打造“5G+智慧教育”的广东样板

　　党的二十大报告首次把教育、科技、人才进行“三位一体”统筹安排、一体部署，首次将“推进教育数字化”写入报告，是以习近平同志为核心的党中央作出的重大战略部署，明确了教育数字化未来发展的行动纲领，具有重大意义。

　　迈入教育高质量发展的关键时期，推动人工智能、大数据、5G与智慧教育的融合，成为“加快建设高质量教育体系，发展素质教育，促进教育公平”的必由之路。由广东省教育研究院牵头开展的“新一代通信与网络”重大专项“5G+智慧教育”研究工作，旨在推动新基建5G技术、人工智能技术在教育领域的垂直应用，促进信息技术与教育教学深度融合，打造“5G+智慧教育”的广东样板。

　　截至目前，项目已完成“5G+高清互动直播课堂”“5G+VR / MR扩大教学”“5G+教育质量监测与改进”三个场景以及基础平台的关键技术攻关，完成相关软件系统的研发，获得国家知识产权局授予的5项软件著作权和12项专利申报受理，在专业期刊发表学术论文6篇，结项报告被广东省科技厅收录为科技报告，研制出5G+智慧教育技术指引与标准草案。2022年12月，“5G+智慧教育”项目获“2022年粤港澳大湾区5G应用案例征集大赛”优秀奖，广东省教育研究院获5G联盟“突出贡献单位”奖。

　　项目主持人、广东省教育研究院副院长李海东表示：“项目研究和成果应用将有助于推进广东教育数字化战略的实施，通过全过程教学大数据的采集、分析和应用，将传统经验性教学向以数据交互、信息评估为主的数字化教育转变，破解广东教育发展不均衡不充分问题，推动优质教育资源共建共享，推进教育治理体系和治理能力现代化，为建立高质量教育体系立柱架梁。”

科学应变：探索智慧教育路径

　　近年来，新一轮科技革命和产业变革深入发展，数字化、网络化、智能化赋能经济社会发展作用凸显。习近平总书记强调，要乘势而上，加快数字经济、数字社会、数字政府建设，推动各领域数字化优化升级。

　　世界各国纷纷发布国家层面的教育数字化战略，借助数字化思维和方法，推动数字技术与教育深度融合，积极探索新模式、开发新产品，促进新技术支持教育教学创新。

　　可以说，数字化是未来教育的必然趋势，是我国教育并跑甚至领跑世界教育的新赛道，也是我国教育现代化的重要推力。

　　“十四五”规划明确提出了“建设高质量教育体系”的政策导向和目标要求，因此，我们必须把数字化转型作为教育整体性、系统性变革的内生变量，加快育人观念的转变，培养大量具有数字化素养和能力的中高端技术技能人才。

　　广东坚决贯彻习近平总书记重要指示精神，加快推进教育数字化，充分发挥数字技术对教育高质量发展的作用。作为通信大省，广东非常重视通信技术发展，省领导多次作出支持5G技术研发与应用示范的重要指示。

　　广东为“5G+智慧教育”落地生根提供了一片沃土。

　　一是具备良好的政策环境。“5G+智慧教育”已列入《广东省教育发展“十四五”规划》和《广东省信息化“十四五”规划》，并立项为广东省重点领域研发计划重大专项。

　　二是具备良好的实践环境。教育单位免费开放公共建筑支持5G基站建设，教育行业ipv6规模化部署排在全国前列;正在建设“5G+智慧教育”项目示范点，包括广东省教育研究院，佛山市南海区教育发展研究中心协同佛山市南海外国语学校和佛山市南海双语实验学校，东莞市松山湖北区学校等。

　　三是具备良好的应用环境。教育高质量发展为“5G+智慧教育”提供了良好的应用土壤，持续增加的教育经费为“5G+智慧教育”提供了应用保障，政府对信息化高度重视促进“5G+智慧教育”推广应用。

　　四是具备良好的研究环境。教育科研专门机构牵头开展研究、行业领军龙头企业协同开展研究实践、名校名师参与项目研究及内容开发，项目围绕5G前沿技术、5G关键技术、5G垂直领域应用三个场景，充分发挥华为鸿蒙操作系统“国产、自主、可控”的特性，通过26个任务开展研究，推动信息技术与教育教学深度融合。

　　李海东表示，党的十八大以来，我国教育信息化快速推进。谋划教育数字化发展，要以“服务教学、服务教师、服务学生、服务考核评价、服务行政管理”为导向，坚持需求牵引。教育数字化是个复杂的系统工程，必须按照教育部提出的“成熟先上”和“分步实施、持续完善”的思路，甩开膀子、迈出步子、闯出路子、干出样子。

