基于“学校大脑”的校园数字新基建架构策略研究

孟旭东

【摘 要】本文从真正认识以“学校大脑”为主的校园数字新基建开始，对“学校大脑”的建设原则进行分析，进而提出“学校大脑”建设的底层数据架构、应用设计研发、数据集中呈现等架构策略，系统地介绍了“学校大脑”架构过程中的一些真实情况和应对方法，从而形成基于“学校大脑”的校园数字新基建建构策略。

【关键词】学校大脑；数字新基建；数字孪生

【中图分类号】G434   【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2023）08-024-03

2021年，教育部等六部门发布《关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》提出，建设教育专网和“互联网+教育”大平台，为教育高质量发展提供数字底座；建设物理空间和网络空间相融合的新校园，拓展教育新空间；开发教育创新应用，支撑教育流程再造、模式重构；提升全方位、全天候的安全防护能力。[1]

冷思考：日益红火的“学校大脑”

数字化改革浪潮背景下，越来越多的学校开始建设“学校大脑”，利用多种可视化图形集中呈现学校在数据治理下的成果，然而我们也看到一些值得思考的现象。

1.为了数字化而数字化

为了实现数字化建设的各类数字大屏，虽然看起来科技感很强，但细看里面呈现的各类数据，很多是学校的基本设备数据、教师基本信息数据、学生数据汇总统计等，在很长一段时间内这些数据可能不会发生变化，可以说是一些“死”数据，简单说，用一张Excel表就可以制作出来。这样的数据大屏呈现的意义何在，对学校的促进作用何在？

2.数据孤岛下的假数据

学校的信息化建设，尤其在软件开发层面，目前很少有学校能拥有一个完善的数据底层平台，学校在用的各类系统之间缺乏数据共享，数据孤岛现象仍是目前最大问题之一。学校有很多数据，但缺乏对接，数据大屏的建设很难“一下子”把所有的数据进行整合，这需要一个很长的数据对接和数据清洗的过程，如果仓促建设数据大屏势必会产生一些假数据。

3.流程再造的教师负担

数字大屏的目的并非是数据，数据是伴随着业务流程产生的，但目前为了让数据尽快呈现，很多学校大刀阔斧对原有的工作业务流程进行再造，要求教师所有的工作必须通过开发的应用软件来开展。教师在这个过程中被动填写了大量表单，大大增加了工作负担，这跟数字化改革就背道而驰了。

重认识：校园数字新基建下的“学校大脑”

以人工智能、大数据、物联网等技术为主的“学校大脑”融合学校管理，实现数字校园新的转型和升级，是顺应国家数字化改革推进的趋势和方向。[2]建设的时候应遵循以下原则。

以人为本：数字化建设的核心是服务于人，让学校里的每个人都能感受到数字时代带来的便利，在建设“学校大脑”的时候必须注重以人为本的理念，站在一线教师、管理人员、学生的角度去思考建设框架，这些对象是唯一评价“学校大脑”是否最终建设成功的角色。[3]

以通为本：“学校大脑”以管理作为根本，贯彻到学校管理的各个方面，因此建设时需要注重各个子系统之间的打通，通过底层数据平台的公用、统一认证入口等破解信息孤岛的现象，从而保证系统整体架构的完整和有效。

以用为本：“学校大脑”的目的在于优化管理，最终还是要回到学校管理中去，是伴随着学校管理的推进而生的。因此系统的建设应充分把握实用性的特点，充分调动学校管理中的各项资源，实现资源利用的最大化，用最少的成本去办最有效的事情。[4]

