王榮
摘 要:校園智慧大腦是“以人為本、深度融合”的智慧校園生態(tài)系統(tǒng),是智慧校園建設(shè)發(fā)展的新形態(tài)。它以為師生提供個(gè)性化服務(wù)和促進(jìn)技術(shù)與教育深度融合為建設(shè)理念,融合智慧教育、智慧管理和智慧生活的應(yīng)用集群。為應(yīng)對(duì)技術(shù)手段賦能教育過(guò)程中隱含的倫理問(wèn)題,提出“需求為先、以人為本、規(guī)范為墻”作為校園智慧大腦的設(shè)計(jì)原則。校園智慧大腦的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個(gè)層級(jí),即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層和技術(shù)規(guī)范層。
關(guān)鍵詞:校園智慧大腦;智慧校園;智慧管理
2018年4月,教育部出臺(tái)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》明確指出在推進(jìn)教育現(xiàn)代化建設(shè)的新征程中,要推動(dòng)教育信息化建設(shè)轉(zhuǎn)段升級(jí),發(fā)展智能教育。新興技術(shù)與教育場(chǎng)域的深度融合,教育發(fā)展進(jìn)入了“數(shù)智化”階段。數(shù)智化是指信息技術(shù)由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的過(guò)程,強(qiáng)調(diào)利用大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和分析,并促進(jìn)科學(xué)決策。因此,數(shù)智賦能教育就意味著利用人工智能技術(shù)收集教育中的數(shù)據(jù)并挖掘其背后價(jià)值,達(dá)成科學(xué)的教育管理和教育決策。教育信息化的升級(jí)動(dòng)向促進(jìn)數(shù)字校園逐漸向智慧校園轉(zhuǎn)型升級(jí)。智慧校園能打破學(xué)校的時(shí)空局限,促進(jìn)資源整合,實(shí)現(xiàn)智慧的教學(xué)關(guān)系,發(fā)展學(xué)生的信息素養(yǎng)。
一、校園智慧大腦:智慧校園發(fā)展新形態(tài)
“智慧”是第四次教育革命的重要價(jià)值指向。智慧校園發(fā)展的新形態(tài)以智慧教育、智慧資源、智慧管理、智慧服務(wù)等模塊組成的智慧教育生態(tài)系統(tǒng)為支撐[1]。智慧教育生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)需要融合大數(shù)據(jù)以及人工智能技術(shù),其發(fā)展的底層技術(shù)支持是高性能的校園網(wǎng)。然而諸多校園網(wǎng)是以核心層、匯聚層及接入層為代表的三層或多層架構(gòu),這種架構(gòu)方式存在網(wǎng)絡(luò)層次多、設(shè)備故障定位難度大以及運(yùn)維困難等弊端,與智慧校園的精細(xì)化管理要求相去甚遠(yuǎn),甚至成為制約智慧校園發(fā)展的技術(shù)瓶頸。智慧教育生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展要求指向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定、速度高效、維護(hù)方便的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。全光網(wǎng)絡(luò)通過(guò)光纖連接全網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的技術(shù),能使信息以光的形式傳播,具有高傳輸能力、高處理能力和強(qiáng)抗干擾能力。全光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)能夠與智慧校園的需求相耦合,并化解技術(shù)帶來(lái)的發(fā)展瓶頸。依托全光網(wǎng)絡(luò)覆蓋的硬件技術(shù)支持,能夠構(gòu)建覆蓋全時(shí)段、全校園的“校園智慧大腦”。校園智慧大腦是“以人為本、深度融合”的智慧校園生態(tài)系統(tǒng),它以為師生提供個(gè)性化服務(wù)和促進(jìn)技術(shù)和教育深度融合為建設(shè)理念,融合智慧教育、智慧管理和智慧生活的應(yīng)用集群,具有環(huán)境智能感知、網(wǎng)絡(luò)高效互通、海量數(shù)據(jù)資源、智慧決策、個(gè)性學(xué)習(xí)空間、開(kāi)放學(xué)習(xí)環(huán)境等特征。
二、校園智慧大腦的設(shè)計(jì)原則
