教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級：可能與可為*

趙曉偉 沈書生 翁子凌

教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級：可能與可為*

趙曉偉 沈書生 翁子凌

（南京師范大學 教育技術(shù)學，江蘇南京 210097）

實現(xiàn)智慧校園轉(zhuǎn)型升級是教育新基建通往學校的“最后一公里”。文章梳理了基建演進與智慧校園發(fā)展的歷史脈絡，分析了演進過程中所蘊含的技術(shù)思維變化，闡述了體現(xiàn)新技術(shù)思維的教育新基建所呈現(xiàn)的萬物智聯(lián)、數(shù)據(jù)智算、高速智享、普惠智推等新特征是智慧校園轉(zhuǎn)型升級的現(xiàn)實契機與可能條件。在此基礎(chǔ)上，文章從智慧校園的智基體系、智紐體系、智用體系、智盾體系出發(fā)，揭示教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)在機理，并厘清智慧校園轉(zhuǎn)型升級過程中需要處理的“舊”與“新”、“建”與“用”、“堵”與“疏”三對關(guān)系，以此論述智慧校園轉(zhuǎn)型升級的可為路徑，為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下的智慧校園建設提供理論指導。

教育新基建；智慧校園；技術(shù)思維；人機協(xié)同

當前，各地市智慧校園建設方興未艾，在積累經(jīng)驗的同時也衍生出系列問題，如“建不應需”“建而不用”等。如何總結(jié)經(jīng)驗、突破瓶頸，在已有基礎(chǔ)上持續(xù)推進各類學校“智慧校園”建設，成為了亟待思考的重要問題[1]，一些研究在智慧校園建設的價值意蘊、體系架構(gòu)、實踐應用等方面進行了若干思考[2][3][4]。2021年，《教育部等六部門關(guān)于推進教育新型基礎(chǔ)設施建設構(gòu)建高質(zhì)量教育支撐體系的指導意見》指出，要將建設智慧校園新型基礎(chǔ)設施作為教育新基建的重點部署內(nèi)容之一，并在信息網(wǎng)絡、平臺體系、數(shù)字資源、創(chuàng)新應用、可信安全等方面指明了智慧校園的轉(zhuǎn)型方向[5]。作為高質(zhì)量教育支撐體系的數(shù)字底座，教育新基建為智慧校園轉(zhuǎn)型升級提供了新的運行載體和驅(qū)動引擎。本研究結(jié)合教育新基建助力智慧校園的可能契機，探尋教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)在機理與可為路徑，為實現(xiàn)學校教育高質(zhì)量發(fā)展提供支持。

一 教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的現(xiàn)實契機

以教育基建推進學校信息化建設是一項巧妙的戰(zhàn)略安排，自21世紀以來便被視為教育信息化發(fā)展的重點任務。從基建賦能學校信息化發(fā)展的歷程中，梳理基建的演進邏輯，有助于理解教育新基建的新特征，據(jù)此思考教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的現(xiàn)實契機。

1 轉(zhuǎn)型歷程：基建演進與學校信息化發(fā)展相呼應

不同時期的教育基建具有不同的目標與任務，以歷史眼光梳理教育基建的演進脈絡，可以發(fā)現(xiàn)基建演進與學校信息化發(fā)展方向同向而行，大致可劃分為四個階段：

①建設施配資源階段。21世紀初期，基建重點是實施“校校通”工程和中小學現(xiàn)代遠程教育建設工程、推進校園網(wǎng)及多媒體網(wǎng)絡教室建設、開發(fā)基礎(chǔ)教育數(shù)字資源等。學校信息化正在起步，重點關(guān)注基礎(chǔ)網(wǎng)絡環(huán)境建設與數(shù)字資源建設，期望利用技術(shù)提高素質(zhì)教育的效率與質(zhì)量。

②以應用促建設階段。隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動計算等技術(shù)的普及，基建重點轉(zhuǎn)為以應用驅(qū)動“三通兩平臺”建設，加快應用環(huán)境建設并深化技術(shù)在教學管理中的應用[6]。依托“三通兩平臺”構(gòu)建支持高效率教學、自動化辦公的數(shù)字校園，是這一時期學校信息化的建設重點。

