文/王泉 苗啟廣 趙大虎

黨的二十大報(bào)告提出：“推進(jìn)教育數(shù)字化，建設(shè)全民終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)、學(xué)習(xí)型大國?！绷?xí)近平總書記指出，教育數(shù)字化是數(shù)字中國戰(zhàn)略的重要組成部分。今年的數(shù)字中國大會(huì)專門設(shè)有一個(gè)“數(shù)字教育發(fā)展與治理論壇”。在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮中，經(jīng)過長期的探索和實(shí)踐，西安電子科技大學(xué)（以下簡稱“西電”）成功構(gòu)建了“AI+教育”新生態(tài)。

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型“怎么轉(zhuǎn)”？

高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型是指通過數(shù)字技術(shù)和業(yè)務(wù)需求的結(jié)合，重塑文化、優(yōu)化流程、提升效率、創(chuàng)新業(yè)務(wù)，是在信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，涉及學(xué)校各個(gè)職能部門，是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，也是優(yōu)化產(chǎn)出的必經(jīng)之路！針對“怎么轉(zhuǎn)”的問題，首先要做的就是分析影響高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要素，執(zhí)果索因，各個(gè)擊破。

目前來看，高校數(shù)字化轉(zhuǎn)型仍需從以下五個(gè)要素入手，夯實(shí)“硬件”基礎(chǔ)。

一是高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。當(dāng)前各個(gè)高校數(shù)字化建設(shè)正如火如荼，但是校務(wù)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、科研數(shù)據(jù)等是否夠用、是否好用的問題依然有待解決，包括西電在內(nèi)的大部分高校都面臨數(shù)據(jù)短缺或數(shù)據(jù)質(zhì)量不高等難題。2023 年，西電針對數(shù)據(jù)治理，設(shè)立了專門的工作小組，著力提升數(shù)據(jù)質(zhì)量。

二是數(shù)字化人才。人才是高校數(shù)字化建設(shè)持續(xù)發(fā)展的核心動(dòng)能。數(shù)字化時(shí)代，高校數(shù)字化規(guī)劃人才和數(shù)字化架構(gòu)人才等極度匱乏。包括西電在內(nèi)的很多高校，都正在或已經(jīng)設(shè)置了數(shù)字化技術(shù)總工程師崗位，培育了專門的技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)。通過引進(jìn)高精尖人才，實(shí)現(xiàn)核心動(dòng)能的有效補(bǔ)充。

三是面向師生的應(yīng)用。懷進(jìn)鵬部長提出“應(yīng)用為王，服務(wù)至上”，應(yīng)用的產(chǎn)生是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。需求決定供給，只要業(yè)務(wù)部門有需求、有想法，在不重復(fù)建設(shè)的前提下，應(yīng)用越多越好，這樣能夠極大提升部門整體服務(wù)效能。在高?；緲I(yè)務(wù)系統(tǒng)均已建設(shè)好的情況下，開發(fā)面向提升師生獲得感、幸福感的小應(yīng)用、小程序，成為日益增長的新需求。

四是數(shù)字化管理的經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)驗(yàn)是影響數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵因素。對于數(shù)字化轉(zhuǎn)型，各個(gè)高?；径继幱诿^過河的初探階段，缺乏經(jīng)驗(yàn)，如數(shù)字化“助管”的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)字化“助教”的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)字化“助學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)字化“助研”的經(jīng)驗(yàn)等。所以針對“怎么轉(zhuǎn)”的問題，其實(shí)一直都在研究和探索。

五是數(shù)字化轉(zhuǎn)型必須的工具。目前而言，高校全方位伴隨性數(shù)據(jù)采集工具、業(yè)務(wù)全流程數(shù)據(jù)治理工具、全要素?cái)?shù)據(jù)模型工具等依然是“短板”。從2022 年底至今席卷全球的ChatGPT，引起了全球教育界的廣泛關(guān)注。但是大語言模型（LLM）是否能夠用于高等教育領(lǐng)域，如何應(yīng)用？這些問題值得我們深思。同時(shí)，大語言模型工具引起了社會(huì)對學(xué)生能力和專業(yè)需求的變化，這都需要高校通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型來迎接這一挑戰(zhàn)。

