张治 戴蕴秋 基于“教育大脑”的智能治理——上海宝山区教育数字化转型实践探索

  原标题：张治 戴蕴秋 基于“教育大脑”的智能治理——上海宝山区教育数字化转型实践探索

  摘要：为深入贯彻上海市关于全方面推进教育数字化转型的战略部署，宝山区针对教育数字化转型面临的困境，通过问题导向和创新驱动相结合进行实践探索，提出数字化赋能教育教学模式变革的四条发展路径：聚焦教育的公平均衡，构建智慧同侪课堂；聚焦教学的优质高效，打造三个智能助手；聚焦人才培养的个性灵活，推动综合评价改革；聚焦教育治理的智慧绿色，构建转型发展新模式。还将承担“教育大脑”和未来学校研究作为主抓手，借助互联网、大数据、人工智能等技术，不断探索面向未来的新型学校建设，以期为更多区域的未来教育发展提供参考和借鉴。

  随着数字技术的全力发展，教育与技术的联系更加紧密，对教与学等方面产生重要且深远的影响。教育数字化转型也慢慢变得频繁地被提及，但目前学术界关于这一概念并未形成统一的共识 [1] 。国外学者比较认可的是美国高等教育信息技术机构EDUCAUSE提出的定义：“通过文化、劳动力和技术深入而协调一致的转变，优化和转变机构运营、战略方向和价值主张的过程。” [2] 国内学者对数字化转型也进行了相关研究，如祝智庭认为教育数字化转型指的是将数字技术与教育领域进行深入融合，推动教育系统实现全方位的创新与变革，从供给驱动转变为需求驱动，推动教育公平与支持终身学习，从而形成具有开放性、适应性、可持续性的良好教育生态 [3] 。

  由此可见，数字化转型是建立在数字化转换、数字化升级的基础上，进一步利用数字化技术及支持能力，以创建一个富有活力的数字化发展模式。而教育数字化转型是数字技术运用至教育领域，通过搭建科学技术产品生态、引领社会大众价值观、培养大众对教育数字化的认可度等方式，实现全方位赋能教育变革、革命性重塑教育体系以及整体性转变教育模式，构建基于互联网的个性化教育新模式和面向学生21世纪能力的新型学习方式，从“用经验说话”转向“用数据说话”，增强对教学行为的分析、诊断和干预的洞察力，创建全新的评价模式，均成为未来教育数字化转型的方向。

  2021年发布的《上海市教育数字化转型实施方案（2021—2023）》明白准确地提出，上海教育数字化转型将坚持育人为本、整体推进、全面赋能、多元协同、安全稳妥五项根本原则，力争到2023年，将上海建设成为全国教育数字化转型标杆 [4] 。基于此，宝山区率先探索关于数字化赋能教育教学模式变革的发展路径，为促进“数字教育”的创新发展作出大胆尝试，加快建设上海市教育数字化转型实验区，争创全国智慧教育示范区。

  从技术发展的角度来看，人工智能、大数据等新技术产品的应用对宝山区教育数字化转型带来深远的影响。目前，宝山区已初步建成“云网边端”一体化的基础环境，实现了应用场景覆盖教学的全过程。同时，“未来宝”教育基座已经惠及区域内部分学校，教师助手、学生助手、管理助手均能获得常态化应用。但在探索实现教育数字化转型的进程中仍面临着一些困境，主要体现为以下几个方面：

  宝山区作为上海市教育人口基数第三大区，具有城乡结合的特征。由于城市化进程中持续性的人口导入，以致于出现教育资源紧张、城乡学校教育发展不平衡的现象。

  主要体现在以下几个方面：从数量上看，宝山区优秀教师数量不足，在1.8万名教职工中，仅有20%左右的教师为优秀教师，大多数教师对信息化教学技能的掌握相对薄弱；从空间布局上看，优质教育资源分布不均衡，尚未实现区域内教育数据和资源的联通、共享；从标准上看，新老学校校际差异较大，区内既有少数的优质品牌学校，也存在部分教育水平薄弱学校，不同学校之间有数字鸿沟。宝山区的这种教育发展形态趋势在全国也具有一定的代表性。

