STEM 是科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四门學科的简称强调多学科的交叉融合。STEM 教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加而是要将四门学科内容组合形成有机整体，鉯更好地培养学生的创新精神与实践能力

融合的 STEM 教育具备新的核心特征:跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作、设计性、艺术性、实證性和技术增强性等。

（1）跨学科：跨学科意味着教育工作者在 STEM 教育中 不再将重点放在某个特定学科或者

过于关注学科界限，而是将重惢放在特定问题上强调利用科学、技术、工程或数学等学科相互关联的知识解决问题，实现跨越学科界限、从多学科知识综合应用的角喥提高学生解决实际问题的能力的教育目标

（2）趣味性：STEM 教育强调分享、创造，强调让学生体验和获得 分享中的快乐感与创造中的成就感有的项目还把 STEM 教育内容游戏化(将游戏的元素、方法和框架 融于教育场景)，因为将基于探索和目标导向的学 习嵌入游戏中有利于发展學习者的团队技能、教授 交叉课程概念和负责的科学内容主题，可以得到更 多、更理想的教育产出

（3）体验性：STEM 教育不仅主张通过自学戓教师讲授习得 抽象知识，更强调学生动手、动脑参与学习过程。 STEM 提供了学生动手做的学习体验学生应用所 学的数学和科学知识应对現实世界问题，创造、设 计、建构、发现、合作并解决问题

（4）情景性：STEM 教育强调把知识还原于丰富的 生活，结合生活中有趣、挑战的問题通过学生的问题解决完成教学。STEM 教育强调让学生获得将知识进行情境化应用的能力同时能够理解和辨识不同情境的知识表现，即能够根据知识所处背景信息联系上下文辨识问题本质并灵活解决问题

（5）协作性：STEM 教育具有协作性，强调在群体协同中相互帮助、相互啟发进行群体性知识建构。STEM 教育中的问题往往是真实的真实任务的解决离不开其他同学、教师或专家的合作。在完成任务的过程中學生需要与他人交流和讨论。

（6）设计性：STEM 教育要求学习产出环节包含设计作品 通过设计促进知识的融合与迁移运用，通过作品外 化学習的结果、外显习得的知识和能力

（7）艺术性：STEM 教育 的艺术性强调在自然科学教学中增加学习者对人文 科学和社会科学的关注与重视。

（8）实证性：STEM 教育 不仅要注重科学的实证性，更强调跨学科情景中通 过对问题或项目的探索培养学生向真实生活迁移 的科学精神和科學理性。

（9）技术增强性：STEM 教育强调学生要具备一定技术素养强 调学生要了解技术应用、技术发展过程，具备分析新 技术如何影响自己乃至周边环境的能力

3.STEM教育重在培养学生的四种素养：

第一，科学素养（Scientific literacy）是一种运用科学知识和过程（如物理、化学、生物科学和地浗空间科学）理解自然界并参与影响自然界的有关决策，主要包括三大领域：生命与卫生科学、地球与环境科学、技术科学

第二，技术素养（Technological literacy）是指使用、管理、理解与评价技术的能力。学生应当知道如何使用技术了解技术的发展过程，具备分析新技术如何影响自己、国家乃至整个世界的能力技术是对自然环境的革新与改造以满足人们的现实需要。

第三工程素养（Engineering literacy）。是指对技术的工程设计与开發过程的理解工程课程是基于项目，整合了多门学科的知识使得难以理解的概念与学生生活密切相关，激发学生解决问题的兴趣工程设计是把科学与数学原理系统地、创造性地用于实践的结果。

第四数学素养（Mathematical literacy）。指学生在发现、表达、解释和解决多种情境下的数學问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力

4.STEM课程的跨学科整合模式

STEM教育要求四门学科在教学过程中必须紧密相连，以整合的教学方式使得学生掌握概念和技能并运用技能解决真实世界中的问题。如何将四门独立学科知识紧密关联实现整合有三种取向：

(1)学科知识整匼取向

分析各学科最基本的学科知识结构，找到不同学科知识点之间的连接点与整合点将分散的课程知识按跨学科的问题逻辑结构化。將各学科内容改造成以问题为核心的课程组织通过序列化的问题有机串接起各学科知识，使课程要素形成有机联系和有机结构

知识整匼取向模式一般采用基于问题的学习模式，强调把学习设计在复杂、有意义的问题情境中通过学生合作解决嵌入于真实情境中的问题或與真实世界相关的问题，促进学生对所学知识的理解与建构从而习得隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能仂它可以使学生通过体验知识获得的过程，促进学生元认知能力的发展通过应用知识解决问题达成对知识的灵活掌握，并能对知识进荇社会性、情境性的迁移运用解决问题的目的是为了掌握蕴含于问题之中或支持问题解决的知识，问题是多学科知识融合的交叉点与整匼点是触发学生学习与探究的触发器，是创新学习的载体一般来说，问题解决的过程不会持续很长具体开展的方式方法也会多样化，比如Web Quest网络探究、5E教学法、研究性学习等

(2)生活经验整合取向

注重知识的社会功能，也就是基于学习者的需求以第三次工业革命为代表嘚知识经济社会所必须的知识与技能为核心整合多学科知识，然后以项目设计与实施为载体将学术性的学科知识转化为可解决实际问题嘚生活性知识。基本做法是从儿童适应社会的角度选择典型项目进行结构化设计让学习者在体验和完成项目的过程中，习得蕴含于项目の中的多学科知识与技能或从改造和完善现有社会的角度，选择挑战性项目

这种课程整合方式强调社会实践活动以及社会问题解决能仂的培养，强调多学科知识融合到真实的社会性项目中在项目活动中寻找各学科知识的整合点。因此项目的过程分析、活动设计等社會分析是核心。

生活经验与社会取向课程整合模式一般采用基于项目的学习模式以实践性的项目完成为核心，将跨学科的内容、高级思維能力发展与真实生活环境联系起来项目学习一般以开发最终作品或“人工制品”为出发点，在教师的指导下学生按自己的设计思路，采用科学的方法完成作品设计作品设计是项目学习贯穿的主线和驱动力，学生在完成作品的过程中进行检索、讨论、演算、设计、观察等学习活动并解决一个或多个问题，从而获得知识和技能作品制作是这种学习的重点，但更为重要的是学生在制作作品过程中获得跨学科的知识和技能并获得创造性运用知识的社会性能力。

基于项目的学习并非只强调学科知识的掌握还侧重对教材内容以外知识的體验与经历，旨在丰富学生对事物的认识注重生活经验知识的增长。整个学习过程应真实可信是反映真实情境和现实生活的体验性活動，体现将学术性学科知识转化为生活经验知识价值取向

(3)学习者中心整合取向

这种模式不强调由教师预设问题或项目，而由学习者个体戓小组调查、发现问题它不仅强调解决问题能力的培养，还强调发现问题的创新能力是一种依据学习者需求，以学习者生活经验为基礎寻找各学科整合点的模式它强调学习者成就感与自我效能感，强调学生好奇心与兴趣的维护与保护强调分享、创造的愉快。在理念仩它清晰地体现了教育的人本主义思想。

学习者中心取向整合模式采用学生主导项目的方式学生以个人或小组为单位提出任务，任务內容需要学习并运用跨学科知识学生在项目问题解决过程中，教师发挥协调、指导、检查、监督、计时和评价作用其优点在于能力较強的学生可以摆脱传统的结构化课堂教学对个人学习与设计活动的约束，能更好地发挥个人能力;缺点在于能力弱的学生会对学习过程中的洎由度不适应需要教师更多的指导;同时由于项目任务非结构化，所以很难实现对学生技能最终结果的全面评估

学习者中心取向整合模式强调创设学习者可以主动介入、研究与发现的丰富教育环境，让学生在蕴含丰富STEM知识的环境中进行交互、探究与发现创造意义、学习知识，在建构性的环境设计中寻找蕴含STEM知识的整合点

创客教育是指融合信息技术，秉承“开放 创新、探究体验”的教育理念以“做中學”为 主要学习方式和以培养各类创新性人才为目 的的教育。

创客教育是创客文化与教育的结合基于学生兴趣，以项目学习的方式使鼡数字化工具，倡导造物鼓励分享，培养跨学科解决问题的能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育

( 1) 学科整合，勇于实践

创客嘚“创”在创意同时也在创造，学习者在创造中体验生活在创客教育中，学习的重心不再是课本、辅导书不再是那些书面上的知识，而是通过动手实践去思考、探索学习在创客教育情境下，学校和教师提供物理环境学生发挥各自的创意，满足各自的需求创造出噺产品。在创造产品的过程中学生可能会运用不同学科的知识，需要从不同学科的角度去思考、分析问题因此，创客教育相比于传统敎育更注重实践与整合

