前沿技術對教育治理產生的影響及對策研究

周宇 沈麗燕 張宇燕

摘要： 以項目制為主的高校信息化建設手段落后，孤島林立，缺乏良好的信息生態，導致教育治理發展受限。文章基于云計算、人工智能等前沿技術，建設了一套高校數字化轉型解決方案，賦能人才培養模式、教育管理體系和科研建設生態，促使高校的教育治理過程更加精準化、智能化。

關鍵詞： 教育治理; 云計算; 人工智能; 數字化轉型

中圖分類號：G434;TP3-05? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）10-107-04

Research on the influence of frontier technology on the education

governance and the countermeasures

Zhou Yu， Shen Liyan， Zhang Yuyan

（Information Technology Center of Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310012， China）

Abstract： The means of information construction in colleges and universities based on project system are backward， and there are many isolated islands and lack of good information ecology， which leads to the limited development of education governance. Based on the cloud computing， AI and other frontier technologies， this paper built a digital transformation solution to empower the talent training mode， education management system and scientific research in university， and to promote the process of education governance in colleges and universities more accurate and intelligent.

Key words： education governance; cloud computing; AI; digital transformation

0 引言

以互聯網、云計算、大數據、移動通信、人工智能為代表的信息技術把我們帶向智能社會。前沿科技帶來的社會變革必然推動教育領域的根本轉變，促使教育部門以數字化服務為導向，以物聯網智能科技、大數據技術為主要工具，以虛實融合為主要治理領域，對教育服務模式和治理理念進行創新，形成扁平化、協同化、網絡化的組織結構，同時提升教育數據治理能力，向數據化、智能化和精準化方向發展，以適應智能社會需要。

1 前沿技術的相關概述

信息技術創新的熱點前沿領域主要包括云計算、大數據、人工智能和區塊鏈。這些技術的基礎性、引領性和創新性特征明顯，對于激發、賦能和提升數字經濟發展至關重要，其意義已經遠遠超出技術和工具層面，形成全方位、戰略性影響。

圖1展示了這些技術的作用和關聯，云計算作為互聯網的神經中樞，賦予IT資源可伸縮的力量，提供超強的計算能力，是有力的底層支撐。云計算產出的數據量大，數據形式非結構化。大數據中的分布式、NoSQL等技術解決了海量數據處理、存儲等問題，形成了新的數據持久層。數據組織完成后，人工智能開始探尋數據背后的信息，對海量數據進行挖掘和學習，并通過機器自行決策最終產出一個收斂的結果。區塊鏈最終確保了整個互聯網生態訊息流轉的可信度，解決數據丟失、篡改等問題，讓數據真正發揮作用，并有效驅動教育管理工作的各個場景落到實處。

2 前沿技術應用在教育治理中的重要性

2.1 前沿技術創新教育環境

從國際教育變化的角度來看，“互聯網+教育”作為推進教育信息化、促進教育質量提升和創新人才的關鍵舉措，在世界各國得到高度重視和廣泛發展，發達國家紛紛加強創新教育，注重依賴信息技術創新教育環境，培養學生的創新精神和動手實踐能力。

2.2 前沿技術推動教育公平

從我國教育改革變化來看，推動教育公平、實現義務教育的均衡，是當今教育必須破解的民生問題。《教育信息化2.0行動計劃》將教育信息化作為教育系統性變革的內生變量，支撐和引領教育現代化發展，推動教育理念更新、模式變革和體系重構。

2.3 前沿技術改變教育治理模式

我國正在探索和嘗試利用信息化創新教育管理模式提高治理能力，破解教育治理體系和治理能力現代化改革難點。推動從教育專用資源向教育大資源轉變、從提升師生信息技術應用能力向全面提升其信息素養轉變、從融合應用向創新發展轉變， 探索信息時代教育治理新模式。

3 當前教育治理面臨的主要問題

教育管理主要看高校，教育信息化的引領也在高校，因此，本文以高校為主要研究目標，針對高校教育管理發展存在的問題展開論述。

3.1 傳統高校信息化手段落后

在傳統的以項目制為主的高校信息化建設中，往往系統單一，技術封閉，數據不連通，資源不共享，無法形成良好的生態閉環，形成了一個又一個的信息孤島;技術手段也依然處于較為落后的階段，以云計算、大數據分析、人工智能、物聯網技術為代表的數據科技的應用乏善可陳，高校信息化與數字化時代的核心生產力之間存在著很大的差距。

3.2 傳統高校治理體系發展受限

傳統高校治理結構采用逐層傳遞式結構，受時間和空間上的各種邊界限制，頂層的高校管理者無法及時、直接和有效地獲知“底層”需求，因此只能通過“感知”來進行治理，提供的公共服務往往偏移真實一線需求，只能依靠“在試錯中不斷改進，持續前進”。

