Giáo dục thông minh đã trở thành một đề tài được đề cập từ những năm đầu thế kỉ XXI và đang ngày càng được nghiên cứu và phát triển theo nhiều mô hình khác nhau như 4C - Kĩ năng thế kỉ 21, CBE - Dạy học phát triển năng lực, OBE - Dạy học theo tiếp cận đầu ra và VSK - Giá trị, kĩ năng, kiến thức và nhiều mô hình khác. Đặc biệt, nó nhấn mạnh việc chuyển đổi từ phương thức dạy học truyền thống sang một phương thức mới hơn, tích hợp công nghệ và các mô hình dạy học phi truyền thống.

Tổng thể, giáo dục thông minh (SMART Education) được định nghĩa là "sự tích hợp toàn diện công nghệ, khả năng tiếp cận và kết nối mọi thứ qua Internet bất kỳ lúc nào và ở bất kỳ đâu" (Uskov, V., Howlet, R. Jain, L., 2017). Để đạt được điều này, cần thiết lập đồng bộ và toàn diện mọi khía cạnh dựa trên nền tảng ứng dụng CNTT, bao gồm: lớp học thông minh (Smart Classroom-SmCl), môi trường thông minh (Smart Environment-SmE), người dạy thông minh (Smart Teacher-SmT), khuôn viên thông minh (Smart Campus-SmC), và nhà trường thông minh (Smart School-SmS). Các tiêu chí để đánh giá hoạt động của giáo dục thông minh bao gồm sự sẵn sàng chấp nhận và thích ứng với công nghệ, các chỉ số liên quan đến ứng dụng công nghệ, cũng như mức độ "thông minh" của các tác vụ trong lớp học và trường học, cũng như hạ tầng cơ sở vật chất.

Mô hình "SMARTER Education" thiết lập các yếu tố theo một hệ thống chỉnh thể, tác động tương hỗ và thúc đẩy chất lượng và hiệu quả của quá trình giáo dục. Các yếu tố bao gồm tự định hướng (S), tạo động lực (M), tính thích ứng cao (A), nguồn lực và tài nguyên (R), dựa trên nền tảng công nghệ (T), khuyến khích sự tham gia (E), và sự phù hợp (R). Mô hình này có thể có ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình giáo dục, bao gồm thay đổi trong kì vọng của người học và khả năng đáp ứng của các nhà trường, đa dạng hóa sản phẩm giáo dục, thay đổi mối quan hệ giữa người dạy và người học, cũng như thay đổi môi trường dạy học và quản lý giáo dục trên nền tảng kĩ thuật số mới.

Với sự hỗ trợ của công nghệ mới, giáo dục thông minh cần tạo ra một phương thức hoàn toàn mới so với giáo dục truyền thống, hướng tới sự phân hóa, cá thể hóa và cá nhân hóa cao cấp. Hệ thống kết nối con người - thông tin - vật thể và máy móc tạo thành một chuỗi liên kết trong quá trình đào tạo và chuyển giao công nghệ, thúc đẩy quá trình chuyển đổi thiết kế giáo dục thành một hệ sinh thái đổi mới và sáng tạo. Thay vì tập trung vào việc cung cấp kiến thức và nội dung học, các nhà trường nên đào tạo kĩ năng, ươm tạo tài năng và phát triển tầm nhìn cho người học, với mô hình "một người học, đa chương trình, đa khuôn viên"

Trong bối cảnh đó có thể nhìn nhận giáo dục như là một quá trình công nghệ, sản phẩm công nghệ có thể đóng gói, chuyển giao và như là một quá trình ứng dụng, thẩm thấu các thành tựu của lĩnh vực công nghệ khác. Những xu hướng công nghệ trong giáo dục hiện nay có thể kể đến như:

1. Nền tảng số cho giáo dục (Digital education platform)

Nền tảng số cho giáo dục đã thu hút sự chú ý từ UNESCO từ năm 2012, khi họ đề xuất xu hướng và khả năng mở rộng của giáo dục ngoài những giới hạn của lớp học và nhà trường truyền thống, hướng tới việc tạo ra một không gian giáo dục "suốt đời" và "hướng vào cuộc sống" (Life-long and life-wide learning). Mục tiêu của hướng tiếp cận này là tạo ra công bằng và cơ hội tiếp cận giáo dục cho tất cả. Điều này đã kích thích sự xuất hiện của nhiều hình thức mới của giáo dục và học tập (chính thức hoặc không chính thức, trên các nền tảng chia sẻ kiến thức và có tính xã hội sâu rộng), được tổng hợp trong khái niệm giáo dục số (Digital education).

