑机接口(BCI)是脑科学与计算机科学交叉领域的前沿技术。BCI能够记录和分析学习者在学习过程中的脑活动状态,通过基于BCI的系统认知训练能够有效改善脑活动状态,增强学习者对脑部的控制能力,这使其在教育教学中能够产生广泛而深远的应用前景,但当前BCI教育应用的研究尚处于起步阶段。该文分析了BCI教育应用的基础理论方法、常见BCI教育应用系统以及BCI教学实践与实证研究进展,并在此基础上,指出了脑机接口教育应用的发展方向:脑科学与BCI的融合、智能技术与BCI测量的结合与分析、BCI教育应用场景的突破和实现基于云端的学习等,最后介绍了国内BCI教育应用研究的进展。

脑机接口的智能化课堂教学应用研究

基于移动学习终端的智能化课堂学习数据分析多是基于教学互动和学习结果反馈等显性学习行为实现的,可穿戴的脑机接口设备能够测量学生的认知负荷、注意力、情感等内隐状态,为智能化课堂教学提供新的技术支持。本文构建了基于脑机接口的智能化课堂应用模型,通过脑机接口与移动终端的结合,实现师生教与学风格识别匹配、学习者脑波状态测量、教师教学行为智能化支持、学生复杂能力评测等智能化教学任务。为验证模型的可行性,本文开展了两项实证研究,验证基于脑机接口实现学习风格分类的可能性,分析了常态课堂教学中学生注意力特征,并基于学生教学活动的注意力特征提出课堂教学优化策略。

人工智能教育社会实验的理论基础与实践框架

2021年我国启动了“国家智能社会治理实验基地”的建设工作,开展面向人工智能教育领域的社会实验是其重点部署内容之一,以期超前研判智能教育的发展规律与风险挑战。围绕如何正确认识与科学推进人工智能教育社会实验的现实问题,文章立足于技术社会学视角,分析了传统实验、教育准实验、教育社会实验的异同,阐释了人工智能教育社会实验的核心内涵,论述了人工智能教育社会实验的本体论、认识论、方法论与价值论等理论基础,通过剖析人工智能与教育的融合路径与理论,认为人工智能教育社会实验研究的实践进路包括:微观层面应重点研究人机复合体认知、人机协同等场景中技术对个体适应性的影响;中观层面应重点研究智能学习环境、人机协同教学模式、智能学习测评等场景对学校教育体系的影响;宏观层面应重点研究资源配置、数字治理、教育公平等场景对社会制度与政策的影响,从而推动智能时代教育的高质量发展。

学科知识图谱的动态生成及其在资源智能组织中的应用

我国《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》,明确将学科知识图谱作为数字教育资源组织管理的智能工具。学科知识图谱作为认知智能技术,可有效将各类学科知识与资源建序优化,并以动态语义图式结构,映射学习者高阶认知活动。已有研究提供了资源组织应用视角下学科知识图谱构建生成的本体建模与关系抽取技术,但尚未关注基于跨模态实体语义计算的学科知识图谱动态补全,致使数字教育资源智能组织框架产生“信息茧房”。针对如何应用学科知识图谱破解数字教育资源智能组织中的“信息茧房”问题,通过系统建模与应用原型模拟分析,构建应用自然语言处理与跨模态张量分解模型,动态生成学科知识图谱的开放技术动态框架,形成学科知识图谱的动态生成、动态补全与质量评估三个阶段的关键技术与方法,进而基于学科语义张量分解模型,提出数字教育资源智能组织策略。研究发现,学科知识图谱动态补全是提高学科知识图谱建模质量的关键,基于学科语义张量的图谱补全方法引入惩罚函数、高阶奇异值分解与正交迭代的张量分解模型,消解了资源智能组织的“信息茧房”问题。未来相关研究,可基于学科知识图谱的动态生成分析学习者资源应用决策行为的深层认知机理,从学习行为语义关联分析、个性化精准教学决策、学科协同人才培养机制等方面,进一步拓展与深化。

Construction Direction and Development Path of Digital Educational Resources in the Era of New Educational Infrastructure Construction

Digital educational resources have become essential elements of modern educational public services.China’s national program on new educational infrastructure construction has proposed to take new infrastructure construction of digital educational resources as one of the critical tasks.This paper aims to provide a theoretical basis for advancing the reform and development of digital educational resources in the new era.It classifies the current development and realistic challenges of China’s digital educational resources,and summaries and interprets the directions of the three construction projects of new type resources and tools,the resource supply system,and the resource supervisory system.It depicts the prospect of digital educational resource construction in the intelligent era in the combination of the strategic layout of the policies on new educational infrastructure construction.It also discusses such key technologies supporting new infrastructure construction of digital educational resources as multimodal learning analytics,disciplinary knowledge graphs,machine learning,and blockchain.It finally proposes a specific development path for new infrastructure construction of digital educational resources.