3.3 傳統人才培養模式固化

“因材施教”是中國自古有之的教育理論，精準個性化教育的理念與它一脈相承，但在傳統的數據時代，缺乏獲取和分析的手段與方法，數據是在階段性的評估中獲取，凸顯的是群體水平，解釋的是宏觀教育狀況，缺乏對受教育者的特點和個性差異的了解。采用標準、統一的班級授課模式，無法培養出富有個性和創新精神的人才，更難以適應未來信息化和知識化社會的變革與發展。

3.4 傳統科研模式缺乏協同溯源機制

在傳統的學術研究網絡中，交流被固化為包括學者通信、學術會議、學術期刊等有限的方式中，很難進行全面深入的交流。研究者迫切需要一種具備自我擴張能力和自我驅動能力的交流和協同新范式，以此加快創造科學信息以及溝通、復制和再利用科學知識及數據的速度。同時，科研人員的知識產權是可溯源的，從而保障科研人員權益。

4 教育治理數字化轉型方案

4.1 建設可聯動共享的云平臺基建

數字化支撐保障體系是高校數字化的底座，由基礎IT和IT管理兩部分組成，其中基礎IT建設必須考慮將數據分析的能力囊括進來，構建數據分析基礎平臺支持從底層IT到頂層決策的數據展現和分析，同時基礎IT建設也要考慮信息安全基礎設施。IT管理由IT治理和IT風險管理組成，在高校數字化中，流程管理和投資管理被提到更高的位置，需要更加精細的IT流程管理，為整個數字化演進過程提供與之匹配的能力和資源。整體來看，基礎IT和IT管理概念的創新與組成元素相比傳統高校信息化已經得到了極大的拓展，這就需要數字化支撐保障體系以聯動共享為核心思路進行建設。

顯然，傳統的基礎設施和管理方式很難滿足聯動共享的需求，無論是從宏觀的教育資源共享，還是微觀的可用性安全性角度看，高校上云都是必然趨勢。云端高校的架構圖如圖2所示。

云端高校的建設路徑可分為以下三個階段。

⑴ 構建校級專有云平臺，將校級IT資源統一管理，實現計算、存儲、網絡等資源的云化共享，通過云計算技術提高資源利用率。

⑵ 打通專有云和公有云，實現計算、存儲、網絡等資源的彈性擴展，以此應對突發的資源需求，保證高校數字化服務的水平。

⑶ 融合校級云與院系IT資源，減少數據和IT資源孤島，提高校級云和院系IT資源利用率。

以云計算技術實現資源互通，提高整個高校的IT資源利用率，實現完整資源的聯動共享。有了扎實的底座，上層的數據和平臺建設才能得到有力的保障。

4.2 建立智能透明的治理體系

數字治理的思想早在多個國家政府就已經有一定的研究和應用，美國聯邦政府[1]基于人工智能的工具來支持政府決策、實施和互動，涵蓋了部分行政的工作，這種管理思想，在高校里面也可以借用和采納，比如對學生招生概率的預測，以及輟學風險的預測。德國奧爾登堡大學[2]研究了一個有關輟學的開發預警系統以檢測第一年的高風險學生或預測本科生的流失。

高校要實現數據治理，數據的在線統一是非常重要的一環，為了避免各部門數據孤島林立，提高平臺整合、數據分析時復雜冗長的數據下載和整理效率，高校數據上云也是必然要完成的議題。

云平臺底座為數據提供了對內統一歸集，對外實時供給的能力。一方面數據在云平臺上被整合呈現全量的特征，又以云平臺強大的計算力為基礎確保實時獲取、實時分析，云平臺的強大兼容性則為需要數據的業務系統順暢提供所需數據。需要說明的是，數據上云不是數據存儲在云存儲平臺上或是伴隨著業務系統的上云而完成的，而是完整的、基于云的數據存儲、數據邏輯和數據平臺化，即建設數據中臺，實現數據統一標準，增強系統間交互，通過數據治理來完成。高校數據中臺的演進分為三個步驟，如圖3所示。

在數據上云，建設數據中臺之后，高校已經初步具備了實現高校數智治理和高效率公共服務的數據能力，管理部門可以對數據進行智能化的處理和挖掘，結合人工智能降低核心治理功能的成本，提高決策質量，并釋放行政數據的力量，從而使治理過程更具透明度和針對性，圖4表示了基于大數據的數字化治理演進步驟。