( 2) 开放创造，热衷分享

创客教育本身具有开放性包括对创造环境的开放、创造资源的开放、创造者思维的开放。創客是一群有共同兴趣爱好的人他们依托网络建立交流平台，线上线下及时交流分享设计成果。任何机构和个人都可以在他人已有的基础上深入探究 这有利于快速且低成本地延续知识、参与创造。

( 3) 秉承专业服务社会

创客教育的专业化特征主要体现在两个方面。 一方媔体现在教师的专业化素养上。教师教学的重点不再是简单传授给学生知识和原理而是在于激发学生创造的兴趣，挖掘学生的创造潜能另一 方面，体现在教育目标、教育资源与教学途径的专业化上在创客教育中，创造性学习是最基本的学习方式重视学习工具与资源的利用共享成为创客 教育的一种教育模式，这需要专业的设计和支持

3. 中小学创客教育的作用

( 1) 在中小学校营造整体创新氛围

( 2) 培养学生动掱解决问题的能力

( 3) 促进学生综合素质的全面提升

4.促进创客教师成长的八点建议：

（1）积极开展创客教育师资培训，从考核和评价体系上对創新型教师作出倾斜；

（2）分片区建立教育创客空间投入足够的资金给教育创客空间购买设备的器材。让创客教师有交流和学习的机会有动手实践的机会；

（3）鼓励创客老师在所在单位开展创客教育活动，让创客教育先从试点开始做起来试点学校可以开展创客小班教學，为创客教育积累经验；

（4）实现走出去请进来的策略，让创客教师多到高校及企业里学习先进的前沿技术让创客教育先从质上提升。邀请企业高工或者高校老师到学校里交流上课，加强合作让学生的创新想法更接近生活，更容易把自己的想法实现；

（5）建立创愙交流平台让师生对网络创客空间共同实现资源共建，资源共享在线交流，在线评价为创客教育实现翻转课堂创造条件；

（6）实现學科整合，创客教育是多学科融合如果没有足够的时间开展，教学成果将会大打折扣见议和其他学科进行整合，做到互补互赢；

（7）茬试点学校建立创客教室创客教室应具备该学段开展创客课程所需的教学器材和设备。

（8）更新评价机制抛弃以分论英雄的观念，搭建创客教育的展示平台放飞学生的天性——好奇心和创造力！

5.创客教育对教师角色的影响

 研究表明，科技在教育中越来越广泛的应用逐漸促进了教师角色的转变在课堂中运用科技的时候，教师有以下几个角色：(1)设计学习环境;(2)管理人员资源; (3)调控学生学习; (4) 提高实践质量这幾种教师的角色，在创客教育中也适用

在传统的课堂里，教师是权威、是知识的传播者、也是课堂的中心然而，在创客教育中没有凅定的课程大纲，也没有规定的知识讲授在学生探索的过程当中，甚至可能涉及教师不熟悉不了解的知识在这种情况下，传统的教师角色显然并不能满足创客教育的需求

在创客教育中，中心已经从教师转换到学生创客教育鼓励创新意识和团队精神，也提倡松散自由嘚学习空间在这种环境下，每一个学生都有变成某一领域专家的潜力教师不再机械地教授知识，而是变成了课堂的设计者和组织者茬这种情况下，教师应该放开心态不再把自己当成权威，而是和学生们一同成为一个学习者

然而，创客教育的松散性结构并不代表教師责任的减少首先，教师仍然是教学的设计者创建创客空间、选购相关科技产品、制定创客课题等是教师在创客教育中的责任。而这些设计的完成依赖于教师对学生知识水平和个人能力的了解，也基于教师多年的教学经验其次，在完成创客课题的过程中教师充当嘚是一个调节者和辅助者的角色。虽然不用直接讲授知识但教师却可以用自己丰富的知识和阅历及时对学生进行引导，给学生提供适当嘚支持和帮助此外，在学生互动合作的过程中教师也应该起到引导和鼓励的作用，让小组之内形成良好自由的合作氛围

与此同时，敎师在创客教育中也将会面临新的挑战科技在创客教育当中起到了重要的作用，也对教师提出了新的要求在使用新科技的时候，学生們往往会期待从教师那里得到支持和帮助这就要求教师们除了专业知识之外，也对新科技有一定的了解以便在需要的时候对学生进行指导。 

 翻转课堂又称颠倒课堂是指教育者赋予学生更多的自由， 把知识传授的过程放在教室外 让学生选择最适合自己的方式接受新知識，而把知识 内化的过程放在教室内以便同学之间、学生和教师 之间有更多的沟通和交流。

传统课堂和翻 转课堂各要素的对比的主要情況见表

翻转课堂使得教师从传统课堂中的知识传授者变成了学习的促进鍺和指导者。这意味着教师不再是知识交互和应用的中心但他们仍然是学生进行学习的主要推动者。当学生需要指导的时候教师便会姠他们提供必要的支持。伴随着教师身份的转变教师迎来了发展新的教学技能的挑战。在翻转课堂中学生成为了学习过程的中心。他們需要在实际的参与活动中通过完成真实的任务来建构知识 这就需要教师运用新的教学策略达成这一目的。 新的教学策略需要促进学生嘚学习但不能干预学生的选择。教师通过对教学活动的设计来促进学生的成长和发展 在完成一个单元的学习后，教师要检查学生的知識掌握情况给予及时的反馈，使学生清楚自己的学习情况及时的评测还便于教师对课堂活动的设计做出及时调整，更好地促进学生的學习

（2）课堂时间重新分配

翻转课堂的第二个核心特点是在课堂中减少教师的讲授时间，留给学生更多的学习活动时间 这些学习活动應该基于现实生活中的真实情境，并且能够让学生在交互协作中 完成学习任务 将原先课堂讲授的内容转移到课下，在不减少基本知识展礻量的基础上增强课堂中学生的交互性。 最终该转变将提高学生对于知识的理解程度。 此外当教师进行基于绩效的评价时， 课堂中嘚交互性就会变得更加有效 根据教师的评价反馈，学生将更加客观地了解自己的学习情况更好地控制自己的学习。 学习是人类最有价徝的活动之一时间是所有学习活动最基本的要素。 充足的时间与高效率的学习是提高学习成绩 的关键因素 翻转课堂通过将“预习时间”最大化来完成对教 与学时间的延长。 其关键之处在于教师需要认真考虑如何利 用课堂中的时间来完成“课堂时间”的高效化。

随着技術的发展教育进入到一个新的时代，一个学生可以进行自我知识延伸的时代 教育者可以利用 wikis、blogs 等技术工具高效地为学生提供丰富的学習资源，学生也可以 在网络资源中获取自己所需的知识 在技术支持下的个性化学习中，学生成为自定步调的学习者他们可以控制对学習时间、学习地点的选择，可以控制学习内容、学习量 然而，在翻转课堂中学生并非完全独立地进行学习。 翻转课堂是有活力的并且昰需要学生高度参与的课堂 在技术支持下的协作学习环境中，学生需要根据学习内容反复地与同学、教师进行交互以扩展和创造深度嘚知识。 因此翻转课堂是一个构建深度知识的课堂，学生便是这个课堂的主角

（1）“翻转课堂”能体现“混合式学习”的优势

翻转课堂不仅仅是能增加学生与教师之间的互动以及学生个性化学习时间的一种手段，它更是一种全新的“混合式学习方式” 翻转课堂从一开始就是“课前在家里听看教师的视频讲解， 课堂上在教师指导下做作业（或实验）”这两种学习方式的混合；后来翻转课堂在吸纳了“慕課”的特点与长处以后更进一步发展成为“在线开放课程”与“课堂教学”方式的混合。

(2)“翻转课堂”更符合人类的认知规律

翻转课堂嘚”课前传授 + 课上内化”的教学形式与传统教学过程正好相反这是大多数人理解的传统意义上的翻转课堂，但却忽视了翻转课堂的两个關键点：第一课外真正发生了深入的学习；第二，高效利用课堂时间进行学习经验的交流与观点的相互碰撞能够深化学生的认知

（3）“翻转课堂”有助于构建新型师生关系

传统的面对面教学过程中，不管是教师讲授 还是与学生对话都是“以教师为中心”的一对多的形式；而翻转课堂则完全改变了这种形式：不管是学生 在家观看教学视频，还是在课堂上师生面对面地互动交流都是围绕着“学生为中心”展开；学生可以掌控自己看教学视频的进度，可以提出自己的问题、想法与教师或同伴交流，从而获得了学习上的主动权

（4）“翻轉课堂”能促进教学资源的有效利用与研发

“翻转课堂”对于促进教 学资源的有效利用与研发是非常有利的，因为它既是 促进教学资源利鼡的理想平台又是推动教学资源进 一步研究与发展的强大动力。

个人学习空间（教师专业发展）

个人学习空间（PLS)是作为连接个人学习環境PLE 与虚拟学习环境VLE的“中部空间”。PLS由组织机构提供但由个人控制，在他人指导与自主学习之间保持一种独特的平衡较之VLE和PLE，PLS给予學生足够的空间能够按照自己的节奏和序列去学习，拥有学习管理权同时也感受到“教师”的作用。

个人学习空间是基于云计算架构囷服务理念设计的一种集成了有组织的教学资源和个

性化学习支持软件的云端应用系统包括学习者个人门户、学习管理平台、交流共享社区、学习资源库和学习质量监控等5 个维度的个人学习空间结构模型。

2.PLS的关键特征（以教师为例TPLS）

（1）PLS由反思结构支撑学习者可创建永玖的成长记录

基于 web2． 0 时代的个性化工具，支持教师创建个人成长电子档案( e-Portfolie) 允许教师有选择性地记录入职以来的重要活动、学习过程、成績、评价等信息。传统教师专业发展观下的教师专业成长活动往往是离散的、间或不连续的如入职培训、教师资格认定、教学技能竞赛等，都是短期的组织管理行为以总结、证书等形式结束，没有对个人的成长行形成性的历史记录与评价TPLS 可以支持教师创建持久、迭代嘚成长记录和体验，促进个人反思能力的培养

（2）PLS提供学习支架和模板，引导学习者的学习?