双向驱动：挖掘教育数据价值

　　2021年5月18日，“5G+智慧教育”项目启动会在广东省教育研究院召开。项目由广东省教育研究院作为牵头承担单位，联合华为技术有限公司、拓维信息系统股份有限公司和佛山市南海区教育发展研究中心作为参与单位，努比技术(广州)有限责任公司等作为生态伙伴参与。

　　由华南师范大学教授许骏、中山大学教授马争鸣、华南理工大学教授韩国强组成的专家组认为，项目具有“场景+技术”双驱动的优势，应用华为的鸿蒙操作系统发挥多终端互联的优势，实现伴随式数据采集，给教育数据采集带来新的突破。

　　据悉，项目由省财政投入800万元研发经费，研究单位自筹1000万元经费，总投入1800万元，基于5G网络构建高效智慧课堂，涵盖“5G+高清互动直播课堂”“5G+VR / MR扩大教学”“5G+教育质量监测与改进”三个典型场景应用示范，利用华为国产自主的操作系统鸿蒙实现“万物互联”的特性，实现各类信息化设备的无障碍协同。

　　场景一：5G+高清互动直播课堂。通过自搭建的直录播系统和多人互动系统，攻克高清直播视频中卡顿、花屏、延迟高的问题，在多人互动直播中，解决了画质不清晰、卡顿等现象，提升学生沉浸式学习的体验。通过自己搭建的海量内容即时分享系统，提升学习内容传输速度，真正实现内容即服务。研发以“教学服务”和“教研服务”为核心的5G高清互动直播课堂开放式平台系统，实现计算机终端、互动大屏、移动教学、录播系统、互动系统、AI分析系统等的软硬件平台的集成，打通各个独立产品之间的数据和应用隔阂，形成课前、课中、课后、目标分析指导、学习方法分析等多元化应用。

　　场景二：5G+VR / MR扩大教学。利用5G+虚拟现实技术沉浸感、交互性和构想性的优势，将教学过程中不易理解或比较抽象的教学重点、难点，通过5G+VR / MR教学平台以VR / MR的方式辅助教学，为学生提高认知效率，加深理解和记忆，加快现代信息技术与教育教学创新结合的提供典范。

　　场景三：5G+教育质量监测与改进。构建对“5G+智慧教育”应用质量监测与效果评估的指标体系，制定评估办法，深度分析学习者及其学习过程，将学习者内部学习机制以可视化的形式呈现，以此为依据评价学习者的学习表现、课堂教学效果和问题，进而预测学习成就、教学成就和推荐学习内容。

　　“人工智能、大数据、云计算等技术的成熟和广泛运用，可以帮助我们挖掘和利用好教育教学活动中产生的大量数据，可以造福广大的学校和师生，但我国在这个领域的研究非常欠缺。”中国教育学会副会长、华南师范大学附属中学原校长、广州中学首任校长吴颖民表示，“在数字技术迅猛发展的今天，教育数据的价值需要被发现、被发掘、被利用，教育数据蕴含的真相需要被揭示，教育数据中的规律需要被总结，在此基础上提炼形成解决教育问题的有效路径和方法，从而提升教育教学质量。”

技术赋能：提升课堂教学实效

　　课堂是教学的主战场，课堂教学能力是教师发展水平的综合体现，课堂教学监督与评估是教学管理工作的核心，常态化开展课堂教学分析和研究是提升教学质量和教学水平的关键。“5G+智慧教育”项目明确以课堂教学评价作为研究的突破口。

　　当前，学校课堂教学评价和人工智能课堂评价面临许多现实问题。

　　学校课堂教学评价往往凭借个体经验判断，对师生活动的关注面、连续性、深广度的观察比较有限，往往停留在知识与技能学习的浅层，难以从兴趣培养、素养培育、社会交往等角度给予精准量化分析，而且涉及的内容零散、局部、随意，缺少适切、系统、好用的理论指导，无法常态化、规模化开展。

　　人工智能课堂评价目前主要有两个系列：一是以课堂视频分析为主，分析表情、动作类教学行为、学生关注度等;二是以课堂语言分析为主，按照各种教育模型，分析涉及思维模式、互动交流、课堂支架等。国际尤其国内，缺少大数据技术可外显分析的学习发生理论，也缺少具有广泛接受度的完整课堂大数据评价评测框架体系，缺少理论支持。