强架构：基于“学校大脑”的校园数字新基建架构策略

基于“学校大脑”的校园数字新基建项目建设，在明确目标和建设原则之后，需要完善的整体架构（图1），才能指导“学校大脑”真正落到实处。

1.夯实底层平台，构建数据大道

一个完善的底层数据平台对于“学校大脑”的建设可以说是至关重要，也是最为困难的事情，但却也往往是建设主体最容易忽视的地方，在底层平台的建设上应注重以下几点。

（1）注重开放共融

除传统意义上的底层数据库之外，“学校大脑”更需要的是做好与现有其他系统之间的数据对接，因此在设计的时候需要体现较强的开放性，能允许其他系统的数据字段进行标准化对接或是融合对接。除此之外，也要实现钉钉、微信等多系统间的身份统一认证，打通用户的多系统身份问题。

（2）分级设置权限

分级管理是数字化管理的一个重要方面，数据权限的分级也保证了数据的安全性，避免因数据扩散而造成教师之间的矛盾激化。“学校大脑”指向的是学校的后勤、教学、德育等各条线的管理方式，根据管理方式设计系统中人员的权限分级，根据人员职务、学科等因素划定角色，并确定各个角色的数据使用权限。

（3）强化数据对接

针对现有的数据和非结构化的數据，底层平台需要做好数据对接。一方面针对已有的系统平台，通过学校组织牵头与原有平台的开发公司做好数据库的对接。其次在数据对接的过程中，利用标准化的接口方式实现数据对接的桥梁，同时也为后期多种系统之间的打通提供了便利，弱化信息孤岛现象。

2．设计多维应用，畅通数据采集

数据一定是在应用推行中逐步积累的，只有让应用的设计开发被教师们接受，让管理和技术深度融合，才能真正实现数据源的源源不断。

（1）应用开发注重“减”字当头

当前学校的信息化并非是缺失状态，反而会出现过剩的情况，信息化不应成为教师们的工作负担，反而应帮助其简化工作。同时学校里有部分管理过程冗余度高，按照传统方法往往需要大量的人力成本，而这些重复、机械的事情，也大大降低了教师的职业幸福感，亟待改良。

简化教师日常工作大量、重复、机械的工作，强化数据收集整理，让家长及时收取信息和填报信息，通过移动终端实现学生在校的全方位服务，同时为班主任和中层部门提供便利，降低了大量的统计和汇总工作。

（2）数据采集“联”字当头

数据来源于各种应用，但纯粹靠用户的使用远远不够，随着物联网设备的不断普及，物联校园的建设为“学校大脑”提供了大量的数据支撑。[5]智能摄像头、闸机、电子班牌、智能灯光及各类传感器的使用，为数据采集提供了便利，让无感化的采集成为可能。

随着传感器技术的不断改进，校园里面的各类学习空间可以充分结合传感器进行数据采集，如智慧农场、智能气象站等智能学科教室，不仅实现数据采集的自动化，同时也能引导学生充分认识新技术下的学习，加强跨学科的整合学习。

（3）应用推行“引”字当头

互联网时代遵循用户至上的原则，通过引导刺激来推行软件和应用，找到使用者最关心最迫切的需求应用作为切入口，使其慢慢赢得用户，“学校大脑”的应用推广不宜一下子全部铺开，应该逐步开展，可采用以下原则。

原则1：小切入口，简易应用。通过一些简易应用，例如工资条、外出审批等让教师们能快速入手，引导教师进入“学校大脑”的整体系统框架之中，并结合具体案例适时推出应用，让教师们有逐步接受的过程。

原则2：换位思考，教师培训。新平台的使用肯定需要进行一定的培训，而“学校大脑”各类应用的培训更是需要“将心比心”，站在教师日常工作的角度出发，真正从老师繁杂工作减负的出发点考虑，这样的培训角度去落实应用推广，更能赢得教师对新平台的好感。

原则3：迭代原则，逐步推行。快节奏时代下人们的认识方式偏向于简洁，从接触陌生事物的角度来说，也是喜欢从简单处着手。为了让教师们对平台的应用更加自然，应遵循从少到多的迭代原则，前期小且精，慢慢再横向和纵向角度拓展，让教师没有学习负担。

