智慧教育与科技发展水平息息相关，大数据、云计算、物联网和人工智能四类主要信息技术决定着教育的智能化发展，我国学者围绕信息技术影响智慧教育的主要内容展开了研究。

大数据在我国的教育信息化推进进程中扮演着重要角色。大数据是“智慧时代”的基础，也是走向智慧教育的前提。

为了大力推进智慧教育建设，学校必须建立一个连接所有教育系统的数据生态系统，确保教育数据的自由流动。

大数据对于教师教学水平的提升也有较大帮助，大数据可以辅助教师针对学生开发个性化的课程，制作生动的、便于学生理解的教案，进一步达到因材施教的目的。

人工智能是增强教学智能的有效途径之一。人工智能将在提高教育和培训的质量、推广创新性才智教育模式、促进个性化学习和终身学习方面发挥关键作用，但是在教育领域内的应用需要政府、学校和社会的多方支持。

在智能教育的发展过程中，可以利用人工智能设计开发“智能导师系统”、“智慧评价系统”、“教育机器人”，提高教学、科研、管理。

物联网是推进智慧教育不断创新发展的重要力量，为智慧教室、智慧图书馆等基础设施的建设创造了新的条件。

物联网技术带来了教育管理和教学模式的双重变革，改变了师生传统单向传输的教育模式，更注重培养学生的综合素质。

物联网依托传感器和电子标签两大支柱能够在教育管理、教学活动和课外学习三个方面为教育提供支持，相比较传统的教育模式进一步丰富教学资源、改善学习方式、节省管理成本、提高管理效率。

云计算可以解决我国在推进教育信息化过程中长期存在的信息孤岛问题，实现对硬件设备、教学平台、应用软件、学习课程等教育资源的有效利用。

未来远程教育云模式，提出云计算技术将给远程教育组织运作方式、降低运营成本、创新培育人才等诸多方面带来积极影响。

与传统教育模式相比，智慧教育的基本特征可以归纳概括如下四个方面：

一是智能化。

智慧教育模式下学习者的认知和情感能够被智能设备识别并进行计算，大数据、人工智能、云计算等技术的赋能带来了一种全新的精准化、智能化的教学模式，能够更好地服务于学习者知识的学习和个体的成长。

在教育的全过程中，学习者的学习过程和思维过程都能被大数据测量、表达和预测，信息技术在“读懂”学习者的想法之后能够为学习者创设出一个强交互性、高灵活性的学习环境。

二是个性化。

个性化教育的实现离不开数据分析技术，数据分析技术使学生学习过程中产生的多种数据将被搜集、存储和分析，提供更加直观、更具针对性的反馈和建议或辅助教师进行教学决策和教案设计。

三是多元化。

多元化特征主要体现在技术和教育的深度融合所带来的智能评价多元化和发展路径多元化以及国内外知识融通所带来的学习群体多元化和学习内容多元化。

智能化的教学环境区别于传统教育环境的关键点在于处于传统特权地位的教学中心逐渐被解构，从而引领了扁平化、泛在化的教学未来趋势。

四是生态化

在资金投入生态化方面，通过建立管理云能够显著降低不同独立教育城域网之间的运营管理费用。

在学习环境生态化方面，多种传感器设备和可穿戴设备等改善了传统的教学工具，使环境中各个要素之间的流通更加紧密；在学习方式生态化方面，每个个体之间的联系会显得更加紧密。

在新的学习环境下，学习方式也不仅仅局限于线下，线上线下学习空间的深度融合将使得教学流程交互联通、学习者资源的共享共生。

目前，大数据技术赋能智慧教育主要有三种典型应用模式，分别为信息化课堂、适应性学习以及个性化教辅。

信息化课堂教育活动的主要阵地是课堂，基于大数据技术打造的信息化课堂具备数据驱动、自由交互、精准反馈等特征，能够打破传统教学“课堂效率低、学生掌握差、课后复习急”的教育怪圈，进而实现“高效低耗、轻负高质”的教学目标。