然而，高校要想“轉(zhuǎn)”好數(shù)字化，僅憑“硬件”基礎(chǔ)依然不足，還需要“軟件”加持，從體制機(jī)制上進(jìn)行變革，做好頂層規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

總之，發(fā)展學(xué)生閱讀能力和水平可以引入數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方法、趣味數(shù)學(xué)知識(shí)等材料，讓孩子學(xué)會(huì)在分享中成長與收獲，讓孩子學(xué)會(huì)獨(dú)立閱讀，自主學(xué)習(xí)，達(dá)到從“要我讀”到“我想讀”和“我要讀”的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生好的閱讀習(xí)慣，最終實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。數(shù)學(xué)教育在開闊學(xué)生數(shù)學(xué)視野、塑造學(xué)生數(shù)學(xué)思維以及提升學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)方面有著不可替代的作用，其重要性不可忽視。

數(shù)字化時(shí)代，面向人才培養(yǎng)目標(biāo)，高校要以學(xué)生為中心，注重能力為重、德育為先、知識(shí)為基，構(gòu)建數(shù)字化支撐的德智體美勞全面發(fā)展的人才培養(yǎng)體系。同時(shí)，高校亟需創(chuàng)新數(shù)字化教與學(xué)的方式，發(fā)展面向每個(gè)人、適合每個(gè)人的教學(xué)體系。此外，在萬物互聯(lián)的智能時(shí)代，數(shù)字化已不僅僅是網(wǎng)絡(luò)這點(diǎn)事，更多的是文化重塑、結(jié)構(gòu)調(diào)整、業(yè)務(wù)重組和流程再造。數(shù)字化的核心在于“化”，把這些“化”的工作做好了，數(shù)字化轉(zhuǎn)型才能“轉(zhuǎn)”好。

如圖1 所示，“十四五”期間，西電從流程優(yōu)化、數(shù)據(jù)中心建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面規(guī)劃了九大行動(dòng)，加速推進(jìn)學(xué)校數(shù)字化轉(zhuǎn)型。到2025 年，學(xué)校預(yù)計(jì)將建成以師生為中心的開放、敏捷、智能的數(shù)字化發(fā)展體系，全面支撐學(xué)校人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)、文化傳承和國際交流工作，打造“AI+教育”的標(biāo)桿大學(xué)。

圖1 西電“十四五”規(guī)劃九大行動(dòng)

AI 賦能教育 數(shù)據(jù)洞見未來

西電自2003 年起，開始培養(yǎng)人工智能方面的人才。整個(gè)學(xué)校以信息學(xué)科為主，師生均具有較強(qiáng)的數(shù)字化素養(yǎng)。在探索過程中，西電通過環(huán)境、資源、教學(xué)、培訓(xùn)、評價(jià)、治理等教育六要素的全新構(gòu)建，建設(shè)了具有西電特色的“AI+教育”新生態(tài)，為全校師生提供數(shù)據(jù)支撐、協(xié)同運(yùn)營、預(yù)警決策、能力培訓(xùn)、資源制作等教育服務(wù)，探索智能時(shí)代高等教育新機(jī)制與新模式。

建設(shè)處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的育人“新環(huán)境”