③以應用促融合階段。隨著大數(shù)據(jù)與學習分析技術(shù)嶄露頭角，基建重點轉(zhuǎn)為實現(xiàn)公共服務平臺協(xié)同發(fā)展、創(chuàng)新“網(wǎng)絡學習空間”建設與應用模式、提供滿足個性化教與學需求的支持服務等。以互聯(lián)互通的公共服務平臺支持個性化教學、精細化管理、科學化決策成為學校信息化建設重點，數(shù)字校園向智慧校園轉(zhuǎn)變迫在眉睫。

④以融合促創(chuàng)新階段。伴隨著智慧校園建設中傳統(tǒng)基礎(chǔ)設施邊際效益的遞減、以人工智能為代表的技術(shù)革新，國家重點實施教育新基建工程，并以新發(fā)展理念為引領(lǐng)，面向教育高質(zhì)量發(fā)展需要，建設新型基礎(chǔ)設施體系[7]。在此背景下，支持學校部署與完善智慧教學、智慧科研和智慧公共設施，創(chuàng)新教學管理應用，助推智慧校園升級轉(zhuǎn)型，成為了需要思考的重要問題。

2 轉(zhuǎn)型邏輯：基建的動態(tài)演進體現(xiàn)新的技術(shù)思維

從基建演進歷程來看，新基建和傳統(tǒng)基建是基建在不同階段的特定表現(xiàn)形式[8]。理解新基建應超越物質(zhì)層面，從基建演進邏輯理解其反映的思維層面的價值[9]。技術(shù)思維是解決技術(shù)問題過程中特有的思維活動，也是反映在技術(shù)創(chuàng)造活動中的思維原則[10]。特定時期的基建反映了特定的技術(shù)思維，理解新技術(shù)思維有助于理解教育新基建的新內(nèi)涵，并為未來基建提供參考。

①以技術(shù)創(chuàng)新解放人。從2G模擬通信到5G新型移動通信，從計算機輔助系統(tǒng)到智能導學系統(tǒng)，技術(shù)的發(fā)展逐漸從符號流、資源流拓展至數(shù)據(jù)流。技術(shù)的創(chuàng)新激發(fā)人們以更大膽的方式暢想未來，對技術(shù)的期待也從自動化向自主化轉(zhuǎn)變。早期自動化技術(shù)是為解放人的體力而設計的物理技術(shù)，通過設計擬人工具或類人功能實現(xiàn)日常工作自動化。但人類并不滿足于此，期望在未來設計出無需人工干預的自主化技術(shù)解放人的腦力、設計生物代理延展并增強人的認知。

②以人為中心服務人。技術(shù)導向引發(fā)的盲目建設、建而不用等教育現(xiàn)象，與機器自主引發(fā)的“信息繭房”“過濾氣泡”等社會風險，加劇了人們對技術(shù)人本性、公平性、解釋性的擔憂。“以學習者為中心的教育”“以人為本的人工智能”作為第二次“哥白尼革命”，代表了人的思維方式從以機器為中心到以人為中心的根本轉(zhuǎn)變。不同于過去人類圍繞在機器回路中的技術(shù)外在主義進路，“以人為本的人工智能”強調(diào)將人置于設計的中心位置，通過可理解、可解釋的工具和有意義的控制服務于教育利益相關(guān)者的需求，此時機器圍繞在人的回路中（Human in the Loop）。

③以需求導向發(fā)展人。堅持需求導向，能夠避免人類沉浸在技術(shù)未來主義想象的美夢中難以自拔。回望教育基建發(fā)展史，技術(shù)前進的每一步似乎都和實現(xiàn)人類持續(xù)變化及其永不滿足的需求有關(guān)[11]，從“建設施配資源”的配置需求，到“以應用促建設”的使用需求與“以應用促融合”的用好需求，再到“以融合促創(chuàng)新”的高質(zhì)量發(fā)展需求，可見技術(shù)來源于需求并創(chuàng)造了新的需求。伴隨著技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，人們越來越不滿足于聚焦技術(shù)的表征形態(tài)維持自身發(fā)展，而是期望借助智能技術(shù)自感知、自適應、自決策的特征，延伸人的認知、支持虛擬人際關(guān)系等，并制定更具創(chuàng)新性和適應性的問題解決方案，實現(xiàn)從滿足基本需求到催生新需求的重大轉(zhuǎn)變。