Các nền tảng chính của giáo dục số bao gồm:

·         E-learning (Electronic learning): Cung cấp khả năng tổ chức không gian giáo dục, học tập mở, và tương tác mạnh mẽ giữa các chủ thể tham gia và thông tin kiến thức. Các hình thức bao gồm dạy học trực tuyến (Online learning), học hỗn hợp (Blended learning), và dạy học đảo ngược (Flipped learning).

·         M-learning (Mobile learning): Đặc trưng bởi tính linh hoạt, giúp đáp ứng các nhu cầu học tập và phát triển cá nhân.

·         U-learning (Ubiquitous learning): Cung cấp sự linh hoạt tức thì, cho phép đáp ứng và chia sẻ nhanh chóng tại bất kì thời điểm, không gian, hoặc địa điểm nào theo bất kì nhu cầu học tập nào của người học.

·         Hệ thống khóa học trực tuyến mở rộng (Massive Online Open Courses - MOOCs) và hệ thống khóa học trực tuyến riêng tư (Small Private Online Courses - SPOCs): Đây là các nền tảng cung cấp khóa học trực tuyến miễn phí, đáp ứng linh hoạt đối với nhu cầu học tập theo năng lực, sở thích và điều kiện cá nhân. Chúng tăng cơ hội tiếp cận và tham gia của người học thông qua giáo dục mở và trực tuyến.

Giáo dục số được xây dựng trên các cơ sở hạ tầng kết nối toàn cầu qua Internet of Things (IoT), dữ liệu lớn (Big Data), và điện toán đám mây. Những cơ hội và khả năng mà nó mang lại giúp tái tạo và sản sinh tri thức, chia sẻ thông tin, và "san bằng" các rào cản trong việc tiếp cận kiến thức. Với sự phát triển của công nghệ, giáo dục số đang dần trở thành một "hình thái quan hệ học tập mới," làm thay đổi mô hình dạy học từ trên xuống hoặc từ dưới lên sang một mô hình mạng lưới, nơi người học đóng vai trò trung tâm và mạng lưới học tập có tính chia sẻ xã hội.

2. Người học số (Digital learner)

Đồng hành với việc mở ra các cơ hội tiếp cận công nghệ mới trong lĩnh vực giáo dục, người học ngày càng trở thành "trung tâm của quá trình học của họ," có sự tự do lớn hơn trong việc định hình và lựa chọn nội dung theo nhu cầu và tiến trình học tập, làm tăng đặc điểm "cá nhân hóa" của quá trình này. Ngược lại, công nghệ cũng đồng hành và cho phép bất kỳ người học nào tìm kiếm, đóng góp, chia sẻ, và xử lý dữ liệu, biến họ thành "người đồng sáng tạo tri thức mới" để góp phần vào "trí tuệ cộng đồng."

Theo hướng này, quá trình dạy học đang dần chuyển từ trọng tâm giáo viên sang người học mạnh mẽ, đi theo các hướng như:

     ·         Dạy học theo chương trình chính thức (bao gồm cả dạy học trực tiếp và trực tuyến);
·         Dạy học theo hướng cá nhân (phản ánh nhu cầu, tốc độ, sở thích riêng của từng cá nhân);
·         Dạy học theo hướng nhóm trong các cơ sở tổ chức cụ thể (như lớp học hay trong trường), và hướng nhóm mạng lưới (đáp ứng nhu cầu của nhóm mạng lưới bên ngoài tổ chức);
·         Dạy học ngẫu nhiên (học bất cứ điều gì, bất cứ ai, vào bất kỳ thời điểm nào theo nhu cầu cá nhân, "ngẫu nhiên, tình cờ").

