教育信息化步入數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代

【摘要】教育面臨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機遇與挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)驅(qū)動下的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是指以數(shù)據(jù)為核心，通過人工智能、5G、區(qū)塊鏈等技術(shù)，實現(xiàn)教學模式、教學評價、教師教研等方面的全方位變革。本文從城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的視角引入，指出數(shù)據(jù)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，闡釋了數(shù)據(jù)智能和數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的內(nèi)在機制與邏輯。同時，根據(jù)數(shù)據(jù)治理面臨的挑戰(zhàn)，提出了區(qū)校兩級教育數(shù)據(jù)治理的實施方案。最后對教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來發(fā)展提出了幾點建議?！娟P(guān)鍵詞】教育信息化;數(shù)據(jù)智能;數(shù)據(jù)驅(qū)動;數(shù)據(jù)治理;教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型2020年元月，上海市公布全面推進城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的意見。“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”這個概念，最早出現(xiàn)在經(jīng)濟領(lǐng)域。2018年11月，習近平主席在二十國集團領(lǐng)導人峰會上指出，“世界經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢所趨，新的工業(yè)革命將深刻重塑人類社會”。由經(jīng)濟帶動，上海率先推動經(jīng)濟、生活、治理的全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在上海的總體數(shù)字化轉(zhuǎn)型舉措中，教育當然也是重要的組成部分。由于教育的重要性、轉(zhuǎn)型的復雜性，以及將帶來的示范作用，2021年7月，教育部復函上海市政府，同意將上海作為全國教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的試點區(qū)，這標志著教育信息化步入了數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代。教育，作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要組成部分，其核心目標是以數(shù)據(jù)驅(qū)動教育的“整體性轉(zhuǎn)變、全方位賦能、革命性重塑”。數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育變革步入了數(shù)字化轉(zhuǎn)型時代，以智能技術(shù)為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)驅(qū)動效能，促進數(shù)字技術(shù)與教育的深度融合，實現(xiàn)教育形態(tài)、教育服務、教育治理等方面的全方位賦能、綜合性變革，成為未來教育的發(fā)展方向。以數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育變革引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注與重視。2020年9月，聯(lián)合國教科文組織、國際電信聯(lián)盟和聯(lián)合國兒童基金會聯(lián)合發(fā)布了《教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型：學校聯(lián)通，學生賦能》，明確提出要關(guān)注教育的數(shù)字化連通。同年，歐盟發(fā)布了《數(shù)字教育行動計劃（2021-2027年）》，將“促進高性能的數(shù)字教育生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展”和“提高數(shù)字技能和能力以實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”兩大戰(zhàn)略事項作為未來推進的重點工作。近期，我國教育部發(fā)布的《教育部2022年工作要點》中明確提出：“要實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，加快推進教育數(shù)字轉(zhuǎn)型和智能升級。”各層面的戰(zhàn)略規(guī)劃都指向新一輪技術(shù)革命與教育生態(tài)系統(tǒng)的重塑，大力實施教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，成為當前教育信息化的熱點。相比已經(jīng)讓普通市民感受到便利的城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型，教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵在于利用數(shù)字化轉(zhuǎn)型助力解決教育中的核心問題和難點痛點，創(chuàng)建教育發(fā)展新環(huán)境、更新數(shù)字教育資源、提供全面的數(shù)字公共服務，真正提升人民群眾的獲得感和滿意度。