　　随着新课程、新教材、新课标的应用，以及中、高考改革的推进，教育生态、育人方式产生了新的变化，亟待用新思路、新方法、新技术去破解教育改革过程中遇到的新问题。广东省教育研究院教育评估室副主任许世红表示：“技术对教育有强大的赋能，但是如果我们不主动地拥抱技术，两者之间始终存在鸿沟，期待有更多教育同行主动研究教育技术，让技术更好地为教育服务。”

　　李海东说：“5G+智慧教育”的“智慧”不是机器有智慧，而是人让机器更有智慧;教会机器去“学习”人的思维，可以促进“教”与“学”更有效果;机器“学会”人的思维后，再“传授”给新教师、新学生和薄弱学校等，从而整体提高教学质量。

　　华南师范大学附属中学开展基于大数据分析的教学改革，形成“两化”“双优”“多元”“高能”的工作特色。“两化”即制度化、信息化;“双优”即优质课堂、优化作业;“多元”即多元课程和多样化辅导;“高能”即数据赋能、教研赋能、团队赋能和协作赋能。学校通过“云+端+应用”的模式，连接教学、连接教研、连接师范院校、连接德育、连接家庭、连接党建和连接课后服务。

　　华南师范大学附属中学校长兼党委书记姚训琪表示，学校将始终选择拥抱技术，以开放的心态，为新技术提供应用场景实验与探索的场地;期待技术发展能更贴近教育需求，更好赋能思维型课堂打造和多校区办学管理。

　　广东实验中学副校长黄涛表示，信息化建设要围绕“减负”和“提质增效”两个关键词，而学生、教师、学校都是“减负”和“提质增效”的主体，要纳入信息化建设的视角;学校将始终以开放的心态拥抱新技术，希望能在省教育研究院的引领下，对“5G+智慧教育”的应用场景越来越熟练，教师和学校信息素养越来越高，技术产品越来越符合一线教育管理需要。

　　广东实验中学云城校区校长柯中明提出，“5G+智慧教育”要回到教育的目的，即培养人。使用新技术要能上好每节课，办好每所学校，育好每个人，要符合国家对教育的文件政策要求;他还建议，把学校饭堂、宿舍和教师教学述评工作纳入鸿蒙技术应用的设计场景。

　　东莞市松山湖北区学校校长冯正华表示，教育的目标是发展人，这也是基于“5G+智慧教育”与大数据驱动下未来学校教育评价的根基所在;无论未来教育怎样发展，无论未来学校怎样改革，这一目标都应始终坚守。

　　深圳市南山区教育科学研究院副院长石义琦表示，随着教育改革不断深入，教师角色和学生角色都发生了改变;在智慧教育课堂上，教师应该成为组织者，发挥提供资源、提供工具、提供帮助、组织教学的作用;学生角色转变为积极思考者，传统课堂模式为学生留有的思考空间很少，智慧教育应该为学生提供积极思考的支撑。

诊断分析：助力教师专业发展

　　“5G+智慧教育”项目组采用学习分析方法，基于人脸识别、文本识别、情感识别、行为识别、语言识别等技术，采集多模态学习数据和课堂行为数据，构建5G环境下的学业诊断大数据分析体系，研制了基于结构的多模型联合的课堂教学智慧评价系统(以下简称“CSMS”)。

　　据了解，CSMS基于学习发生的知行理论和多种教育技术模型研发，能够对课堂教学进行深度评价，形成“课堂概要”“互动交流”“思维激发”三大模块共九大核心指数、近300个细项指标的大数据分析报告，全方位诊断教师课堂教学情况。

　　努比技术(广州)有限责任公司首席科学家刘军民认为，CSMS这一智慧课堂评测工具可以帮助教师自我观察，促进自我提升，是开展校本教研、实现同伴相助的好帮手，更是专家、教研员的得力助手，使专家能够更专注于高阶高智的分析指导活动。

　　“运用5G+CSMS组织开展数字化教研，是广东教育率先在全国课堂教学智慧评价领域进行的试验，我们能否饮得‘头啖汤’，要看校长和教师敢不敢去试，要看学生有没有受益。”李海东说。

　　2022年4月6-8日，广州中学以四名高中数学教师连续三天的常规课堂为例，采集了11节课堂教学有效音频，按照“听课、测评、研讨，再听课、再测评、再研讨，进一步听课、测评、总结”的流程开展课堂转型实践研究。