Quá trình số hóa và việc thúc đẩy bình đẳng trong tiếp cận giáo dục số đã mạnh mẽ khuyến khích sự sáng tạo trong việc tạo ra nội dung tri thức. Các nội dung giáo dục trước đây được biến đổi thành các gói siêu dữ liệu (Meta-data), "nội dung di động" (Mobile/potable content) thông qua nhiều phương thức khác nhau trên các nền tảng trực tuyến để đáp ứng nhu cầu của xã hội thông tin.

Trong quá trình tự định hướng học tập, việc lựa chọn nội dung phù hợp với nhu cầu, phong cách học, sở thích và hướng nghiệp của từng cá nhân, người học số sẽ chọn sử dụng các thiết bị di động cầm tay (wearable devices) phù hợp, có khả năng tương tác đa chiều, đa đối tượng; cùng với việc sử dụng các ứng dụng giáo dục trên nền tảng thiết bị di động để kết nối dễ dàng với cơ sở dữ liệu lớn, các nguồn học liệu số đa dạng (game học tập, mô phỏng, 3D tương tác, sách điện tử tương tác, video tương tác 3600…).

Ngày nay, việc sử dụng thiết bị cầm tay trong quá trình dạy học, đặc biệt là trong mô hình "Mang theo Thiết Bị Của Bạn" (BYOD), đang trở thành một xu hướng phổ biến trong giáo dục toàn cầu. Máy tính bảng, laptop, và các thiết bị kết nối thông minh (như bảng thông minh, thiết bị giáo dục thông minh) giúp người học sử dụng các nền tảng đám mây, cũng như hạ tầng Web, để dễ dàng chia sẻ và tương tác trong quá trình học tập, thay thế cho các công cụ giáo dục truyền thống như bảng đen, sách, tài liệu in, và đồ dùng dạy học trực quan.

3. Người dạy số (Digital teacher/educator)

Sử dụng các công nghệ mới ngày nay, người học có khả năng kết nối với các nguồn thông tin đa dạng về lĩnh vực và định dạng, vượt ra khỏi giới hạn vật lý của trường học. Điều này tạo ra một thách thức mới đối với người dạy và giáo viên, đặc biệt là với vai trò của họ là "nhà kết nối", mục tiêu là nâng cao chất lượng, hiệu suất và đánh giá xác thực cho các quá trình giáo dục thông qua giải pháp công nghệ số. Điều này cũng đồng nghĩa với cơ hội và thách thức cho các tổ chức đào tạo giáo viên thế hệ mới, nơi họ phải trở thành chủ nhân của các công nghệ giáo dục.

Trên nền tảng công nghệ, người dạy đảm nhận vai trò kết nối tức thì người học với nguồn thông tin, tài liệu học, kết nối cộng đồng học, các bên liên quan và với môi trường học tập mới, đặc sắc với tính trải nghiệm. "Thầy giáo số" không chỉ hỗ trợ người học tiếp cận, chấp nhận và truyền cảm hứng sử dụng công nghệ, mà còn đối mặt và vượt qua hội chứng sợ công nghệ trên các nền tảng kết nối số, trong các hình thức như dạy học trực tuyến, học hỗn hợp, học đảo ngược, và tương tác thông minh qua ứng dụng.

Tuy nhiên, để thực hiện tốt vai trò kết nối số, người dạy cần liên tục học hỏi, tiếp cận, cập nhật và quản lý các giải pháp công nghệ giáo dục. Theo thống kê, hiện nay có khoảng 4 lĩnh vực và hơn 30 nhóm giải pháp lớn với hơn 2000 công cụ hỗ trợ dạy học. Điều này chưa kể đến hàng ngàn ứng dụng dạy học liên tục được cập nhật, bổ sung và phát triển.

