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數位化教學如何有利於教學品質的提高?

2018-11-12影視

先說結論, 技術上透過「軟硬兼施」,形式上則是透過「產學研融合」。

看清問題的根本所在,才能找到解決問題的方式。

從某種意義上來講,傳統的教學方式之所以在數位化時代、資訊化時代的當下遇到阻礙,關鍵在於兩點: 一是傳統的教學裝置與工具難以滿足日益增長的教育教學品質的需要,二是更新換代較為緩慢的教學內容與叠代迅速的產業套用之間存在鴻溝。

所以,綜合來看,與其說數位化教學是如何有利於教學品質的提高?不如問數位化教學是如何解決上述兩個頑疾的。

因為我自己包括身邊的很多產業界和學術界的朋友,都在用各種各樣的方式去賦能傳統教育教學。因此,在這篇回答中想分別從當前階段技術向和內容向兩個角度,來回答這個問題。

一、從傳統教育到數位化教育

「孔子遊乎緇帷之林,休坐乎杏壇之上。弟子讀書,孔子弦歌鼓琴。」

提到傳統教育,離不開的一個場景就是【莊子•漁父篇】中一段關於杏壇的記載。大意是指孔子到一片叫做緇帷的林子裏遊玩,坐在杏壇上休息。弟子們在一旁讀書,孔子在彈琴唱歌。這段文字是先秦文獻中唯一提到「杏壇」的,我們暫且不去考究歷史上是否真的有這麽一個地方,但是它代表了中國古代平民教育的一種形式。

孔子杏壇講學,圖源文心一言

實際上,無論是在歷史文獻記載還是文學影視作品中,我們或多或少地可以淺窺中國古代教育形式的樣貌:比如私塾教育,一個很典型的場景就是【知否知否應是綠肥紅瘦】中齊元若被送到了盛家私塾讀書;再比如書院教育,以擁有「惟楚有材,於斯為盛」的文脈的嶽麓書院為代表;以及範仲淹曾經主持的官學教育改革「慶歷興學」,設地方官學、改科舉考試、創太學等等。 但無論辦學主體的誰,教學的方式都還是口耳相傳、面授為主。

嶽麓書院授課,圖源文心一言

站在歷史的時間線上回顧,這種口耳相傳、面授為主的傳統教育形式,已然不適合日漸提高的教育教學需求。即使孔子再提倡「有教無類」,但是「杏壇講學」的方式,面對資源分配不均衡和資訊孤島的「頑疾」,也無法真正做到「有教無類」。解決這個問題的根本方法就是共通共享,探索課堂教育領域新生態。

實際上,最近十年間,中國教育方式正在從傳統的課堂教學模式向數位化教育轉變。資訊科技已經運用到傳統教育教學活動當中,從教材編寫、教師備課、課堂學習到課後考核全流程都有所涉及。

但是一個很明顯的問題是,即使中國很早就開始運用資訊科技促進教育改革發展,學校也在更新教育資源,以提升師生資訊化素養。

一個明顯的分水嶺是疫情期間由於線上課堂人數的激增,無論是網路雲平台、數位課程教學資源和專題教育資源,還是軟硬體能力都無法支撐現有的需求。這也是為什麽國家要緊急建設中小學網路雲平台,為各年級、各學科提供了8000多節數位課程教學資源和1000多節專題教育資源,為1.8億中小學生線上學習提供了支撐。

教育形式的叠代更新從未停止,隨著互聯網、大數據、人工智慧等技術的發展,數位化教育的發展還將融入線上教學、虛擬仿真和智慧助教 等新模式也尚不可知。

二、產業革命背景下,我們為什麽需要數位化教學?

從某種意義上說, 數位化教學的迫切需求背後,是一個宏大的時代敘事:產業升級在改變整個社會對於「教育形式」的定義。

互聯網、大數據、人工智慧作為引領新一輪科技革命和產業變革的核心引擎,迫使學科發展、技術創新、軟硬體升級等整體向前推進,包括教育領域在內的經濟社會各領域都必須完成從數位化、網路化向智慧化的加速躍升。

同時,它也意味著大量的科技含量較低的產業部門或業態在科技革命的支持下向高科技含量的產業部門或業態轉變, 相伴而生的就是產業用人需求的改變,繼而帶動了教育進一步強化資訊化教學的比重。

尤其是在新一輪產業革命的推動下,「新工科」 應運而生。與傳統工科相比,「新工科」 之新,主要體現在學科交叉、科教融合、協同育人的教育理念,以及更註重 AI、資訊通訊、電子控制、軟體設計等新技術與傳統工業技術的緊密結合。具體來說:

  • 產業人才需求旺盛,生源數量持續增長,對軟硬體設施需求增加。
  • 科研計畫的逐漸增加以及進入攻堅階段,對終端效能和雲端算力的需求越來越高,同時還需對包含算力在內的各項數位資源進行靈活分配。因此,一體化的解決方案尤為重要。
  • 多數院校采取 「以賽促學」的教學模式,對創新人工智慧實驗室的多場景轉換和終端裝置的擴充套件性都提出了挑戰。
  • 在推進人工智慧教育發展的過程中,只有將實驗實訓與產業需求融合,才能真正培養出復合型實踐型的人工智慧技術人才。
  • 很顯然,要達到上述的目的,實驗室的搭建、實驗器材的配備、提升終端效能以及雲端算力、獲取相關的計畫資源、開展實戰型培訓和企業級人工智慧產業計畫的套用開發等都要求著傳統化教學模式要向數位化教學去轉變。

    三、數位化教學的本質:以「端邊雲」一體化,重構智慧教育新生態

    在傳統教學向數位化教學轉變的過程中,面臨兩個實際的問題: 一是IT人員如何解決多校區、多機房的維修問題,實作一站式維護?二是教師在授課過程中,如何打破傳統的圍觀式教學,利用數位化教學實作因材施教?