3.大脑小脑结合，多元数据孪生

“学校大脑”的数据大屏是数据汇总后的集中呈现，数据来源于多个子应用，是管理过程的数字孪生，促使管理从原来的经验主义转向数字化。

（1）小脑为主，大脑为辅

在“学校大脑”中真正能发挥主要作用的应该是各级各类部门的“数据小脑”，也就是结合自身工作范畴的相关数据呈现，对分管工作有较大的促进作用。通过各种各样的“小脑”设计，结合各自工作范畴开展，化“大脑”为“小脑”，针对各自工作中产生的数据查看分析，优化自身工作，从而让“学校大脑”真正得到运转。

（2）多元终端，多维展示

结合数据权限和工作范畴的“小脑”理念，必然需要各种终端的展示，除了常规意义上的数据驾驶舱大屏展示系统之外，要发挥多元终端在学校管理中的使用，包括学校LED大屏、办公室数据看板、教室门口电子班牌、校园展示屏、传达室“智安”大屏等，让多元终端的呈現结合场景。

（3）预警信息，自动判断

在常态化管理的数据监测中，异常和变化的数据是最具有关键价值的，系统必须要对异常信息做到自动提取和判断，让系统自动为管理者提供决策辅助。提前了解可能会出现的问题，将管理工作从补漏改为预防，避免了很多管理的漏洞，提升管理实效。通过数据的趋势变化，管理者能了解管理体制运行过程中的问题，并采取相应措施。

促落实：“学校大脑”建设的条件保障

“学校大脑”的建设并不简单，是一个非常庞大的系统，并非单纯地架构一块数据大屏就可以实现，其与管理深度融合才能真正发挥出实效，建设一个完善的“学校大脑”需要一定的基础条件作为保障。[6]

1.校长的理想与现实的力量

要完成一个“学校大脑”的建设，首先作为学校的一把手要有数字化改革的理想，有将管理与数字化相结合的理念，并能直击管理的痛点，对症下药；其次“学校大脑”的建设需要大量的资金支持，且是一件连续性的事情，需要一段时间持续投入。

2.技术的力量与管理的对接

要完成“学校大脑”建设，不能完全借助于公司的力量，这不同于采购一套设备，每所学校都一定有很强的个性化的管理特点，某一个公司的产品并不能通用。这个过程中需要管理和技术不断地融合沟通，要充分发挥学校首席信息官的作用，在管理和技术之间做好“翻译”工作。

3.学校的力量与区域的配合

单个学校完成“学校大脑”的建设会有一些困难，目前很多区域都在进行数字化改革，包括教育主管部门。在此背景下，很多学校和区域之间可以形成联动，部分数据中台的建设、云存储的支持可以争取区域的配合，实现数据共通、互惠互利。

“学校大脑”是数字化改革不断推进中的一个新生事物，集成了当前物联网、大数据、人工智能技术在校园中的典型应用，在开展过程中虽然会有一些困难，但相信只要坚持做真实的教育，“学校大脑”对学校数字化改革一定会起到至关重要的作用。[7]

参考文献

中华人民共和国教育部. 教育部等六部门关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见.[EB/OL].（2021-07-08）[2023-06-20].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/202107/t20210720_545783.html.

[3] [4] 浙江省教育厅.浙江省教育信息化“十四五”发展计划.[EB/OL].（2021-07-30）[2023-06-20].http：//jyt.zj.gov.cn/art/2022/1/19/art_1532994_58918646.html.

王运武.“数字校园”向“智慧校园”的转型发展研究——基于系统思维的分析思辩视角[J]. 远程教育杂志，2013，31（2）.

黄荣怀，杨俊锋，胡永斌. 从数字学习环境到智慧学习环境——学习环境的变革[J]. 开放教育研究，2012（1）： 3.

宓詠. 智慧校园离不开资源与应用[J]. 中国教育网络，2011（11）.