南方科技大学高等教育研究中心、联合国教科文组织国际高等教育创新中心
.edu
从智慧教育到智慧课堂：
理论、规范与实践
智慧教育的内涵与特征
3
智慧战略引重视
• 2008年 IBM提出
智慧地球战略
智慧教
育
已
成
共
识
新加坡 iN2015计划2006年 智慧教育计划提出
建立学习者为中
心的个性化学习
空间
建设国家范围的
教育基础设施
使新加坡成为全
球教育领域使用
信息技术的创新
中心
5
智慧教
育
已
成
共
识
韩国
"智慧教育推进战略
"
2011年
数字教科书的普及推广核心
6
智慧教
育
已
成
共
识
亚
1999年“智慧学校
计划”
2010年将所有学校
都转型为智能学校
台湾桃源县
“智慧台湾U桃园
计划”
从e化教育向u化教
育（泛在教育）
美国
IBM智慧教育解决
方案：教育数据的
收集、管理与分析，
为学习者提供独特
的学习体验，教学
制度优化
7
智慧教
育智慧教育旨
在提升现有
数字教育系
统的智慧化
水平，深度
融合信息技
术与教育主
流业务。
什么是智慧教育？
在信息化基础之上建构的信息时代的教育新秩序，是信
息时代的教育新形态、教育的“新常态”，是信息化元素充
分融入教育以后，在“时代催化剂”的作用下教育发生的“
化学反应”。
信息化 教育
时代催化剂
智慧教育”
智慧教育体系
智慧教师
智慧管理
智慧学习者及智慧学习
智慧课程
智慧教学
智慧教育资源
智慧评价（教、学）
智慧服务
智慧教室
智慧校园
智慧平台
智慧教育方式
10
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
基于大数
据的科学
分析与评
价
绿色高效
的教育管
理
智慧教育的特征
技
术
特
征
情景感知
无缝连接 可视化
按需推送
智慧
教育
核心
特征
全向交互
智能管控
12
情境感知
情境感知是智慧教育最基础的功能特征，依据情境
感知数据自适应地为用户提供推送式服务。
13
内在个人学习状态感知内容
外在学习环境感知内容
感知学习者的专业知识背景；
感知学习者的学习状态，如
焦虑、烦躁、开心等；
感知学习者的知识背景、知
识基础、知识缺陷等；
感知学习者的认知风格、学
习风格等；
感知学习者的学习与交往需
求。
外在
情境感知
感知教与学活动实施的物理位
置信息；
感知教与学活动发生、进行与
结束的时间信息；
感知教与学活动场所的环境信
息，如、湿度等；
14
无缝连
接
泛在网络是智慧教
育开展的基础，基
于泛在网络的无缝
连接是智慧教育的
基本特征。
15
无缝连接
为特定学习情景建立
学习社群，为学习者
有效联接和利用学习
社群进行沟通和交流
提供支持
无缝切换
无
缝
切
换
联
接
社
群
系统集成
虚
实
融
合
多
终
端
访
问
系统集成
遵循技术标准，跨级、跨
域教育服务平台之间实现
数据共享、系统集成
虚实融合
通过增强现实等技术
实现物理环境与虚拟
环境的无缝融合
多终端访问
支持任何常用终端设备无缝
连接到各种教育信息系统，
无缝获取学习资源与服务
联接社群
学习者的多个学习终
端之间实现数据同步、
无缝切换，学习过程
实现无缝迁移
具体
体现
16
全向交
互
• 自然交互
• 深度互动
• 过程记录
17
智能管
控
教育环境、资源、管理与服务的智能管理是智慧教
育的核心特征。
智能控制
智能诊断
智能分析
智能调节
智能调度
18
按需推
送
智能教育要达成“人人教、人人学”的美好愿望，
教育资源可以按需获取和使用，教与学可以按需开
展。
• 按需推送资源
• 按需推送活动
• 按需推送服务
• 按需推送工具
• 按需推送人际资源
19
可视化
可视化是信息时代数据处理与显示的必然趋势，是
智慧教育观摩、巡视、监控的必备功能，是智慧教
育系统的重要特征。
• 可视化监控
• 可视化呈现
• 可视化操作
智慧技术创新应用
21
物联网 大数据
云计算 泛在网络
① ②
③ ④
智慧技术
23
物联网
创
新
应
用
学生体质健康
监测
学习情境数
据采集
拓展课外教
学活动
教育安全监
控与危机快
速处理
教学设备管
理
2025/12/31大数据大数据技术
是一系列
收集、存
储、管理、
处理、分
析、共享和
可视化技
术的集合。
大数据并
非等同于
大量的数据，
其具有两
个更加重
要的特征：
跨领域
数据的交叉
融合与数
据的流动
生长。
25
大数据
创
新
应
用
教育舆情监测与剖析