　　广州中学课程教学中心副主任张寅从事数学教学工作十多年，他全程参与该研究，并执教了3节研讨课例。

　　课例一的数据显示，该节课的课堂艺术有失水准，评价反馈也做得不如人意。张寅迅速做出调整，课例二、三的课堂艺术恢复正常水平，在课堂上用富有生活气息的问题代替例题串起教与学的活动，且充分运用平板电脑加强师生互动，师生的教与学渐入佳境，学生精神面貌焕然一新。CSMS指数准确地反映了教师个人努力所导致的教学变化。

　　在课例二优化设计的启发下，张寅在课例三中加大了对激发学生“解释欲”的关注，学生深度参与课堂的程度得到大幅提升。CSMS大数据报告也灵敏地反映出课例三在思维激发、评价反馈两个指标上的分数均显著提升。

　　“CSMS聚焦的是每个学生都应具备的核心素养在课堂上的培育过程，对于课堂教学评测评价与授课人和听课人的观感高度一致，特别是新授课，准确度非常高。教师在掌握CSMS的使用方法后，借由大数据指数可以较快提升自己的教学技能并达到较理想的状态。”张寅表示，“CSMS对青年教师洞察课堂教学规律有较大价值;对于经验丰富教师，可以时刻提醒其不忘教育初心，保持教学新鲜度。”

　　2022年5月24日，广州市越秀区文德路小学开展“5G+智慧教育”暨技术赋能“双减”课例研讨。学校数学科围绕“指向核心素养、提升学生运算能力”的研究专题，由邓伟伦、王芳、靳小波三名教师分别执教“异分母分数加减法”“小数的加减法”“有余数除法的解决问题”3节常规课，基于伴随式采集的课堂教学数据，运用人工智能大数据技术从目标定位、课堂艺术、课堂调控、思维激发、评价反馈、整体发展、合作交流、学习体验、目标达成等九大维度进行课堂观察和教学诊断。

　　邓伟伦说：“CSMS大数据报告提供的测评数据可以精准分析教学实施过程中的优势和不足，条缕清晰地诊断出课堂教学结构的合理性，直观科学地剖析了教师课堂行为的内外因，同时为课堂教学提供了优化方向和强大可靠的数据分析，助力核心素养在数学课堂教学中的有效养成。”

　　2022年6-7月，广州市花都区秀全街九潭初级中学的新手教师黄福平先在专家指导下，打磨与修改教学设计，优化课堂教学活动，再结合CSMS大数据分析报告，从课堂教学内容、课堂思维激发、师生交流互动三个方面分析得到教学实施上的优势和改进之处。黄福平的成长故事生动说明，专家引领的主观“以权威促发展”和CSMS大数据报告的客观“以技术促发展”，两者有机结合，可以促进新手教师更快地实现专业成长。

　　为深入推进课堂教学评价改革，助力大面积提升教师课堂教学能力，2022年9月，广东省教育研究院启动“5G+智慧教育”第三场景“5G+教育质量监测”成果推广工作。

　　截至目前，已在广州、深圳、东莞、佛山、中山、梅州、肇庆、珠海、江门、潮州、湛江、茂名、汕头、河源、韶关、清远等16个地市，共83所中小学和7所中职学校，开展“5G+教育质量监测与改进”场景课堂教学智慧评价大数据分析应用推广试点研究，用项目技术成果开展基于人工智能、大数据的义务教育质量监测改进与提升，采用线上线下相结合的方式共组织了40多场数字化教研活动，计划生成2368份课堂大数据报告、885份大单元分析报告、90份学科类报告，形成了新型数字化教研模式。

　　据了解，新型数字化教研模式显示出针对性强、问题发现精准、效率超高等特点。该项研究从系统性、规模化、自动化等方面，在国内课堂大数据自动化分析研究中处于前沿位置。

　　“5G+教育质量监测与改进”为教育高质量发展创造了数字化条件，使因材施教的个性化教育在课堂上得到体现。利用人工智能、大数据、云计算，实现对课堂师生表现的数字画像，精准分析教与学的全过程，用数据锚定教学效果和教学目标的达成度，深度激发了教师教学的活力、潜力和内驱力，有效激发了学生的能力、潜力、创造力，实现了以学定教、以学评教、以学导教。

　　未来，“5G+智慧教育”项目组将充分发挥教育研究部门和各级各类学校在教育资源建设和内容生成领域的优势，依托技术支持单位在新一代通信与网络领域的技术研发优势，利用5G低延时、高带宽、广连接的优势，推动5G、鸿蒙、人工智能、大数据、云计算等先进信息技术与教育教学的深度融合，推动新时代教育的高质量发展。

　　(本文图片由受访单位提供)

责任编辑：魏文琦