基于對數據進行分類統計，可以獲取財務、師生屬性、教學數據等報表，在報表基礎上進行建模，進一步挖掘對應的教學管理策略，通過對模型的預測，公共服務可進一步感知近期師生的服務需求，主動給出教學建議，以及學生選課推薦等等。人工智能有力推動新的治理形態發展，讓高校等治理主體可以在物理世界、數字信息世界交互中實現即時感知、科學決策、主動服務、智能監管。特別是依托數據分析、機器學習和精準算法等，可以有效超越時間局限和地域限制。

4.3 創造精準化人才培養模式

傳統的高等教育中，教與學的邊界非常明顯，學生通過傳統的課本和統一課堂灌輸獲得標準化、統一化的教學，學生的潛力和創造力在這一過程被忽略;、教室是唯一的教學環境，對“互動”極為不利。

4.3.1 定制化教學路徑

在教學路徑方面，人工智能因為其在分析、評估和預測上的優勢，可以用來挖掘教學過程中學習的情況，進行歸納總結，結合知識圖譜和專家經驗等領域模型給予反饋。智能導師系統（ITS）就是人工智能技術和教育結合的產物[3]，結構如圖5所示。

它可以用來模擬對學生一對一的輔導，有效地實現個性化教育。ITS基于學習模型、算法和神經網絡，結合學生的行為動作做出準確的判斷和記錄，為個人生成定制化的學習路徑，生成學生開放型模型，總結出學生在學習中遇到的問題并逐步解決，循循漸進。

4.3.2 無邊界教學環境

在教學環境方面，在去年全球疫情的影響下，在線教育無疑被推上風口，線上教學[4]也逐漸成為高校教學的重要陣地。傳統的線上課程主要局限在對教師上課的錄制，學生經常出現無法聽清老師聲音，也看不清老師課件板書等諸多體驗問題。而基于AI能力，給音視頻賦能，對資源編目元數據進行自定義編輯，并結合智能化應用實現結構化標簽、語音識別、字母識別，方便學生在線上可以更加清晰高效率的獲取教學內容，同時該標簽也可以為后續檢索功能的實現做必要的鋪墊。對于不同語種的課程，AI可以嵌入翻譯的功能，進行同聲傳譯，消除線上課程語種之間的代差。除了文本的識別之外，AI還可以對視頻中的人物進行識別提取，便于后續的多維度檢索以及進行大數據平臺的深度分析。

4.4 構建協同可溯源的科研環境

現代科研經常需要多種資源才能完成計算任務，除去計算、存儲這一類的硬件資源之外，還需要諸如統計、數據處理類的軟件資源，諸如SPSS、Hadoop、TensorFlow等，在整個資源的配置、管理的過程中，都會涉及到安全、規范種種問題。如果每個組織在科研的同時都需要完成該部分工作，則嚴重的影響科研效率。為了降低這部分成本，高校可基于云平臺底座進行科研資源整合，打造一站式全流程線上科研空間，基于科研項目、人員、經費、資源等維度對空間進行劃分，不同的科研團隊可以在空間里進行資源的共享利用和項目管理協同。

開放的科研環境前提是安全可靠，若科研數據或者學術成果被不正當的使用，則學者們的知識產權將受到侵害。區塊鏈[5]作為一種分散的共享共用賬本，一經寫入不可篡改，可為上傳科研數據的學者提供數字化證明，所有的版權信息都是公開透明、可被查詢、追溯、應用，便于在遇到版權問題進行查閱和舉證，杜絕抄襲現象。區塊鏈在教育科研領域具有較大的應用潛力，有助于打造更加開放和更具公信力的科研系統。

5 結束語

綜上，本文提出了一種高校數字化轉型的方案，基于云服務的底座實現資源的聯動共享，推進教學、治理和科研等與各類前沿技術融合，從而全面實現高校業務智能化。新一代技術對傳統的大學進行系統性重塑，隨著該方案的落地和成熟，未來將會在更多高校進行復制，開創大學的新形態。

參考文獻（References）：

[1] Engstrom， D.F.， Ho， D.E.， Sharkey， C.M.， Cuellar， M.F.：Government by algorithm： Artificial intelligence in federal administrative agencies. Stanford Law School，2020.

[2] Zawacki-Richter， O.， Marín， V.I.， Bond， M. et al.Systematic review of research on artificial intelligence applications in higher education-where are the educators？. Int J Educ Technol High Educ 16， 39 （2019）.https：//doi.org/10.1186/s41239-019-0171-0

[3] Almasri， A.， et al. （2019）. "Intelligent Tutoring SystemsSurvey for the Period 2000-2018." International Journal of Academic Engineering Research （IJAER），3（5）：21-37

[4] 黃文祥，李亞東，張喜生.我國本科高校線上教學的質量狀況，評價及建議[J].中國高等教育，2020.8.

[5] 李青，張鑫.區塊鏈：以技術推動教育的開放和公信[J].遠程教育雜志2017.1：36-44