泛终端时代智慧教育新生态白皮书

泛终端时代智慧教育新生态白皮书 数字学习与教育公共服务教育部工程研究中心华为终端有限公司联合编制 2023年2月 目录 1背景分析1 1.1教育变革发展进程1 1.2教育信息化发展趋势2 1.3教育信息化发展机遇和挑战4 1.3.1挑战一：教育信息化生态发展缓慢6 1.3.2挑战二：教育数据体系亟待系统化建构7 2基于IoT技术的教育信息化研究和探索10 2.1IoT技术教育应用研究10 2.22.2IoT教育应用探索13 2.2.1电子学生证13 2.2.2电子班牌14 2.2.3智能手环15 2.2.4智能书写笔16 2.2.5作业扫描仪17 3面向IoT技术的教育信息化场景实践18 3.1IoT技术支撑学校教学环境发展18 3.1.1IoT技术带来智慧校园新的体系结构生态18 3.1.2IoT技术赋能教育场景的应用案例19 3.2IoT技术助力家庭学习环境创新22 3.2.1智慧书房22 3.2.2健康学伴23 3.2.3家校共育24 3.3IoT赋能科技创新人才培养24 3.3.1馆校课程融合25 3.3.2科学探究体验25 3.3.3基于IoT技术的学习工具26 3.3.3.1学习辅助工具26 3.3.3.2身体锻炼工具27 3.3.3.3心理健康工具28 3.3.3.4社交情感工具29 4基于OpenHarmony的智慧教育实践30 4.1OpenHarmony操作系统构建泛终端数字底座30 4.1.1分布式操作系统技术支撑泛在化互联互通30 4.1.2终端协同共享机制赋能未来教育新场景31 4.24.2OpenHarmony基础教育案例32 4.2.1平台互联互通，突破孤岛壁垒32 4.2.2静默采集数据，赋能精准教学33 4.2.2.1智慧课堂：数据无感知静默式采集，开启精准教学新模式33 4.2.2.2智慧作业：作业分层布置，过程实时采集，诊断高效反馈34 4.2.3自然交互环境，回归人本体验35 4.2.4全场景数智赋能，服务学生健康发展37 4.2.4.1智慧体育：体测训练数据管理分析，科学支撑体育考试37 4.2.4.2智能校园安全：多功能电子学生证为学生健康安全保驾护航38 4.2.4.3家校协同共育：打通校园与家庭学习空间，构建家校共育新模式39 4.2.5全域评价创新，以评价创新引领人才培养39 4.3OpenHarmony助力STEAM教育生态重构42 4.3.1智能教育可编程硬件42 4.3.2智能教育编程平台43 4.4OpenHarmony高等教育和继续教育案例45 5万物互联时代教育行业新生态47 5.1面向全场景赋能的智慧教育产业生态47 5.2万物互联时代教育体系重构性变革48 6参编单位51 1背景分析 1.1教育变革发展进程 教育发展正进入4.0时代，育人价值目标及教育组织形态正发生深刻变革， 转变教育观念，创新教学方式，引领21世纪学习方式变革，构建灵活多元的学习方式、相互融通的学习场景和富有弹性的学校组织，为学生提供适应性定制化教育正成为教育发展的方向标，探索面向新形态的育人场域正日益高涨，以推动学习创新，加速教育创新适应时代需求，服务学习者终身化学习能力发展。伴随“智能+”社会进程，云计算、大数据、人工智能、物联网 （InternetofThings，下文统称IoT）等技术迭浪式发展，教育与技术双向赋能进程日益加速，智慧教育实践广泛开展，加速了面向学校智慧教育、家庭智慧学习、社会服务融合等场景创新，人们正追求并践行新的教育愿景：发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育。 当前，我国经济社会进入新的发展阶段，贯彻新发展理念，推进新发展格局，构建适应新发展格局的现代教育体系、推动教育高质量发展已成关键命题。二十大报告明确科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，将教育、科技和人才的整体性、协同性和聚合性发展作为全面建设社会主义现代化国家的战略性支撑，这必将进一步加速中国教育现代化2035、教育强国建设新进程。