基于“學校大腦”的校園數(shù)字新基建架構(gòu)策略研究

孟旭東

【摘 要】本文從真正認識以“學校大腦”為主的校園數(shù)字新基建開始，對“學校大腦”的建設原則進行分析，進而提出“學校大腦”建設的底層數(shù)據(jù)架構(gòu)、應用設計研發(fā)、數(shù)據(jù)集中呈現(xiàn)等架構(gòu)策略，系統(tǒng)地介紹了“學校大腦”架構(gòu)過程中的一些真實情況和應對方法，從而形成基于“學校大腦”的校園數(shù)字新基建建構(gòu)策略。

【關鍵詞】學校大腦；數(shù)字新基建；數(shù)字孿生

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2023）08-024-03

2021年，教育部等六部門發(fā)布《關于推進教育新型基礎設施建設構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導意見》提出，建設教育專網(wǎng)和“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺，為教育高質(zhì)量發(fā)展提供數(shù)字底座；建設物理空間和網(wǎng)絡空間相融合的新校園，拓展教育新空間；開發(fā)教育創(chuàng)新應用，支撐教育流程再造、模式重構(gòu)；提升全方位、全天候的安全防護能力。[1]

冷思考：日益紅火的“學校大腦”

數(shù)字化改革浪潮背景下，越來越多的學校開始建設“學校大腦”，利用多種可視化圖形集中呈現(xiàn)學校在數(shù)據(jù)治理下的成果，然而我們也看到一些值得思考的現(xiàn)象。

1.為了數(shù)字化而數(shù)字化

為了實現(xiàn)數(shù)字化建設的各類數(shù)字大屏，雖然看起來科技感很強，但細看里面呈現(xiàn)的各類數(shù)據(jù)，很多是學校的基本設備數(shù)據(jù)、教師基本信息數(shù)據(jù)、學生數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計等，在很長一段時間內(nèi)這些數(shù)據(jù)可能不會發(fā)生變化，可以說是一些“死”數(shù)據(jù)，簡單說，用一張Excel表就可以制作出來。這樣的數(shù)據(jù)大屏呈現(xiàn)的意義何在，對學校的促進作用何在？

2.數(shù)據(jù)孤島下的假數(shù)據(jù)

學校的信息化建設，尤其在軟件開發(fā)層面，目前很少有學校能擁有一個完善的數(shù)據(jù)底層平臺，學校在用的各類系統(tǒng)之間缺乏數(shù)據(jù)共享，數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象仍是目前最大問題之一。學校有很多數(shù)據(jù)，但缺乏對接，數(shù)據(jù)大屏的建設很難“一下子”把所有的數(shù)據(jù)進行整合，這需要一個很長的數(shù)據(jù)對接和數(shù)據(jù)清洗的過程，如果倉促建設數(shù)據(jù)大屏勢必會產(chǎn)生一些假數(shù)據(jù)。

3.流程再造的教師負擔

數(shù)字大屏的目的并非是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是伴隨著業(yè)務流程產(chǎn)生的，但目前為了讓數(shù)據(jù)盡快呈現(xiàn)，很多學校大刀闊斧對原有的工作業(yè)務流程進行再造，要求教師所有的工作必須通過開發(fā)的應用軟件來開展。教師在這個過程中被動填寫了大量表單，大大增加了工作負擔，這跟數(shù)字化改革就背道而馳了。

重認識：校園數(shù)字新基建下的“學校大腦”

以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)為主的“學校大腦”融合學校管理，實現(xiàn)數(shù)字校園新的轉(zhuǎn)型和升級，是順應國家數(shù)字化改革推進的趨勢和方向。[2]建設的時候應遵循以下原則。

以人為本：數(shù)字化建設的核心是服務于人，讓學校里的每個人都能感受到數(shù)字時代帶來的便利，在建設“學校大腦”的時候必須注重以人為本的理念，站在一線教師、管理人員、學生的角度去思考建設框架，這些對象是唯一評價“學校大腦”是否最終建設成功的角色。[3]

以通為本：“學校大腦”以管理作為根本，貫徹到學校管理的各個方面，因此建設時需要注重各個子系統(tǒng)之間的打通，通過底層數(shù)據(jù)平臺的公用、統(tǒng)一認證入口等破解信息孤島的現(xiàn)象，從而保證系統(tǒng)整體架構(gòu)的完整和有效。

以用為本：“學校大腦”的目的在于優(yōu)化管理，最終還是要回到學校管理中去，是伴隨著學校管理的推進而生的。因此系統(tǒng)的建設應充分把握實用性的特點，充分調(diào)動學校管理中的各項資源，實現(xiàn)資源利用的最大化，用最少的成本去辦最有效的事情。[4]

