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余胜泉:智慧教育服务生态体系构建

来源:

教育信息化资讯

  2021全球智慧教育大会上,北京师范大学未来教育高精尖创新中心执行主任余胜泉提出智慧教育是未来教育的发展方向,并强调“服务”在智慧教育发展过程中的重要作用。

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  智慧教育是未来教育发展的方向,是新时代教育信息化关注的重点。为加快实现教育现代化、建设教育强国,教育部在2018年颁发的《教育信息化2.0行动计划》中强调,要应用信息技术全面提升教育信息化发展水平,其重要任务是开展智慧教育,实现“互联网+信息技术”与教育创新发展的深度融合。

推进智慧教育的结构性困境

  智慧教育是利用5G、云计算、人工智能等新一代的信息技术来打造的物联化、智能化、感知化、泛在化的新型教育环境,利用人机协同的教育智能,形成一种全新的教育形态教育模式,构建出能够培养智能时代创新人才的教育体系。智慧教育,需要新技术、新模式、新生态、新人才,这是我们对智慧教育的一个美好愿望,但是实际我们在推进智慧教育的过程中还存在很多的问题。

  困境一:教育信息系统建设碎片化

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  教育信息系统建设碎片化的困境具体包括三个方面:第一,早期信息系统碎片化、同质化现象严重;第二,用户使用体验糟糕,系统入口不一,界面不一,认证方式各异,数据不贯通,功能老旧。连最基本的用户体验都无法满足,更谈不上所谓智能化智慧化系统,很多学校恨不得有100多个系统;第三,系统碎片化,数据汇聚难,系统数据资源类型各异,来源不一,数据不规范,标准不一致,系统管理分散、贯通成本高,数据汇聚难。

  困境二:统筹建设和分散建设系统的两难困境

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  在统筹建设方面,区域建设通用的教育信息系统,其不足之处包括:第一,无法满足师生个性化需求和比较高的服务质量;第二,教育行政部门管理下的信息系统服务能力低下、服务体系差以及缺乏及时服务响应。

  在分散建设方面,学校建设符合自己本校特色的个性化教育系统,其不足之处包括:第一。学校投入大,周期长,重复建设现象严重;第二,区域数据共享受制于系统的物理隔离,难以实现深层次的智能化应用。

  所以现在的教育信息化无论是统筹建设还是分散建设,都存在着很多的结构性的问题。

  困境三:智能技术增大维护管理的复杂性

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  智慧教育需要依赖人工智能、5G、大数据等新技术,这些技术有比较高的先进性和复杂性,这些需要较为复杂的基础设施的支撑,同时对技术支持人员要求高,总体运行成本高,需要学校持续投入资金到智能技术支撑的教育服务系统中。这对于教育行政部门或者对于学校来说要求太高,智能技术支撑的教育服务对学校要求过高,经济上不具有可能性,不具有可行性。

  任何一个学校,任何一个教育行政部门,要想维护一个复杂的具有人工智能、大数据、AI等技术整合的无缝系统,将其良好的运行起来,几乎没有可能性。

  困境四:教育信息系统缺乏持续性的维护

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  学校的教育信息系统是服务性质的,它需要根据教育用户的需求持续地迭代改进,为用户提供高鲁棒性,高服务质量,高实验体验的系统。这意味着教育信息系统建设是一个持续投入的项目,而非一次建设就可以一劳永逸的使用。

  他跟装修房子不一样,房子装修完成之后搬进去居住即可,但是教育信息系统需要迭代、需要改进、需要持续性的维护、需要持续性的投入。而这种以“商品”形式购买地教育信息系统缺乏持续维护,很多学校购买系统之后,系统立马就变成了负担,根本无法运行。依赖于很多小公司开发的教育信息系统,存在公司运营不善、过早倒闭的问题,他们根本无法提供持续性的维护服务。通过购买软件的方式进行地信息化,我们看不到可行性,也看不到实际的价值。

  困境五:教育应用动态多变开发难

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  教育系统不像工业系统有标准化的流程,不同的学校、不同的老师有不同的要求,教育信息系统必须适应动态的、多变的、情景化的教育业务。

  而面向统一流程的普适性软件,很难满足不同学校、教师的个性化教育场景的需求。学校需要的是柔性可重组的教育服务系统,需要贴近用户具有服务性质的教育服务系统。而我们现在绝大部分教育信息系统根本无法自动适应不同学校、不同教师的个性化需求。

