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数字化教学如何有利于教学质量的提高?

2018-11-12影视

先说结论, 技术上通过「软硬兼施」,形式上则是通过「产学研融合」。

看清问题的根本所在,才能找到解决问题的方式。

从某种意义上来讲,传统的教学方式之所以在数字化时代、信息化时代的当下遇到阻碍,关键在于两点: 一是传统的教学设备与工具难以满足日益增长的教育教学质量的需要,二是更新换代较为缓慢的教学内容与迭代迅速的产业应用之间存在鸿沟。

所以,综合来看,与其说数字化教学是如何有利于教学质量的提高?不如问数字化教学是如何解决上述两个顽疾的。

因为我自己包括身边的很多产业界和学术界的朋友,都在用各种各样的方式去赋能传统教育教学。因此,在这篇回答中想分别从当前阶段技术向和内容向两个角度,来回答这个问题。

一、从传统教育到数字化教育

「孔子游乎缁帷之林,休坐乎杏坛之上。弟子读书,孔子弦歌鼓琴。」

提到传统教育,离不开的一个场景就是【庄子•渔父篇】中一段关于杏坛的记载。大意是指孔子到一片叫做缁帷的林子里游玩,坐在杏坛上休息。弟子们在一旁读书,孔子在弹琴唱歌。这段文字是先秦文献中唯一提到「杏坛」的,我们暂且不去考究历史上是否真的有这么一个地方,但是它代表了中国古代平民教育的一种形式。

孔子杏坛讲学,图源文心一言

实际上,无论是在历史文献记载还是文学影视作品中,我们或多或少地可以浅窥中国古代教育形式的样貌:比如私塾教育,一个很典型的场景就是【知否知否应是绿肥红瘦】中齐元若被送到了盛家私塾读书;再比如书院教育,以拥有「惟楚有材,于斯为盛」的文脉的岳麓书院为代表;以及范仲淹曾经主持的官学教育改革「庆历兴学」,设地方官学、改科举考试、创太学等等。 但无论办学主体的谁,教学的方式都还是口耳相传、面授为主。

岳麓书院授课,图源文心一言

站在历史的时间线上回顾,这种口耳相传、面授为主的传统教育形式,已然不适合日渐提高的教育教学需求。即使孔子再提倡「有教无类」,但是「杏坛讲学」的方式,面对资源分配不均衡和信息孤岛的「顽疾」,也无法真正做到「有教无类」。解决这个问题的根本方法就是共通共享,探索课堂教育领域新生态。

实际上,最近十年间,我国教育方式正在从传统的课堂教学模式向数字化教育转变。信息技术已经运用到传统教育教学活动当中,从教材编写、教师备课、课堂学习到课后考核全流程都有所涉及。

但是一个很明显的问题是,即使我国很早就开始运用信息技术促进教育改革发展,学校也在更新教育资源,以提升师生信息化素养。

一个明显的分水岭是疫情期间由于线上课堂人数的激增,无论是网络云平台、数字课程教学资源和专题教育资源,还是软硬件能力都无法支撑现有的需求。这也是为什么国家要紧急建设中小学网络云平台,为各年级、各学科提供了8000多节数字课程教学资源和1000多节专题教育资源,为1.8亿中小学生在线学习提供了支撑。

教育形式的迭代更新从未停止,随着互联网、大数据、人工智能等技术的发展,数字化教育的发展还将融入线上教学、虚拟仿真和智能助教 等新模式也尚不可知。

二、产业革命背景下,我们为什么需要数字化教学?

从某种意义上说, 数字化教学的迫切需求背后,是一个宏大的时代叙事:产业升级在改变整个社会对于「教育形式」的定义。

互联网、大数据、人工智能作为引领新一轮科技革命和产业变革的核心引擎,迫使学科发展、技术创新、软硬件升级等整体向前推进,包括教育领域在内的经济社会各领域都必须完成从数字化、网络化向智能化的加速跃升。

同时,它也意味着大量的科技含量较低的产业部门或业态在科技革命的支持下向高科技含量的产业部门或业态转变, 相伴而生的就是产业用人需求的改变,继而带动了教育进一步强化信息化教学的比重。

尤其是在新一轮产业革命的推动下,「新工科」 应运而生。与传统工科相比,「新工科」 之新,主要体现在学科交叉、科教融合、协同育人的教育理念,以及更注重 AI、信息通讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合。具体来说:

  • 产业人才需求旺盛,生源数量持续增长,对软硬件设施需求增加。
  • 科研项目的逐渐增加以及进入攻坚阶段,对终端性能和云端算力的需求越来越高,同时还需对包含算力在内的各项数字资源进行灵活分配。因此,一体化的解决方案尤为重要。
  • 多数院校采取 「以赛促学」的教学模式,对创新人工智能实验室的多场景转换和终端设备的扩展性都提出了挑战。
  • 在推进人工智能教育发展的过程中,只有将实验实训与产业需求融合,才能真正培养出复合型实践型的人工智能技术人才。
  • 很显然,要达到上述的目的,实验室的搭建、实验器材的配备、提升终端性能以及云端算力、获取相关的项目资源、开展实战型培训和企业级人工智能产业项目的应用开发等都要求着传统化教学模式要向数字化教学去转变。

    三、数字化教学的本质:以「端边云」一体化,重构智慧教育新生态

    在传统教学向数字化教学转变的过程中,面临两个实际的问题: 一是IT人员如何解决多校区、多机房的维修问题,实现一站式维护?二是教师在授课过程中,如何打破传统的围观式教学,利用数字化教学实现因材施教?