实践推进上，“十二五”时期以来，国家教育改革四梁八柱式政策供给，以信息技术支撑和引领教育现代化进程持续赋能，评价改革系统性推进加速牵引教育现代化发展，素养导向新课程标准颁布速推动学科育人以及统整性、跨学科性和实践性教育样态发展，这些动能汇聚成强大的力量推动着教育现代化进程，我国教育现代化发展正从高标准的教育目标现代化、创新 驱动的人才培养模式现代化、适应社会转型的教育体系现代化以及教育治理体系和治理能力现代化等多个层面全方位展开，当下教育高质量体系建设进程奔涌向前。 在此背景下，国家大力推进教育数字化战略行动，全面探索数字教育新机制、新模式和新形态，以数字化改革带动教育转型升级，实现教育教学和教育治理体制机制、组织架构、方式流程、手段工具全方位、系统性重塑，一场更为深刻的数字化革命正在全新赋能教育改革升级。以高质量教育体系建设为着力点，顺应信息化融合向数字化转型与智能升级的时代要求，充分利用云计算、大数据、人工智能、物联网等新型技术赋能教育发展迈向“智能+”新进程，物联技术发展正赋能数字时代教育深度变革新前景。 1.2教育信息化发展趋势 以信息化支撑和引领教育现代化已成为我国教育事业改革与发展的战略选择。回顾我国教育信息化发展历程，自“十二五”时期以来，信息技术与教育教学深度融合进程持续深化，信息技术对教育影响日益深刻，聚焦各级各类教育行政部门及广大一线学校教育信息化融合实践进程，从“三通两平台”工程助力的国家教育信息化体系建构，到“空间人人通”推动的大规模教与学模式创新变革，再到以智慧教育示范区等各类区域性教育信息化融合实践推动的机制创新与文化创生，信息技术融合实践已超越先前意义上的资源、系统、评价及模式发展，走向了场景、业务、机制和文化发展新视域，技术正赋能教育系统的深层次变革，且这一变革进程与新课程改革、新高考改革、教育现代化2035、新课标颁布与实施等重大教育改革活动与计划紧密关联，信息技术正成为教育改革攻坚克难、育人模式创新的必然选择。为此，《中国教育现代化2035》文件特别指出要“加快信息化时代教育变革”，同向这一进程，教育信息化催生了波澜壮阔的互联网教育发展，并在过往的十年先后经历了面向互联网的社会性教育服务生成阶段（2012-2015年）、互联网教育服务与产品专业化发展阶段（2016-2019年）、互联网教育服务学校融合应用全生态爆发生长阶段（2019-2021年）以及“双减”政策引导下的数字教育建构优化阶段（2021-现在），互联网教育生态以其迭代赋能、场景创新、群智协同和韧性发展力量赋予课堂教学融合最后一公里实践动能，由此，我们迎来了教育数字化战略行动新发展，数字资源供给日益丰富，信息系统建设 不断完善，数据服务效能显著提升，信息化成为助推教育现代化、建设教育强国的强力引擎。 当前，教育信息化正走向以国家教育信息化体系升级发展（见图1-1）、区校应用智慧生成的新阶段（见图1-2），以数字转型、智能升级促进智慧教育新发展，教育新基建文件已成为我国教育数字化转型与高质量发展的助推器，推动教育信息化进一步走向“深度融合”。《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》提出：“到2025年，基本形成结构优化、集约高效、安全可靠的教育新型基础设施体系”，强调夯实高质量教育体系“数字底座”，为教育创新变革和高质量发展提供强大的物质技术基础和应用支撑环境，建设体系完善、全面优化和可持续发展的数字教育生态，包括：第一，更智能化的新型教育生态。新技术推动教育信息化向着智能化、虚实融合方向发展，为学习者构建更具真实性、更强体验性、更深交互性的数字化学习环境。第二，更优化的新型教育资源供给模式。智能化学习环境在知识传授、技能训练、学生评价、素养发展、教育治理等方面发挥作用，助力教育系统高层次发展，面向创新人才培养的新型教育模式正在生成。