  困境六:校园网络安全性易受挑战

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  普通学校受制于缺乏高水平专业技术人才,网络安全管理不完善,容易受到外部黑客以及不良机构的攻击。而且网络环境复杂多变,学校常规的网络安全模式往往难以适应新技术和网络形式变动升级带来的潜在风险,存在极大的安全隐患。

  实际上这些方面都是我们在推进智慧教育或者推进教育信息化的过程中,存在着不可回避、不可调和的一些结构性的矛盾。这种结构性的矛盾,需要我们推进智慧教育模式发生根本性的改变。

推进智慧教育的核心从平台、资源转型为服务

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  智慧教育的核心要从平台、资源转型为服务,这才是根本破解结构性问题的关键点所在。

  近年来,信息技术发展迅速。上个世纪80年代普及了PC机,90年代开始普及互联网,2010年以后开始普及云计算。实际上PC机把计算带给了所有人,互联网把信息带给了所有人,云计算把服务带给了所有人,我们教育信息化应该拥有应该拥有技术支持下能够解决实际问题的创新性的教育服务。就像我们用水一样,我们没有必要去拥有一个水厂,就像用电一样,我们没有也必要去拥有一个电厂,我们只需要拥有服务就可以了。智慧教育技术装备的复杂性,使得我们根本无法拥有这种复杂技术。所以说我们的智慧教育的建设基本的思路是要从平台、资源转型为服务,而在这一转变中有三个必然需要关注:

  必然一:智慧教育服务建设是智能技术转型的必然

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  智慧教育服务建设是智能技术转型的必然。智能技术具有复杂性、专业性和技术更新的频繁性,以及技术出现的时间短,相关人才紧缺等问题的特型。它的这些特性带来了一些问题:智能技术应用门槛高,维护管理复杂性增加,使得每个学校成为智能技术的拥有者变得困难。

  所以在这种情况下,必然要推进基于人网融合的一种服务体系。要变革智能技术支撑下的服务构建方式,企业学校由单兵作战转变为多所学校多个企业的协同工作。企业由智能技术的软硬件售卖者转变为智能技术支撑的服务提供者、维护者。

  另外要变革学校在智能技术中的角色,学校要从高端技术的拥有者转变为高端技术的使用者,无需关注智能技术的内在实现、技术类别和服务载体,而是要看技术支撑下的服务是否能够获得,这实际上需要我们企业需要我们学校都要转变思路。

  必然二:智慧教育服务建设是推进信息化深度融合的必然

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  信息与教育深度融合需要资源丰富、性能稳定、高可靠性高质量的教育服务,需要学校转变观念,从系统的拥有者转变为系统的使用者。

  另外企业应该作为教育服务商提供服务的这种应用,教育服务就可以像任何服务被传递、使用。它的优点是即点即用、无需学校维护、按需使用、共享成本、稳定安全、创新变革的风险小。

  基于云网融合的平台创建智慧教育服务生态,学校、企业、政府共同参与智慧教育服务建设、维护、管理工作,助力教育服务的规范化、系统化、便捷化。这些低成本、轻量级、高可用的服务能在教育专家的指导下恰如其分地融入教育系统,为教师教学、学生学习、学校管理赋能。一个小力度的教育服务,特别适合融入到我们的教育业务流程中来,而一个庞大的系统,则需要我们很多老师改变习惯去适应系统,这个是做不到的。所以智慧教育服务建设是推进信息化深度融合的必然。

  必然三:智慧教育服务建设是教育信息化可持续发展的必然

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  新技术的核心特点是发展非常快,一个系统可能一年内会迭代无数个版本。学校以商品形式购买信息系统,而当这类系统脱离了开发企业的技术支持,就难以跟上技术迭代更新的步伐。从而由于系统功能的老旧、技术落伍等原因,导致系统的不可持续性。比如我们现在很多省建的一些资源平台,绝大部分都已经落后于这个时代。

  另外信息化建设中,存在一种普遍,每一任新的领导都摒弃旧系统,建设新系统,永远是推倒重来,这是一种典型的资源浪费,系统难以实现可持续的发展。

  信息系统的持续发展需要从软件购买向持续性的服务使用转变,企业为学校提供个性化、健壮性、高使用体验教育服务的基础上,提供企业级的信息系统的运营维护、迭代更新等服务,保障系统持续、健康的运转。