    传统信息化教室普遍采用「PC设备 + 局域网连接」的方式部署,存在配置复杂、故障率高、运维困难等弊病。另一方面,随着信息化课程的广度和深度不断增加,实训室需要承载的课程种类也越来越多,而信息化教室在性能、安全性以及易维护性等方面也亟待提升。尤其在易维护性上,高校往往两个校区相距较远,随着信息化教学规模不断扩大,依靠两地奔波、逐一维护的方式,显然搞不太定。因此,我们需要一种既可以降低大规模本地终端的维护和管理成本,又可以提高本地算力的解决方案。英特尔vPro平台则完美的解决了这一问题。

    在构建信息化校园的过程中,很多学校会选择云化部署的方式,操作系统、虚拟化软件、本地数据、安全策略等在本地IDV云终端中部署,与课程相关的桌面镜像、增量数据、课程应用等则在云端管理,而搭载英特尔vPro平台的本地终端,可以为云课堂部署方案带来高效、安全且快捷的IT管理能力。英特尔vPro独有的AMT主动管理技术可通过有线或无线 LAN 连接,实现远程访问设备以进行诊断和管理的功能。此外,AMT还提供了独立于操作系统运行的持久带外连接,即使在操作系统关闭时,也可以修复更广泛的系统问题。英特尔EMA将该能力扩大到企业防火墙内外的所有环境,包括本地、场外、基于混合云的场景等。即使终端发生系统崩溃、硬盘故障时,在授权状态下,IT人员可以通过远程连接的方式直接进行修复。

    而相应地在实训室中,英特尔商用终端解决方案能够通过不同的课程镜像和一系列互动教学方式,为师生提供灵活丰富的教学过程。

    实训室教学过程

    比如由英特尔vPro平台赋能的智能理化生实验室,可以凭借其强算力和AI智能模型,打破传统的围观式教学。具体来说,智能理化生实验室会通过数据分析、机器学习等技术手段,了解每个学生的学习情况、弱点和潜力等信息。然后,根据学生的不同需求和特点,为他们提供相应的学习资源和支持,如为数学薄弱的学生提供更多的数学习题和解题技巧,为物理直觉差的学生提供更多的实验案例和实践机会等,实现因材施教。搭载英特尔vPro平台的英特尔NUC产品可以为之提供性能支持,保证云课堂中老师与学生交流的顺畅性,同时支持课程中所用到的专业性软件能够流畅的运行。

    英特尔NUC

    像是这样,基于英特尔vPro平台,一方面,师生可基于信息化教学环境,开展丰富,且专业性极强的信息化教学活动,做到因材施教;另一方面,当故障出现在其它校区时, IT 人员通过远程方式即可处理而无需像过去一样长途跋涉。同时英特尔vPro平台提供的英特尔Hardware Shield等安全技术能以硬件集成的安全策略为IDV课堂提供安全保护,帮助应对黑客入侵、拦截勒索软件等威胁,保障数据安全。

    实际上,数字化教育的本质就是 技术上通过「软硬兼施」,以硬件终端为基础,将人工智能的发展四要素——算力、算法、数据、场景高效串联,进而打造集「端 - 边 - 云」 为一体的全栈式解决方案;形式上则是通过「产学研融合」。

    在产教融合中,也需要产业界和教育界相互配合,加强学校和企业的深度合作,发挥各自优势,建立教育信息化的全产业链模式。这部分不过多赘述,因为它早已浸润在我们的科研与教学之中。

    教育是人类社会发展的重要组成部分,用技术手段帮助教育均衡发展,是科技企业义不容辞的责任。

    在今年4月召开的英特尔商用客户端新品发布会上,基于第13代酷睿处理器的全新英特尔vPro平台正式发布,新平台一如既往的在可管理性、安全性和稳定性上为政教及企业提供支持,同时得益于第13代酷睿处理器在性能方面的提升,与使用 3 年的旧台式机相比性能提升 65%;与使用3年的旧笔记本相比性能提升2.3倍,为整个信息化校园建设提供强大的算力支持,助力数字教育开拓新局。我们可以相信,随着科技的进步,未来教育将越来越便捷,孔子有教无类的思想终会以一种更加普世化的方式实现。