基于人工智能的“數字彩虹”管理模式探索

□文/潘曉燕 張岳君 馮冬怡 杭州第十四中學

杭州第十四中學是浙江省歷史悠久的百年名校，是浙江省一級重點中學，是全國和浙江省首批數字校園示范學校。

近年來，人工智能的發展進一步促進了學校信息化管理的提升。為適應浙江省教育教學的深度改革，結合實際，學校設立了“信息技術促進學生個性化發展模式探索”研究課題，并于2012年開始著手規劃基于學校“容短促長·追求卓越”差異化發展模式的數字彩虹工程（Digital RainbowProject，簡稱DRP），其內容包括“數字彩虹”課程、“數字彩虹”課堂、“數字彩虹”管理等三大方面。

目前，學校“數字彩虹”管理基于新課程走班教學管理模式，全面整合優化學生個性化學習資源，提高了學校管理的效率，為高中新課改的順利實施提供了全面保障。

探索“數字彩虹”管理 推動教育深度改革

建設目標：統一平臺，深度融合

為更好地落實深化課程改革，學校希望通過“彩虹管理”實現各類數字應用與教育教學管理良好銜接，解決課程改革所需要的教師、學生、課程的動態評價問題。“數字彩虹”建設目標是通過統一平臺的支持，統一建站、統一管理，分級授權，細化單位和個人的職責，實現平臺建設與教學管理改革的深度融合，以實現教育改革的全方位現代化。

平臺架構：一個中心、多種功能

學校數字“彩虹管理”以智能化管理為特點，網絡化、數字化、智能化地打造集新型教學、學習和研究為一體的校園平臺系統，形成“兩校區一中心、三縱四橫多功能”格局，基于統一構架的高度集成的數字化平臺，最終實現校園的智慧化管理（如圖1）。

圖1 杭十四中“彩虹管理”整體框架

管理模式：兩種途徑，六大系統

學校圍繞“一個目標，兩種途徑，三個原則，四個保障”開展數字彩虹管理建設，即以學生個性化成長和教師專業化發展為目標，以“彩虹學堂”和“彩虹管理”為兩個主要實現的途徑，以團隊合作、科研引領、全員培訓和制度建設為保障，在建設與需求相匹配、理念與技術相融合、課堂和課外相交叉為原則的基礎上，從學校實際出發進行了探索和實踐。學校先后完成了硬件基礎建設、數字校園基礎平臺、教育教學管理系統、信息化管理移動系統、數字化學習系統、學生綜合素質評價系統這六大工程，顯著改善了杭州第十四中學的信息化環境，學校教育管理信息化建設有了飛躍提升。

實施“數字彩虹”管理 實現創新突破

在杭州第十四中學，人工智能的應用打破了原有的教學和管理方式，為教育教學活動提供了更多的解決方案。

人工智能輔助學生健康監測

走讀生每天早晨入校都需要進行健康碼和體溫的檢測，耗費人力和時間。學校結合智慧校園軟件系統，引進以“熱成像技術”和“人工智能”技術結合的一體化學生健康保障系統，即“5G健康一碼通”人臉識別系統（如圖2）。通過5G信號實時上傳學生的刷臉信息至杭州城市大腦中樞平臺并進行比對，獲取健康碼狀態后反饋下載，同時進行體溫核查，前端設備顯示健康碼狀態及體溫情況。當健康碼和體溫正常的情況下，設備提示通行并語音播報，整個過程不超過2秒，無需刷身份證、市民卡。全校師生無需摘下口罩就能在攝像頭前刷臉，不但大大提高師生入校通行效率，而且大大提高了防疫安全。

圖2 杭十四中“5G健康一碼通”人臉識別系統

人工智能輔助精細德育評價

為了實現人人參與、時時管理的全員全程德育管理，學校開發使用了德育信息化移動管理系統，運用智能設備實現信息及時有效發布和反饋，管理人員隨時隨地查看學生一日常規情況，最大程度地做到信息無縫對接，落實全員德育。該系統由學生常規德育、個性發展自我評價、特長及成果、課業考試成績登記表等內容構成。教師通過日常的考核、登記、評價等，完成對學生常規德育管理的過程性評價，并通過后臺增強對數據的統計、整理、甄別、分析，逐步啟動學生的自助評估、動態評估和個體發展評估等，形成學生學業水平和常規管理的發展性評估系統，運用數字化來強化學生的自我管理意識，激勵學生健康發展。