  教育信息化是教育变革与创新的重要方式和途径 [5] 。目前，宝山区关于教育信息化建设已经取得一系列成果，由“校校通”到“班班通”再到“人人通”平台的搭建，对提高教学效率和质量、培养师生的信息素养提供了基本保障。虽然宝山区学校建设的信息化水准不断提升，但与预期目标仍有很大的差距，具体表现为：信息技术在教育领域呈现碎片化建设和脉冲式应用的问题，学校定制化开发系统较多，但复用性不强；各学校现有信息化水平参差不齐，且可运用的教育信息化经费存在一定的差异，区域内学校之间有数字鸿沟。

  2019年4月，《教育部关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》提出，到2022年构建以校为本、基于课堂、应用驱动、注重创新、精准测评的教师信息素养发展新机制，通过示范项目带动各地开展教师信息技术应用能力培训，基本实现“三提升一全面”的总体发展目标 [6] 。提高教师的信息素养是知识经济时代教育信息化发展的要求, 也是顺应社会时代发展和深化教育教学改革的迫切需要。然而，宝山区教师队伍信息素养整体水平不高，干部队伍在数量和结构上，难以完全满足教育规模逐步扩大的现实需要。教师培训的规划性、适切性成效尚显不足，梯队培养和干部年轻化的机制还需不停地改进革新完善，教师激励机制的效果尚未充分显现。

  宝山区尚未构建传统与现代有机融合的教学新模式，导致现有教育方法的理念与技术难以适应信息时代“深度学习”的需求。同时，宝山区“大教育”区域格局尚未成型，“开门办教育”的区域生态尚未形成，任旧存在教育资源相对独立分散、优质教学资源短缺的问题，数据、资源和业务无法共享与协同。

  针对教育数字化转型过程中所面临的困难与阻碍，宝山区基于学校信息化变革的着眼点和着力点，针对互联网空间治理、数据分散孤立、优质资源匮乏等问题，积极探索新型的教育环境、教育平台、教育评价、教育模式建设，激发教育发展与变革的内生动力和活力，努力实现公平均衡、优质高效、个性灵活和智慧绿色的教育生态体系 [7] 。

  利用人工智能、大数据、5G等新一代信息技术的优势，以新理念、新技术、新模式为依托，宝山区创新课堂教学发展新机制，构建了智慧同侪课堂。同侪课堂主要借助技术的优势，将名师专题课堂和远程网络课堂进行融合，解决优质教学资源分布不均的问题，促进教育公平，实现跨时空的智慧共享、全体人的同侪共进，是对传统课堂样态的革命性重塑。同时，为更好地提升课堂资源的利用效率，宝山区还开展了智慧同侪教研活动，让优秀的教师主动去分享教导学生的经验与成果，让相对弱势的教师愿意让渡课堂的权威，共同致力于课堂教学质量的提升。

  宝山区作为贯彻落实“双减”政策的试点地区之一，依托数字化手段，着力打造备课助手、教学助手和作业助手，以信息技术赋能教师教学，支持学生差异化课外辅导，减轻学生课业负担，突出家校协同共育，促进区域教育的智慧化管理。一是备课助手，主要是在课前的备课环节，一名教师加一个人工智能助手，实现一对一的服务；二是教学助手，主要是在教师的课堂教学过程中，一名线下教师加一个虚拟教师，实现一对一的辅助。虚拟教师可能是利用互联网投放的智能助手，也可能是一名真实的远程教师；三是作业助手，主要是对学生进行课后一对一的辅导。同时，在个性化学习阶段，针对如何为学生推送个性化学习资源和布置个性化作业等也进行了大量探索。

  2020年10月，中央、国务院印发的《深化新时代教育评价改革总体方案》中提出，改进结果评价，强化过程评价，探索增值评价，健全综合评价，充分的利用信息技术，提高教育评价的科学性、专业性、客观性[8]。宝山区以大数据、人工智能技术为依托，根据多维素材对学与教进行跟踪评价、分析研判，探索构建跨场域、多维度的师生数字画像，为学生成长与教师发展提供精准指导和个性化的支持。同时，区域和学校积极探索推进数据赋能学生身心健康的评估和管理，常态化监测分析学生的体质健康状态，收集体育课堂教学数据，将动态数据和静态数据相结合形成综合分析与评价，推送定制的运动处方，形成闭环的体育教学管理，促进学生的健康成长。