④以人機協(xié)同增強人。人們對技術(shù)之于教育的理解，經(jīng)歷了“輔助—優(yōu)化—增強”的階段轉(zhuǎn)變。然而，前兩個階段中技術(shù)的介入并未真正觸及教育的本質(zhì)問題；但在技術(shù)增強教育階段，人機關(guān)系并非是輔助與被輔助、支持與被支持的關(guān)系，而是通過人與機器在組織決策中的優(yōu)勢互補實現(xiàn)協(xié)同共生。人機協(xié)同要求以相對理性的方式實現(xiàn)高水平人類控制和高性能機器自主之間的平衡，一種有效的實現(xiàn)方式是將機器高速處理分析數(shù)據(jù)并做出預測的能力與人的直覺判斷、洞察力相結(jié)合，在人機互動過程中促進雙方更加“智慧”：機器通過獲得更多數(shù)據(jù)進行自學習的同時，人也能夠獲得對機器運作、決策機制、決策內(nèi)容的深入理解。

3 轉(zhuǎn)型優(yōu)勢：新基建的新特征支持智慧校園轉(zhuǎn)型

教育新基建的特征隨新發(fā)展戰(zhàn)略延伸而來、隨新技術(shù)思維引領(lǐng)而形成，具有新的底座優(yōu)勢和應用價值。作為教育新基建的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和基本單元，現(xiàn)代學校的教育新基建具有以下新特征：

①“萬物智聯(lián)”，是智慧校園生態(tài)構(gòu)建的新運行載體。教育新基建之“新”，在于以多網(wǎng)融合、萬物感知的泛連接架構(gòu)實現(xiàn)智能化聯(lián)結(jié)。一方面，通過網(wǎng)絡注智（應用5G關(guān)鍵技術(shù)）、終端注智（提供智能感知技術(shù)）、平臺注智（實現(xiàn)云邊融合、存算融合、異構(gòu)算力融合）、應用注智（集成綜合服務）、安全注智（確保隱私合規(guī)、數(shù)據(jù)安全），將人的一切行為和物的一切運行狀態(tài)數(shù)據(jù)化并嵌入計算能力，實現(xiàn)智慧校園中人與物的超時空互聯(lián)互通。另一方面，處于智能化聯(lián)結(jié)中的萬物通過協(xié)同共生，促進人更高效地決策并輔助物更智能地推理，在產(chǎn)生智慧的同時催生了新價值。個體在與外部世界的泛連接中實現(xiàn)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、信息傳遞，共同構(gòu)成新的智慧校園生態(tài)。

②“數(shù)據(jù)智算”，是智慧校園設施建設的新技術(shù)底座。教育新基建之“新”，在于通過海量數(shù)據(jù)、云邊協(xié)同計算、深度學習算法之間的相互賦能，使“數(shù)據(jù)+算力+算法”支持下的高速智能計算得以實現(xiàn)，成為傳統(tǒng)基建無可比擬的優(yōu)勢。首先，在數(shù)據(jù)上從乘數(shù)效應到指數(shù)效應，5G技術(shù)的高速率、低時延加上云計算技術(shù)的海量存儲，促使智慧校園的數(shù)據(jù)級指數(shù)增長與存儲成為可能。其次，在算力上從低速計算到高速處理，充分借助省市數(shù)據(jù)中心，依托邊緣計算的低能耗、分布式能力實現(xiàn)邊緣節(jié)點及時處理、云邊協(xié)同智能計算，實現(xiàn)智慧校園的數(shù)據(jù)低時延傳輸和高速率計算。最后，在算法上從輔助認知到延展認知，借助智能平臺底層的深度強化學習、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡等深度學習算法，促使智慧校園數(shù)據(jù)挖掘水平、預測精度得以提升。