學生綜合素質考評系統能夠將學生的成長記錄、考試成績、學習表現、綜合實踐活動成果和個性特長成果等內容記錄在個人綜合素質檔案內，以學生電子信息包的形式最后呈現。

人工智能輔助精準教學管理

學校結合分層教學特點和精準教學發展目標，運用人工智能、大數據、知識圖譜構建等技術，開展學情分析、學習診斷和分層教學，助力教師精準教學。

學情追蹤系統支撐個性化教學。杭州第十四中學通過采集日常教學過程中產生的大量數據，供學校教學管理部門、學科教師、學生及家長共享，促進教學的過程性管理，提升教學質量。通過系統的“知識得分率”模塊，教師能夠實時了解到所授班級具體學科，具體知識點的掌握情況，與年級掌握情況作對比。學生可以通過系統整理自己的錯題集，下載打印題干、原作答、知識點、難度等信息，提升學科知識能力。

人工智能輔助落實新高考

學校開發了教務系統，包括智能選課、學分認定、走班管理等多個子系統。該教務管理系統包含了制定教學計劃、排課管理、學籍管理、考試管理、成績管理、教材管理、畢業管理、教學工作量統計等功能，是一個動態的信息管理系統。利用現代技術，學校實現了教務常規管理科學化的運作，保障了走班教學管理的有序性。

機器人實驗室

數字化化學創新實驗室

數字化物理實驗室

通用技術實驗室

學校建立了教學質量管理信息化體系，實行全方位、全過程的教學質量管理，實現對教學效果的檢驗和評價。學校打造的基于智慧班牌的走班教學管理系統正是基于以上理念開發的（如圖3）。該系統以教務系統為中心，以智慧班牌為展示平臺，及時將教務數據推送到前端，學生可以通過系統實現走班考勤、互動查詢，加強學生自我評價，完善教學質量內控機制。高考制度的改革對學生的職業生涯規劃的管理提出了新的需求。為了適應這一需求，學校建設了學生職業生涯規劃管理系統。學生可在平臺上進行相關職業傾向的測試，完成職業生涯規劃報告書，為走班教學的過程化管理打下基礎。學校基于歷年高考數據的模擬分析，將學生的校考成績模擬換算成全省排名，推薦出符合其“七選三”選課最優組合及最大概率高考院校，幫助學生調整學習方向，幫助學校調整教學模式。

圖3 杭十四中走班教學管理系統

“數字彩虹”管理建設成效

“數字彩虹”管理顯著改善了杭州第十四中學師生教學及學習的信息化環境，并建立了一套與信息化相適應的教學管理體制，出臺了相應的《杭十四中綜合素質評價方案》，實現了過程管理和多元評價。學校信息化管理的突破性建設對當下高中旨在促進學生差異發展的課程改革起到了關鍵性的作用。

2017年，杭州第十四中學課題《數字彩虹工程（DRP）促進學生差異化個性化發展模式的實踐研究》獲杭州市教育科研優秀成果二等獎，學校被評為浙江省教師信息技術提升工程培訓示范學校，信息化案例《建設數字“彩虹學堂”促進學生差異發展》被評為全國100個基礎教育信息化典型應用案例。2019年，學校成為浙江省區域和學校整體推進智慧教育綜合試點學校。2020年，杭州第十四中學“人工智能輔助落實新高考”項目成功入選杭州市首批30項人工智能項目方案。2021年，學校獲評“杭州市數字校園標桿校”。

隨著互聯網和人工智能的發展，各行各業都將迎來一場智能化的革命，教育也一樣。在人工智能技術的輔助下，教師角色定位的改變、學生個性化學習服務的提升，能夠推動教育事業的改革與創新。杭州第十四中學將進一步深入探索人工智能教育和人工智能管理的應用，促進學生個性化學習和多樣化發展。■

數字化人體生命科學館全景