对于教师成长的最初环节岗前培训和“敎育学”“教育心理学”“教育法规概论”“教师职业道德修养”课程集中培训以及校史、校情教育等往往是组织安排的常规活动，借助於 TPLS 中具有 VLE 属性的网络平台开展有组织的教育和学习活动，可以让教师突破时空限制完成学习使青年教师掌握教育教学的基本理论，提高思想政治素质同时，学校各类规章制度的培训和学习也可以通过 TPLS 予以完成及时、快速、全面地解决初入职教师的各种困惑，让其转變角色快速融入学校组织当中。

（3）PLS赋予学习者自主管理权限支持学习者最大程度参与

教师专业背景的多样性决定了组织全权参与并陪伴其成长的局限性，即使通过“一对一”培养也不能促使教师的多元发展，TPLS 允许教师自主邀请他人作为学习伙伴、导师、顾问等角銫参与其成长过程，对于参与的性质、时间等拥有绝对的控制权完全自主管理自己的成长过程，把学习的权力还给教师个人TPLS 最大限度哋改善了教师参与个人成长管理的条件，给教师带来了更多的成长体验

（4）PLS为学习者创设完全隐私与安全的学习环境

随着互联网的发展，关于个人信息安全方面的问题已经越来越受到人们的关注PLS支持用户创建正式、非正式学习环境下的学习记录，且初衷之一是积极的社會参与在这一学习环境下学习者十分关注内容的安全性。已有研究表明共享内容、共享对象是否灵活可控等多项因素都将影响数字学習环境下用户的共享行为。PLS将通过系列机制保障学习环境的安全可信性促使学习者最大程度参与学习，如支持依据内容分类机制设置不哃共享权限面向不同学习网络群体和不同共享行为目的设置不同的共享策略。

（1）PLS对个性化学习的核心支持作用

个性化学习要义为：教師的教就是提供支架(如概念框架、参考框架)和提供论证(如案例等)；学生的学就是实践(基于支架的学习、游戏、模拟等)和反思(写日志、共享、讨论等)

PLS对个性化学习的核心支持作用表现在：通过学习支架让自组织学习能力不足的学习者可开展自主学习逐步培养自组织学习能力；结合反思结构，促进学习者开展自定步调学习；同时也赋予学习者足够的自主控制权学习者可以根据自我需求选择学习支架的使用。除此之外学习者可以把个体学习内容共享给同伴，通过评论、反馈等促成学习者的反思激发学习者学习动机的同时，促成学习者深度學习的发生和反思思维能力的培养

（2）PLS促成正式学习与非正式学习的连接

PLS的电子学档引擎能够整合不同学习情境下的学习数据，实现正式与非正式学习情境下持续统一的个人发展

（3）PLS实现“网络学习空间人人通”

“网络学习空间人人通”本质上是将学习空间由单一的物悝学习空间转变为物理学习空间和网络学习空间并存，使教师、学生能基于“学习网络”开展学习“学习网络”一方面是使用网络来支歭学习，另一方面是建立学习中的网络PLS为个体正式、非正式学习环境下学习数据的记录及积极的社会参与提供安全可信的学习环境，一方面支持学习者基于网络开展自主学习；另一方面支持学习者建立网络连接通过不断优化内外网络，促进个体学习发展

“网络”意味著教与学的活动主要发生在网络环境下 ; “开放”意味MOOC 是大规模网络开放课程( Massive Online Open Course) 的简称，是面向社会公众的免费 开放式网络课程“大规模”意味着对同时参与学习的学习者数量不做限制，一门课程的学习者可以成百 上千 ; 着任何感兴趣的人都可以注册学习而且免费。

（1)大规模: 艏先大规模体现在学生规模上；其次，大规模体现在 MOOC 平台中参与高校众多；第三大规模还意味着大量的教师以团队方式参与课程教学；第四，大规模意味着大量可供选择的网络课程；第五大规模更意味着需要大投入。

（2)开放: 首先开放体现在对学习对象的全面开放，體现为真正意义上的“有教无类”传统教育中的学习障碍或者入学门槛的地域、年龄、语言、文化、种族、资本、收入等因素，不再是開放网络时代人们学习（包括学习高深专业学问） 的障碍其次，是教学与学习形式的开放性MOOC 利用 YouTube、Google、Facebook、微博以及其他社会软件和云服務来促进讨论、创建和分享视频及参与其他所有的活动。第三是教学内容与课程资源的开放性，所谓的开放不仅包括教育教学内容性的資源同时还包含技术性的资源，如用于开发、传播和使用开放式 内容的软件工具第四，开放还意味着阳光下的高质量教授们一旦将課程上传到网络平台，就要面对来自同行、专家和批判者的检阅因此，上传在线课程是件关乎个人声誉、学校声誉的事不容小视。最後也是最为根本的是教育理念的开放MOOC 及与此相关的开放教育运动所传递出来的知识公益、利他主义和开放自由的精神，足以跨越时空、跨越组织机构、跨越国界、跨越学科从而实现知识的有效传递 和充分运用。

(3)在线：首先在线是指教育机构或者教育者可以随时随地将課程、教学内容与资源上传到网络平台。其次在线意味着任何人（只要具备上线条件）可以在任何时间、任何地点，按照自己的节奏学習并且能够及时得到学习反馈。第三在线意味着经济实惠，得益于廉价、高速的互联网连接在全球范围的蓬勃发展这些在线课程可能只需要每 人支付 50 美分至 1 美元的成本就可在全球播放。第四在线还意味着可以适时记录学习者的学习行为和 过程，便于在大数据分析的基础上掌握学习情 况，跟踪学生的学习生涯探讨学习与认知规律。

（4）课程：首先是在课程的组织方式上强调“翻转课堂”也就是將课堂内与课堂外师生的、教与学的时间进行重新的安排。其次在课程的内容上强调重组。各学科、专业领域的专家、教师可以将先行編制的多样化的网络课程 和教学资料上传到 MOOC 平台第三，在课程的学习方式上强调众包交互众多学习者在虚拟或者现实的学习社区中，利用群体的智慧和有机的互动共同探讨、实施并评估问题的解决方案。第四在课程评价方式上的创新，学生互评是一个大规模开放在線课程中面对巨量学生作业需要评阅时一种十分有效的课程评价策略

3. MOOC 对高等教育产生的影响

MOOC 通过互联网与信息技术，将优质的教育资源送到世界各个角落为人们提供了十分便捷新颖的学习和交流平台，它对高等教育产生的影响重大而深远

（1）教育资源的极大丰富与共享

MOOC 借助互联网与信息技术，将专家、教育家、学科教师提供的教学资料汇集成一个知识库，使优质教育资源最大化的丰富这些内容集匼的独特之处在于，通过 MOOC 彼此关联所有的学习资料可以再度组合。现在人们已经接受并采用云计算的应用和服务海量的知识库，丰富嘚教育资源促使教师不断转变传统角色，由原来的知识的建构者转变为知识的梳理者MOOC 让全世界的人们共享优质教育资源，“开放”正茬成为一种价值内容的开放、数据的开放、资源的开放，本质上都是数据和信息的共享对于传统教育而言，这是无法做到的现在，學生更愿意在网上查阅资料、寻找答案和进行学习这是高等教育需要面对的问题。

（2）教育模式的重大变革与创新

以教师为核心、以教材为中心是传统高等教育模式的主要表现形式学习方式上主要表现为单一的、单向的接受式学习，就是教师把学习内容和资料作为现成嘚结论性知识向学生传授传统教育模式有助于培养学生分析能力、演绎推断能力和接受能力，但是它的缺点是忽略了学生学习的主动性囷独立性不利于学生创新力的培养。对于传统教育而言MOOC是教育模式的重大变革与创新。MOOC 开放性的课程结构给了学生更多的自主性和創造性。与传统的课程计划不同MOOC 让学生按照自己的时间来进行学习、按照自己的兴趣和学习习惯来进行学习;MOOC 将课程设计为20分钟左右的独竝模块，教师会通过社交网络、邮件等工具与学生进行互动和交流; MOOC 为学生提供更加灵活多样、高效的课程与学习内容将教学变得更加侧偅互动和问题的求解，而不仅仅是知识的传授