如圖2 所示，西電建設(shè)了包括學(xué)校水電暖監(jiān)控、安防和消防、實(shí)驗(yàn)室安全以及學(xué)校車輛管理、數(shù)據(jù)中臺(tái)、物聯(lián)中臺(tái)、高算中心等的數(shù)字孿生校園，實(shí)現(xiàn)了全方位的物聯(lián)管控。學(xué)校將大部分的業(yè)務(wù)內(nèi)容裝進(jìn)了數(shù)字校園這樣一個(gè)新環(huán)境當(dāng)中，統(tǒng)一進(jìn)行管控。同時(shí)，西電打造了雙空間一體化的教學(xué)環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了課程實(shí)時(shí)錄播督導(dǎo)教學(xué)、課堂實(shí)時(shí)簽到情況及課堂活躍度和活躍用戶監(jiān)測等。對于智慧實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室門禁管理系統(tǒng)提供24 小時(shí)可自主預(yù)約的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并開放大型儀器設(shè)備，同時(shí)通過熱成像監(jiān)控預(yù)警實(shí)驗(yàn)室安全隱患。

圖2 西電數(shù)字孿生校園覆蓋的內(nèi)容

開放共享的個(gè)性化育人環(huán)境也不可或缺，西電建設(shè)了具有西電特色的智慧體育館和大學(xué)生活動(dòng)中心，為學(xué)生的個(gè)性化成長提供了良好條件。智慧體育館提供線上預(yù)約，對于入館的學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并通過分析獲取學(xué)生的運(yùn)動(dòng)偏好，有效滿足更多學(xué)生的個(gè)性化需求。大學(xué)生活動(dòng)中心也是通過智能場景的物聯(lián)管控等各種方式來記錄學(xué)生課外的學(xué)習(xí)情況。總之，西電通過智能物聯(lián)管控實(shí)現(xiàn)了自主管理、自助服務(wù)等。

為進(jìn)一步打造良好的校園生態(tài)，使師生的生活更加便捷，西電建設(shè)了智慧后勤和智慧書院。智慧后勤方面，比如學(xué)校水電暖的能耗監(jiān)測、校園班車實(shí)時(shí)位置監(jiān)控、食品安全報(bào)警監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室的開放狀態(tài)監(jiān)測等，都已經(jīng)上線使用。智慧書院也實(shí)現(xiàn)了書院實(shí)時(shí)簽到情況監(jiān)測。目前，學(xué)校對師生飲食安全實(shí)施全流程管理、全方位追溯，對校園公車進(jìn)行智能管控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了所有公共樓宇用電計(jì)量到戶，用水計(jì)量到樓。值得一提的是，學(xué)校通過多維數(shù)據(jù)融合對學(xué)生安全進(jìn)行預(yù)警。據(jù)統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確率能夠達(dá)到97%以上。

打造類型重構(gòu)和供給方式重構(gòu)的“新資源”

圖3 西電資源建設(shè)模式

通過人工智能技術(shù)，成功重構(gòu)了學(xué)校教學(xué)資源的供給方式，具體表現(xiàn)在四個(gè)方面：一是通過全程的教室錄像，實(shí)時(shí)自動(dòng)生成視頻資源，積累和沉淀大量的課程資源；二是西電自主研發(fā)的搜索引擎集成平臺(tái)，優(yōu)化生成了更多搜索引擎的結(jié)果，以這一引擎平臺(tái)為橋梁，教師如果在去教室上課路上想到了某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或者案例資源，進(jìn)入教室后即可通過搜索引擎找到想要的課程資源，并將其快速插入課件中，實(shí)現(xiàn)所想即所得的課件生成方式；三是西電智課平臺(tái)支持客戶端12 種語言的實(shí)時(shí)切換和翻譯，對于來華留學(xué)生上課而言，能夠有效解決語言障礙問題，同時(shí)“MOOC 出?！睂?shí)現(xiàn)了“將中文課程中教師的語音識(shí)別成漢字→將漢字翻譯成其他語言→通過TTS 語音合成系統(tǒng)生成不同語言的音頻并合成視頻”，為海外各國提供相關(guān)的課程資源；四是西電基于人工智能與3D 數(shù)字人等技術(shù)，為教學(xué)視頻增加數(shù)字人虛擬教師，受到師生歡迎。

