大數(shù)據(jù)技術(shù)為教育教學(xué)迭變提供智慧分析

崔敬偉?何普

智慧校園通過集成和分析大量教育相關(guān)數(shù)據(jù)，為教學(xué)工作提供全面的視角，使得教育更加個性化、精準(zhǔn)化。

《中國教育現(xiàn)代化2035》對教育信息化提出了明確要求：要加快信息化時代的教育變革。大數(shù)據(jù)技術(shù)一般包括采集與處理、存儲與管理、分析與挖掘、展現(xiàn)和應(yīng)用等方面。未來的智慧校園建設(shè)，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，以大量的數(shù)據(jù)作為師生成長的可視化路徑，勾勒師生學(xué)習(xí)、文明、運動、健康、心理波動等年度動態(tài)肖像，為教育教學(xué)的迭變提供智慧分析，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，與學(xué)校教育、校園建設(shè)相結(jié)合，加快形成現(xiàn)代化的教育管理與監(jiān)測體系，推進管理精準(zhǔn)化和決策科學(xué)化，打造全新的集智慧環(huán)境、智慧學(xué)習(xí)、智慧教學(xué)、智慧管理于一體的智慧校園大數(shù)據(jù)生態(tài)系統(tǒng)。

智慧校園建設(shè)中大數(shù)據(jù)技術(shù)的表現(xiàn)特點

大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中主要產(chǎn)生三種數(shù)據(jù)，且各具特點，這些數(shù)據(jù)的有效利用是實現(xiàn)智慧校園目標(biāo)的核心。

校園基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。包含教職工及學(xué)生的個人信息、學(xué)籍檔案以及校園固定資產(chǎn)，這是構(gòu)成智慧校園的基礎(chǔ)框架。這些數(shù)據(jù)為學(xué)校管理、教學(xué)安排及資源分配提供了基本參考。然而，由于參與者眾多，這些數(shù)據(jù)的規(guī)模相當(dāng)龐大，對存儲和處理提出了較高要求。

視相數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)包括音頻、圖像和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)從多維角度記錄學(xué)生的校園動態(tài)。照片多是記錄學(xué)?；顒踊?qū)W生成長的資料，比如獲獎、優(yōu)秀作業(yè)等。這類數(shù)據(jù)分析的挑戰(zhàn)在于如何高效處理大量的實時視頻流，并從中提取有用信息。

動態(tài)數(shù)據(jù)。教育活動的個體是活生生的人，每時每刻都在產(chǎn)生著變化，比如運動的數(shù)據(jù)可以是某一個時段的動態(tài)變化系統(tǒng)，也可以是某一個階段的變化等。數(shù)據(jù)的動態(tài)變化更需要大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐和使用。

智慧校園中的數(shù)據(jù)具有顯著特點：一是用戶來源單一，主要由學(xué)生和教職工組成，為數(shù)據(jù)分析提供一定程度的便利；二是數(shù)據(jù)量龐大，從各種系統(tǒng)軟件到社交媒體平臺，數(shù)據(jù)廣泛，包羅萬象?，F(xiàn)階段數(shù)據(jù)的低利用率和高重復(fù)度成為智慧校園建設(shè)中的兩大難題。大量數(shù)據(jù)只是被簡單采集，并未發(fā)揮其潛在價值，同時，重復(fù)的數(shù)據(jù)存儲也導(dǎo)致資源浪費。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的具體應(yīng)用

一卡通的應(yīng)用。一卡通系統(tǒng)是一種簡單的身份驗證和支付工具，它通過收集分析數(shù)據(jù)來提升校園管理服務(wù)水平。一卡通的應(yīng)用遠超過傳統(tǒng)的消費和門禁功能，成為收集分析學(xué)生行為數(shù)據(jù)的重要手段。保定市競秀學(xué)校的學(xué)生使用具有編號功能的特殊卡片，成為數(shù)據(jù)產(chǎn)生、收集、分析、建議的重要來源。借助校園監(jiān)控系統(tǒng)從學(xué)生進入校園那一刻起，大數(shù)據(jù)就開始了動態(tài)形成。

班級前的屏幕記錄學(xué)生晨讀的時間、音量、時長等，班級內(nèi)的屏幕可以進行多項數(shù)據(jù)預(yù)約：可以預(yù)約中午用餐的套餐類型，大大節(jié)省學(xué)生的排隊時間，學(xué)?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)分析了解學(xué)生的飲食習(xí)慣和消費偏好，優(yōu)化食堂菜單；可以預(yù)約場館使用時間，精準(zhǔn)測算場館人數(shù)。

大數(shù)據(jù)可以分析一卡通在場館管理中的應(yīng)用數(shù)據(jù)，分析學(xué)生的借閱、運動、藝術(shù)等數(shù)據(jù)，學(xué)校不僅能了解學(xué)生的閱讀偏好、運動喜好和藝術(shù)愛好，還能根據(jù)借閱趨勢調(diào)整圖書館的藏書結(jié)構(gòu)和采購計劃，根據(jù)運動場館的使用頻率調(diào)整訓(xùn)練強度，根據(jù)藝術(shù)場館的占用頻率避免交叉影響等。這些數(shù)據(jù)為校園管理層提供師生行為的全面視角，成為了解學(xué)生需求的重要依據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析和師生動態(tài)數(shù)據(jù)肖像，完成師生成長的數(shù)據(jù)建議，提供變革的方向。

教育管理應(yīng)用。教育管理系統(tǒng)是連接學(xué)生、教師與管理層的橋梁。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動下，教育管理不再局限于基礎(chǔ)的信息記錄和課程安排，而是逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑?shù)據(jù)驅(qū)動的管理平臺。