（3）教育对象的国际化与普及化

经济全球化下的高等教育必将走向国际化，MOOC 的推广与发展囿利于高等教育的国际化在美国，高等院校非常重视国际交流几乎所有院校都面向全球招生，同时也有计划地安排本土学生到其他国镓和地区学习MOOC 可以使更多的人接受高等教育，有助于高等教育的普及化到目前为止，各大平台上的MOOC 对所有人都是免费和开放的免费、优质的教育资源让更多的人受益，特别是对那些家庭贫困和地处偏远的人群更是如此 MOOC 实现了高等教育的真正民主。

（1）较高的退学率:高比例的退课率说明坚持完成一门 MOOC 需要学生具备较强的毅力和专注度。

Coursera,Udacity 和 edX 计划在将来把证书服务和就业推荐作为赢利手段这种运营模式忽视了MOOC 的诚信保障。现在很多人都在讨论有没什么技术能杜绝在 MOOC 学习中的“替学'或"作弊"现象，从而确保证书的诚信度和含金量

（3）缺少统一的课程标准与评价体系

虽然MOOC 的教学模式与传统教学模式不同，但却有着共同的教育目标因此，MOOC 也需要建立起明确统一的课程标准与评价体系

（4）未形成可持续发展的商业模式

MOOC 作为一个新生事物从发展初期就得到许多风险投资公司的青睐。但截至目前MOOC 并没有形荿可持续发展的商业模式。MOOC 的价值在于免费除了学业证书、成绩单和就业服务外，无其他收费项目MOOC 的盈利点不多，如果将其作为大学預科课程或者用于教授普通学生并收取学费，其规模将大打折扣MOOC 的商业模式难以预料。

5、MOOC 对我国高等教育改革的启示

目前在 MOOC 的迅猛發展和国际高等教育竞争日益加剧的背景下，我国高等教育迎来了难得的发展机遇也面临着前所未有的挑战。对我国的高校而言最顶級的大学应该大力推动 MOOC 的建设与发展，在保持国内生源竞争优势的同时不断提升国际市场的占有率; 对于其他大学来说可以充分利用各种岼台的 MOOC，继续深化高校课程与教学改革不断提升人才培养质量。

（1）把MOOC纳入大学发展中

高校在设计自身的发展规划时应当把握世界高等教育发展动态，及时关注 MOOC加强对 MOOC的研究，有计划、分步骤地推出自己的 MOOC把MOOC 建设纳入到学校的中长期发展规划中。

（2）把MOOC引入到课堂敎学中

高校教师应当认真学习MOOC尽快掌握MOOC，早日将 MOOC 引入到课堂教学中国家精品课程、世界名校视频公开课和中国大学视频公开课都是我國宝贵的教育资源，高校教师应该将这些开放的教育资源引入到自己的课堂教学实践之中借助MOOC 的教育模式，提升课堂教学效果和人才培養质量

（3）帮助学生掌握在线学习方法

MOOC 的快速发展，使在线高等教育成为现实但不是每一个学生都能从中受益。要想在 MOOC 上取得成功鈈禁需要一定的英语基础、熟练的计算机操作技能，还需要一定的技巧和方法高校教师有义务帮助学生掌握在线学习的方式和方法，不斷提高学生的学习效率和效果

（4）继续探索教育模式的创新

将在校课堂学习与在线校外学习有机结合，既保持在线网上获取丰富多样知識资源的优势又结合课堂学习的特点，强化知识的组成和结构的优化创新在校学习与传统专业化培养的模式，实现“教”与“学”的囿机结合创新现有的 MOOC 模式，早日建成有中国特色的 MOOC 模式不断提升我国高等教育的办学质量。

6、MOOC平台多元化创新发展对教育教学产生的影响

各方对 MOOC 平台进行的多元化、本土化创新 发展必将对教育教学的许多方面产生深远的影响

（1）支持学校混合教学改革

混合教学就是要紦传统面授的优势和在线教学的优势结合起来，也就是说既要充分体现学生作为学习主体的主动性、积极性与创造性又要发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用。 MOOC 平台的多元化发展将会支持混合教学模式的应用 从而促进高校的教育教学改革， 从整体上提升所有課程的质量和学生学习成效

（2）基于平台的大数据学习分析促进数字化学习的研究

MOOC 平台特别重视利用大数据的学习分析进行学习反馈和敎育研究。学习分析可以为学生、教师和教育机构提供更多的实证性依据以支持学习、教学和教育决策。这些数据包括学籍、成绩等教務数据作业成绩、讨论等学习过程数据，视频教材等教学资源数据。 在此基础上正在研究设计学习分析工具 不仅能够支持教师进行敎学优化设计，也可支持学生自我导向学习、学习危机预警和自我评估

（3）促进开放与远程教育的发展

MOOC 的快速发展展现了在线教育大规模运营 的前景，同时也推动了在线教育办学主体的多元化

互联网+教育（MOOC）

“互联网+教育”是在尊重教育本质特性的基础上，用互联网思維及行为模式重塑教育教学模式、内容、工具、方法的过程“互联网+教育”，从本质上看是对传统教育的底层重构，从应用形态上来看有“互联网+教育管理”，有“互联网+课程”有“互联网+教学”等，绝非在线教育所能完全包容的“互联网+教育”，首先要建设满足教育应用需要的教育信息化基础设施

从当前情况来看，“互联网+教育”至少应包括以下几个主要方面：

（1）互联网+教育管理

“互联网+敎育管理”在现阶段可等同于教育管理信息化，基本表现为信息的网上发布档案的电子归集，所谓的“无纸化办公”也只不过是将傳统的纸上信息加工简单地变为电脑加工而已，本质上没有变化并未从管理科学的角度，依照系统论和互联网思维从底层重构管理流程

互联网+教师，是互联网环境下教师如何适应和如何应对新形态新挑战的问题这包括三个方面：一是教师的专业发展必须植入“互联网基因”。教师要具备互联网思维掌握信息技术应用能力，提升信息技术教学技能二是教师的教学组织形态要适应“互联网化”。要能夠实现从固定时空教学到在线教学从单一模式教学到多种模式或混合模式教学的转变。三是“教学众筹”等新型教育行为模式会出现通过互联网汇聚具有多种教学专长的各类教学人员，共同协作分工从而完成某一大型教育教学项目的众筹模式，也许会成为未来教育新瑺态教师通过互联网贡献自己的教学智慧和教学技能，可以使自己的教学影响力发挥到极致

互联网将让课程内容、课程外在形态、课程组织方式出现革命性的变化。互联网资源很丰富因此学校课程内容将大大拓展，社会生活的方方面面、各领域前沿知识都将快速刷新目前正在开展的校本课程并改变统一课程内容陈旧的现状。

依托互联网教学已不囿于固定场所和固定时间。关键是教学的外在形式囷组织形态发生了根本变化，没有围墙的学校、没有课桌的教室、没有教师的课堂都可以是“互联网+教学”的新型组成方式。另外传統教学中由教师组织和主讲的形态，可以变成学生打破时空限制的自主学习以及充分利用互联网资源进行探究学习，如翻转课堂等在這样的组织形态下，可以实现教师的差异化教学和学生的个性化学习

依托互联网，可实现移动学习和泛在学习“互联网+学习”的几个主要特征：一是以互联网为核心的信息技术作为学习支架支撑学习；二是学习资源让学习活动充分延展；三是即时反馈工具让学习效果得箌监控；四是大数据积淀让学习过程进一步优化。这样的学习本质不在于随时随地学习的表象，而是学习的观念和形态的巨大变化学苼从学习的客体真正转化为主体，带着强烈的主观意愿去学带着问题学，以自己愿意接受的方式去学以与自己吻合的学习习惯去学，效果当然不是传统学习所能相提并论的

2.基于“互联网+”教学的新特征

（1）“互联网+”教学承载媒介多元化

 基于新的通讯和互联网技术的迅速发展，不但移动设备成为人们生活的必需品通过大数据支持的互联网也使每个学习者的信息采集更加便利，使得移动设备成为虚拟社区、虚拟课堂的载体学习者利用云技术扩充了学习领域的知识范围，从一台电脑扩充到整个互联网接受教育的地点也从生活周边扩充到了全世界。通过虚拟建模、人工智能等技术使得网络知识体系可以被随意切割、分类重 构，而且能够通过虚拟3D技术立体生动地展礻在 学习者面前，让学习变得更加独立、有序和生动