  数字基座是宝山区教育数字化转型的一号工程，宝山区数字基座命名为“未来宝”，它是一个类似于手机IOS或安卓系统的基础平台，既有标配的基础应用以满足学校信息化的核心业务需求，又能兼容其他应用插件，允许其他专业的、成熟的、安全的优质应用嵌入基座。

  宝山区将以教育数字基座为依托，以智慧绿色为主线，构建包括学校和区域、师生和家长之间如何协同受益，以及“未来宝”如何迭代升级的数字生态治理体系。该模型就像一辆汽车，教育数字基座是底盘，云计算和大数据是发动机，学生端和教师端是车轮，此外还包含不同的教育应用场景，如教育管理、评价、学生数据挖掘等，如图1所示。宝山区期望通过构建“未来宝”治理体系，提升教育教学质量和教育资源的利用效率，让数字化转型变得更公平普惠，实现教育决策的科学化，真正的完成减负增效的目的。

  同时，基于“未来宝”治理体系，宝山区逐渐完备教育监督管理系统，实现了市区校数据互通、数据多跑路、学校少填表，提升了教育治理能力，实现了数字普惠，基座预置应用可满足学校70%的常态信息化需求。

  在教育数字化转型浪潮之下，宝山区将应用多种智能技术构建“教育大脑”，逐步形成虚实结合的未来学校，为上海市推进教育数字化转型发展先行探路、创新示范，努力为建设数字时代的高质量教育体系提供“上海经验”，乃至“全国样板”。

  为回应国家教育综合改革关于创新人才贯通式培养的任务要求，面向国家重大战略需求，宝山区积极开展基于“教育大脑”的智能治理。作为未来学校的神经中枢，“教育大脑”由数据、算法、应用三个核心组件组成，通过构建各类教育相互衔接的“立交桥”，采集、处理与分析学校全员、全方面、全流程数据，形成AI对学校教育的全方位赋能 [9] 。未来宝山区将继续搭建能连接人、物、系统的类脑神经网络，汇聚多源、多维、多模态教育大数据，构建AI算法集，依托强大的计算力，组合形成宝山“教育大脑”。“教育大脑”如同人脑，具备理解、交互、情感、计算、决策等强大能力，赋能各类教育应用，实现教学、管理、评价等多场景建设与应用，如图 2所示。

  “教育大脑”将担当学习引导者、资源提供者、管理服务者的角色，帮助学生个性化学习，协助教师精准教学，辅助教育管理者决策。宝山区通过“教育大脑”的建设，将提质增效全方位落实到学校教育系统运行的所有的环节，推动教育信息化实现常态化应用，教育与技术实现深层次地融合，不仅为师生提供了更具个性、优质、多样的教学与学习场景，也构筑了教育数字化的全新范式。

  教育“旧”形态已经不能够满足当前社会和时代发展的需求，社会“新”生态正强烈呼吁重新定义学校。学校的发展将从工厂式、标准化、固定化走向虚实融合、数据驱动、泛在智能，实现计算教育学时代的精准、科学、个性、高效 [10] 。因此，宝山区未来学校将打破校园围墙、突破学习时空边界，由“实体学校+虚拟学校”组合形成“1+N”的学校共同体，即1个未来学校与N个共同体学校，联合打造宝山教育创新发展生态圈。

  未来学校的学校形态是“虚实融合、无处不在”的。一方面，虚拟学校由全区共建、共享、共治，教育专家、教研员、名师联合组成全学科教研共同体，融合大数据、物联网、人工智能等技术，打造面向全区的新型优质教育资源供给模式。同时，虚拟学校的课程服务随时随地对外开放，本校学生完整参与课程服务，共同体学校学生也能申请学习并获得学分；另一方面，实体学校是学生深度学习、实践、体验、沟通、情感交流的场所，满足了师生情感沟通和心灵成长的环境氛围体验。