強架構(gòu)：基于“學校大腦”的校園數(shù)字新基建架構(gòu)策略

基于“學校大腦”的校園數(shù)字新基建項目建設，在明確目標和建設原則之后，需要完善的整體架構(gòu)（圖1），才能指導“學校大腦”真正落到實處。

1.夯實底層平臺，構(gòu)建數(shù)據(jù)大道

一個完善的底層數(shù)據(jù)平臺對于“學校大腦”的建設可以說是至關重要，也是最為困難的事情，但卻也往往是建設主體最容易忽視的地方，在底層平臺的建設上應注重以下幾點。

（1）注重開放共融

除傳統(tǒng)意義上的底層數(shù)據(jù)庫之外，“學校大腦”更需要的是做好與現(xiàn)有其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)對接，因此在設計的時候需要體現(xiàn)較強的開放性，能允許其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字段進行標準化對接或是融合對接。除此之外，也要實現(xiàn)釘釘、微信等多系統(tǒng)間的身份統(tǒng)一認證，打通用戶的多系統(tǒng)身份問題。

（2）分級設置權(quán)限

分級管理是數(shù)字化管理的一個重要方面，數(shù)據(jù)權(quán)限的分級也保證了數(shù)據(jù)的安全性，避免因數(shù)據(jù)擴散而造成教師之間的矛盾激化。“學校大腦”指向的是學校的后勤、教學、德育等各條線的管理方式，根據(jù)管理方式設計系統(tǒng)中人員的權(quán)限分級，根據(jù)人員職務、學科等因素劃定角色，并確定各個角色的數(shù)據(jù)使用權(quán)限。

（3）強化數(shù)據(jù)對接

針對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，底層平臺需要做好數(shù)據(jù)對接。一方面針對已有的系統(tǒng)平臺，通過學校組織牽頭與原有平臺的開發(fā)公司做好數(shù)據(jù)庫的對接。其次在數(shù)據(jù)對接的過程中，利用標準化的接口方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接的橋梁，同時也為后期多種系統(tǒng)之間的打通提供了便利，弱化信息孤島現(xiàn)象。

2．設計多維應用，暢通數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)一定是在應用推行中逐步積累的，只有讓應用的設計開發(fā)被教師們接受，讓管理和技術(shù)深度融合，才能真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)源的源源不斷。

（1）應用開發(fā)注重“減”字當頭

當前學校的信息化并非是缺失狀態(tài)，反而會出現(xiàn)過剩的情況，信息化不應成為教師們的工作負擔，反而應幫助其簡化工作。同時學校里有部分管理過程冗余度高，按照傳統(tǒng)方法往往需要大量的人力成本，而這些重復、機械的事情，也大大降低了教師的職業(yè)幸福感，亟待改良。

簡化教師日常工作大量、重復、機械的工作，強化數(shù)據(jù)收集整理，讓家長及時收取信息和填報信息，通過移動終端實現(xiàn)學生在校的全方位服務，同時為班主任和中層部門提供便利，降低了大量的統(tǒng)計和匯總工作。

（2）數(shù)據(jù)采集“聯(lián)”字當頭

數(shù)據(jù)來源于各種應用，但純粹靠用戶的使用遠遠不夠，隨著物聯(lián)網(wǎng)設備的不斷普及，物聯(lián)校園的建設為“學校大腦”提供了大量的數(shù)據(jù)支撐。[5]智能攝像頭、閘機、電子班牌、智能燈光及各類傳感器的使用，為數(shù)據(jù)采集提供了便利，讓無感化的采集成為可能。

隨著傳感器技術(shù)的不斷改進，校園里面的各類學習空間可以充分結(jié)合傳感器進行數(shù)據(jù)采集，如智慧農(nóng)場、智能氣象站等智能學科教室，不僅實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動化，同時也能引導學生充分認識新技術(shù)下的學習，加強跨學科的整合學習。

（3）應用推行“引”字當頭

互聯(lián)網(wǎng)時代遵循用戶至上的原則，通過引導刺激來推行軟件和應用，找到使用者最關心最迫切的需求應用作為切入口，使其慢慢贏得用戶，“學校大腦”的應用推廣不宜一下子全部鋪開，應該逐步開展，可采用以下原則。

原則1：小切入口，簡易應用。通過一些簡易應用，例如工資條、外出審批等讓教師們能快速入手，引導教師進入“學校大腦”的整體系統(tǒng)框架之中，并結(jié)合具體案例適時推出應用，讓教師們有逐步接受的過程。

原則2：換位思考，教師培訓。新平臺的使用肯定需要進行一定的培訓，而“學校大腦”各類應用的培訓更是需要“將心比心”，站在教師日常工作的角度出發(fā)，真正從老師繁雜工作減負的出發(fā)點考慮，這樣的培訓角度去落實應用推廣，更能贏得教師對新平臺的好感。

原則3：迭代原則，逐步推行。快節(jié)奏時代下人們的認識方式偏向于簡潔，從接觸陌生事物的角度來說，也是喜歡從簡單處著手。為了讓教師們對平臺的應用更加自然，應遵循從少到多的迭代原則，前期小且精，慢慢再橫向和縱向角度拓展，讓教師沒有學習負擔。