教育信息化与现代化发展水平评估
教育机构布局与教育经费调整
学生的发展性评价
基于大数据的科学研究
26云计算
• 云计算中的“云”主要用来强调计算
泛在性和分布性，实质上是分布式计
算、并行计算和网格计算等技术的发
展。
• 将分布在各地的服务器群进行网联，
能够实现大规模计算能力、海量数据
处理和信息服务的需求。
27
云计算
创
新
应
用
• 学生通过电子书包
等终端随时随地享
受云端的各种学习
服务
云学习环境
• 保证学习数据的永
不丢失，为学习分
析提供数据支持
存储学习过程
数据
28
泛在网
络
泛在网络是通信网、互联
网、物联网的高度协同和
融合，将实现跨网络、跨
行业、跨应用、异构多技
术的融合和协同。
29
泛在网
络
创
新
应
用
学习、生活与工作的连通
学校教育、家庭教育和社会教育的
连通；
手机、平板、PC、学习机、电视
等各种终端设备的连通。
三
方
连
通
智慧教育：促进智慧学习
31
智慧教
学
的
特
征
智慧教学是教师在智慧教学环境下，利用各种先进
信息化技术和丰富的教学资源开展的教学活动。
特征
高效
开放
多元
互通
深度交互
32
常规(课堂)智慧教学过程
智慧学习
智慧学习是在智慧环境中开展的完全以学习者为中心的学习活动。
基本特征 培养技能
认知
创造
内省
交际
个性化
高效率
沉浸性
持续性
自然性
基本特征
获取自己所需的资源、信息和
服务
享受个性化定制的资源和服务
发掘自己的兴趣爱好
挖掘自己的潜能
学习过程更加轻松高效
学习者
34
智
慧
慧
学
习
框
架
智慧课堂：智慧教育主阵地
课堂信息化演变过程
Classroom 基本特征
交互性 智能化
网络化 虚拟化
未来教室
案例：南方科技大学附属实验学校
信息化应用环境建设
自带设备学习
（BYOD）
新技术全学科运用
我们以云计算为基础，在语文、数学、英语、音乐、美术、科学等
学科中开展基于某著名企业终端的云学习，并借助无线互联网和智
能某著名企业终端，进行教学创新，以期探索出具有南方科技大学
实验学校特质的信息化教与学模式。
配
备
PAD某
著
名
企
业
终
端
（
板
书
、
分
享
、
评
价
、
展
示
）
Windows8操
作
系
统
、
多
点
触
控
显
示
器
1.构建新技术支持的全新教学环境
终端：IPAD
学习环境
学习环境：STEAM 学习实验室
STEM
学习实验室
2 充分激活学生潜能与创意，促进数字技术和
个人制造的有效融合，让学生有更多的实践动手
的机会，我们高标准建设“STEM创新学习实验室
” ，让学生在实践操作中开展创客式学习，培
养学生创新能力。
S学习实验室 （ 科学Science）
T学习实验室 （ 技术Technology）
E学习实验室 （工程Engineering）
A学习实验室 （艺术Arts）
M学习实验室（ 数学Mathematics）
正在建设中……
+
Learning Laboratory
Learning environment
变换学习
组织形式
（桌椅文化）
根据教学内容和学生学习需求，适时调整变换教学
组织形式，提升学习效率。如，扇形、、半圆形、圆
形等座位排序，便于学生讨论交流，缩短师生、生生
之间的心理距离，提升学生的群体合作意识，便于群
体智慧共享。
学习环境：根据学习需求调整学生座位
3
Learning environment
学习环境：以课程内容布置教室
教室文化
课程特色
4
以课程内容为基础进行教室文
化布置，用学生课程学习作品来装
点教室，让学生浸润在课程文化中。
全球生态统整课程
Learning environment
45
智慧课堂的功能
智慧呈现学习内容；
泛在获取学习资源；
生生和师生的立体、多样化交互；
现实学习空间与网络学习空间相互融通；
学生主体作用和教师主导作用充分发挥；
智能管理情境；
自动感知环境。
46
智慧课堂：促进学生成功的新智能
在校学生的绩效数据增长非常快
46
智慧体现在什么地方？
将学生的绩效数据集成在一起，以更好
支撑对学生学习过程的理解。
了解学生参与习惯，实现对学生施加具
有针对性的干预策略。
智慧教育结果
掌握学生每年的进步情况
早期诊断学生学习中遇到的困难，并施
加补救措施。
矩阵
仪表盘
学习分析
管理报告
学生信息系统
学生管理系统
财政系统
人力资源特殊教育
课程
饮食服务
住房
图书馆
智慧课堂：促进学生成功的新智能
高等教育入学率每年增加4百万。
智慧体现在什么地方?