技術(shù)手段賦能教育的過(guò)程中,帶來(lái)了一系列倫理問(wèn)題,例如,技術(shù)負(fù)荷過(guò)重束縛正常的教學(xué)秩序,高強(qiáng)度全方位的數(shù)據(jù)監(jiān)控讓教育活動(dòng)參與者成為數(shù)據(jù)透明的客體對(duì)象,過(guò)于強(qiáng)調(diào)感性經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)方式而輕視了學(xué)生抽象思維的啟迪和生長(zhǎng)。因此,應(yīng)從如何阻擋教育異化的風(fēng)險(xiǎn)出發(fā),以“需求為先、以人為本、規(guī)范為墻”作為校園智慧大腦的設(shè)計(jì)原則,實(shí)現(xiàn)保障校園智慧大腦發(fā)揮其正向作用的目標(biāo)。
(一)需求為先
技術(shù)賦能教育的根本是為了更好服務(wù)教育實(shí)踐,因此教育活動(dòng)中的人的需求應(yīng)是校園智慧大腦建設(shè)的關(guān)注重點(diǎn)和核心依據(jù)。校園智慧大腦系統(tǒng)構(gòu)建中的主體主要有學(xué)生、教師、學(xué)校管理者、家長(zhǎng)和技術(shù)人員。校園智慧大腦要在適應(yīng)不同主體需求的基礎(chǔ)上,最大限度并且最有效地輔助學(xué)校教學(xué)和管理工作。校園智慧大腦要為學(xué)生提供更高效的學(xué)習(xí)策略和沉浸式的互動(dòng)形式,幫助改進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為并且激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師的需求表現(xiàn)為在智慧系統(tǒng)的輔助之下能夠更加精準(zhǔn)地掌握學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備狀態(tài)和學(xué)生的日常表現(xiàn)情況。智慧教育的線上線下融合優(yōu)勢(shì)能夠提供豐富的教學(xué)資源,為教師備課、課堂教學(xué)和教研工作提供詳實(shí)并且實(shí)時(shí)更新的素材。同時(shí)智慧管理系統(tǒng)還指向更加高效的行政工作,讓教師將工作重心更好安排在教書(shū)育人上。校園智慧大腦能夠?yàn)樾iL(zhǎng)以及其他學(xué)校管理者提供全面的師生教育數(shù)據(jù)和學(xué)校工作數(shù)據(jù),并對(duì)校園環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、排查安全隱患。針對(duì)家長(zhǎng)對(duì)學(xué)生的關(guān)注需求,校園智慧大腦能夠提供學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展追蹤和日常表現(xiàn)追蹤,讓家長(zhǎng)及時(shí)掌握學(xué)生在校動(dòng)態(tài)。校園智慧大腦也能夠及時(shí)發(fā)布家校合作信息,對(duì)學(xué)生在校期間的敏感事務(wù)進(jìn)行監(jiān)督管理。構(gòu)建校園智慧大腦的技術(shù)人員的需求表現(xiàn)為關(guān)注硬軟件設(shè)備運(yùn)行及使用情況,及時(shí)更新師生的需求,并對(duì)可能問(wèn)題進(jìn)行預(yù)警[2]。
(二)以人為本
以人為本的原則是指要將人作為教育之本和管理之本,強(qiáng)調(diào)技術(shù)手段要輔助于最大限度地實(shí)現(xiàn)人的合理需求。以人為本的原則要求校園智慧大腦的目的是幫助創(chuàng)造更加自由、開(kāi)放、和諧、安全的學(xué)校環(huán)境。在良好的教育氛圍和安全高效的學(xué)校生活中調(diào)動(dòng)師生的積極性和創(chuàng)造性,促進(jìn)人的發(fā)展。因此,以人為本的設(shè)計(jì)原則要滲透至智慧教育、智慧管理和智慧生活三個(gè)方面。一是個(gè)性化的智慧教育。學(xué)生是具體的、活生生的個(gè)體。以人為本在智慧教育的表現(xiàn)特性是指向?qū)W生中心和學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展[3]。教育在面向全體學(xué)生、促進(jìn)人的全面發(fā)展的同時(shí)也要關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化需求,尊重學(xué)生的獨(dú)特性,承認(rèn)每個(gè)學(xué)生都有自己的發(fā)展?jié)撃堋V腔劢逃P(guān)注教師的個(gè)性化教學(xué),以大數(shù)據(jù)支持教師實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)指導(dǎo)、因材施教。二是人本化的智慧管理。建立民主管理、賦權(quán)多主體的管理系統(tǒng),使每一位教職員工都擁有能夠互動(dòng)參與的機(jī)會(huì),能夠積極參加到學(xué)校管理中。尊重各參與者的主體性,在民主氛圍中激活人的內(nèi)在價(jià)值。三是人文化的智慧生活。智慧生活建設(shè)要以文化人,以涵養(yǎng)人、教育人、規(guī)范人、促進(jìn)人的進(jìn)步為宗旨,營(yíng)造良好的校園人文氛圍。
(三)規(guī)范為墻