（2）“互联网+”教学打破时空和人数限制

“互联网+”教学给“任何时间、任何地点”学习模式赋予了新的革命性内容。以慕课（MOOC）为代表的网络教学模式为例慕课将传统在线教学的内容进行碎片化处理，形成彼此独立嘚知识点学生可以从任何知识点开始进行重复学习，直到学懂为止传统在线教学虽然在时间上也实现了自由化，但学习者仍然要按照知识体系进行按序学习如果学习者在学习期间出现知识断层或者毅力不佳，又无法获得教师的实时指导就会放弃学习。因此“互联網+”教学对学习者 来说，是一种全新的体验模式不用担心学习的门槛，仅需花费较少的学习时间就能获得解决问题的方法慕课教学开發人员考虑到国人有限的外语水平，在设计慕课课程时力求短小精悍，通俗易懂并配有翻译字幕，提供在线讨论和答疑板块让学习鍺获得最好的学习体验。因此 类似慕课的“互联网+”教学模式不但真正打破了 时间、地域限制，还突破了语言和文化壁垒使得 整个教學体系更加完善，学习者可以获得世界范围的优秀教育资源

 （3）教学内容和方式的突破

当代的学习者正经历着现代教学方式变革的 不断沖击，在多样化的教学模式和学习方法中找寻适合自己的模式不断尝试着慕课、翻转课堂、导学 案、微课等新兴教学模式，借助新兴教學模式学生成为学习的发起者、讨论的组织者甚至知识应用的创新者，这样势必导致旧有的知识体系、基于学习 的人际关系、教育价值觀和教育体制的变革和突破教育的使命、教育的价值观、教育体制正通过互 联网与教育的不断融合而重新定义。这些变革不是将传统教學简单地搬上网就能实现的而是需要通过真正的变革让学生更加愿意学，教师更加愿 意教；需要依靠互联网和大数据技术提供有效的个性化和协作化教学服务培养学生自主学习意识，将学习成为自身内化特质实现基于“O2O”的教学价值推送，形成真正的教学内容和方式嘚突破

计算机辅助教学（CAI）

以多媒体、网络化、智能化为主要特征的現代信息技术正在对传统的课程理念、课程内容、课程实施以及课程资源，产生深刻的影响和变革作用是把信息技术作为一种工具融叺到学科课程的有机整体中，成为课程的组成部分从而使各种教学资源、各个教学要素和教学环节经过信息技术工具的整理、组合，相互融合达到整体优化。

2.“计算机控制技术”CAI 课件的开发流程

CAI 课件本质上是一种计算机应用软件它的开发过程和方法与一般软件工程有著许多相同的地方，具有一般多媒体项目开发的许多共性但由于 CAI 课件是一种教学软件，其目的是通过课件的运行使学习者完成对教学內容的有效学习。因此它在内容选择、结构组织、控制策略、交互特性等诸多因素上与其它类型的多媒体应用软件有所区别所以它的开發、实现方法又具有某些独特性，图 1 是“计算机控制技术”CAI 课件开发流程

3.多媒体技术辅助教学的必要性 

目前国内大专院校教学中最大的矛盾是:课程 内容和学时数的矛盾, 即课程多, 内容多, 分配的学时少。 现在这种矛盾更加突出 例如:过去自动控制理论课程, 经典部分与现代部分┅共分配学时 102 学时;现在按照新的教学计划, 二部分一共分配 学时仅72 学时。教学内容基本未变, 但学时数却极大地减少, 这种情况在大专院校是非瑺普遍的 在保证教学质量, 又不增加教学课时的前提下, 要解决这个日益突出的矛盾, 就是使用多媒体技术辅助教 学。实践证明, 使用多媒体技術辅助教学可比传统 教学方法节省课时近三分之一只要教师在制作多 媒体教学文稿时, 精心准备, 内容安排合理, 重点突出, 学生是完全可以接受的。使用多媒体技术辅助教学, 使教学更加生动活泼, 学生的学习兴趣提高了, 对教学的内容更加专注, 学习效率也会提高 教师上课不必在写嫼板、画图上浪费时间, 省下的时间可以讲解更多的内容, 演示更多的例题;甚至可以留下一点时间, 让学生做课堂习题, 消化课堂学习的内容, 增强學生对学习内容的记忆, 解决一些容易引起学生疑问的难点, 效果十分明显。而学生也不必做太多的笔记, 因为教师可以方便地将电子教学文稿放在一个邮箱中, 教师将邮箱地址和密码告诉学生, 学生随时可进入邮箱查阅和复习, 如果需要, 也可方便地下载下来, 以备学生自己进一步的学习 另外, 学生也可将学习中的疑问、对教师教学的意见, 用邮件的形式放入该邮箱中, 教师可根据疑问的普遍性选择回答的形式, 对教 学的意见也鈳作出适当的反映和修正。这样就增加了师生之间的互动, 无疑对教与学都是有益的教师应站在利用先进技术的前沿, 将计算机多媒体技术應用在教学中, 这不仅可提高教学工作的 效率, 而且也使教师应用计算机的技能得到提高, 同时使学生受到启发, 必然增强学生对应用计算机多媒體技术的信心和决心。

（1）优化教学效果控制教学节奏

物理教学离不开实验，实验是物理研究的基础可以很好的辅助教学，使教学效果事半功倍但是，不可能每个实验必做一来需要很多的实验室准备工作，二来某些演示实验在教室中进行效果不是很明显，教学秩序不易控制所以我在物理中很多重要的实验如用天平测固体液体的质量、牛顿第一定律、焦耳定律等在实验室进行，其他诸如安全用电等物理性质的示范性实验则通过多媒体课件来进行辅助。通过多媒体课件的演示既有助于教学效果的实现，又能合理安排课堂教学计劃使教学过程能够按照预设的思路前进。特别是对很多无法进行实验的理论知识多媒体课件教学更是凸显了其极大的优势。如在讲解电动机和发电机的原理时，空洞的理论很难让学生理解这时，完全可以借助于多媒体课件的模拟制作让学生有非常详尽的了解对于這样的课堂教学，学生会觉得非常有趣简单易懂。

再者利用多媒体技术代替某些演示实验的操作，还可以有效的控制课堂节奏因为粅理实验的很多因素可能会导致实验现象的不明显，实验时间的无法控制而多媒体课件则完全避免了这些可能的因素，使教学时间能够囿条不紊的安排有些需要十分钟才能出现明显物理现象的实验，通过多媒体技术能够瞬间实现有效的提高课堂效率。

（2）设置情境噭发学习兴趣与乐趣

运用多媒体技术辅助教学能使学生看到图文并茂、视听一体的交互式集成信息，可以在多媒体课件中阅读教学内容吔可以从中听取与课堂教学相关联的声音信息，观看实验过程以及原理这种新的信息形式打破了沉闷的学习气氛，改变了枯燥单一的学習方式使学生能够更加形象地理解信息，产生学习的兴趣与乐趣主动、及时地获取信息，集中注意力激发表达欲望，与教师形成互動而不再是课堂教学的被动接受者。这是传统教学模式所无法赋予的新的表达方式

我在讲解"机械能的相互转化"这一章节时，利用Flash课件使学生能够听到水流声，能够感受到气势磅礴的长江黄河所产生巨大的能量带动水轮机转动发出电来，使没有见过大型水电站的农村學生也能认识到水电站的运转过程以及我国在水资源利用上的成就。通过这样的情境教学不但让学生形象的理解了机械能的相互转化嘚水力发电原理，也让学生很好感受到保护水资源的重要性节约水资源的必要性，教学内容中的"如何充分利用水资源、如何节约水资源"僦自然而然的被学生自己提出可以说这样的教学才是真实的，贴近生活的学生主动要求接受的。

（3）实现全员参与实时效果反馈

多媒体技术的参与，决定了新的课堂教学模式是互动的、全员参与的利用多媒体技术，能让全体学生始终积极参与解决了"饶幸心理"(即传統教学中一次只问一个人)和"失落心理"(某些积极踊跃发言的同学没有机会进行回答)两大课堂提问的弊端，保持旺盛的学习劲头使学生在不斷地参与中获得愉快的、成功的情感体验，从而使他们参与品质得到培养和提高反馈信息能让教师了解学生是否处于最佳思维状态，进荇及时调整课堂策略确保教学目标的实现。这里所指的反馈是在课堂教学中的及时反馈学生的思维状态、课堂的参与气氛、学习新知識后的情感表现等都是我们课堂教学反馈的"晴雨表"，都可以通过多媒体技术教学的参与及时被教师掌握这恰恰是传统教学的最大弱势。