企业信息门户具有促进协作的能力。
在专业课程中增加了Web 内容。
智慧教育成果
基于角色的、为所有学生学习和资
源提供个性化服务
新加坡职业学院自从1954年以来，已
培养了,万毕业生。
智慧课堂：智慧工作，实现可达性学习
与学生一起工作：将团队、学习者和教师连接在一起。
将个体需求融合到团队需求中：有利于培养创新能力。
实现参与性和交互性用户体验：通过Web 实现
在学习中充分利用开放资源工具:
桌面应用和环境
课件平台与工具
内容和课程材料
智慧课堂：Lotus，Sakai CLE， Moodle
5050
通过提供新的绿色服
务和产品档案，IBM
帮助教育减少能源损
耗,实现合法的需求
IBM通过提供先进深度
分析技术，为教育提
供新的研究视角，从
指导决策。
通过开放式应用和灵活性加
工，IBM帮助教育实现智能
化
智能工作
绿色与其它新智慧
能源结构
IBM帮助教育创建智慧设施，在
减少成本的前提下，提供能源
和安全。
提升学生、教育和社会的
成果
为教师和学生提供个性化
学习资源
保证实现投资目标 通过灵活性系统实现
环境改变
IBM智慧课堂
1:1学习 可视化共享服务
Client
Application
Client
Application
Client
Application
PC服务器
keyboard, mouse,
display,
network connect
Client
OS / App
Image
Client
OS / App
Image
Client
OS / App
Image
在一个刀片上（每个刀片上具有10-12个桌面
图像）支持多种操作系统
对于新的桌面体验来讲，用户需要最小的适
应性。
虚拟桌面架构
通过分享应用环境，每个刀片
支持50-100个用户
需要用户适应新的桌面体验
终端服务
基于1:1理念，每位学习者拥有一台
PC或者服务器
桌面超薄式设备
流操作形态和应用
Linux或者Windows虚拟桌面架构e:
用户可以拥有操作系统
低成本的弱功能客户机
Linux或者Windows终端服务：
按比例具有低成本优势
用户分享式操作系统
用户不具有管理者权限
低成本的弱功能客户机
Windows流提供如下功能：
图形和视频优化
低能源服务器架构
需要功能强大弱功能客户机
智慧课堂：IBM桌面虚拟化的三种实体模型
刀片或传统Servers
智慧课堂：基于云计算的虚拟计算
WFU
NCA&T
OC12 (622 Mbps Circuit)
OC48 ( Gbps Circuit)
DWDM (10 Gbps Ethernet) + NCmunity College System
+ NC K-12 school districts
智慧课堂的价值
在课堂中能够利用用数据和观点
利用数据分析和在线工具，促进教师对学生绩
效产生新的理解。
从利用技术帮助学习，转变为利用技术回答问
题：学生学习到了什么？我可以为他提供什么
帮助？
利用开放式学习工具对资源社区进
行管理
教师能够更加关注学习结果。
教育者开发并使用工具。
降低成本
集中化设施更加护；
软件级维护
基本可以放弃桌面端的支持需求。
提高可靠性、利用性和产出。
有能力运行最新的应用
控制、安全、集中放置。
当出现错误时可以无缝连接到空闲设备上；
教育者不必在纠结于技术问题
集中式架构
为在客户端和服务器之间提供
高速网络接入服务
集成性门户为实体接入应用和
内容提供了可能
虚拟桌面服务
学生、教师和职员
公共架构
IBM
公有云
旧的桌面服务
开放教育资源
来自与IBM和其他服务商的的
网络服务能够提供协作和生产
效率
基于虚拟桌面的课堂、实
验室和手机接入
弱功能客户机和某著名企业设
备为用户提供便捷式接入系统
虚拟云服务：为分布式校
园和课堂提供集中式支持。
作为一种选择，IBM可以
承担传递服务
开放资源和电子学习&电
子档案袋、课件、内容和
服务