數(shù)智技術(shù)在教育中全面應(yīng)用讓教育行為具有人機(jī)操作的特性。在智慧校園的建設(shè)中,高效、滲透、便捷等本來(lái)技術(shù)在提供服務(wù)時(shí)的優(yōu)勢(shì)特質(zhì)卻會(huì)一步步地?cái)D占師生的思維空間。這在一定程度上占據(jù)了教育工具地位,教學(xué)秩序必須要納入“機(jī)器”這一維度而拓展為“人——機(jī)——人”的多維關(guān)系[4]。如何平衡教育活動(dòng)中人與機(jī)器的關(guān)系成為新的挑戰(zhàn)。數(shù)智賦能教育系統(tǒng)難免會(huì)帶來(lái)隱私泄露、技術(shù)理性主導(dǎo)、算法排斥、信息成癮等倫理隱憂(yōu)。因此校園智慧大腦構(gòu)建要以技術(shù)規(guī)范路徑隔絕風(fēng)險(xiǎn)。3C62E464-AC03-4502-9583-6C684D7FF4E3
三、校園智慧大腦的系統(tǒng)架構(gòu)
校園智慧大腦的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個(gè)層級(jí),即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層和技術(shù)規(guī)范層。
(一)數(shù)據(jù)采集層
數(shù)據(jù)采集層是校園智慧大腦的基礎(chǔ)技術(shù)保障層次,通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)以及資料庫(kù)等形成覆蓋學(xué)校全域的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中發(fā)揮巨大技術(shù)優(yōu)勢(shì)的是軟件系統(tǒng),軟件系統(tǒng)主要通過(guò)學(xué)校中安裝的一系列智能感知設(shè)備,例如,語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、生物識(shí)別系統(tǒng)等硬件設(shè)施實(shí)現(xiàn)對(duì)校園的監(jiān)控和互聯(lián)互通。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)同時(shí)也能夠?qū)熒膶W(xué)校生活狀態(tài)、學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)狀態(tài)、日常在校行為表現(xiàn)等進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,匯總上傳到大數(shù)據(jù)平臺(tái)的資料庫(kù)系統(tǒng)。
(二)數(shù)據(jù)分析層
數(shù)據(jù)分析層是對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析以及預(yù)警決策的系統(tǒng),目的是為校園智慧大腦的應(yīng)用服務(wù)提供可參考的信息模型以及方案支持。針對(duì)校園智慧大腦的智慧教育、智慧管理和智慧生活的三個(gè)應(yīng)用集群,數(shù)據(jù)分析層要對(duì)信息進(jìn)行篩選和甄別,為不同的應(yīng)用提供適宜性的數(shù)據(jù)資源支持。例如,通過(guò)聚類(lèi)算法分析學(xué)生的群體行為模式,對(duì)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)風(fēng)格以及學(xué)習(xí)行為習(xí)慣等進(jìn)行分析,輔助教師教學(xué)?;谥R(shí)圖譜等實(shí)現(xiàn)信息抽取以及融合,直接篩選出有價(jià)值的信息,降低教師的工作量,應(yīng)用在作業(yè)批改系統(tǒng)中,方便教師了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握度和課堂教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)。
(三)數(shù)據(jù)應(yīng)用層
數(shù)據(jù)應(yīng)用層是校園智慧大腦建設(shè)的實(shí)際落地方式。數(shù)據(jù)應(yīng)用層是指在數(shù)據(jù)收集和分析的基礎(chǔ)之上,通過(guò)智能服務(wù)架構(gòu)打造適用于各用戶(hù)、易于操作的應(yīng)用終端,囊括智慧教育、智慧管理和智慧生活三大領(lǐng)域,要針對(duì)不同的用戶(hù)需求進(jìn)行定制化供給。在智慧教育上,通過(guò)數(shù)據(jù)收集分析,對(duì)學(xué)生的教育綜合素質(zhì)、學(xué)業(yè)發(fā)展、身心發(fā)展、核心素養(yǎng)發(fā)展等進(jìn)行追蹤和記錄,實(shí)現(xiàn)對(duì)師生的精準(zhǔn)畫(huà)像和行為監(jiān)測(cè)。在智慧管理上,為管理人員提供教育詳情概覽、師生統(tǒng)計(jì)信息等,為學(xué)校管理者提高信息領(lǐng)導(dǎo)能力提供技術(shù)支持。校園智慧大腦在智能生活中的建設(shè)目的是打造更加安全、便捷、綠色、智慧的校園生活空間。