但是，在轉(zhuǎn)型的過程中，難點就是如何打通應用之間的數(shù)據(jù)壁壘，激活數(shù)據(jù)價值，構(gòu)建起數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，更好地賦能民生服務，實現(xiàn)學、教、管、評等多場景的建設(shè)與應用。數(shù)據(jù)作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持者認為，世界萬物皆可量化，世界的本質(zhì)理應是數(shù)據(jù)[1]。數(shù)據(jù)改變了人們看待、理解事物的發(fā)展方式，泛在海量的數(shù)據(jù)被采集應用到教育領(lǐng)域，數(shù)據(jù)正成為一種推動教育變革的核心要素和寶貴資源，同時也是驅(qū)動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。1.數(shù)據(jù)智能當前，基于人工智能技術(shù)的數(shù)據(jù)智能化、多元化和個性化應用正在推動教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型[2]。數(shù)據(jù)智能作為數(shù)據(jù)驅(qū)動的高級發(fā)展階段，進入了自動化、智能化驅(qū)動狀態(tài)，業(yè)內(nèi)將之隱喻為“人工智能教育大腦”。其主要內(nèi)涵是大數(shù)據(jù)與人工智能、機器學習算法等進行緊密結(jié)合，賦予了數(shù)據(jù)感知、理解、推理、決策等能力，從而實現(xiàn)對大規(guī)模非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的處理加工，最終“提煉”出所需的、有價值的信息。數(shù)據(jù)智能的實現(xiàn)基礎(chǔ)是對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集進行深度追蹤、結(jié)構(gòu)化組織與動態(tài)監(jiān)測[3]。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能，促進數(shù)據(jù)融合、關(guān)系挖掘、問題診斷等方面的智能應用，其中最關(guān)鍵的核心技術(shù)是教育數(shù)據(jù)中臺和智能分析引擎。（1）教育數(shù)據(jù)中臺教育數(shù)據(jù)中臺簡單地說就是教育數(shù)據(jù)的匯集倉庫，致力于將教育數(shù)據(jù)進行融合、處理，使之成為可理解、可使用、可管理的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，并將教育數(shù)據(jù)服務于教育體系之中[4]。具體的架構(gòu)主要包括底層的數(shù)據(jù)環(huán)境、數(shù)據(jù)中臺建設(shè)、數(shù)據(jù)治理機制等。其中，底層的數(shù)據(jù)環(huán)境是整個架構(gòu)的基礎(chǔ)，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、5G、數(shù)據(jù)平臺等工具對多場域、多空間、多維度的數(shù)據(jù)進行采集;數(shù)據(jù)中臺則是通過數(shù)據(jù)技術(shù)對采集到的大規(guī)模數(shù)據(jù)進行存儲、加工、計算、分析、流通等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準服務;數(shù)據(jù)治理機制等主要通過加強數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全的管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流通的科學性與合理性。（2）智能分析引擎智能分析引擎是通過測試評估、分析挖掘、調(diào)整適應等系統(tǒng)化流程操作，為個性化學習樣態(tài)提供有力支持[5]。一方面，智能分析引擎以用戶行為數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用深度學習等機器學習算法，構(gòu)建教育數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對用戶“千人千面”的個性化推薦，滿足多場域教與學活動的開展。另一方面，智能分析引擎能夠聚集大量的學習資源，并且通過算法和規(guī)則構(gòu)建優(yōu)質(zhì)的資源庫。2.數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型目前教育系統(tǒng)正處于信息化驅(qū)動變革的關(guān)鍵窗口期。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是教育系統(tǒng)變革的關(guān)鍵特征，也是科技創(chuàng)新全方位賦能教育綜合改革、支撐高質(zhì)量教育體系建設(shè)的重要途徑[6]。以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的教育變革與重塑，不僅需要考慮學生學的業(yè)務數(shù)據(jù)，還要深入到教、管、評等多個方面。圖1從價值、目標和實踐三個層面探討數(shù)據(jù)智能驅(qū)動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的內(nèi)在機制與基本邏輯。（1）價值邏輯：推動教育的高質(zhì)量發(fā)展數(shù)據(jù)的智能化、科學化，實現(xiàn)了教育與學生學習、教師發(fā)展、學校管理等方面的融合，促進了學生的個性化學習，提升了教師的專業(yè)能力和學校精細化、科學化管理水平，從而有效地推動了教育的高質(zhì)量發(fā)展。在學生學習方面，通過實時捕獲和識別學習者的課堂行為（動作、語言等）、心理（情緒、人格）、生理（血壓、腦電波等）等多模態(tài)數(shù)據(jù)，以更加全面、準確地反映學生的認知水平、高階思維發(fā)展等情況[7]。在教師教研方面，以數(shù)據(jù)賦能，實現(xiàn)對教研“外顯”的管理與評價[8]，促進精準教研的發(fā)生。在學校管理方面，人工智能技術(shù)將數(shù)據(jù)和算法相融合，助力教育管理的科學決策，實現(xiàn)了人與機器的高水平協(xié)作。