③“高速智享”，是智慧校園場景升級的新驅(qū)動引擎。教育新基建之“新”，在于發(fā)揮新技術(shù)群的優(yōu)勢，催生智慧校園涌現(xiàn)廣泛可定制的應用場景。依托5G網(wǎng)絡切片和網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)將物理網(wǎng)絡切割為多個虛擬邏輯網(wǎng)絡，可按需分配資源、靈活組織業(yè)務，滿足不同場景的差異化需求；依托超高清直播教學網(wǎng)絡切片，可滿足師生對實驗細節(jié)、操作展示等的特定需求；依托遠程聽評課網(wǎng)絡切片結(jié)合邊緣計算和人工智能，可在聽評課中智能分析課堂教學情況，生成學情數(shù)據(jù)作為教研依據(jù)；依托學習評價網(wǎng)絡切片，可借助智能物聯(lián)網(wǎng)（Artificial Intelligence & Internet of Things, AIoT）設備，高速采集并分析學生日常行為、學習活動等數(shù)據(jù)，提供多維立體的綜合素質(zhì)畫像；依托校園安防網(wǎng)絡切片結(jié)合邊緣計算，可實現(xiàn)全面感知狀態(tài)、監(jiān)測預警風險、智能研判趨勢等，同時滿足資產(chǎn)定位、設備運維、督導檢查等校園多場景下的業(yè)務需求。

④“普惠智推”，是智慧校園個體成長的新發(fā)展動能。教育新基建之“新”，在于發(fā)揮數(shù)據(jù)作為新型生產(chǎn)要素的作用聚焦學校教育的本質(zhì)，即“育人而非制器”[12]，育人為本始終是教育新基建遵循的基本邏輯。教育新基建通過建設“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)要素的有序流動與價值挖掘，支持智慧校園中的學生個體獲得優(yōu)質(zhì)學習資源、平等學習機會，并自動記錄其全學科、全學段、全過程的學習和成長評價數(shù)據(jù)，診斷優(yōu)勢與不足，提供適應性資源和輔導等服務，促進個性化成長；同時，支持學生發(fā)揮主體責任，通過機器學習模型的事前事后可解釋性技術(shù)，助其理解機器決策的方式與機制，從而與機器“協(xié)商”做出負責任的學習決策。

二 教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)在機理

在《智慧校園總體框架》標準中，智慧校園總體框架分為基礎(chǔ)設施層、支撐平臺層、應用平臺層、應用終端和信息安全體系五個部分[13]。據(jù)此，本研究梳理了教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)在機理，設計了智基體系、智紐體系、智用體系、智盾體系，如圖1所示。

圖1 教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的內(nèi)在機理

1 智基體系：以新技術(shù)架構(gòu)為底座促進提速增智

當前智慧校園的網(wǎng)絡承載力有限，教育網(wǎng)絡難以滿足大規(guī)模在線學習、AR/VR教學、超高清直播、智能化管理等多樣化需求，且網(wǎng)絡設備設施運維管理成本較高。教育新基建以新技術(shù)架構(gòu)為底座構(gòu)建“智基體系”，賦能智慧校園基礎(chǔ)設施實現(xiàn)多網(wǎng)融合提速。智能網(wǎng)絡設施包括以千兆光纖和5G為代表的“雙千兆”網(wǎng)絡、AIoT、WiFi6、教育專網(wǎng)等網(wǎng)絡支撐技術(shù)，通過搭配不同無線側(cè)接入制式[長期演進技術(shù)（Long Term Evolution，LTE）和/或新空口（New Radio，NR）]、不同核心側(cè)選項（4G、5G核心網(wǎng)融合）等多種組網(wǎng)策略升級已有網(wǎng)絡，實現(xiàn)智慧校園多網(wǎng)融合；借助網(wǎng)絡功能虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡等技術(shù)統(tǒng)一核心網(wǎng)絡管控、進行多種網(wǎng)絡部署，可快速滿足不同場景的定制化需求，實現(xiàn)多網(wǎng)靈活擴展、實時控制與調(diào)配。

在物理空間的數(shù)字化改造方面，要升級智慧教學科研裝備，借助智能裝備（如AI攝像頭）打造沉浸感知、高清呈現(xiàn)、仿真交互的智能教室與實驗室，利用多模態(tài)感知設備（如便攜腦電儀）追蹤用戶學習、實驗、研訓等全過程數(shù)據(jù)流，構(gòu)建生動直觀形象、過程多態(tài)記錄的新環(huán)境。同時，要升級智慧公共裝備，提供人臉識別裝置、安防監(jiān)控設備等進行實時監(jiān)控、安全預警與遠程調(diào)度，提供智能手環(huán)、自助餐飲設備等進行體質(zhì)監(jiān)測、膳食搭配與餐飲管理，提供環(huán)境感知設備、能源監(jiān)控設備等支持照明調(diào)節(jié)、能耗監(jiān)測、故障分析與遠程控制，助力平安校園、健康校園、綠色校園建設。此外，要利用邊緣計算能力，實現(xiàn)百萬級個人終端與智能裝備的接入與互聯(lián)，支持各終端采集的實時數(shù)據(jù)在邊緣節(jié)點完成快速計算，實現(xiàn)高效處理與運維管理。