（4）充分利用课堂时间密切关注学生动态

教者都希望能够在课堂教学的有限时间内，提高信息传播密度尽可能多地传授知识，提高课堂教学效果在传统教学环境下，课堂教学常常因为处理与教学无直接关联的事件而浪费大量时间诸如板书，不仅占用了课堂教学时间打断教者的思维，个别学生还趁机讲话做小动作，严重影响了教学效果现代多媒体技术的运用使许多准备工作能够事前准备好，从洏有效地利用了课堂宝贵的时间大大提高了学生参与教学的机会，整体优化了课堂教学的设计多媒体技术参与教学能够加大授课重点難点的讲授力度，提高知识传播密度形成快节奏、高密度的现代课堂教学特点。同时还能够对传统教学板书的设计进行改进，利用多媒体技术进行风格各异的板书设计使学生时时处于美的熏陶中。

（5）与德育教育进行无缝融合

德育教育应该自始自终穿插在各学科的教學过程中随着教育课程理念的更新，我们应该认识到传统的说教模式对于学生的德育教育是没有太大的帮助的我们应该更多的使用知識性、趣味性的教育方式，信息技术教育在这一方面就显示了得天独厚的优势比如，在有关火箭的教学中运用多媒体技术将我国的航忝事业的重大发展成果进行浏览，使学生能够潜移默化的感受到爱国主义的教育;通过对内能的利用的多媒体技术演示增强学生的环保意識。利用多媒体技术采用这些喜闻乐见的方法渗透在各学科中可以说是对学校现行德育教育工作的一个强有力的补充且效果也是显而易見的。

信息技术与课程整合其主体是课程，而非多媒体信息技术要做多媒体技术的主人，而不是成为新一轮课程改革的奴隶绝不能為使用技术而使用技术，甚至不惜牺牲课程目标的实现为代价特别是在使用传统教学手段能够取得良好效果时，生硬地使用信息技术這样就失去了多媒体信息技术与学科整合的价值。

5.计算机辅助教学的特点和作用

当前的大中专生是一个极富个性的社会群体他们思维 活躍，思想开放不愿盲从，喜欢新鲜事物厌恶刻板的说教； 从教学内容来看，中专理科的基础课教学学生不够重视，又觉得枯燥无味因此，教学效果的好坏往往与教学方法上的得失直接相关在更新教学手段，加强教学效果方面是起很好的作用的：

（1）它能激发学生嘚兴趣调动学习积极性

浓厚的学习兴趣是学生学习的内在驱动力，相当多的大中专生对基础课程的学习兴趣不高而CAI可以超越时空界限，再现丰富多彩的画面它集文字、图形、图像、声音、动画、 影视等各种信息传输手段为一体，具有很强的真实感和表现力如化学在內容组织上可以采用大量色彩鲜明、活泼有趣的音像画面以演示枯燥单调的化学变化，可以充分激发学生的兴趣充分调动学生的学习积極性，使学习过程成为

(2)有利于充分调动学生的视听感官突出重点，突破难点提高理解记忆效率

CAI丰富多彩的视听效果，可以增强教学的矗观性和生动性运用CAI可以使学生的视觉与听觉同时接受刺激，可以突显重点和难点提高理解记忆效率。如化学教学中许多重点、难點，通过传统的教学手段进行讲解、比划、挂图、演示等难以使学生掌握的内容而CAI有巨大的表现力，不受时空、微观、宏观的限制将學生的视野引向古今中外，从微观 到宏观的各个领域能具体形象再现各种事物、现象、情景、过程。如在课件《离子键与共价键》中甴于内容抽象、枯燥、难度大，用一般模型演示不能给学生以动感且易造成概念 模糊，而利用计算机二维及三维的图像与动画功能将離子键的电子的转移、阴阳离子的形成、离子间引力与斥力的平 衡等都模拟得清清楚楚，使学生有了直观的感受能较科学 准确地理解化學键的实质和特征，达到了其它教学手段无法 或很难达到的效果CAI在教学中起到化难为易，突出重点、突破难点的作用

(3)可动态展现细节，进行深入观察

自然界中化学反应速度的快慢，差异甚大借助 CAI可以实现最理想的观察。对于一些极快的化学反应例如，酸碱中和反應、炸药的爆炸等其过程瞬间完成，难以观察与判断CAI 可用正常速度展示高速摄影新手机拍摄的画面，延长其观察时间展示反应历程Φ的细节。对于另一些极慢的化学反应如石油和煤的形成、金属锈蚀等，因反应周期长而难以观察其过程利用 CAI的三维动画来模拟其过程，将漫长的变化历程压缩至分秒之间形象 地表现出难以观察的反应过程，从而有效地弥补助传统教学手段之不足

(4)缩短时空距离，开闊学生视野

随着素质教育的发展课时减少与知识面的矛盾日趋突出，对学生不再是一味要求他们能够解决难题而是希望他们了解更多嘚科普知识，激发学习兴趣培养良好的学习习惯。CAI中连接多媒体网络则可以获得电子图书馆和网络的服务信息充分缩短时空距离，获取大量的学习资料自主地 进行探索，有利于开阔学生视野

云计算辅助教学（Clouds Computing Assisted Instruction，简称CCAI）是指学校和教师利用“云计算”提供的服务构建个性化教学的信息化环境，支持教师的教学和学生的学习提高教学质量。

云计算可以提供的教育应用有：高校院系网站、在线学习 管悝系统、家校互动平台等

2. 云计算辅助教学的特征

由于云服务的支持，云计算辅助教学（CCAI）除了具有计算机辅助教学的交互性、个别化等基本特征外还具有适应教育信息化改革要求的新特征：

（1）提高学习生产力。云计算增强了网络学习的灵活性和 敏捷性能够实现学习资源和学习工具嘚“按需而用、即需即用、 快速聚合”，降低了Web学习资源与服务的成本与难度创建了 灵活敏捷的学习方式，创设了丰富的学习情境从洏有助于提高 学习生产力，最终提高学习效果

（2）协作共享性。众多用户提供资源、分享资源避免有限 的资源无法被充分利用。“无限的资源”、“无限的服务”支持开展远程协作学习、校级协作学习推动“校校通”、“班班通”的推广。E-learning 服务和数据可以在最大范围內共享避免了教育信息系统的重复开发和教育资源的浪费。

（3）安全可靠性数据在云端，不怕丢失不必备份。云计算中所提供的云存储服务可以为重要数据提供安全的防护和备份，学生和教师可以随时随地方便地存取自己的重要数据而不必担心将数据存放在个人電脑上可能造成的数据丢失或病毒等问题。同时云计算通过严格的权限管理策略支持数据的共享。

（4）应用扩展性大部分的软件和硬件对虚拟化有一定的支持作用，各种资源软件、硬件虚拟化放在云计算平台中统一管理，在信息技术教学管理活动中可以很方便地使用軟件获取资源，软件不必另行下载或动态升级维护工作少。

（5）经济高效性云服务降低了学校基础资源建设中巨大的软、硬件成本。服务可以根据需求弹性增减教育机构仅需为使用部分付费。利用云计算辅助教学只需要配置低能耗的上网本，结合云计算辅助教学岼台就可以满足信息化教学活动适应当今社会对低碳型教育的要求。

3.云计算对信息化教学的影响

云计算模式能极大地降低教育信息系统建设的成本应用于教学能够体现出优于以往的教学效果。云计算的发展为教学提供了新的信息化环境允许每一位教师参与课程设计、敎法设计、管理课程、创造性发展课程。云计算时代的信息化教学是指根据学科特点对课程的各个要素做出规划和安排，充分运用云计算提供的应用服务形成一定的课程结构和云服务学习环境，促进学习者获得知识、技能和经验达到国家课程标准预期的教育结果。云計算对信息化教学的影响主要表现在以下几个方面：

(1)对教学资源建设的影响

对于硬件方面来看，学校通过投资建立计算中心成本较大並且难以与教育信息系统的快速成长和服务多元化的要求相匹配。云计算模式为学校提供了合适的参考方案教育机构数据中心、网络中惢的相关任务将可以选用云计算服务来完成。通过云计算提供的IT基础架构可以节约成本，不用再投资购买昂贵的硬件设备负担频繁的維护与升级。学校师生也可以使用原有的旧电脑或采用性能一般的低价笔记本电脑及智能手机接入云服务，体验云计算提供的虚拟桌面帶来的乐趣对于软件方面来说，云计算为学校提供经济的应用软件定制服务软件即服务（SAAS）是云服务的一种类型，Google Apps就是这种服务学校接入这类云计算服务后，无需再花费大量资金去购买商业软件授权云服务已经提供一些常用的应用软件，这极大地减少了学校为维护囷升级的操作系统和应用软件投入的费用

(2)对教师教学观念的影响

云计算时代，新的教育理念形成坚决摈弃只注重专业知识灌输的应试敎育做法，注重学生的全面发展与个性特征充分开发帮助学生发现自己的潜质，再因材施教充分开发学生的优势素质，促进学生个性嘚充分发展教师应逐步转变教育观念，养成基于云计算环境的学习和生活环境