人機協(xié)同成為未來學校發(fā)展的新形態(tài)。在教育治理方面，數(shù)據(jù)的精準化、智能化，推動多方主體協(xié)同參與，實現(xiàn)管理決策的科學化、透明化。同時，在政府、企業(yè)、學校所構(gòu)建的新型社會關(guān)系中，創(chuàng)生出以數(shù)據(jù)服務為核心，從智能硬件、軟件開發(fā)到定制化服務為一體的新教育產(chǎn)業(yè)鏈，推動教育的高質(zhì)量發(fā)展。（2）目標邏輯：提升教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型能力從宏觀層面來說，基于數(shù)據(jù)智能的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，一方面是推進國家教育現(xiàn)代化和教育高質(zhì)量發(fā)展的重要引擎，同時也是全方位賦能教育綜合改革、促進教育公平的關(guān)鍵特征;另一方面，數(shù)據(jù)智能驅(qū)動的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，是促進信息技術(shù)與教育教學的深度融合，支撐構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+教育”新生態(tài)，推進教育一體化進程的重要抓手。從微觀層面來說，基于數(shù)據(jù)的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型可以實現(xiàn)以下幾個目標：一是助力課堂教學模式的變革。通過對課堂中教師和學習者全方位、多維度的建模分析，形成基于數(shù)據(jù)的“采集—應用—分析—反饋”流程，將原本模糊的經(jīng)驗驅(qū)動的教育活動通過數(shù)據(jù)清晰地描述出來，幫助教師全面了解課堂教學情況，為課堂教學模式的改進和教學結(jié)果的優(yōu)化提供依據(jù)。二是提升教師的教研效能。依托數(shù)字技術(shù)、大數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了教研活動方式由形式單一、經(jīng)驗主導、小范圍協(xié)同，向大規(guī)模協(xié)同、數(shù)據(jù)深度挖掘的精準教研轉(zhuǎn)變，為教師教研能力的提升、促進其專業(yè)發(fā)展予以數(shù)據(jù)維度的有力支持。三是改變教育評價方式。通過將課前、課中、課后多場域多維度的數(shù)據(jù)進行采集，促進教育數(shù)據(jù)從傳統(tǒng)的考試成績到現(xiàn)在全過程的“質(zhì)變”，構(gòu)建個性化的學習者數(shù)字“畫像”，為科學決策、個性發(fā)展、智能監(jiān)管等提供智能化的支持。四是提升教育管理的科學性。大數(shù)據(jù)為學校的科學治理提供服務，利用大數(shù)據(jù)平臺開展教育大數(shù)據(jù)主題分析，如校園安全監(jiān)控、食堂管理、體質(zhì)健康監(jiān)測等，通過對校園管理數(shù)據(jù)、師生動態(tài)數(shù)據(jù)的分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化教育決策和管理。（3）實踐邏輯：實現(xiàn)數(shù)據(jù)應用的完整閉環(huán)為了打破數(shù)據(jù)孤島問題，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育升級，在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實踐中將重點圍繞教育數(shù)據(jù)治理來推進和實現(xiàn)數(shù)據(jù)應用的閉環(huán)。關(guān)于數(shù)據(jù)閉環(huán)，就是從數(shù)據(jù)被感知、采集，然后通過各個層次的計算、推理、分析，最終利用人工智能技術(shù)產(chǎn)生新的模型和決策，并將這些決策應用到終端，形成業(yè)務場景與數(shù)據(jù)的一整套流程，實現(xiàn)教育數(shù)據(jù)最理想的價值狀態(tài)。數(shù)據(jù)閉環(huán)形成之前，非常關(guān)鍵的一步就是對數(shù)據(jù)進行融合。目前數(shù)據(jù)融合在實踐應用中剛剛起步，如上海市通過構(gòu)建市、區(qū)、校三級教育數(shù)據(jù)中臺，以互聯(lián)的方式，實現(xiàn)各級教育中臺數(shù)據(jù)的融通共享。以教育數(shù)據(jù)治理應對挑戰(zhàn)1.數(shù)據(jù)治理挑戰(zhàn)不同于其他領(lǐng)域的數(shù)據(jù)治理，教育系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)來源廣泛、各類應用種類繁多，以致于出現(xiàn)多元數(shù)據(jù)難以做到“一網(wǎng)通辦”“一網(wǎng)統(tǒng)管”，這成為教育數(shù)據(jù)治理所面臨的重要問題。究其原因，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：一是教育業(yè)務場景的抽象具有領(lǐng)域門檻，且常常呈現(xiàn)標準化程度低的特點;二是教育業(yè)務中需要模型化的教學知識、學生知識、教學法知識，尚處于不斷深化認識的過程中，標準化、模型化程度較低;三是教育信息化的應用普及相對滯后于其他領(lǐng)域，師生數(shù)字軌跡的形成尚有較大差距。2.區(qū)校兩級數(shù)據(jù)治理實施方案在參與上海的教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作中，我團隊針對數(shù)據(jù)治理的上述挑戰(zhàn)，基于教育場景中數(shù)據(jù)的特點，以教育數(shù)據(jù)開放共享規(guī)范體系、數(shù)據(jù)分析模型、數(shù)據(jù)管理工具等方面已開展的建設(shè)性探索為研究基礎(chǔ)，構(gòu)建了區(qū)校兩級數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)，以便為數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。