基于“學(xué)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(rèn)識以“學(xué)校大腦”為主的校園數(shù)字新基建開始，對“學(xué)校大腦”的建設(shè)原則進行分析，進而提出“學(xué)校大腦”建設(shè)的底層數(shù)據(jù)架構(gòu)、應(yīng)用設(shè)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(xué)校大腦”架構(gòu)過程中的一些真實情況和應(yīng)對方法，從而形成基于“學(xué)校大腦”的校園數(shù)字新基建建構(gòu)策略。

【關(guān)鍵詞】學(xué)校大腦；數(shù)字新基建；數(shù)字孿生

【中圖分類號】G434? ?【文獻標(biāo)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(guān)于推進教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)意見》提出，建設(shè)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(shè)物理空間和網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(xué)校大腦”

數(shù)字化改革浪潮背景下，越來越多的學(xué)校開始建設(shè)“學(xué)校大腦”，利用多種可視化圖形集中呈現(xiàn)學(xué)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(shè)的各類數(shù)字大屏，雖然看起來科技感很強，但細(xì)看里面呈現(xiàn)的各類數(shù)據(jù)，很多是學(xué)校的基本設(shè)備數(shù)據(jù)、教師基本信息數(shù)據(jù)、學(xué)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(xué)校的促進作用何在？

2.數(shù)據(jù)孤島下的假數(shù)據(jù)

學(xué)校的信息化建設(shè)，尤其在軟件開發(fā)層面，目前很少有學(xué)校能擁有一個完善的數(shù)據(jù)底層平臺，學(xué)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(xué)校有很多數(shù)據(jù)，但缺乏對接，數(shù)據(jù)大屏的建設(shè)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(shè)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(fù)擔(dān)

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(wù)流程產(chǎn)生的，但目前為了讓數(shù)據(jù)盡快呈現(xiàn)，很多學(xué)校大刀闊斧對原有的工作業(yè)務(wù)流程進行再造，要求教師所有的工作必須通過開發(fā)的應(yīng)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(fù)擔(dān)，這跟數(shù)字化改革就背道而馳了。

重認(rèn)識：校園數(shù)字新基建下的“學(xué)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(xué)校大腦”融合學(xué)校管理，實現(xiàn)數(shù)字校園新的轉(zhuǎn)型和升級，是順應(yīng)國家數(shù)字化改革推進的趨勢和方向。[2]建設(shè)的時候應(yīng)遵循以下原則。

以人為本：數(shù)字化建設(shè)的核心是服務(wù)于人，讓學(xué)校里的每個人都能感受到數(shù)字時代帶來的便利，在建設(shè)“學(xué)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(xué)生的角度去思考建設(shè)框架，這些對象是唯一評價“學(xué)校大腦”是否最終建設(shè)成功的角色。[3]

以通為本：“學(xué)校大腦”以管理作為根本，貫徹到學(xué)校管理的各個方面，因此建設(shè)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(rèn)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(xué)校大腦”的目的在于優(yōu)化管理，最終還是要回到學(xué)校管理中去，是伴隨著學(xué)校管理的推進而生的。因此系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)充分把握實用性的特點，充分調(diào)動學(xué)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(xué)校大腦”的校園數(shù)字新基建架構(gòu)策略

基于“學(xué)校大腦”的校園數(shù)字新基建項目建設(shè)，在明確目標(biāo)和建設(shè)原則之后，需要完善的整體架構(gòu)（圖1），才能指導(dǎo)“學(xué)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(xué)校大腦”的建設(shè)可以說是至關(guān)重要，也是最為困難的事情，但卻也往往是建設(shè)主體最容易忽視的地方，在底層平臺的建設(shè)上應(yīng)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(xué)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(rèn)證，打通用戶的多系統(tǒng)身份問題。

（2）分級設(shè)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?！皩W(xué)校大腦”指向的是學(xué)校的后勤、教學(xué)、德育等各條線的管理方式，根據(jù)管理方式設(shè)計系統(tǒng)中人員的權(quán)限分級，根據(jù)人員職務(wù)、學(xué)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計多維應(yīng)用，暢通數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)一定是在應(yīng)用推行中逐步積累的，只有讓應(yīng)用的設(shè)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(yīng)用開發(fā)注重“減”字當(dāng)頭

當(dāng)前學(xué)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(yīng)成為教師們的工作負(fù)擔(dān)，反而應(yīng)幫助其簡化工作。同時學(xué)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(fù)、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(fù)、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(xué)生在校的全方位服務(wù)，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(dāng)頭

數(shù)據(jù)來源于各種應(yīng)用，但純粹靠用戶的使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷普及，物聯(lián)校園的建設(shè)為“學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)科教室，不僅實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動化，同時也能引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)識新技術(shù)下的學(xué)習(xí)，加強跨學(xué)科的整合學(xué)習(xí)。

（3）應(yīng)用推行“引”字當(dāng)頭

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

原則1：小切入口，簡易應(yīng)用。通過一些簡易應(yīng)用，例如工資條、外出審批等讓教師們能快速入手，引導(dǎo)教師進入“學(xué)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(yīng)用，讓教師們有逐步接受的過程。

原則2：換位思考，教師培訓(xùn)。新平臺的使用肯定需要進行一定的培訓(xùn)，而“學(xué)校大腦”各類應(yīng)用的培訓(xùn)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(fù)的出發(fā)點考慮，這樣的培訓(xùn)角度去落實應(yīng)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(rèn)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(yīng)用更加自然，應(yīng)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(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)。

3.大腦小腦結(jié)合，多元數(shù)據(jù)孿生

“學(xué)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(yīng)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(xué)校大腦”中真正能發(fā)揮主要作用的應(yīng)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(guān)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(shè)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(xué)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(xué)校管理中的使用，包括學(xué)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(dá)室“智安”大屏等，讓多元終端的呈現(xiàn)結(jié)合場景。

（3）預(yù)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(guān)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(yù)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(yīng)措施。

促落實：“學(xué)校大腦”建設(shè)的條件保障

“學(xué)校大腦”的建設(shè)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(shè)一個完善的“學(xué)校大腦”需要一定的基礎(chǔ)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(xué)校大腦”的建設(shè)，首先作為學(xué)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(xué)校大腦”的建設(shè)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(xué)校大腦”建設(shè)，不能完全借助于公司的力量，這不同于采購一套設(shè)備，每所學(xué)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(xué)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(xué)校的力量與區(qū)域的配合

單個學(xué)校完成“學(xué)校大腦”的建設(shè)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(xué)校和區(qū)域之間可以形成聯(lián)動，部分?jǐn)?shù)據(jù)中臺的建設(shè)、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(xué)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(dāng)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(yīng)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(xué)校大腦”對學(xué)校數(shù)字化改革一定會起到至關(guān)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(guān)于推進教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導(dǎo)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(yuǎn)程教育雜志，2013，31（2）.

黃榮懷，楊俊鋒，胡永斌. 從數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境到智慧學(xué)習(xí)環(huán)境——學(xué)習(xí)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(yīng)用[J]. 中國教育網(wǎng)絡(luò)，2011（11）.