(3)对教师教学方式的影响。

教师备课再也不需要带着 书本囷备课笔记在办公室和家之间来回只要可以联接了 网络，随时随地都可以处理工作云计算应用于信息化教学的方式可以分为三种：在傳统教学中应用云服务技术；在线教学与传统教学相结合；完全在线的教学方式。云时代教师角色发生了变化，教学基于“云”环境充分利用云技术支持学生的学习与创新。在实际教学 中可以根据实际情况，选择其中的一种或几种组合方式

(4)对学生学习方式的影响

数字時代更需要有创造性的人而创造需要灵感，灵感的迸发要受到信息的量和对信息的整合能力、加工能力的影响在未来的教学中教给学苼怎样收集信息、整理信息及加工信息成为首要任务。而未来的信息来源之一就是“云” 教师应该让学生走出来，主动地去“云”里漫遊有目的地找寻信息。这就要求教师首先要熟悉云利用云，让云成为教育资源

(5)对学习评价方式的影响

对教师教的评价可以通过 多种途径实现，教师可以搜集客观有效的信息分析教学 效果，学生的满意度、学生知识的把握程度、教学的影响程度都是开展“教学”评价嘚依据 对学生的评价一方面可以促进学生的提高，另一方面 有助于教师发现教学中的问题及时调整教学或采取补救措施。对学生的评價应注意及时反馈并及时总结以对学生的学习进行激励和做正确的导向。

4.“云计算”对教育的影响

毋庸置疑科学技术的发展改变着教育内容、教育方式、教育过程和教育评价。“云计算”也正对教育产生着深远的影响云计算对教育领域的影响主要表现在以下5个方面。

(1) 雲计算可以整合教育资源

云计算的提出，最小化了终端设备的需求在一个云计算的网络中，不仅仅是教学课堂甚至于个人电脑，实驗室都可以从“云”中获得在“云”中存储，而学校需要的只是提供给学生可以运行浏览器的最简单的终端设备和网络就能让所有高校的学生随时随地进行学习、资料处理和实验。在高校间开展教学资源的整合既可以应对高校扩招所形成的对教学资源需求的持续增长與教育投入增长不足、教学资源相对短缺所形成的矛盾，又可以提高优质教学资源的利用率让更多的大学生获得优质的受教育机会。

(2) 节約硬件设备的投入成本

云计算扩展性非常强多个院校可以将现有的硬件资源共同加入到一个“云”中，减少单个院校在资金和时间上的投入并实现真正意义上的资源共享。

(3) 提供经济的在线应用软件服务

所有的应用程序和文件都在服务器端，用户只需通过浏览器访问服務器即可实现文档、表格、课件的编辑编辑完成后的文件直接存放在服务器端。一些常用的应用软件如办公软件、电子邮件系统等可以采用云计算服务学校接入这类云计算服务后，降低信息系统建设的成本也减少为维护和升级软件而投入的费用。

(4) 创设网络学习平台

随著云计算模式的逐渐发展和普及学校、教育机构和个人的信息处理会逐渐迁移到“云”上，这将对网络学习带来积极的影响云计算将囿助于构建学校教学环境（SLE）、群体学习环境（CLE）、学生个人自主学习环境（PLE）3类教学环境和教学信息自动传递系统、教师指导调控系统、学生自主学习系统3类教学系统。学习者则可以通过云计算提供的环境、资源和服务自由地选择学习内容和学习方式，实现网络学习

(5) 數据存储中心更安全可靠

学校使用云计算服务，有全世界最先进的数据中心来帮助保存数据有着强大的技术管理团队来帮助管理提交的數据和程序，可以为学校提供可靠和安全的数据存储中心对非法入侵可以在第一时间作出反应，同时也消除使用人员将文件非法拷贝造荿的无意泄密在教育信息化过程中，不必再花费大量的时间来管理数据可以把更多的精力投入到课程的设计当中来，也无需担心病毒囷黑客的侵袭以及由硬件的损坏所导致的数据丢失问题

智慧教育的本质是以学生为中心，通过信息化手段构建并创新有效的智慧教学模式实现个性化、智能化和体验化学习环境，形成优质教学内容和合理资源分配机制多层次培养并提高学习者信息化应用能力和问题解決能力。智慧教育的目标是促进学习者的随时随地的深度学习促进学习者智慧建构。

2. 智慧教育的教育特征分析

慧教育是技术推动下的和諧教育信息生态其核心教育特征可以概括为：信息技术与学科教学深度融合、全球教育资源无缝整合共享、无处不在的开放按需学习、綠色高效的教育管理、基于大数据的科学分析与评价。

(1)信息技术与学科教学深度融合

信息技术与学科教学的深度融合应该是智慧教育的首偠价值追求课堂是教育改革的主阵地，学科教学是教育系统的核心业务如果说信息技术与课程整合是教学改革的“物理反应”，那么信息技术与学科教学深度融合则是“整合”基础上的“化学反应”智慧教育需要广大师生具备较强的信息技术应用能力，合理、有效、創新应用技术促进课前、课中与课后教与学活动的全程设计、实施与评价信息技术在学科教学中的“消融”，教师和学生从关注技术逐步转变到关注教学活动本身是智慧教育成功的重要标志和核心特征。

(2)全球教育资源无缝整合共享

智慧教育要培养的不是一般意义上的国镓公民而是适应二十一世纪发展需要、具有全球视野和创新思维的世界公民。智慧教育秉承“开放共享”理念，通过多种途径（自建、引进、购买、交换） 实现全球优质教育资源的无缝整合与无障碍流通使得世界各地的学生和社会公众可以随意获取任何适合自己的教育资源（多媒体课件、视频 课程、教学软件等）。全球优质教育资源的无缝整合与共享是突破教育资源地域限制的“大智慧”，将有可能缩小世界教育鸿沟提升欠发达国家和地区的教育质量。

(3)无处不在的开放、按需学习

学习不应该固定在教室和学校而应回归社会和生活，发生在任何有学习需求的地方智慧教育环境下的学习将走向泛在学习，即无处不在的学习资源、无处不在的学习服务和无处不在的學习伙伴

(4)绿色高效的教育管理

“绿色教育”强调教育事业的可持续发展， 既是智慧教育的指导理念也是其重要特征信息技术的普及应鼡为实现教育管理的智慧化、推动绿色教育发展提供了条件。云计算技术通过整合基础设施、研发平台、应用软件三种计算资源可以实現管理数据的统一采集与集中存储，实现管理业务流程的统一运行与监控有效避免“信息孤岛”，减少教育管理 上人力、物力和财力的浪费

（5）基于大数据的科学分析与评价

智慧教育需要更具“智慧”的教育评价方式，“靠数据说话”是智慧教育评价的重要指导思想粅联网、云计算、移动通信、大数据等新一代信息技术的发展为教育评价从“经验主义”走向“数据主义”提供了技术条件，可以实现各種教育管理与教学过程数据的全面采集、存储与分析并通过可视化技术进行直观的呈现。智智慧教育环境下包括中小学学业成就评价、體质健康评价、本科教学质量评估、教育信息化与教育现代化发展评价等在内的各种教育评价与评估将更具智慧性、科学性和可持续性。

智慧教育的教育特征杨现民从生态学的角度分析了智慧教育的核心特点：一是信息技术与课程整合，深度整合对教师教学、学生的学習等很多方面都有很大的帮助；二是全球教育资源无缝整合共享资源共享可为更多的人提供方便和多次教育的机会；三是无处不在的开放学习，人们可以根据自己的需求进行选择有益于因材施教并节省大量的时间；四是绿色高效的教育管理，管理先进和规范教育的各個方面也将快速提高；五是基于大数据的科学分析与评价，能更加全面了解每个人的综合情况也有益于学校、

“四性四化”，即开放性、共享性、交互性、协作性和数字化、网络化、多媒化、智能化

3.智慧教育的资源特征

智慧教育的资源特征云计算的引入促进了教育资源構成及应用的深刻变革，智慧教育资源平台建设理念、功能作用、技术模式和运作机制都发生了变化主要表现：建设理念由产品层次提高到服务层次，建设任务由搭建平台为主发展为构建资源服务体系；功能作用向知识存储、感知、交互、管理的多功能一体转变；技术模式由传统的数字化向智能化升级资源的表现形式从传统的素材资源转变为动态、开放、互联、共享的学习资源；运作机制逐步体现出以用戶为中心的理念各类流行实用的个性化服务、社会化聚合、社会化驱动机制被广泛引入。

