人工智能大数据促进智慧教育——专访西安交通大学副校长郑庆华

文/本刊记者 傅宇凡

10月底，在CERNET第25届年会CIO论坛期间，本刊采访了西安交通大学副校长郑庆华。

从1996年起，郑庆华教授即开始带着研究生进行大数据技术的研究，用大数据创新税务系统的智慧化服务，经过二十多年的努力，郑庆华教授的团队与国家电子税务龙头企业税友软件集团，共同研发的国家税务大数据分析平台，即“税务大数据计算与服务关键技术及其应用”项目，荣获2017年度国家科学技术进步二等奖。该技术向全国5000万法人纳税提供了“一对一”服务，每年处理数百亿笔业务和超过800TB税务数据。

针对9月全国教育大会对高等教育提出的要求，郑庆华教授提出：“信息化是建设双一流的基础和引领，没有信息化就不可能推进教育的现代化和国际化，也不可能实现一流大学一流学科的建设。”对在高校中利用人工智能和大数据推动教育教学深度改革，他和信息化团队做了更多的思考和实践，建立了陕西省高校大数据分析平台、西安交通大学教学质量大数据平台等，他认为：“技术是服务于需求的，应将信息化从过去一般性的手段和工具，变成智慧化的分析、对决策的支持，这是非常重要的一个转变。”

让智能成为大学的标签

《中国教育网络》：近两年来，人工智能、大数据等技术成为高校新增的热门专业，您认为人工智能如何参与教育教学的过程？

郑庆华：历史上还从来没有一项技术像计算机和互联网技术那样，在短短几十年的时间里，影响和改变了人类社会的一切——计算改变了一切。

在过去的近30年里，计算机、互联网实现了从数字化到网络化，正在向个性化、精细化、智能化发展。人工智能对我们传统的教育教学都将产生重大影响。利用人工智能、大数据技术将能实现智慧教育。

所谓智慧教育，是能够帮助学生、教师及大学进行精准的内容推荐，可以让教师和学生在虚拟环境下进行教学和学习，可以实现教学过程、教学内容以及教学绩效的科学管理，并且对用户实现个性化服务。

具体来说，我认为人工智能可以从三个方面促进智慧教育。通过采集相关方面的大数据，包括海量的教育资源，教育管理大数据，以及教学行为大数据三大类。在此基础上，推动教育方法和手段的智慧化，教学管理与服务的智能化、精细化、个性化，以及实现科学的教学评价和测试。

比如说，高考是通过笔试方式，如果将来利用人工智能和互联网，探索一下如何用虚拟现实、增强现实、多媒体等技术，考察学生的实验设计、动手能力等，系统完整地评价一个学生的知识掌握程度，以及创新创造能力。这样，既能解决安全性、可靠性，知识掌握和认知的问题，同时也能解决从过去的知识考试评价，到能力和知识相结合，全面反映学生的知识创新能力。

《中国教育网络》：您认为信息化应该在高校处于什么样的地位？它能发挥什么样的作用？信息化如何推进大学双一流建设？

郑庆华：信息化应该是建设双一流的基础和引领，没有信息化就不可能推进教育的现代化和国际化，也不可能实现一流大学一流学科的建设，也不可能实现一流的管理和服务，也难以做到精准化个性化的服务。所以，信息化是一流大学最重要的一个基础设施，与建筑基础设施、水电暖服务基础设施相比，它不仅影响和渗透到每一个工作和学习环节，也体现在每个人的思维当中，体现在每个人的工作和学习的手段与方法当中。

信息化在当下比20年前显得更为迫切和重要。第一，我们需要更加精准及时地了解世界的动态、科技的动态，社会的需求动态，供我们做有效的决策、快速的响应；也需要了解学生和教师的思想动态，了解他们的内心需求，乃至怎么去评价一个人的学习效率和质量。比如博士生在做研究，他可能要看很多文献，他到底看了哪些文献？对文献的研究深度怎么样？对哪些知识点感兴趣？经常引用哪些学者的论文？如果用信息化来做这个评价的话，就很容易把这些内在的联系挖掘出来；但是如果靠人工去管理和理解的话，就很难找出这些关系。所以，信息化建设应该与当下大学承载的使命、它的服务对象，以及国际国内的前沿动态等密切关联。