Xu hướng sử dụng ứng dụng hỗ trợ học tập, có tư cách là "nhà giáo ảo", sử dụng các công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI), dữ liệu lớn (Big Data), kết nối Internet vạn vật (IoT), máy học (Learning machine), học sâu (Deep learning), Robot dạy học,... đang mở rộng không gian và cơ hội, nâng cao chất lượng học tập cho người học và đồng thời hỗ trợ mạnh mẽ cho "người dạy số" trong việc tổ chức quá trình dạy học, thu hút sự tham gia, cung cấp các dịch vụ học tập đa dạng, và quản lý đảm bảo chất lượng.

4. Học liệu số (Digital learning resources)  

Cùng với sự bùng nổ của công nghiệp nội dung số (DCI) hiện nay, lĩnh vực giáo dục tổng thể và phát triển học liệu số đặt trước mình một cơ hội mạnh mẽ để phát triển. Các nguồn thông tin và kiến thức giáo dục được số hóa từ đầu đến cuối quá trình (bao gồm thiết kế, sản xuất, xuất bản, và lưu trữ) và được chuyển giao thông qua các công cụ số nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về "đa giác quan hóa" và tương tác mạnh cho người học. Học liệu số, được xây dựng trên nền tảng các công cụ số, theo nguyên tắc của việc làm giàu nội dung, đa định dạng, tương tác mạnh mẽ, tái sử dụng, dễ tiếp cận, tra cứu, chia sẻ và đóng góp, ngày càng trở thành mục tiêu và phương tiện hiệu quả trong quá trình giáo dục.

Không chỉ giới hạn ở việc "số hóa văn bản" hay "học liệu mở" như trước đây, các ứng dụng của "game hóa" (gamification) đã mở ra cơ hội cho việc tham gia hoàn toàn (immersive) và đưa người học vào các môi trường thực-ảo để giải quyết vấn đề. Các phương tiện như mô phỏng thực tế 3D (3D simulation), hoạt hình (animation), tạo ảnh (hologram), tạo video, bài giảng sử dụng trí tuệ nhân tạo, E-book tương tác... không chỉ giúp học liệu số cung cấp thông tin và nội dung học tập mà còn tạo ra khả năng tương tác mạnh mẽ với những nội dung đó để hỗ trợ người học.

5. Môi trường học tập số (Digital learning environment)

Sử dụng các nền tảng số trong giáo dục mở ra nhiều cơ hội, bao gồm: i) kết nối hạ tầng trong mọi khía cạnh của quá trình giáo dục và đào tạo; ii) gia tăng khả năng tương tác và linh hoạt cho người học trong không gian và thời gian thực-virtual, tương tác giữa môi trường học tập vật chất và ảo (Physical-cyber environment interaction) dựa trên nền tảng số.

Quá trình tương tác của người học với các sản phẩm của trí tuệ nhân tạo (AI), ứng dụng Robot trong dạy học, công nghệ nhận diện khuôn mặt (Face recognition), tâm trắc (Biometrics), nhận diện cảm xúc (Emotive recognition)... sẽ tạo ra các cơ hội mới để tiếp cận thông tin đa dạng và hiệu quả hơn trong quá trình học tập cá nhân hóa.

Thực tế ảo (VR)/thực tế tăng cường (AR)/thực tế hỗn hợp (MR)/thực tế tạo ảnh (CR)… sẽ tạo ra các cơ hội tương tác trong không gian vật chất/ảo, đa chiều, gia tăng khả năng tiếp cận và xử lý thông tin; mở rộng không gian và môi trường học tập; phát triển năng lực tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề.

Trong thời gian sắp tới, công nghệ trong giáo dục dự kiến sẽ tiếp tục tạo ra các điều kiện thuận lợi cho tổ chức quá trình giáo dục mới với những xu hướng như: Tăng cường tương tác cá nhân hóa độ cao trong việc tổ chức hoạt động với người học qua các "gói" nội dung mở và linh hoạt; Tăng cơ hội, lịch trình, thời gian và không gian học tập mở, lớp học/môi trường học tập ảo; Xây dựng chuỗi giá trị và kết nối chặt chẽ giữa cộng đồng người học và đơn vị đào tạo (bao gồm cả sau khi tốt nghiệp), đơn vị tuyển dụng; Tạo ra một chuỗi liên kết và hệ sinh thái giáo dục đổi mới và sáng tạo.