2 智紐體系：以融通性平臺為中樞加速數(shù)據(jù)流通

當前智慧校園中仍存在數(shù)據(jù)難契合真實場景的“斷鏈”問題、不同場景間數(shù)據(jù)難流通的“斷流”問題、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)難融合的“斷裂”問題等，導致大量數(shù)據(jù)資源長期處于休眠狀態(tài)，數(shù)據(jù)價值尚未完全體現(xiàn)。教育新基建以融通性平臺為中樞構(gòu)建“智紐體系”，賦能智慧校園中數(shù)據(jù)泛在流通共享、服務資源集聚開放。數(shù)據(jù)層用來保存云邊計算中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)，包括若干主題數(shù)據(jù)，同時提供采集、清洗、轉(zhuǎn)換、挖掘、可視化等數(shù)據(jù)服務，實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與融合，并通過各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的抽取、加載、轉(zhuǎn)換映射，從源頭實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合[14]。在全面融合的基礎(chǔ)上，依托數(shù)據(jù)資源共享交換體系，學校數(shù)據(jù)平臺基于就近原則接入國家和省級教育數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交換與共享，并獲得強大的算力支持與容災備份服務。

服務層依賴云邊協(xié)同的服務架構(gòu)，形成邊緣執(zhí)行、云端管控的服務機制。一方面，借助邊緣計算服務，采集各類終端中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，依托協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)多源異構(gòu)設備的接入與聯(lián)動，同時實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的歸一化和匯聚處理，支持數(shù)據(jù)本地和云端協(xié)同存儲。輕量化AI推理框架對邊緣場景中時間敏感的數(shù)據(jù)進行實時計算與處理，如AR/VR場景的渲染計算、設備監(jiān)測的自動運維、高清視頻播放的緩存加速等，并將處理結(jié)果返回邊緣設備；而對時間不敏感的數(shù)據(jù)，可通過“數(shù)據(jù)上云”進行深度挖掘與計算[15]。另一方面，在云端提供多邊緣集群管理、云邊資源協(xié)同和具體業(yè)務服務，將云平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與終端采集或處理后的數(shù)據(jù)匯聚，進行長周期的挖掘與分析，為智能管理提供決策參考，并將響應結(jié)果返回至用戶端或邊緣節(jié)點。在此基礎(chǔ)上，搭建起連通國家教育資源公共服務平臺和第三方教育服務平臺的智慧校園一站式平臺。

3 智用體系：以定制化場景為引擎深化應用創(chuàng)新

受網(wǎng)絡時延與連接方式的限制，當前智慧校園應用場景缺乏靈活性和拓展性，難以快速滿足不同場景的應用需求。教育新基建通過邊緣智能按需“切片”，以定制化場景為引擎構(gòu)建“智用體系”，依托態(tài)勢感知、輔助決策、管理調(diào)度等優(yōu)勢，賦能智慧校園應用變革創(chuàng)新。

①賦能教學活動從“教為中心”向“學為中心”轉(zhuǎn)變。教育新基建通過細分教學場景，轉(zhuǎn)變千篇一律的教學形式，重視學生沉浸式體驗和個性化需求。一方面，通過網(wǎng)絡切片技術(shù)為不同學習活動提供網(wǎng)絡保障，為學生帶來強交互、高沉浸的學習體驗。例如，進行直播教學時提供高帶寬網(wǎng)絡切片，將遠端真實場景予以高清呈現(xiàn)，帶給學生身臨其境之感；進行遠程互動實驗時提供低時延網(wǎng)絡切片，支持學生遠程實時操作。另一方面，依托云邊融合平臺捕獲學生的多模態(tài)行為數(shù)據(jù)，定制知識圖譜，提供個性化學習支持服務。例如，課前通過智能系統(tǒng)捕捉學生欠缺的知識點，為教師提供可選的教學內(nèi)容與活動序列；課中借助邊緣節(jié)點捕捉師生的多模態(tài)行為痕跡，以時間線形式將關(guān)鍵活動繪制成“編排圖”，支持教師實時進行反思與適應性調(diào)整；課后依據(jù)知識圖譜，圍繞未掌握、還需鞏固的知識點為學生提供適應性學習方案。