3.大腦小腦結(jié)合，多元數(shù)據(jù)孿生

“學校大腦”的數(shù)據(jù)大屏是數(shù)據(jù)匯總后的集中呈現(xiàn)，數(shù)據(jù)來源于多個子應用，是管理過程的數(shù)字孿生，促使管理從原來的經(jīng)驗主義轉(zhuǎn)向數(shù)字化。

（1）小腦為主，大腦為輔

在“學校大腦”中真正能發(fā)揮主要作用的應該是各級各類部門的“數(shù)據(jù)小腦”，也就是結(jié)合自身工作范疇的相關數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，對分管工作有較大的促進作用。通過各種各樣的“小腦”設計，結(jié)合各自工作范疇開展，化“大腦”為“小腦”，針對各自工作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)查看分析，優(yōu)化自身工作，從而讓“學校大腦”真正得到運轉(zhuǎn)。

（2）多元終端，多維展示

結(jié)合數(shù)據(jù)權(quán)限和工作范疇的“小腦”理念，必然需要各種終端的展示，除了常規(guī)意義上的數(shù)據(jù)駕駛艙大屏展示系統(tǒng)之外，要發(fā)揮多元終端在學校管理中的使用，包括學校LED大屏、辦公室數(shù)據(jù)看板、教室門口電子班牌、校園展示屏、傳達室“智安”大屏等，讓多元終端的呈現(xiàn)結(jié)合場景。

（3）預警信息，自動判斷

在常態(tài)化管理的數(shù)據(jù)監(jiān)測中，異常和變化的數(shù)據(jù)是最具有關鍵價值的，系統(tǒng)必須要對異常信息做到自動提取和判斷，讓系統(tǒng)自動為管理者提供決策輔助。提前了解可能會出現(xiàn)的問題，將管理工作從補漏改為預防，避免了很多管理的漏洞，提升管理實效。通過數(shù)據(jù)的趨勢變化，管理者能了解管理體制運行過程中的問題，并采取相應措施。

促落實：“學校大腦”建設的條件保障

“學校大腦”的建設并不簡單，是一個非常龐大的系統(tǒng)，并非單純地架構(gòu)一塊數(shù)據(jù)大屏就可以實現(xiàn)，其與管理深度融合才能真正發(fā)揮出實效，建設一個完善的“學校大腦”需要一定的基礎條件作為保障。[6]

1.校長的理想與現(xiàn)實的力量

要完成一個“學校大腦”的建設，首先作為學校的一把手要有數(shù)字化改革的理想，有將管理與數(shù)字化相結(jié)合的理念，并能直擊管理的痛點，對癥下藥；其次“學校大腦”的建設需要大量的資金支持，且是一件連續(xù)性的事情，需要一段時間持續(xù)投入。

2.技術(shù)的力量與管理的對接

要完成“學校大腦”建設，不能完全借助于公司的力量，這不同于采購一套設備，每所學校都一定有很強的個性化的管理特點，某一個公司的產(chǎn)品并不能通用。這個過程中需要管理和技術(shù)不斷地融合溝通，要充分發(fā)揮學校首席信息官的作用，在管理和技術(shù)之間做好“翻譯”工作。

3.學校的力量與區(qū)域的配合

單個學校完成“學校大腦”的建設會有一些困難，目前很多區(qū)域都在進行數(shù)字化改革，包括教育主管部門。在此背景下，很多學校和區(qū)域之間可以形成聯(lián)動，部分數(shù)據(jù)中臺的建設、云存儲的支持可以爭取區(qū)域的配合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共通、互惠互利。

“學校大腦”是數(shù)字化改革不斷推進中的一個新生事物，集成了當前物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)在校園中的典型應用，在開展過程中雖然會有一些困難，但相信只要堅持做真實的教育，“學校大腦”對學校數(shù)字化改革一定會起到至關重要的作用。[7]

參考文獻

中華人民共和國教育部. 教育部等六部門關于推進教育新型基礎設施建設構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導意見.[EB/OL].（2021-07-08）[2023-06-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/202107/t20210720_545783.html.

[3] [4] 浙江省教育廳.浙江省教育信息化“十四五”發(fā)展計劃.[EB/OL].（2021-07-30）[2023-06-20].http：//jyt.zj.gov.cn/art/2022/1/19/art_1532994_58918646.html.

王運武.“數(shù)字校園”向“智慧校園”的轉(zhuǎn)型發(fā)展研究——基于系統(tǒng)思維的分析思辯視角[J]. 遠程教育雜志，2013，31（2）.

黃榮懷，楊俊鋒，胡永斌. 從數(shù)字學習環(huán)境到智慧學習環(huán)境——學習環(huán)境的變革[J]. 開放教育研究，2012（1）： 3.

宓詠. 智慧校園離不開資源與應用[J]. 中國教育網(wǎng)絡，2011（11）.