第二，我认为最根本的就是要把信息化从过去的一般性的手段和工具，变成智慧化的分析，对于决策支持，这是非常重要的一个转变。现在的信息化建设，要从过去的能够上网获取信息，到2.0时代，计算机、人和互联网能够实现互动与交流；到了3.0时代，则进入智能化、智慧化阶段，支撑学校的各项决策和发展。在这一进程中，人类获取知识的效率会更高，会更加精准，人和人之间的交流和互通会更加高效，这个距离也会更加缩短。在大学里，我们既可以了解宏观整体的动态，也可以掌握每一个教学过程的精准化、个性化、过程性的信息。因此，要让智能成为未来信息化建设的一个显著标签和特点，成为我们推动各项工作前进、改革创新的一个强大支撑力量。

技术要服务于需求

《中国教育网络》：西安交通大学这几年的信息化建设主要着眼于哪些方面？您一直关注大数据技术的研究与应用，能否结合介绍一下西安交通大学将大数据技术应用于教育教学过程的一些实践？您认为大数据在未来的大学里会有什么样的作为？

郑庆华：西安交通大学的信息化建设这些年主要着眼于以下几个问题。

第一，信息化与人才培养、科学研究、教师的评价管理服务以及生活后勤等深度融合。这些工作与学校的中心工作紧密相关。我经常跟网信中心的同事说，信息技术一定要始终围绕学校的发展需求和发展目标来设计，技术要服务于需求，技术要推动需求的发展。

在人才培养方面，我们开发了一个大数据平台，它采用微信与物联网+云计算技术，可以实时动态、清晰地采集学生第一课堂、第二课堂的数据，打造一个教育教学质量实时监测大数据平台。通过大数据平台，我们可以精准了解学生在第一课堂中的成绩、到课率、抬头率、评教、就业、高考绩点、课堂视频、课堂直播，实现督导评价、教管评价、同行评价、自我评价、学院到课率、学生考勤，还可以精准了解学生的社交关系、生活饮食规律、学习状况，了解他参加社团活动、参加志愿者活动的情况等等。这样对我们提前发现学生问题，实施精准帮扶，起到了非常重要的促进作用。

第二，解决了数据融合的问题。大数据，简单地说，不光是数量大，更重要的是指全口径的数据采集。过去学校各个部门都在按照自己的部门职能、承担的工作任务，开发业务信息系统，但是部门之间存在数据鸿沟，缺乏相互督导，这种情况比较严重，很明显。现在我们把整个业务链条打通，成立了学生事务大厅，实现一站式的网上服务。这项工作前期需要基础层面的数据标准以及数据接口、数据交换、数据共享。

举个例子，学生要办理出国留学手续，他既要经过班主任、辅导员的审批，又要经过教务处、学生处、国际处的审批，还要到财务处办理报销手续等等一系列流程。过去这些都是学生挨个部门去办理，现在整个业务链打通以后，学生在网上操作就完成了，从根本上提高了办事的效率，实现了一站式服务的根本目的。

第二个例子是面向教师的。教师从进入交大到退休，每年承担的教学任务、科研任务、管理服务工作等等，这些数据也进行了全方位的采集和打通。教师发表了哪些论文，承担了哪些科研任务，这些数据或分散在科研处、学院、人力资源部等不同部门，或者根本就没在系统中。因此，需要教师不断地重复填表，这个问题很困扰大家。现在将这些数据全部打通，建立了教师综合管理平台，与师生有关的各类数据，从人事到教学科研、公务活动等等，全部都输入到这个平台上。到年底时，教师的绩效考核，会自动生成一个表格，每个教师只需要核对确认即可。各个相关的行政管理部门进行核对，确认数据的正确性、真实性。

这些例子都是数据从孤岛走向融合，从个体变成共享，突破传统做法之后产生的巨大效益。包括学科发展的动态数据、网络舆情实时监控、后勤生活数据等等，目前都还处于数据融合阶段，未来，如何从数据融合变成智慧分析和决策，从中帮助人们找出管理的漏洞、师生的热点，以及发现学科建设中、或师资队伍中存在的短板和问题，从而进入智能化的研判，这是下一步要解决的重大问题。