②賦能評價方式從單點記錄向橫縱貫通轉(zhuǎn)變。教育新基建依托融通性平臺底層數(shù)據(jù)的互通優(yōu)勢延伸評價場景，轉(zhuǎn)變智慧校園評價證據(jù)單一、片面、抽象的現(xiàn)狀，匯聚過程性評價數(shù)據(jù)，構(gòu)建橫向聯(lián)動、縱向貫通的評價生態(tài)場。基于邊緣節(jié)點與云端平臺，一方面開展面向五育融合的橫向評價，通過實時采集匯聚學生課內(nèi)外多模態(tài)數(shù)據(jù)，全面刻畫德智體美勞五維行為表現(xiàn)，生成動態(tài)“學生畫像”；與班級均值比較，基于預警儀表盤識別具有潛在風險的學生，為下一階段學生成長提供干預與反饋。另一方面，實施覆蓋全學段的縱向評價，形成學生數(shù)字檔案袋，助其正視自身優(yōu)勢與不足，為職業(yè)生涯規(guī)劃提供指導；對接國家、省市數(shù)據(jù)中心，匯聚區(qū)域中小學生綜合素質(zhì)發(fā)展整體趨勢與特征，為調(diào)適政府教育管理、高校自主招生選拔等提供依據(jù)。

③賦能研訓形式從粗放經(jīng)驗向精準循證轉(zhuǎn)變。教育新基建通過優(yōu)化研訓場景，轉(zhuǎn)變當前教師研訓單模態(tài)、粗粒度的現(xiàn)狀，匯聚教學、教研活動的多模態(tài)數(shù)據(jù)，支持研訓活動循數(shù)而行。一方面，通過在線教研支持遠程互聽互評，促進跨校教學交流。基于5G網(wǎng)絡實現(xiàn)近端教室名師授課、遠端教室互動點評，邊緣計算平臺實時分析多模態(tài)、細粒度教情數(shù)據(jù)，結(jié)合教研員評課的數(shù)據(jù)，自動生成反映該節(jié)課的教學能力矩陣，對比數(shù)據(jù)庫中優(yōu)秀教師的能力矩陣，識別薄弱之處并形成改進方案。另一方面，借助研修數(shù)據(jù)助力精準教師培訓，促進教師專業(yè)能力提升。結(jié)合云邊平臺匯聚的個人特征、教學教研活動等多維數(shù)據(jù)，繪制教師畫像，精準診斷教師的教學能力水平、預測個性化發(fā)展需求、提供定制化研修內(nèi)容與發(fā)展路徑。

④賦能治理手段從人管電控向人機協(xié)同轉(zhuǎn)變。教育新基建通過革新治理場景，轉(zhuǎn)變當前智慧校園治理中依賴人類經(jīng)驗和低端機器輔助決策的現(xiàn)狀，賦能人機協(xié)同治理決策，包括完全自主的決策、順序啟發(fā)的決策、聚合智能的決策三種。其中，完全自主的決策是指管理者將決策權(quán)完全委托給機器。例如，在設備運維場景中，基于海量物聯(lián)網(wǎng)切片，在邊緣端收集水電、照明等設施信息，預測設備更新或故障時間，實現(xiàn)限定閾值內(nèi)自動運維。順序啟發(fā)的決策是指管理者與機器依次做出決策，基于機器預測結(jié)果進行啟發(fā)性決策。例如，在校園安全場景中，基于安防管理網(wǎng)絡切片，利用視頻監(jiān)控、人臉識別等監(jiān)管學生的健康安全、在校行蹤等，通過邊緣計算快速預測異常信息，為事先防控提供應急預案。聚合智能的決策是指管理者與機器通過聚合規(guī)則協(xié)同決策。例如，在項目規(guī)劃場景中，提出可供參考的方案與關(guān)鍵指標，由機器預測方案成功概率，管理者則參與機器決策的置信度評級并制定最終方案。

