基于“學校大腦”的校園數字新基建架構策略研究

孟旭東

【摘 要】本文從真正認識以“學校大腦”為主的校園數字新基建開始，對“學校大腦”的建設原則進行分析，進而提出“學校大腦”建設的底層數據架構、應用設計研發、數據集中呈現等架構策略，系統地介紹了“學校大腦”架構過程中的一些真實情況和應對方法，從而形成基于“學校大腦”的校園數字新基建建構策略。

【關鍵詞】學校大腦；數字新基建；數字孿生

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2023）08-024-03

2021年，教育部等六部門發布《關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見》提出，建設教育專網和“互聯網+教育”大平臺，為教育高質量發展提供數字底座；建設物理空間和網絡空間相融合的新校園，拓展教育新空間；開發教育創新應用，支撐教育流程再造、模式重構；提升全方位、全天候的安全防護能力。[1]

冷思考：日益紅火的“學校大腦”

數字化改革浪潮背景下，越來越多的學校開始建設“學校大腦”，利用多種可視化圖形集中呈現學校在數據治理下的成果，然而我們也看到一些值得思考的現象。

1.為了數字化而數字化

為了實現數字化建設的各類數字大屏，雖然看起來科技感很強，但細看里面呈現的各類數據，很多是學校的基本設備數據、教師基本信息數據、學生數據匯總統計等，在很長一段時間內這些數據可能不會發生變化，可以說是一些“死”數據，簡單說，用一張Excel表就可以制作出來。這樣的數據大屏呈現的意義何在，對學校的促進作用何在？

2.數據孤島下的假數據

學校的信息化建設，尤其在軟件開發層面，目前很少有學校能擁有一個完善的數據底層平臺，學校在用的各類系統之間缺乏數據共享，數據孤島現象仍是目前最大問題之一。學校有很多數據，但缺乏對接，數據大屏的建設很難“一下子”把所有的數據進行整合，這需要一個很長的數據對接和數據清洗的過程，如果倉促建設數據大屏勢必會產生一些假數據。

3.流程再造的教師負擔

數字大屏的目的并非是數據，數據是伴隨著業務流程產生的，但目前為了讓數據盡快呈現，很多學校大刀闊斧對原有的工作業務流程進行再造，要求教師所有的工作必須通過開發的應用軟件來開展。教師在這個過程中被動填寫了大量表單，大大增加了工作負擔，這跟數字化改革就背道而馳了。

重認識：校園數字新基建下的“學校大腦”

以人工智能、大數據、物聯網等技術為主的“學校大腦”融合學校管理，實現數字校園新的轉型和升級，是順應國家數字化改革推進的趨勢和方向。[2]建設的時候應遵循以下原則。

以人為本：數字化建設的核心是服務于人，讓學校里的每個人都能感受到數字時代帶來的便利，在建設“學校大腦”的時候必須注重以人為本的理念，站在一線教師、管理人員、學生的角度去思考建設框架，這些對象是唯一評價“學校大腦”是否最終建設成功的角色。[3]

以通為本：“學校大腦”以管理作為根本，貫徹到學校管理的各個方面，因此建設時需要注重各個子系統之間的打通，通過底層數據平臺的公用、統一認證入口等破解信息孤島的現象，從而保證系統整體架構的完整和有效。

以用為本：“學校大腦”的目的在于優化管理，最終還是要回到學校管理中去，是伴隨著學校管理的推進而生的。因此系統的建設應充分把握實用性的特點，充分調動學校管理中的各項資源，實現資源利用的最大化，用最少的成本去辦最有效的事情。[4]

強架構：基于“學校大腦”的校園數字新基建架構策略

基于“學校大腦”的校園數字新基建項目建設，在明確目標和建設原則之后，需要完善的整體架構（圖1），才能指導“學校大腦”真正落到實處。

1.夯實底層平臺，構建數據大道

一個完善的底層數據平臺對于“學校大腦”的建設可以說是至關重要，也是最為困難的事情，但卻也往往是建設主體最容易忽視的地方，在底層平臺的建設上應注重以下幾點。

（1）注重開放共融

除傳統意義上的底層數據庫之外，“學校大腦”更需要的是做好與現有其他系統之間的數據對接，因此在設計的時候需要體現較強的開放性，能允許其他系統的數據字段進行標準化對接或是融合對接。除此之外，也要實現釘釘、微信等多系統間的身份統一認證，打通用戶的多系統身份問題。

（2）分級設置權限

分級管理是數字化管理的一個重要方面，數據權限的分級也保證了數據的安全性，避免因數據擴散而造成教師之間的矛盾激化。“學校大腦”指向的是學校的后勤、教學、德育等各條線的管理方式，根據管理方式設計系統中人員的權限分級，根據人員職務、學科等因素劃定角色，并確定各個角色的數據使用權限。

（3）強化數據對接

針對現有的數據和非結構化的數據，底層平臺需要做好數據對接。一方面針對已有的系統平臺，通過學校組織牽頭與原有平臺的開發公司做好數據庫的對接。其次在數據對接的過程中，利用標準化的接口方式實現數據對接的橋梁，同時也為后期多種系統之間的打通提供了便利，弱化信息孤島現象。

2．設計多維應用，暢通數據采集

數據一定是在應用推行中逐步積累的，只有讓應用的設計開發被教師們接受，讓管理和技術深度融合，才能真正實現數據源的源源不斷。

（1）應用開發注重“減”字當頭

當前學校的信息化并非是缺失狀態，反而會出現過剩的情況，信息化不應成為教師們的工作負擔，反而應幫助其簡化工作。同時學校里有部分管理過程冗余度高，按照傳統方法往往需要大量的人力成本，而這些重復、機械的事情，也大大降低了教師的職業幸福感，亟待改良。