  为什么我们现在很多省级行政部门花费上千万搭建的教育资源库没有几个老师愿意使用,但是很多学校却宁愿花钱购买某一些企业的资源?就是因为后者会提供服务,而前者只是一个平台,平台绝不是智慧教育的出路。智慧教育只有从平台转化为服务,才是可行的方向。

云网融合的服务架构

  云网融合是网络架构变革和服务模式转型并行驱动的“云”和“网”高度协同,网络利用虚拟化技术实现网络资源云化,云计算根据业务需求按需调度网络资源,云和网高度协同实现网络资源弹性适配云服务,云服务依靠云化网络将服务分布式地将服务部署到用户近端,保障业务应用高速稳定可靠。

  云网融合中,一切皆为服务,服务提供商依赖于网络互联的多级云环境将基础设施、数据处理、教育资源、教育业务系统、教育工具等以服务的形式开放给各级教育单位。教育单位通过租赁或者服务购买的形式按需引入教育应用以支撑学校的信息化建设,终端用户通过个性化服务空间随时随地访问专属的教育服务,这是云网融合的服务架构。

  基于云网融合的服务架构将服务的提供方、使用方、监管方分离,各司其职,保障教育服务系统的安全性、健康性以及维护的可持续性。它强调一种开放的服务生态,这种生态下能够自动汇聚优质的教育资源和教育服务。

  将传统的教育信息系统臃肿的单体架构、垂直应用架构转变为更易维护扩展的分布式、微型化的服务架构,实现应用按需接入,教育应用的个性化定制和教育服务系统的数据贯通。

  这种云网融合的服务架构,实际上可以分为核心的三个层次:能力服务层、区域共享层、服务汇聚层。

  第一,能力服务层:服务注册与供给

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  能力服务层包括国家级和企业级通用服务,它不仅要满足基础教育需求,还要使用户能个性化配置、原子化开发,即兼具服务的“通用性”和“个性化”。那么这个时候我觉得他最需要的是一个国家级的教育服务注册与监管中心:

  1)将不同的云服务汇聚到云中心平台,并详细描述各类服务的地址来源、属性、技术接口、市场价格、内容分级等信息;

  2)需要对各种教育服务的数据、内容、质量等进行监管,以确保教育服务的安全与质量;

  3)汇聚第三方的教育服务数据,将离散的数据按照用户成长规律体系化、结构化,形成完整的用户画像;

  4)需要规范并监管中心平台、教育服务系统的运行,以保障教育服务运行环境的稳定性和安全性

  第二,区域共享层:业务服务化

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  区域共享层是基于能力层的服务,实现数据汇聚、自然共享,并提供区域共性业务的服务,提供软件及服务的应用支撑,区域学校集体备课,促进学科教学和科学管理决策,促进区域内的教师、学生、管理者和家长等信息化应用主体的协同发展。

  一是数据汇聚,基于能力服务层实现资源及服务的应用,帮助区域学校数据采集,数据治理和标准化、数据聚合以及数据深度分析,实现区域科学决策。

  二是资源共享,汇聚区域内的教学、科研、教管等资源,实现资源及服务的应用需要建立区域内的资源共享平台,需要区域汇聚社会力量,贡献教育资源。

  三是区域共性业务,区域共性业务将相似度高、个性化低的业务系统进行统一规划,既要保障各学校系统的相对独立性,同时还要为学校提供个性化设置、配置业务平台的权限。

  第三,服务汇聚层:云网融合落地

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  服务汇聚层依赖于云网融合的服务架构,在学校近端通过边缘计算构建教育服务汇聚系统,它包括汇聚服务和汇聚数据。

  云网融合的服务体系利用虚拟的智能网络,在云上实现不同层次、不同来源的教育服务加载与重组;实现各级教育单位的动态连接,支持区域内单位的互联互通、数据流转、服务汇聚和资源的共享。

  云网融合的服务架构应该包括统一认证入口、个性化的服务空间以及服务集成平台,对于用户来说,他关注的不是各种各样的系统,他只需要关注使用哪些服务就即可,这个系统是来自于国家、省级、县市、区域、企业还是来自于别的地方,老师们不需要关心这个问题,只有这样才能真正降低老师的负担。

  而我们现在绝大部分的学校还是让一个老师面对几十个集成系统,办不同的业务需要进入不同的系统,我们要通过云网融合的方式来简化用户操作的复杂性。我觉得这是这是智慧教育未来必须迈过的一个门槛。

  如果我们一个老师在日常工作的过程中,需要面对几十个系统,这种教育是智慧的吗?这种系统是智慧的吗?连最基本的服务汇集都做不到又谈何智慧,

教育服务的互操作模型

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  所以我觉得智慧教育的核心是要通过云网融合来破解这些结构性难题。那么怎么破解?