(四)技術(shù)規(guī)范層
技術(shù)規(guī)范層的目的保證技術(shù)在合理范圍內(nèi)運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和倫理風(fēng)險(xiǎn)的防范和預(yù)警。技術(shù)規(guī)范包括數(shù)據(jù)規(guī)范、物理規(guī)范以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)范等。數(shù)據(jù)規(guī)范是指技術(shù)人員在進(jìn)行信息存儲(chǔ)以及信息傳輸時(shí)要遵守一定規(guī)則,防止信息泄露導(dǎo)致的信息安全問(wèn)題和倫理問(wèn)題。師生的行為數(shù)據(jù)和課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)等具有較強(qiáng)的隱私性,在數(shù)據(jù)規(guī)范之外還應(yīng)當(dāng)輔之以網(wǎng)絡(luò)規(guī)范,即設(shè)置安全防火墻、惡意程序防護(hù)等,防止學(xué)校的數(shù)據(jù)庫(kù)遭到攻擊和破壞。物理規(guī)范則是指要對(duì)校園智慧大腦的硬件設(shè)備進(jìn)行日常檢測(cè)和設(shè)備維護(hù)。
四、校園智慧大腦的應(yīng)用分析
校園智慧大腦的應(yīng)用可分為智慧教育、智慧管理和智慧生活三個(gè)應(yīng)用集群,每個(gè)應(yīng)用群集合各類(lèi)子應(yīng)用。
(一)智慧教育
智慧教育系統(tǒng)的子應(yīng)用包括個(gè)性化學(xué)習(xí)空間、在線教育空間、智慧課堂、學(xué)生成長(zhǎng)系統(tǒng)以及作業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。智慧教育系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的精準(zhǔn)畫(huà)像打造個(gè)性化教育空間,針對(duì)學(xué)生在課程側(cè)重點(diǎn)以及學(xué)習(xí)訴求上的差異,為學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)資料以及題目練習(xí)等。個(gè)性化教育空間能夠捕捉師生的個(gè)性化需求,找到學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱點(diǎn)和興趣點(diǎn)。利用智慧黑板、智能教學(xué)助手、智能錄播室等搭建在線教育平臺(tái),實(shí)現(xiàn)線上線下融合教學(xué),并整合校內(nèi)校外的優(yōu)質(zhì)知識(shí)資源,為學(xué)生提供更豐富的知識(shí)選擇,開(kāi)拓學(xué)生的視野。智慧課堂系統(tǒng)通過(guò)電子班牌、智慧黑板、無(wú)線投屏技術(shù)、在線測(cè)試等為師生帶來(lái)更為便捷以及可視化的教學(xué)體驗(yàn),同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)貫穿課前課中課后的教學(xué)數(shù)據(jù)收集。學(xué)生成長(zhǎng)系統(tǒng)以“成長(zhǎng)動(dòng)態(tài)、全面發(fā)展”為指引,涵蓋學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)管理系統(tǒng)、素質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)等。一方面能夠依據(jù)學(xué)生的學(xué)業(yè)成績(jī)進(jìn)行智能分析,生成學(xué)生專(zhuān)屬的成績(jī)單和學(xué)習(xí)檔案。另一方面能夠依托核心素養(yǎng)發(fā)展維度,制定可操作性指標(biāo),進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。在促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的理念下,將學(xué)生在體育、人文、藝術(shù)及科技等不同模塊的進(jìn)步都納入到電子檔案中,并生成學(xué)生成長(zhǎng)圖,且在學(xué)校展廳展示。作業(yè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)反饋、錯(cuò)題本數(shù)據(jù)收集分析,并針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)特質(zhì)進(jìn)行精準(zhǔn)化個(gè)性推送,助力精準(zhǔn)教學(xué)。
(二)智慧管理