4 智盾體系：以全方位監(jiān)管為保障增強可信安全

當前智慧校園建設安全保障機制薄弱，安全事故頻發(fā)，教育新基建以全方位監(jiān)管為保障構(gòu)建“智盾體系”，賦能智慧校園各層級體系實現(xiàn)智能防護：①針對智基體系，建立云邊協(xié)同輕量化運維機制，實時監(jiān)控設備數(shù)據(jù)，提高自動化故障告警的預測性維護比例，確保設備安全；為教育專網(wǎng)、AIoT等出口設置防火墻、設置分布式拒絕服務（Distributed Denial of Service，DDoS）防護阻隔未知入侵，部署多級備用和應急指揮網(wǎng)絡，提高網(wǎng)絡安全。②針對智紐體系，依據(jù)國家標準統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲、傳輸格式，推進數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)全過程認證和脫敏，規(guī)避非法篡改與破壞風險，確保數(shù)據(jù)安全。③針對智用體系，推動新應用進校園審核備案并開展風險評估和安全審查，構(gòu)建白、黑名單相結(jié)合的聯(lián)合防御系統(tǒng)檢測違規(guī)業(yè)務行為和訪問動作，基于各應用場景數(shù)據(jù)形成“感知—決策—管理”一體化監(jiān)督機制，確保應用安全。

綜上，體現(xiàn)新技術(shù)思維的教育新基建促進了智慧校園的智基體系、智紐體系、智用體系與智盾體系轉(zhuǎn)型升級。其中，智基體系與智紐體系構(gòu)建了支持教育活動開展的全空間，不僅形成了虛擬空間的“群體鏡像”，也可借助云端數(shù)字痕跡使面對面工作可計算建模；智用體系推動基建底座在學校場景中的融合應用，延展了教育活動的時空邊界；而智盾體系通過保障設備安全、網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)安全與應用安全，構(gòu)筑了智慧校園轉(zhuǎn)型升級的安全盾牌。

三 教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的實現(xiàn)進路

教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級是一項系統(tǒng)性工程，需統(tǒng)籌增量與存量，整體規(guī)劃、因地制宜、量力而行。

1 適度超前：處理好“舊”與“新”的關(guān)系

智慧校園轉(zhuǎn)型升級需平衡好教育新基建（增量）和已有基建（存量）之間的關(guān)系，以結(jié)構(gòu)調(diào)整促進智基體系、智紐體系的動能轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)調(diào)整可采用“存量—增量”“增量—存量”兩種組合方式：①“存量—增量”方式以存量調(diào)整為主，輔以必要的增量改革與減量調(diào)控，旨在通過優(yōu)化存量，使實際教育效益達到或趨近帕累托最優(yōu)，一方面升級已有基礎(chǔ)設施，如借助邊緣節(jié)點在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的設備中適配容器化技術(shù)和異步事件驅(qū)動框架，提供通用性框架統(tǒng)一管理、監(jiān)控異構(gòu)設備，使多源設備便捷接入；另一方面適應新需求優(yōu)化設施性能，如適應數(shù)據(jù)增長與高速計算趨勢優(yōu)化網(wǎng)絡架構(gòu)，促進云邊協(xié)同和算網(wǎng)融合。這種方式適用于存量基本穩(wěn)定、需求明確、傾向于在小規(guī)模內(nèi)審慎布局調(diào)整的學校。②“增量—存量”方式以增量改革促存量調(diào)整，旨在通過投入新基建使教育效益達到或趨近最優(yōu)，可先確定學校的整體發(fā)展需求再進行系統(tǒng)基建部署。這種方式適用于潛在效益遠高于實際效益、增量要素供給彈性大的學校。

2 因校制宜：處理好“建”與“用”的關(guān)系

將教育新基建轉(zhuǎn)化為教育新機遇，關(guān)鍵在于“用”。用好新基建、釋放新動能，需避免供需兩側(cè)不匹配導致的“建不應需”“建而難用”問題，并警惕其引發(fā)資源閑置、淺層應用等系列問題，以解決現(xiàn)實需求問題為導向，因校制宜地推進學校的定制化新基建方案。落實智用體系，一方面在需求側(cè)充分挖掘用戶對應用場景的需求，提供立體化學習體驗、滿足差異化學習需要、助力實質(zhì)性教育公平；另一方面在供給側(cè)依照用戶多樣化的應用需求，采用智慧校園示范校先試先行的建設思路，以應用服務為引領(lǐng)系統(tǒng)規(guī)劃智慧校園的技術(shù)架構(gòu)與場景創(chuàng)新，確保底層數(shù)據(jù)互通共享，推動以5G+AIoT為核心技術(shù)、以云邊協(xié)同為核心架構(gòu)的各類智能場景落地。此外，還需注意新技術(shù)架構(gòu)應為向后兼容而設計，便于持續(xù)迭代升級。