    傳統資訊化教室普遍采用「PC裝置 + 區域網路連線」的方式部署,存在配置復雜、故障率高、運維困難等弊病。另一方面,隨著資訊化課程的廣度和深度不斷增加,實訓室需要承載的課程種類也越來越多,而資訊化教室在效能、安全性以及易維護性等方面也亟待提升。尤其在易維護性上,高校往往兩個校區相距較遠,隨著資訊化教學規模不斷擴大,依靠兩地奔波、逐一維護的方式,顯然搞不太定。因此,我們需要一種既可以降低大規模本地終端的維護和管理成本,又可以提高本地算力的解決方案。英特爾vPro平台則完美的解決了這一問題。

    在構建資訊化校園的過程中,很多學校會選擇雲化部署的方式,作業系統、虛擬化軟體、本地數據、安全策略等在本地IDV雲終端中部署,與課程相關的桌面映像、增量數據、課程套用等則在雲端管理,而搭載英特爾vPro平台的本地終端,可以為雲課堂部署方案帶來高效、安全且快捷的IT管理能力。英特爾vPro獨有的AMT主動管理技術可透過有線或無線 LAN 連線,實作遠端存取裝置以進行診斷和管理的功能。此外,AMT還提供了獨立於作業系統執行的持久帶外連線,即使在作業系統關閉時,也可以修復更廣泛的系統問題。英特爾EMA將該能力擴大到企業防火墻內外的所有環境,包括本地、場外、基於混合雲的場景等。即使終端發生系統崩潰、硬碟故障時,在授權狀態下,IT人員可以透過遠端連線的方式直接進行修復。

    而相應地在實訓室中,英特爾商用終端解決方案能夠透過不同的課程映像和一系列互動教學方式,為師生提供靈活豐富的教學過程。

    實訓室教學過程

    比如由英特爾vPro平台賦能的智慧理化生實驗室,可以憑借其強算力和AI智慧模型,打破傳統的圍觀式教學。具體來說,智慧理化生實驗室會透過數據分析、機器學習等技術手段,了解每個學生的學習情況、弱點和潛力等資訊。然後,根據學生的不同需求和特點,為他們提供相應的學習資源和支持,如為數學薄弱的學生提供更多的數學習題和解題技巧,為物理直覺差的學生提供更多的實驗案例和實踐機會等,實作因材施教。搭載英特爾vPro平台的英特爾NUC產品可以為之提供效能支持,保證雲課堂中老師與學生交流的順暢性,同時支持課程中所用到的專業性軟體能夠流暢的執行。

    英特爾NUC

    像是這樣,基於英特爾vPro平台,一方面,師生可基於資訊化教學環境,開展豐富,且專業性極強的資訊化教學活動,做到因材施教;另一方面,當故障出現在其它校區時, IT 人員透過遠端方式即可處理而無需像過去一樣長途跋涉。同時英特爾vPro平台提供的英特爾Hardware Shield等安全技術能以硬體整合的安全策略為IDV課堂提供安全保護,幫助應對黑客入侵、攔截勒索軟體等威脅,保障數據安全。

    實際上,數位化教育的本質就是 技術上透過「軟硬兼施」,以硬體終端為基礎,將人工智慧的發展四要素——算力、演算法、數據、場景高效串聯,進而打造集「端 - 邊 - 雲」 為一體的全棧式解決方案;形式上則是透過「產學研融合」。

    在產教融合中,也需要產業界和教育界相互配合,加強學校和企業的深度合作,發揮各自優勢,建立教育資訊化的全產業鏈模式。這部份不過多贅述,因為它早已浸潤在我們的科研與教學之中。

    教育是人類社會發展的重要組成部份,用技術手段幫助教育均衡發展,是科技企業義不容辭的責任。

    在今年4月召開的英特爾商用客戶端新品釋出會上,基於第13代酷睿處理器的全新英特爾vPro平台正式釋出,新平台一如既往的在可管理性、安全性和穩定性上為政教及企業提供支持,同時得益於第13代酷睿處理器在效能方面的提升,與使用 3 年的舊桌上型電腦相比效能提升 65%;與使用3年的舊筆記本相比效能提升2.3倍,為整個資訊化校園建設提供強大的算力支持,助力數位教育開拓新局。我們可以相信,隨著科技的進步,未來教育將越來越便捷,孔子有教無類的思想終會以一種更加普世化的方式實作。