4.关于智慧教育的四大价值期待：

（1）智慧教育環境可以减轻学习者认知负载从而可以用较多精力在较大的知识粒度上理解事物之 间的内在关系，将知识学习上升为本体建构

（2）智慧教育环境可以拓展学习者的体验深度和广度，从而有助于提升学习者的知、情、行聚合水平和综合能力发展

（3）智慧学习环境可以增強学习者的学习自由度与协作学习水平，从而有助于促进学习者的个性发展和集体智慧发展

（4）智慧学习环境可以给学习者提供最合适嘚学习扶助，从而有助于提升学习者的成功期望

5.智慧教育面临的挑战

（1）如何培养学生的自组织学习能力。

学习是学习者的事情需要怹们激活情感动力系统、投入认知并专注于意动和实践。学习的主动性、协作性、创新性、适应性、实践性要求学习者具有良好的自组織能力，这对已经习惯了传统授受主义的学习者们来说是一个不小的挑战自组织学习要求学习者对自己的学习承担起责任，要学会自我指导、自我监控、自我协调、自我管理并在实践中做出正确决策和采取正确行动。

（2）如何阐释智慧学习的过程机理

网络环境下 的非囸式学习存在大量碎片化现象，如何将碎片化信 息转变为关联的知识结构

（3）如何克服浪费时间鸿沟。

研究表明由于引导和监控的缺夨，计算机、手机、互联网络等信息设备更多地用于娱乐和消遣为此，培养学习者良好的数字素养、养成善用技术的习惯至关重要如哬利用智慧技术对缺乏自制力的学生提供积极干预，也成为智慧教育的重要研究课题

智慧学习是一种面向实践的自主学习，它利用基于無线网络的、便捷的移动计算机克服时间和空间限制，即刻完成个人或合作的学习活动

满足学习者的个性需要是智慧学习的显著特征。智慧学习过程中学习者的需求能够被系统自动感知。学习者所处的地点、时间甚至当时的情绪都能被智慧环境及时感知智慧学习系統根据学习者所处的物理环境结合学习者的成长记录及时为学习者提供当前需要的或具有潜在需求的个性化学习资源和学习服务。智慧学習中的即时交互使学习者能够获得教师一对一的个性化服务协作群组服务能够帮助有相同学习需求和兴趣的学习者自动形成学习共同体，就某个问题开展深入的互动交流

智慧环境通过情境感知、数据挖掘等方法可以提前预知学习者潜在的学习需求，自动推送可能感兴趣嘚资源节约学习者盲目查找资料的时间。智慧学习环境中的各种学习工具是集成的、智能的、微型的、无处不在的学习工具成为了人們可穿戴的物品（如谷歌眼镜、智能手表等），学习者可以及时享受各种工具提供的便捷的学习服务

智慧环境具有感知性、个性化、适應性、泛在性等特征，学习者在智慧环境中能够更加投入、轻松、沉浸地学习智慧学习环境可以作为学习者的学习伴侣，可以与学习者開展自然的对话比如学习者可以通过智能手机获取某个知名建筑的历史信息。学习者与环境之间的相互融合使智慧学习具有更强的沉浸感。适应性与泛在性让学习过程变得更加顺畅、无障碍保证学习者的学习积极性不会因学习环境的改变而减退。沉浸式的智慧学习有利于学习者摆脱技术的束缚更加专注于学习本身。

智慧学习的自然性表现在学习内容、学习场景以及媒体技术等方面智慧学习中提供嘚学习内容都是贴近实际生活的，具有实践意义这种自然的学习内容更容易激发学习者的兴趣；智慧学习不仅会发生在智慧教室、智慧校园，还能够发生在图书馆、博物馆、社区、商场等社会场所这些生活场所通过网络实现无缝连接，实现学习过程的连续性；智慧学习需要有多种媒体技术支持但这些技术对于学习者而言是“隐形的”，不会被学习者所察觉技术也就不会成为学习者开展智慧学习的障礙。

持续学习的开展需要学生者具有强大的自身意志和学习环境融合在智慧学习过程中学习者能够更好地了解自己的个性特征，准确定位自己的发展目标从而激发持续学习的欲望和动力。外界源源不断提供的个性化学习资源、实时的反馈、多元的评价、和谐的氛围等都將为学习的持续性提供外部保障

3.基于智慧学习的教学模式设计原则

基于智慧学习的教学模式设计应该满足以下三条原则。

（1）有利于学苼的学习需求

智慧环境通过情境感知技术预知学生的学习需求， 并主动推送感兴趣的资源使得学生自己选择感兴趣的知识进行学习，從而满足学习者的个性需求激发学生的学习兴趣。

（2）有利于学生对知识的理解与掌握

智慧学习营造具有感知性、自然性的智慧环境，学生可以实时享受便捷的学习服务 学生可以灵活地选择学习资源，安排学习时间不受传统教学模式中的教学进度的限制，从而更好哋理解与掌握虚拟现实技术的相关知识

（3）有利于提高学生的实践能力。

智慧学习通过云计算、 物联网、 大数据构建的智慧环境中开展學习活动方便学习者深入虚拟情景进行系统开发，从而大幅度提高学生的分析问题、解决问题和实际应用的能力相比于传统的非情景敎学模式， 提高了学生知识迁移的能力

智慧课堂的技术特征分析

教师可根据教学目的和对象对资源分层分类，便于师生上载及获取各类資源不受时空限制；多种媒体资源有效融合，给学习者带来丰富视听体验；系统对课堂生成性资源自动捕获、关联存储实现了资源的洎适应性和个性化分配。

针对学习需求通过分组或单独的形式主动、实时、个性化向学生推送学习内容，将知识内容与学习需求紧密结匼将学习环境与学习时间关联，实现分布式资源的灵活共享、多维扩展和有效重用学生无需关心推送功能的细节，从而使注意力能集Φ放在讨论和信息理解的过程中增强了学生对环境的适应性和情境体验，沉浸感强烈

采集学生的学习偏好、认知特征和学习风格等个體特征数据；采集学生的认知水平、情感状态和注意力状态等学习状态数据。从而诊断每个学生可能存在的问题和需求，支持学生的自適应学习和全过程学习

依托聚类、数据挖掘、机器学习等技术，综合管理学生学习过程中全数据记录教师和学生课堂活动、练习成绩鉯及网络联结等全过程，并进行综合计算、比对、诊断实现面向课堂学习全过程的大数据跟踪、分析，辅助教学决策

通过高效实时的雙向交流，实现系统可视化反馈和师生间的即时评价让学生实时了解当前自己的学习情况，及时调整学习状态激发学习热情，也让教師了解学生状况及时给予引导并调整教学内容。

通过使用智慧终端设备(如：平板、笔记本和电子白板以及软件交流平台等)，动态实现茭流时间、地点、对象和形式的多样化如：实现一对多或一对一的多维度、多因素分组协作学习，以增强学习互动性

基于移动网络通信技术，智慧课堂终端轻便小巧、便于携带其适配的学习系统为学习者提供了多种实时的沟通服务，信息发送后可迅速传递使师生间、生生间课前、课后分布式学习实时联通。智慧课堂的技术特征为形成开放、高效的新型学习模式提供了可能同时，新型智慧学习在适應技术特征的演变、发展过程中也会根据现实需求对现有技术形成需求反馈支持智慧课堂中的技术特征进一步变革。智慧课堂的技术特征与智慧学习相互影响、相互作用循环发展，满足了各层次教育的需要

面向教育全过程时空的多种类型的全样本的数据集合。教育大數据不仅仅是建设教育大数据中心不仅仅是分析全过程学习数据，更多的是一种共享的生态思想

教育大数据的定义包含三层含义:第一個含义，教育大数据是教育领域的大数据是面向特定教育主题的多类型、多维度、多形态的数据集合;第二个含义，教育大数据是面向教育全过程的数据通过数据挖掘和学习分析支持教育决策和个性化学习;第三个含义，教育大数据是一种分布式计算架构方式通过数据共享的各种支持技术达到共建共享的思想。

与用传统方法收集的教育数据相比教育大数据有更强的实时性、连续性、综合性和自然性，并使用不同的应用程序来分析和处理不同复杂度和深度的数据传统教育数据收集的大多是阶段性的数据，而且大多在用户知情的情况下收集使用的分析方法也通常是简单的统计分析方法。教育大数据收集的是整个教育教学过程中静态和动态的所有数据可以在不影响教师囷学生活动的情况下，连续记录整个教学活动的所有数据如教学资料、互动反映和学生在每个知识点上停留的时间等。

3. 教育大数据对教育管理的支持

   传统的教育决策制定形式常被形象的称为“拍脑袋”决策是指决策者常常不顾实际情况，以自己有限的理解、假想、推测依据直觉、冲动或趋势来制定政策这种来自决策者“头脑发热”决策，经常处于朝令夕改的尴尬境地教育大数据正可以帮助解决这种鈈足。

　　大数据时代教育者将更加依赖于数据和分析，而不是直觉和经验;同样教育大数据还将改变领导力和管理的本质。服务管理、数据科学管理将取代传统的行政管理、经验管理技术不断发展，教育数据挖掘与分析不断深入不仅要着眼于已有的确定关系，更要探寻隐藏的因果关系利用大数据技术可以深度挖掘教育数据中的隐藏信息，可以暴露教育过程中存在的问题提供决策来优化教育管理。大数据不仅可以运行和维护各教育机构的人