  要建立云网融合的服务架构,关键是建立教育服务的互操作模型,将原来“铁板一块”的教育信息系统拆分为可以互操作、信息交换的教育服务系统,使数据在不同的教育系统间流转。

  模型应该借鉴面向服务的体系架构的思想,它有4个核心要素:

  一是教育服务的数据规范,规范需要明确教育中有哪几类教育服务数据,每类教育服务应包括哪些基础数据,可用于教育服务系统间交换的是哪些数据,数据以何种形式进行交换,并且每个数据源元素都需要明确数据名称、数据类型、数据约束条件等等。

  二是教育服务的互操作规范,就是服务与服务之间要有一个互操作,包括教育交换的结构模型,数据传递的报文模型以及系统间的权限控制等等。

  三是教育服务业务的互操作规范,能够把离散的服务组合成具有流程性的业务,从服务到业务,那么这个时候就需要业务互操作规范。

  四是教育服务的开发与运行规范,教育服务的稳定性怎么样,质量如何,服务的淘汰、更新等等都要形成整套的规范,就相当于我们办餐馆都有监管部门来监管卫生情况。在网络上提供服务,需要有机构监管才能够形成良性的服务市场。我觉得教育服务的开发与运行规范是构建服务市场的前提和基础。

可持续发展的智慧教育生态体系

  我觉得要构建一个可持续发展的智慧教育生态体系需要有三个方面的需求。当前智慧教育面临不可持续发展的结构性困境,要想走出困境,只关注教育信息系统建设是远远不够的,需要借助诸如5G、云计算、边缘计算等智能技术重构教育信息生态,构建智慧教育服务生态体系,助力智慧教育的发展。

  构建智慧教育服务生态体系的三大需求是:

  第一,摆脱简单的技术思维方式。从构建人与技术最优的共生关系来考虑;从整体优化的视角考察技术在教育中的角色与定位;从以往单一、静止的要素的关注转变为对系统信息流通、共享以及要素之间嵌套关系的关注;从以往教师、学生对技术本身拥有的关注转变为对教师和学生实际教育和学习需求服务的关注;

  还要促进技术和人、建设和应用、技术与教育协调发展。要推进人和技术的一种共生,以及这种共生关系的整体的价值的提升,而不只是技术的单兵突击,最后呈现的结果只能是根本无法运行和维护。应该从一种生态的角度来看人和技术的共生的关系,摆脱简单的技术思维方式。

  第二,以服务建设为核心,按照服务计算的技术路线,推进技术架构的演进。云网融合的服务架构的基础上,应用面向服务架构的技术来消除教育业务与信息支撑技术之间的横沟;要从关注平台、资源转型为关注服务;要从关注软件功能转型为关注数据流转、服务集成;

  教育服务的互操作模型,是促进多层级教育服务的相互关联、共同进化的关键。要从关注平台资源到关注服务,服务比资源、平台都重要,教育行政部门没有技术能力,不应该关注技术本身,而是应该关注技术支撑下可以获得的服务,只有服务购买的思维,才能够促进市场的转型和变革。

  第三,推进各种生态主体的紧密协同。政府、服务提供商和教育用户、学校构成生产主体,学校应该将自身的注意力转移到使用教育服务解决实际的教育问题。企业是教育服务商的主体,应协同创建教育服务的互操作标准,促进教育服务的全贯通、数据全流转,最大限度地降低教育服务间的通信壁垒。

  政府起着引导和规范教育服务的作用,多级教育行政单位应该需要建立符合各自需求的教育信息服务规范,准许符合教育服务生态准入标准的企业提供教育服务,同时建立相应的教育服务评价规范和淘汰机制。

  政府也需要建立服务租赁和服务购买的机制,培育、建立教育服务市场,以促进教育服务稳定、持续发展。只有形成这个良性的市场,外部的行业才能朝着健康的方向发展。

  (余胜泉,系北京师范大学教授、博士生导师,北京师范大学未来教育高精尖创新中心执行主任。)

  来源:2021全国智慧教育大会;整理:教育信息化100人



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