商务智能为学生绩效提供新的
视角
利用开放资源，虚拟旧计
算机桌面应用和服务，降
低成本
智慧课堂：利用21世纪技术提高质量、提高接入和降低成本
工作需求
信息服务
广播系统
工业标准框架 为资源管理和支持学习提供管
理服务
智慧课堂：利用21世纪技术（IBM及其伙伴）
虚拟架构、计入虚拟客
户端解决方案
IBM 服务器与
存储器
客户设备、弱式客户
端
IBM 管理的服务 集中式架构
虚拟桌面服务
学生、教师和职员
公共架构
IBM
公有云
旧的桌面服务
开放教育资源
工作需求
信息服务
广播系统
工业标准框架
/Image:
智慧课堂案例
65
”互
动
电
视
65”互
动
电
视
65”互动电视 65”互动电视
分组
桌椅
3
分组
桌椅
5
分组
桌椅
1
分组
桌椅
2
分组
桌椅
4
投影机
充电柜
OPS
box
网络孔及电源
无障碍
坡道
分
离
式
冷
气
分
离
式
冷
气
讲桌
160”触控电子白
板退缩
空间
退缩
空间
退缩
空间
投影机
案例一：多功能教室整体设备配置图
案例二：合作探究学习情境
案例三: 未来教室环境
案例四：混合式课堂与实验室
智慧课堂的教学优势
学生在“一对一
”环境中开展学
习，人手一台平
板电脑。
教室利用教室墙
开展教学活动
基于新技术的未来学习
未来教室环境的支撑技术
环境创设：利用技术手段，为基于
未来教室的学习提供虚拟学习环境，
增强体验感。
课室灯光：更加绿色与环保
课室黑板：绿色板
智慧课堂的类型
实用型未来教室
指在传统教室基础上，改进优化教室的物理环境，增添适量数字
化设备，初步实现传统教室的数字化、多功能化的一种未来教室
类型。
优势
环境简，实现教学理念及方式大幅改进
低投入，高产出
使用简单，师生能够快速适应新环境
小步子逐步实施，保证教育生态平衡发展
互动型未来教室
构建基于一对一的教学环境，学习者能够有序开展小组合
作学习、项目学习等多样互动的学习方式。教师可基于教
学环境开展深度互动教学，引导学习者创造性学习、体验
做中学的乐趣。
优势
教学内容富媒体呈现
创设适应性虚拟学习环境
个性化学习环境
大数据学习分析
智慧型未来教室
在充足的空间内利用虚拟现实等技术，创造虚拟的学习情
境和教学资源扩展平台和学生提供适应性的自主学台与资
源，提供各种可视化的教学设备，运用教学平台的及时交
互与展示，为学生提供更多的学习资源，更好的自主与个
性化学习。
优势
设备和技术更加先进
不同的学习区域方便学生进行多种形式的学习
“一对一”学习环境
南方科技大学高等教育研究中心
联合国教科文组织国际高等教育创新中心
.edu
75
多！
数字化解决方案
1. 微信个码）：每日分享数字化领域高质量专业的解决方案，内容囊括某省市、数字政某省市大脑、一网统管、社会治理、
某省市、一某著名企业办、政务服务、智慧园区、智慧社区、数字乡村、智慧林业、智慧公安、智慧政法、智慧监狱、智
慧文化建设、智慧水务、智慧水利、智慧管廊、智慧城管、智慧应急、智慧消防、智慧人防、数据要素、政务大数据、政
务云、国产信创等领域，共享行业售前方案、设计方案、技术方案和项目信息等。
2. 资料汇总，持续更新（扫第2个码）：可获取【数字化解决方案】知识星球资料汇总（持续更新，建议收藏）
3. 成为知识星球会员（扫第3个码）：可下载该星球上所有资料（注：所有资料均通过互联网等公开渠道获取，个人学习使
用，会员费为专家服务费，非资料购买费）。
4. 解决方（扫第4个码）：是15年行业老专家，甲方乙方都待过，做过咨询，搞过设计，干过项目，懂点业务，也懂点技术，
喜欢交友，欢迎加微信交流。
5. 行业交流群（扫第5个码）：一个人可能走得很快，但一群人走得更远，邀请您加入行业交流群（请务必遵守群规），和
行业专家们一起学习成长及交流合作ᾑ�
微信
城市大脑解决方案
【数字化解决方案】资料汇总
（持续更新，建议收藏）
【数字化解决方案】知识星球