针对学习进度较慢的学生进行有针对性的课后辅导，如果学生想要回顾教学内容、对重点知识进行复习，也可以利用该系统的课堂教学记录进行有针对性的学习。

适应性学习适应性学习将成为未来最理想的学习方式之一。适应性学习要求学习内容和学习形式能够随着学习者的自身知识掌握情况的变化而实时改变。

在适应性学习模式下，学习者可以结合自身特点在众多学习方式中选择最适合自己的一个，化传统的被动学习模式转变为新型的主动学习模式。

例如北京师范大学未来教育高精尖创新中心开发了一种“智慧学伴”平台，辅助学习者开展适应性的学习。

该平台通过对学生学习全过程进行多维度数据挖掘、建模分析和可视化呈现，及时诊断学生个性化的学习问题并优化过往的学习方案，精准推送对应能力水平的学习资源。

人工智能赋予智慧教育的价值意义可以从能存会算的计算智能、能看会认的感知智能和能懂会做的认知智能三个方面进行展开：

一是计算智能赋能教学适性发展

机器学习技术是人工智能中最重要的技术之一，其作用一方面在于动态掌握当下学生的学习状况，对学生学习的课程内容和教学模式及时地加以修正。

另一方面在于获取教学行为、学习状态、课程评价以及学业成绩等相关数据之后，对教学模式所取得的效果进行预测分析。

二是感知智能赋能学生人机交互

感知智能是在教学过程中对学生的行为进行感知、情绪进行识别、注意力进行追踪，进而收集学生产生的各类数据，提供全面且精准的学生画像。

感知的具体类型包括语音识别的听觉感知、人脸识别的视觉感知、指纹识别的触觉感知。

三是认知智能赋能教师教学智慧

随着认知智能的进一步突破，AI机器人具备了较强的思考能力，能够作为教师的智能助手帮助教师完成在线问题答疑、课后教学辅导等工作，让教师的注意力更聚焦于制定符合学生发展的针对性教案中，让学生能够获得教学服务。

人工智能赋能智慧教育的主要内容可以从智慧教学模式变革和智慧教学空间变革两方面进行探讨：

人工智能赋能智慧教学空间变革人工智能赋能教学空间变革即通过人工智能与教学空间的充分融合，赋予传统课堂自我决策和动态调整的能力，进而为师生提供灵活多样的定制化服务，具体而言新的智慧教学空间包括以下四种主要类型：

①人机协同化课堂人机协同化课堂的目标是引导学生探寻最适合其发展的学习道路、辅助教师完成重复性教学工作。

在此类课堂中，教学全过程中的各个行为主体能够实现自由交流和深度互动，人工智能伙伴将成为教师和学生最好的伙伴，为他们提供多样化的智能服务。

②个性定制化课堂个性定制化课堂的目标是注重学习者个人的稳定发展，满足学习者的个人学习需要。

因此需要依托智能教学平台结合教学整体目标为学生定制个人专属的学习方案，实现时时能学、处处可学的泛在学习。

③动态自适应课堂动态自适应课堂的目标是实时把握学生学情的发展，根据学情变化动态优化学生环境设施和教学资源。

动态自适应课堂的基本原理是感知、搜集并处理教学过程中所产生的学情数据，关联学生历史学情数据进行建模分析，以便于动态调节教学形态与学习内容，从而达到个性化教学。

④虚拟双师型课堂虚拟双师型课堂的目标是让虚拟教师辅助真人教师开展教学活动，让学习者感受到更贴心的教学服务。

虚拟教师将学生的学情数据提供给真人教师，辅助教师制作针对性的教学方案，真人教师根据学情数据调整教学目标和教学内容，直面学生提供精准化的教学服务。

物联网技术是智慧教育的基石，其赋能智慧教育的价值意义体现在以下三个方面：

一是优化教学环境

学生学习效率高低离不开良好的智能化教学环境，好的教学环境是学生知识吸收效果和教师教学效果的重要保障。

物联网技术的应用一方面创造了人机交互和人交互的新可能，另一方面打破了实现了对教学环境的管理和优化，动态调整最适合学生发展的教育模式。

二是指导实验教学

传统实验教学可能存在教学资源不足、实验危险程度较高等问题，物联网技术的到来使学生可以佩戴传感器设备对实验环境进行实时感知，对可能会发生的危险进行提前预警。

三是增强决策能力

物联网技术的使用也可以推广至院校教育管理，它可以进行更加高效的地方级的教学系统监测与管控，并可以采用更加准确、高效的系统决策与远程管理方法来节约学校办学投入成本。

云计算赋能智慧教育的价值意义可以从以下三个方面展开：

一是识别服务场景

云计算的情景感知与识别功能两大功能使教育云可以根据用户需求为其针对性的教育服务。

其中涉及到的识别信息主要包括设施终端、使用要求和用户状态等，这些数据标识符与特定的指令发送出去，以服务于用户。

二是加速搜索引擎

云计算拥有无比强大的计算能力，在零点几秒极短的时间内能够查询几百亿的网页信息，使用户能够以最简便的查询方法和最短的查询时间得到自身所需要的信息。

结论

有效整合了现有的软硬资源和信息数据，为学校提供计算、存储、网络安全等计算资源服务，实现通用教育业务的集中化管理和信息资源的按需分配。

促进应用系统贯通与集成，形成基于统一数据环境的集成、智能的信息平台，为广大教育用户提供“人人通”空间服务。