簡化教師日常工作大量、重復、機械的工作，強化數據收集整理，讓家長及時收取信息和填報信息，通過移動終端實現學生在校的全方位服務，同時為班主任和中層部門提供便利，降低了大量的統計和匯總工作。

（2）數據采集“聯”字當頭

數據來源于各種應用，但純粹靠用戶的使用遠遠不夠，隨著物聯網設備的不斷普及，物聯校園的建設為“學校大腦”提供了大量的數據支撐。[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，為數據采集提供了便利，讓無感化的采集成為可能。

隨著傳感器技術的不斷改進，校園里面的各類學習空間可以充分結合傳感器進行數據采集，如智慧農場、智能氣象站等智能學科教室，不僅實現數據采集的自動化，同時也能引導學生充分認識新技術下的學習，加強跨學科的整合學習。

（3）應用推行“引”字當頭

互聯網時代遵循用戶至上的原則，通過引導刺激來推行軟件和應用，找到使用者最關心最迫切的需求應用作為切入口，使其慢慢贏得用戶，“學校大腦”的應用推廣不宜一下子全部鋪開，應該逐步開展，可采用以下原則。

原則1：小切入口，簡易應用。通過一些簡易應用，例如工資條、外出審批等讓教師們能快速入手，引導教師進入“學校大腦”的整體系統框架之中，并結合具體案例適時推出應用，讓教師們有逐步接受的過程。

原則2：換位思考，教師培訓。新平臺的使用肯定需要進行一定的培訓，而“學校大腦”各類應用的培訓更是需要“將心比心”，站在教師日常工作的角度出發，真正從老師繁雜工作減負的出發點考慮，這樣的培訓角度去落實應用推廣，更能贏得教師對新平臺的好感。

原則3：迭代原則，逐步推行。快節奏時代下人們的認識方式偏向于簡潔，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用更加自然，應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，讓教師沒有學習負擔。

3.大腦小腦結合，多元數據孿生

“學校大腦”的數據大屏是數據匯總后的集中呈現，數據來源于多個子應用，是管理過程的數字孿生，促使管理從原來的經驗主義轉向數字化。

（1）小腦為主，大腦為輔

在“學校大腦”中真正能發揮主要作用的應該是各級各類部門的“數據小腦”，也就是結合自身工作范疇的相關數據呈現，對分管工作有較大的促進作用。通過各種各樣的“小腦”設計，結合各自工作范疇開展，化“大腦”為“小腦”，針對各自工作中產生的數據查看分析，優化自身工作，從而讓“學校大腦”真正得到運轉。

（2）多元終端，多維展示

結合數據權限和工作范疇的“小腦”理念，必然需要各種終端的展示，除了常規意義上的數據駕駛艙大屏展示系統之外，要發揮多元終端在學校管理中的使用，包括學校LED大屏、辦公室數據看板、教室門口電子班牌、校園展示屏、傳達室“智安”大屏等，讓多元終端的呈現結合場景。

（3）預警信息，自動判斷

在常態化管理的數據監測中，異常和變化的數據是最具有關鍵價值的，系統必須要對異常信息做到自動提取和判斷，讓系統自動為管理者提供決策輔助。提前了解可能會出現的問題，將管理工作從補漏改為預防，避免了很多管理的漏洞，提升管理實效。通過數據的趨勢變化，管理者能了解管理體制運行過程中的問題，并采取相應措施。

促落實：“學校大腦”建設的條件保障

“學校大腦”的建設并不簡單，是一個非常龐大的系統，并非單純地架構一塊數據大屏就可以實現，其與管理深度融合才能真正發揮出實效，建設一個完善的“學校大腦”需要一定的基礎條件作為保障。[6]

1.校長的理想與現實的力量

要完成一個“學校大腦”的建設，首先作為學校的一把手要有數字化改革的理想，有將管理與數字化相結合的理念，并能直擊管理的痛點，對癥下藥；其次“學校大腦”的建設需要大量的資金支持，且是一件連續性的事情，需要一段時間持續投入。

2.技術的力量與管理的對接

要完成“學校大腦”建設，不能完全借助于公司的力量，這不同于采購一套設備，每所學校都一定有很強的個性化的管理特點，某一個公司的產品并不能通用。這個過程中需要管理和技術不斷地融合溝通，要充分發揮學校首席信息官的作用，在管理和技術之間做好“翻譯”工作。

3.學校的力量與區域的配合

單個學校完成“學校大腦”的建設會有一些困難，目前很多區域都在進行數字化改革，包括教育主管部門。在此背景下，很多學校和區域之間可以形成聯動，部分數據中臺的建設、云存儲的支持可以爭取區域的配合，實現數據共通、互惠互利。

“學校大腦”是數字化改革不斷推進中的一個新生事物，集成了當前物聯網、大數據、人工智能技術在校園中的典型應用，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，“學校大腦”對學校數字化改革一定會起到至關重要的作用。[7]

參考文獻

中華人民共和國教育部. 教育部等六部門關于推進教育新型基礎設施建設構建高質量教育支撐體系的指導意見.[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.“數字校園”向“智慧校園”的轉型發展研究——基于系統思維的分析思辯視角[J]. 遠程教育雜志，2013，31（2）.

黃榮懷，楊俊鋒，胡永斌. 從數字學習環境到智慧學習環境——學習環境的變革[J]. 開放教育研究，2012（1）： 3.

宓詠. 智慧校園離不開資源與應用[J]. 中國教育網絡，2011（11）.