第三，更加开放灵活的教育体系。随着智能学习资源新生态与智力资源服务新生态的建立，学习者将在社会、家庭、学校获得真实学习环境与智能虚拟学习环境相互融合、无缝衔接的学习支持服务，以真正实现泛在化学习、个性化学习和终身化学习。 图1-1教育新基建推动教育信息化升级发展 图1-2教育新基建创新应用发展 综上所述，教育信息化发展已置身于新的时代，以云计算、大数据、人工智能、物联网为代表的新型技术将与教育创新发展无缝衔接，教育领域的云网端架构将在新基建政策支撑下优化发展，平台体系建构、应用生态发展、数据环境生成、场景创新探索等持续深化，不断创设智慧空间与学习环境，重塑新型教育活动空间，推进智慧教育创新发展，提升教育智能化水平、践行新型教学方式、创新现代教育服务生态、推进教育治理方式深层次系统性变革。 1.3教育信息化发展机遇和挑战 “信息技术对教育发展具有革命性影响”，这是战略研判与战略定位，引领了自“十二五”以来信息技术与教育教学融合的进程，从融合、到深度融合再到融合创新，教育教学微观实践变革进程持续深化，2019年颁布的《教育信息化2.0行动计划》，开启了将教育信息化作为教育系统性变革内生变量的实践导向，疫情之下“停课不停学”掀起了大规模在线教育实践，2022年教育数字化战略行动更进一步掀起了“应用为王、场景创新、业务融合”新高潮，以信息技术助力微观课堂教学实践系统性变革，这种内生性需求正伴随教育发展而日益张扬，并有着深刻性的发展机遇。 机遇一：建设高质量教育体系内生信息化需求 2021年，我国开启了全面建设社会主义现代化国家新征程，教育进入高质量发展新阶段，建设高质量教育体系已成必然选择。二十大报告中提出“坚持以人民为中心发展教育，加快建设高质量教育体系，发展素质教育，促进教育公平。”高质量教育体系有其应然的时代逻辑，其应该是开放的、灵活的、多样化的和可选择性的，推动教育体系向社会开放，融合社会实践创生新型课程，在社会实践中促进学生现代性成长，使教育体系面向因材施教、服务人人成才、助力终身学习。建构多元办学的包容性教育实践体系，调动社会各方面参与教育发展，开发利用社会教育资源，助力教育优质公平，减缓校际之间、区域之间、城乡之间和东西部之间教育差异，而现代信息技术的应用，可为教育高质量发展提供创新持久动能，为线上教育和线下教育融合发展提供技术支撑，推动以学习者为中心的全新教育生态生成，推进教学方式多样化、互动化，推动培养模式多元化、特色化，加速教育资源公平化、一体化，推动教育生态网格化、智能化。总之，信息化加速着教育开放进程，高质量教育体系发展需求的内生性激发和包容着信息技术深度应用。 机遇二：素养导向的新课程改革彰显信息化价值 素养导向的新课程改革为学科育人创新提供了新的时代动能。2022年4月， 《义务教育课程方案和课程标准（2022年版）》发布，课程方案要求坚持素养导向，依据学生终身发展和社会发展需要，明确育人主线，重视必备品格和关键能力培育，为此，课程标准贯穿了如下明确追求：第一，强化素养导向的质量观；第二，实现课程内容的结构化；第三，强化学科实践和跨学科主题学习；第四，增强学段衔接，实现一体化设计。这些现代性教育改革实践诉求表明，课堂教学需要以课前、课中和课后的重构性设计服务课堂育人价值的增值发展，以学习管理系统支持教学流程的学习设计与精准化实施，服务个性化学习、差异化教学、分层作业等有效实施，以课程统整、过程性评价、育人目标等教学评一体化整合实施的项目式学习促进统整性、实践性和具身参与性学习，从而落地核心素养导向的育人生态发展。总之，在核心素养落地实践的过程中，信息技术在变革教与学方式、提供学科工具促进学生思维发展以及采集数据赋能精准教学等方面有其得天独厚的优势，这些正成为当下信息化赋能课堂改革的重要命题。 但另一方面，教育信息化深度融合实践面临着深层次命题：反映在课堂教学上，信息化教学助力常态化教学创新发展进程缓慢，需要区校协同教育信息化体系生成；反映在微观学习方式变革上，变教为学的课程结构变革需要有效的学习服务和工具