區(qū)校兩級教育數(shù)據(jù)治理系統(tǒng)的總體思路，可以概括為三句話：一是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接入并賦予語義，以建立師生用戶的數(shù)字軌跡;二是在教育業(yè)務分析模型基礎(chǔ)上，結(jié)合成熟的數(shù)據(jù)治理服務，形成教學數(shù)據(jù)智能引擎;三是本著“應用為王”的理念，推進應用的開放和接入。系統(tǒng)的示意圖如圖2所示。（1）數(shù)據(jù)工具集數(shù)據(jù)應用工具集是為相關(guān)用戶提供封裝與集成的數(shù)據(jù)及應用管理的窗口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)API的建設(shè)與應用API的管理，為各類應用數(shù)據(jù)融通提供通道。主要包括開放應用管理工具、數(shù)據(jù)管理工具和模型管理工具。通過數(shù)據(jù)工具集，一方面能夠便捷高效地管理復雜數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)互操作;另一方面，支持數(shù)據(jù)模型個性化應用，充分挖掘數(shù)據(jù)價值。（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動智能引擎數(shù)據(jù)驅(qū)動智能引擎即所謂的輕量級教育中臺，主要以教與學活動的個性化特征為切入點，通過對學生過程性行為數(shù)據(jù)、教師教學過程數(shù)據(jù)與核心素養(yǎng)內(nèi)在結(jié)構(gòu)進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)對教學活動數(shù)據(jù)、作業(yè)測評數(shù)據(jù)、素養(yǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及教師教研數(shù)據(jù)等進行多維度的挖掘、處理與分析，為學生個性化自主學習、教師精準教學提供支持，以滿足多場景的個性化教與學需求。同時，以數(shù)據(jù)驅(qū)動智能引擎核心模型（教與學有效行為發(fā)現(xiàn)與分析模型、素養(yǎng)結(jié)構(gòu)深度刻畫與診斷模型、個性化素養(yǎng)提升與干預決策模型）為基礎(chǔ)，結(jié)合教育技術(shù)學理論，搭建服務于教育的各類模型。（3）開放應用池統(tǒng)一集成與管理APP是解決目前區(qū)域?qū)W校信息化應用軟件系統(tǒng)混亂，無標準、無監(jiān)管問題的重要手段;是教育資源公共服務平臺的延伸，滿足了學校、教師、學生、家長多方高效溝通與教育教學的需要。未來教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向1.價值導向：增強理論引領(lǐng)與典型示范作用數(shù)智時代，教育的發(fā)展重心應落腳于教育，而非一味注重技術(shù)的介入。應該加強教育基本理論、原理的研究，以創(chuàng)新的教育理論詮釋教育系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律。首先，數(shù)字時代改變了人們的學習、工作方式，為了幫助學生獲得最佳的學習效果，我們需要“可見的學習”。哈蒂主張“可見的學習”，認為教與學的過程及結(jié)果對教師和學生而言都是清晰可見的[9]，把學習看成是一種基于數(shù)據(jù)的結(jié)果分析過程。因此，在探究教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的相關(guān)教育理論中，需要充分利用數(shù)據(jù)去考慮教師和學習者等因素，對理解教師激活學習者的學習具有重要意義。其次，隨著多模態(tài)感知技術(shù)的發(fā)展，借助經(jīng)典教育理論和多媒體學習認知理論探究學習者對信息的感知、加工、理解，運用多模態(tài)數(shù)據(jù)的采集分析方法，剖析學習者學習發(fā)生的表征，實現(xiàn)對學習者學習全過程、全方位的建模，為多學科融合的教育理論體系的構(gòu)建提供支持。再次，示范引領(lǐng)方面，在市級統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)上，區(qū)域、學校努力探索“先行先試”的創(chuàng)新體系，做好本區(qū)域、本學校優(yōu)秀案例或?qū)嵺`經(jīng)驗的總結(jié)工作，形成可推廣、可復制的經(jīng)驗。2.數(shù)據(jù)智能：促進學、教、管、評多場景應用教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是一個長期系統(tǒng)工程，其實踐和發(fā)展的過程涉及各級各類教育行政部門的統(tǒng)籌規(guī)劃，國家、市區(qū)、學校缺一不可，僅憑一方的改變，難以實現(xiàn)成功轉(zhuǎn)型。在學校層面，要做好教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的試點工作，首先就是以日常教學為突破，通過對課堂中教師和學習者的建模分析，形成基于數(shù)據(jù)采集、分析、應用的閉環(huán)，為課堂教學模式的改進和教學結(jié)果的優(yōu)化提供支持。其次，重構(gòu)教育評價方式。以學生在學習過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，形成學生核心素養(yǎng)發(fā)展階段評價報告，構(gòu)建“五育并舉”的學生綜合素質(zhì)評價體系，創(chuàng)新和完善學生品德發(fā)展、智育啟發(fā)、身心健康、審美能力和勞動實踐的評價新機制。此外，優(yōu)化管理機制，促進數(shù)字軌跡支撐的精準治理。3.應用為王：開發(fā)與建設(shè)更多優(yōu)質(zhì)教育資源數(shù)字化教育資源是提升教育教學質(zhì)量，推動教育數(shù)字化轉(zhuǎn)