當(dāng)前許多學(xué)校已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行學(xué)校管理信息化改革,然而囿于學(xué)校管理部門(mén)之間的系統(tǒng)不兼容、數(shù)據(jù)共享程度不高以及數(shù)據(jù)冗雜等原因?qū)е聦W(xué)校管理存在信息利用不充分、智慧管理系統(tǒng)復(fù)雜等問(wèn)題?;谟脩?hù)需求為中心打造的智慧管理系統(tǒng)更加強(qiáng)調(diào)服務(wù)的個(gè)性化和便捷性。智慧管理意在打造便捷、高效、安全、人性化的管理平臺(tái),并服務(wù)于學(xué)校內(nèi)外的每一個(gè)受眾。校園智慧大腦中的智慧管理應(yīng)用集群是融合業(yè)務(wù)管理、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、教育監(jiān)管與決策分析、資源配置預(yù)測(cè)等功能的智慧化教育管理集合[5]。智慧管理應(yīng)用平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)終端上的數(shù)據(jù)協(xié)調(diào),因此可以進(jìn)行隨時(shí)隨地的智能化服務(wù)和動(dòng)態(tài)管理,有助于校長(zhǎng)以及學(xué)校管理團(tuán)隊(duì)及時(shí)掌握學(xué)校狀態(tài),提高應(yīng)急處置相關(guān)事務(wù)的效率。學(xué)校管理的應(yīng)用主要包括對(duì)于人事信息、教職工以及學(xué)生檔案、綜合財(cái)務(wù)信息等的管理。在教學(xué)管理方面則包括智能教務(wù)管理系統(tǒng)和智能教學(xué)服務(wù)系統(tǒng),具體包括考試安排、實(shí)驗(yàn)室管理、課程安排和教室管理等。
(三)智慧生活
校園智慧大腦中智慧生活應(yīng)用集群的目的是提高校園生活服務(wù)質(zhì)量以及促進(jìn)生活空間的智能化發(fā)展。智慧生活應(yīng)用分為平安校園、綠色校園、智慧圖書(shū)館、健康校園等多個(gè)模塊。平安校園系統(tǒng)通過(guò)校園視頻圍墻能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)校平面、立面的全方位、立體式的高清數(shù)字點(diǎn)位全覆蓋,并在學(xué)校的核心關(guān)注地點(diǎn),例如校門(mén)口、校內(nèi)道路以及教學(xué)樓等地點(diǎn)部署人臉識(shí)別設(shè)備,對(duì)校內(nèi)有安全隱患的地區(qū)安裝人員軌跡攝像頭,對(duì)來(lái)校的人員、車(chē)輛等進(jìn)行識(shí)別和登記。平安校園系統(tǒng)能夠快速識(shí)別校園的安全風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警。綠色校園系統(tǒng)集合智能照明控制、溫度調(diào)整以及植被灌溉系統(tǒng)等。教室中安裝的光線傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控光線強(qiáng)度,根據(jù)光線變化和學(xué)生的座位分布智能調(diào)整室內(nèi)的光照度。教室中安裝的智能控制器可以與窗簾、智慧黑板等設(shè)備連接,根據(jù)智慧黑板的工作狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整窗簾以及燈光照明方式,教室無(wú)人時(shí)自動(dòng)關(guān)燈。智慧圖書(shū)館服務(wù)能夠?qū)熒拈喿x偏好進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,提供個(gè)性化資源導(dǎo)航以及書(shū)籍推薦。心理健康服務(wù)系統(tǒng)關(guān)注校園師生的心理健康狀態(tài),對(duì)學(xué)生的不良學(xué)習(xí)行為習(xí)慣提供指導(dǎo)服務(wù),對(duì)存在較大心理問(wèn)題風(fēng)險(xiǎn)的學(xué)生提供預(yù)警干預(yù)措施。
參考文獻(xiàn):
[1]鐘曉流,宋述強(qiáng),胡敏,等.第四次教育革命視域中的智慧教育生態(tài)構(gòu)建[J].遠(yuǎn)程教育雜志,2015,33(4).
[2]趙磊磊,代蕊華,趙可云.人工智能場(chǎng)域下智慧校園建設(shè)框架及路徑[J].中國(guó)電化教育,2020(8).
[3]姚姿如,楊兆山.“以人為本”教育理念的意蘊(yùn)[J].教育研究,2011,32(3).
[4]張永波.智慧教育倫理觀的建構(gòu)機(jī)理研究[J].中國(guó)電化教育,2020(3).
[5]王曦.“互聯(lián)網(wǎng)+智慧校園”的立體架構(gòu)及應(yīng)用研究[J].中國(guó)電化教育,2016(10).
課題項(xiàng)目:杭州市蕭山區(qū)2022年教育科研課題“數(shù)智伴飛:‘五新背景下競(jìng)潮大腦精準(zhǔn)教學(xué)鏈研究”(XS2022G064)的階段性研究成果
編輯/李? ? 莉3C62E464-AC03-4502-9583-6C684D7FF4E3