《云端一体化教育服务关键技术与应用》

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云端一体化教育服务是云计算技术与教育深度融合而衍生的平台服务、资源服务与个性化学习服务,是实现教育现代化战略的重要支撑(《国家中长期教育改革和发展规划(2010~2020)》),也是现代服务业的重要组成部分(《国家中长期科学和技术发展规划(2006~2020)》)。相比国际,中国在该领域面临着用户数量最多、学习环境最复杂、资源供给规模最大、学习服务最多样等一系列艰巨的挑战,如何提供大规模、高精度和个性化的教育服务已经成为一个亟待解决的难题,亦无先例可循。项目组经过多年攻关,攻克了成套关键技术,牵头实施了国家基础教育云服务平台工程,建立了国家云教育服务体系。申请国家发明专利76项(已授权41项),获得软件著作权89项,发布国家标准5项,出版专著6部,发表高水平论文87篇。主要创新包括:

云端一体化教育场景计算技术。提出了多场景融合的学习空间理论;攻克了云端一体化教育场景计算技术,构建了面向教育场景的边缘计算体系架构;研制了国家教育云平台和教室端专用云盒,创建了云端一体化教学环境,形成了多层异构混合云标准规范体系(国家标准5项),填补了国内外空白,成为国际该领域示范参考案例。相比传统教学环境,学生认知负荷降低了33.1%,专注度提高了17.3%,有效提升了学习效率。

云教育资源的众包供给与智能进化技术。提出了面向云教育服务的资源构件组织模型;攻克了资源构件的众包供给技术、面向云环境的资源智能进化技术;众包生成并进化了海量优质教育资源。相比国际现有技术,资源的智能推理准确度提升了18.8%,推理效率提升了14.3%,资源的供给质量显著提高,克服了优质资源供给能力不足和智能化程度不高的局限。

学习者高维动态建模与适应性服务技术。提出了量化学习理论;攻克了学习者高维动态建模、动态自适应学习路径规划与面向多服务场景的学习资源自适应推荐等关键技术。相比国际现有技术,对细粒度知识组件认知预测正确率提高了6.2%,学习者情感模型预测精度提高了2.1%,学习资源服务获取成功率提高了60.8%,突破了国际上适应性学习服务知识迷航率与学习流失率高的瓶颈。

项目支撑了全国老少边穷地区的6.7万个教学点的教学改革,有效解决了教学点开不齐课、开不好课的问题,促进了教育公平;汇聚了12,969,111门优质课程,1.6PB优质教学资源,为全国600余万名教师、1.5亿余名学生提供优质教育资源,促进了优质资源的共建共享;构建了42个基础教育教学创新示范区、3000多所示范校、5000多间云端一体化智慧教室,实现了以学生为中心的个性化教学模式创新,引领了教育变革;联合相关企业形成了云教育服务的新型服务业态,创造了166.18亿元的经济效益。

该项目形成了云端一体化教育服务的中国方案和国家案例,两次受联合国教科文组织的邀请,在国际教育信息化大会上做主旨报告,介绍和推广中国经验,并在英国、澳大利亚等多个国家成功应用。相关鉴定认为:该成果具有明显的创新性,总体水平居国际领先。项目成果分别荣获2011年、2015年湖北省科技进步一等奖。

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