第三，评价与测试的变革。目前对学生的测试方式还是纸和笔、卷子和答卷，在规定时间内完成考试，教师改卷出成绩，形成对学生的评价。这个方式延续了一千多年，但是在人工智能大数据时代，我认为这种方式完全有可能被颠覆。目前的考试无法评价学生的实验设计能力。比如，让学生现场设计一个电动实验，或一个力学实验，或是设计一个模具，一是考试环境不具备，二是大规模的考试也不允许。但是人工智能虚拟现实、增强现实这种互动式的人机交互技术改变提升以后，这种环境完全有可能突破！因此，我们要研究基于人工智能技术的测试评价方式。

以上这些是未来人工智能促进智慧教育非常重要的一些方向，对教育本身具有很大的倒逼和影响。

伦理问题要通过管理规范来解决

《中国教育网络》：您如何看信息技术能够倒逼教育教学深化改革？技术能改变和影响学生的价值观和人生观吗？

郑庆华：利用大数据人工智能技术，提高教学质量，提高教学的有效性、针对性，提高教学的互动性和研究探索性，真正把因材施教这种理念变成切实的技术手段。

在教学过程中，如何了解学生的认知背景及其对教学内容感兴趣的状态，而不是对牛弹琴，技术手段完全可以实现。俗话说“对牛弹琴”，都认为是牛笨，而换一个角度，事实上是弹琴的人选错了对象。利用大数据技术进行分析，就可以提前了解学生的需求和他知识掌握的水平，在此基础上，既有共性问题，也有针对性地进行资源推荐和问题设计，这才是真正的翻转式、研讨式的教学。也走出了传统千篇一律的课堂教学模式。

同时，评价方式的改革，也会倒逼教师进行课程教学的改革。考试是一根指挥棒，传统对学生的考试仅考察知识掌握，教师必然是按照这个要求，专注于知识的宣灌，但是，如果评价方式转向对学生能力的考察，教师做实验设计的教师，必须要把知识和能力相结合，实践和理论相结合，必然改变课堂教学方式。这也是我们正在研究的方向，这项研究很有意义，未来我们的考试将评价什么，这个问题非常重要。

当下大学生学习有功利化倾向，对功名利禄的追求，这是人的本性，对大学生的价值观和人生观产生影响。但是这些并不是一成不变，是可以改造、可以教化的，技术可以产生潜移默化的作用。

举一个简单的例子，比如说过去“车让人”这件事情是做不到的，原因是什么？手段跟不上，不可能每个路口都布置两个警察维持秩序，这个代价成本太大。现在我们也在号召，也有制度，但是做不到，而且触犯了规定也没成本。现在不一样了，所有的路口设立摄像头，触犯规定就投放在路口的大屏幕上，形成监督并且会纳入失信名单，大家就都能做到。新加坡是一个智慧城市，人民的素养很高，但是它的前提是严格的制度管理和先进的技术手段。

过去有很多做不到的事，现在逐步做到，是因为技术让人变得更规范、更文明。当然也存在另一个问题，技术手段落后于管理的需求。

技术手段是需要与管理需求相匹配的。网上为什么大量存在虚假的、诈骗的信息，黄赌毒色情信息？尽管政府也在三令五申、三番五次打击，包括针对网络安全的专项行动，出台了互联网环境的许多法律条文，但是由于技术手段跟不上，依然是屡禁不止。从根本上来说，这是生产力落后于生产关系，技术手段跟不上管理需求。

当然，这是一个渐进的过程，需要技术的进步推动管理的变革，也需要管理的需求驱动技术的更进一步提升。

《中国教育网络》：大数据的利用，不可避免要讨论到数据的隐私问题，您是如何看待这个问题的？

郑庆华：西安交通大学的大数据分析平台采用数据脱敏的隐私保护技术确保学生的隐私。关于高校中大数据利用的伦理问题，我认为有三点认知。首先，所有的系统都有严格规范和安保措施，数据提取与分析服务于高校管理，目的是帮助了解学生在校的学习和生活动态，以便更好地管理学生；其次，职业操守决定了对数据的利用不会走到滥用；第三，不同系统之间是有逻辑关联性的，相互之间要形成衔接，什么样的人可以有什么样的权限是有规范的。而这一切都需要依靠规范管理来实现，由一系列的制度保障和规则进行约束。因此，解决大数据应用过程中的数据隐私问题，需要有更严格的监管和规范来进行管理。