3 包容審慎：處理好“堵”與“疏”的關(guān)系

教育新基建的新特征有助于發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，但容易產(chǎn)生網(wǎng)絡安全、數(shù)據(jù)安全等問題，需及時監(jiān)管平臺以提供安全服務。智慧校園新基建作為教育新業(yè)態(tài)，可采用“包容審慎”原則進行監(jiān)管[16]，即以包容態(tài)度鼓勵新設施部署與應用創(chuàng)新，以審慎態(tài)度規(guī)范底層技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)接入標準、網(wǎng)絡服務與應用行為，同時確保一定的靈活度，具體做法是：轉(zhuǎn)變一刀切的行政審批，探索事前準入機制，實施智慧校園新基建的備案與審核，完善負面清單制度，從源頭規(guī)避有風險的技術(shù)或平臺；創(chuàng)新事中監(jiān)管方式，采用多元協(xié)同監(jiān)管機制，建立學校盡責、政府負責、社會協(xié)同、法治保障的監(jiān)管體系，依托智慧校園平臺提供項目管理服務，從“建—配—管—用—維”五個流程加強市、區(qū)、校三級新基建的預算計劃編制、項目合同履約監(jiān)管，規(guī)范業(yè)務流程；強化事后質(zhì)量評估，通過全生命周期管理實現(xiàn)全程質(zhì)量追溯，提供自我整改的合規(guī)措施。

四 結(jié)語

教育新基建既是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要牽引，也是智慧校園轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵動能。新時代基建演進與智慧校園高質(zhì)量發(fā)展的現(xiàn)實要求，是教育新基建賦能智慧校園轉(zhuǎn)型升級的可能契機，為智慧校園轉(zhuǎn)型提供新運行載體、技術(shù)底座、驅(qū)動引擎與發(fā)展動能。升級智慧校園的智基體系、智紐體系、智用體系、智盾體系，處理好“舊—新”“建—用”“堵—疏”三對關(guān)系，是教育新基建推動智慧校園轉(zhuǎn)型升級的可為路徑，有助于為學校教育高質(zhì)量發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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Transformation and Upgrading of Smart Campus Empowered by New Infrastructure of Education: Why and How?

ZHAO Xiao-wei SHEN Shu-sheng WENG Zi-ling

The realization of the transformation and upgrading of a smart campus is the last mile from the new infrastructure of education to the school. This paper combed the historical lineage of infrastructure evolution and smart campus development, and analyzed the technological thinking changes contained in the evolution process. Meanwhile, this paper expounded that intelligent connection of all things, intelligent data calculation, high-speed intelligent sharing, inclusive intelligent promotion and other new characteristics of the new infrastructure of education embodying the new technological thinking were the realistic opportunities and possible conditions for the transformation and upgrading of smart campus. Based on this, starting from the smart base system, smart button system, smart use system and smart shield system of the smart campus, the internal mechanism of the transformation and upgrading of the smart campus empowered by the new infrastructure of education was revealed. Meanwhile, the three pairs of relationships, namely, “old” and “new”, “construction” and “use”, “blocking” and “unchoking” were handled, so as to discuss the possible path of the transformation and upgrading of smart campus, which could provide theoretical guidance for the construction of the smart campus in the context of the digital transformation of education.

new infrastructure of education; smart campus; technological thinking; human-machine collaboration

G40-057

A

1009—8097（2022）11—0042—08

10.3969/j.issn.1009-8097.2022.11.005

本文為全國教育科學“十三五”規(guī)劃2019年度國家一般課題“適應性學習空間支持下的學習范式研究”（項目編號：BCA190081）的階段性研究成果。

趙曉偉，在讀博士，研究方向為信息化教學設計，郵箱為zxw1995925@qq.com。

2022年3月5日

編輯：小米