比如為了讓教師的成長可視化，基于為教師成長畫肖像的思考，從教師成長值、貢獻值、學(xué)術(shù)值、健康值等多個維度開展教師成長量化測評，以大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)教師的變化，實現(xiàn)教師增值評價的可視化；結(jié)合紅綠燈思維，從行、禁、警三個維度制定學(xué)生信用體系，推出《紅綠燈手冊》，從違法、違紀(jì)、違規(guī)三條紅線出發(fā)，從違反現(xiàn)象、法理依據(jù)、處罰尺度、具體措施、解除辦法等方面進行可操作性規(guī)定，以大數(shù)據(jù)記錄學(xué)生的文明禮儀、學(xué)習(xí)習(xí)慣、藝術(shù)表現(xiàn)等內(nèi)容，并與學(xué)校的大數(shù)據(jù)場館預(yù)約系統(tǒng)綁定，分值少于80%使用時間就會受到限制。

教學(xué)科研應(yīng)用?？蒲泄芾淼木€上化提高教學(xué)效率，也為教學(xué)科研的深入發(fā)展提供強大的數(shù)據(jù)支持。科研系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)為學(xué)校提供全面了解教師科研活動的窗口。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用使得這些信息的處理變得更加高效。通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析，可以繪制出教師的科研畫像，明確其研究領(lǐng)域和專長，進而為科研項目的分配提供依據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)還能對教師的科研成果進行全面統(tǒng)計，對教師研究成果的類型、分布和教師獲獎情況進行搜集，幫助學(xué)校了解科研活動的整體情況，評估科研水平。這對于學(xué)?？蒲型度氲暮侠砘?、科研方向的調(diào)整優(yōu)化有重要意義。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧校園建設(shè)中的實施措施

建設(shè)校園數(shù)據(jù)共享平臺，擺脫信息孤島。建設(shè)校園數(shù)據(jù)共享平臺是實現(xiàn)數(shù)據(jù)流暢共享的關(guān)鍵措施。大數(shù)據(jù)技術(shù)在建設(shè)校園數(shù)據(jù)共享平臺過程中的應(yīng)用，主要集中于深度挖掘處理各系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，以確保數(shù)據(jù)的一致性。建設(shè)校園數(shù)據(jù)共享平臺需要將所有系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲于中心數(shù)據(jù)庫。比如，新教師入職信息要先錄入人力資源部，并賦予唯一的工號。著裝、水杯、二維碼都會形成自己的獨立標(biāo)識，通過數(shù)據(jù)整合，教師圖書借閱、微量寫作記錄、運動打卡等都會形成自己獨有的數(shù)據(jù)鏈條，年終可以形成教師個體成長力報告，確保數(shù)據(jù)的無縫對接。在共享平臺上使用高級數(shù)據(jù)分析工具，使數(shù)據(jù)不僅被動共享，還能支持決策。同時加強數(shù)據(jù)安全措施，建立嚴格的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限管理、實施加密技術(shù)保護敏感數(shù)據(jù)，保護教師個人隱私。

針對采集教學(xué)相關(guān)信息，作出正確判斷。觀課議課始終是課堂教學(xué)提高質(zhì)量的重要手段。平時多采用三五個教師隨機記錄，然后碎片化評價，往往效率不高。學(xué)校積極引進智慧AI課堂評價系統(tǒng)，有效采集課堂教學(xué)信息，幫助教師作出正確判斷以便于修正課堂教學(xué)行為。一是現(xiàn)場采集錄制，用兩個4K高清智能攝像機對師生課堂進行現(xiàn)場無感采集錄制，采集的數(shù)據(jù)可實時自動保存到云端。通過AI人工智能技術(shù)實時對教師課堂行為情況進行分析，實現(xiàn)一鍵錄播、輕松回放。二是智能數(shù)據(jù)分析，課堂錄制后，AI系統(tǒng)可以把一份詳細的課堂教學(xué)行為分析報告呈現(xiàn)在教師面前。包括教師語速、高頻詞和慣用詞、教師行為和學(xué)生行為的時間占比，提問分析、應(yīng)答情況等80余項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三是遠程評課議課，在團體研修環(huán)節(jié)，還有一個智慧觀評課系統(tǒng)，通過電腦、手機、平板等終端，輕松開展現(xiàn)場或者遠程觀評課，解決教師傳統(tǒng)執(zhí)筆聽課、聽課結(jié)果不易統(tǒng)計匯總等問題。四是促進集備與改進，系統(tǒng)會將課堂分成八大教學(xué)行為進行切片，讓循證教研成為現(xiàn)實。五是形成校本資源，研課系統(tǒng)可以把上課錄像、說課總結(jié)、人工觀評課結(jié)果、AI分析報告數(shù)據(jù)等結(jié)果匯總到一起，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)行政研課，構(gòu)成立體的研修資源。

智慧校園的構(gòu)建不只是技術(shù)革新的產(chǎn)物，更是教育理念與管理模式轉(zhuǎn)型的體現(xiàn)。智慧校園通過集成和分析大量教育相關(guān)數(shù)據(jù)，為教學(xué)工作提供全面的視角，使得教育更加個性化、精準(zhǔn)化。這種數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，從校園基礎(chǔ)設(shè)施的管理到教學(xué)質(zhì)量的提升，顯現(xiàn)出大數(shù)據(jù)技術(shù)的巨大潛力。隨著技術(shù)的不斷進步，智慧校園將持續(xù)推動教育行業(yè)的變革，為學(xué)校帶來更高效的管理模式，為教師提供更多支持工具，為學(xué)生創(chuàng)造更加個性化的學(xué)習(xí)體驗。

【本文系河北省教育裝備“十四五”規(guī)劃課題裝備研究專題中的“教、學(xué)、管、評、測”智慧AI一體化校園建設(shè)研究（課題編號：JYZB2201002）的階段性研究成果】