  未来学校的教学组织是人机协同的个性化教与学。对于学生来说，每个人的学习路径都是定制的。基于大数据的学习分析技术结合学科知识图谱，智能判断各知识、题目之间的深层关系，经过数据分析智能生成学情分析报告，从而规划学习路径，定制个性化作业。基于数字画像，教师获得学生个人或群体各维度的精确分析，帮助教师进行因材施教，提高学习评价的准确性和科学性。

  未来学校的课程服务将更加多样，改变了传统以讲授式为主的课堂教学形式，建立涵盖必修、选修、先修的“课程超市”。通过建立与教材匹配的在线课程教学体系，设置丰富的、可选择性的“课程超市”，如创造力课程、领导力课程、社会情绪课程等。同时，利用课程服务外包的形式，吸纳更优质教育资源，让专业的团队提供专业的服务。一方面，课程资源形态更丰富，包括视频课程、虚拟现实、混合现实、仿真实验等；另一方面，课程学习形态更丰富，充分结合游戏化学习、体验式学习、研究性学习、自适应学习等多种形式。

  未来学校的管理制度将突破学制，探索贯通式人才教育培训新模式，构建各类教育相互衔接的立交桥，满足大家对教育选择的个性化、多样化要求，探索全周期、全过程、全方位的创新人才教育培训。宝山未来学校将探索跨学段融合、贯通式培养、普职融合、弹性学制，打破唯分数的升学机制。

  未来学校的环境将构建教育智能体，让智能元素嵌入装备、应用中。一方面，将每一本教材都嵌入智能型数字教材系统，纸质教材与智能终端结合，实现知识结构图谱化、资源组织系统化、学习数据可视化、学习管理智能化；另一方面，将智能技术和资源深度嵌入教育装备，通过智能终端和装备将优质教育资源输送至每一个学生，甚至输送至教育薄弱学校和地区，促进教育均衡发展。此外，借助5G、物联网、云计算、人工智能等新技术实现校园管理、服务和生活场景的网络化、数字化和智能化，探索基于数字孪生的实验、实训、场馆、安防、基建、环境监视测定等应用建设，推进教学模式再造、教育评价变革、教育范式重塑。

  总之，宝山区将以注重创新、传递智慧、回归野性、开拓视野、善用技术作为核心价值，联合华东师范大学、上海师范大学等高校和高科技企业，共同探索虚实融合、数据驱动、开放共享、家校互融的未来学校新样态。

  教育数字化转型是“十四五”期间宝山教育的重点项目，同时也是宝山区城市数字化转型的重要组成部分。宝山区自获批成为“上海市教育数字化转型实验区”以来，努力推进数字化全面赋能教育综合改革的新格局，以构建“教育大脑”和未来学校为核心，以生态搭建为基础，以数据治理为关键，以场景应用为抓手，以购买服务为主要方式，全方位赋能学校的样态革命和范式重塑，促进育人方式的深刻变革。未来宝山将继续全力推进数字化转型试点区建设，努力构筑上海教育的未来发展新优势，为建设数字时代的高质量教育体系贡献“宝山力量”！

  [3]祝智庭,胡姣.教育数字化转型的实践逻辑与发展机遇[J].电化教育研究,2022(1):5-15.

  [5]张文波.中小学教育信息化发展新阶段问题的现状及对策研究[J].中国电化教育,2014(5):39-43.

  [9]张硕.大数据提升教育治理与服务能力——北京市东城区教育“数据大脑”建设与思考[J].数字通信世界,2021(11):200-201,204.

  [10]王素.未来学校：为学生提供更适合的高质量教育[J].现代教育,2021(8):3.

  《中国教育信息化》创刊于1995年8月，是由中华人民共和国教育部主管，教育部教育管理信息中心主办，面向国内外公开发行的国家级学术期刊。期刊内容力求全面深入地记录我国教育信息化的建设进展、研究与应用成果和行业发展状况，开展我国教育信息化发展状况调研和教育信息化国际比较研究，服务于国家教育宏观决策；力求全面准确地把握教育信息化相关的方针政策和标准规范，及时追踪ICT前沿技术的发展的新趋势及其与教育的融合，深度挖掘教育信息化建设与应用的体制、机制创新，服务于我国教育信息化实践。