截至目前，西電已經(jīng)實(shí)現(xiàn)課前、課中、課后的全流程覆蓋，竭力打造線上、線下協(xié)同的“雙空間”育人環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前西電全校資源總量累計(jì)約663 萬，教學(xué)題庫量超35.6 萬，覆蓋3500 余位教師，服務(wù)3.9萬余名學(xué)生。課程資源正以每天約1 萬的量持續(xù)增長。

基于人工智能技術(shù)的“新教學(xué)”

如圖4 所示，西電搭建了“三端四側(cè)”的智課平臺(tái)，以智課平臺(tái)建設(shè)引領(lǐng)教學(xué)模式改革。其中，“三端”包括移動(dòng)端、實(shí)驗(yàn)端和教室端，“四側(cè)”是指教師側(cè)、學(xué)生側(cè)、管理側(cè)和家長側(cè)。家長側(cè)為每位家長構(gòu)建了一個(gè)個(gè)人賬號(hào)，通過學(xué)校數(shù)據(jù)共享，家長可以靜默地觀察孩子在學(xué)校的相關(guān)表現(xiàn)，如有沒有按時(shí)吃飯、參加了什么課外活動(dòng)等等。

圖4 西電“三端四側(cè)”智課平臺(tái)架構(gòu)

在課堂教學(xué)方面，西電構(gòu)建了“雙師型”課堂，采用“線上AI 助教+線下教師”共同教學(xué)的模式（如圖5 所示）。從培養(yǎng)方案到教學(xué)大綱均進(jìn)行了改革，將1/3的知識(shí)性講授課時(shí)交給線上AI 助教，有效減輕了教師的工作量。2019 年，全校約5000 名學(xué)生學(xué)習(xí)的“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論與C 語言程序設(shè)計(jì)”課程，其中523 名學(xué)生參加了“雙師型課堂”試點(diǎn)班。最終，試點(diǎn)班學(xué)生比普通班學(xué)生的平均成績高出了8.92 分，而且高分段的學(xué)生特別多。而后，該平臺(tái)推廣應(yīng)用于后續(xù)年級的學(xué)生。

圖5 西電“雙師型”課堂模式

西電智課平臺(tái)能夠?qū)W(xué)生畢業(yè)論文的格式進(jìn)行規(guī)范性智能檢測，并通過郵件方式將附帶批注的論文格式檢測報(bào)告自動(dòng)發(fā)給指導(dǎo)教師。這將教師從煩瑣的格式修改工作中解放出來，集中精力于論文內(nèi)容，解決了本科生、研究生、繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文長久以來的痛點(diǎn)，顯著提升了畢業(yè)論文的質(zhì)量。

三年疫情期間，西電建設(shè)了“遠(yuǎn)程模電在線實(shí)驗(yàn)”，身處家中或者宿舍的學(xué)生只要有一臺(tái)終端，即可依托“西電智課平臺(tái)”時(shí)時(shí)、處處通過云服務(wù)遠(yuǎn)程訪問實(shí)驗(yàn)室真實(shí)硬件設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)，而且物理設(shè)備的結(jié)果也會(huì)傳輸給學(xué)生，如同在實(shí)驗(yàn)室中做實(shí)驗(yàn)一樣，有效解決了學(xué)生不能到校但是需要做模電實(shí)驗(yàn)的難題。

大數(shù)據(jù)支撐下的教育教學(xué)“新評價(jià)”

西電構(gòu)建了本科生“十二大核心能力素養(yǎng)”綜合評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了從“單一評價(jià)”向“綜合評價(jià)”的躍升。如圖6 所示，基于“飛環(huán)模型”理論，以體現(xiàn)學(xué)生能力素養(yǎng)的41 個(gè)能力點(diǎn)為飛環(huán)內(nèi)層，以162 個(gè)能力因子為飛環(huán)外層，搭建學(xué)生核心能力素養(yǎng)及五育評價(jià)模型，通過“飛環(huán)”實(shí)現(xiàn)各“核心類”與“核心素養(yǎng)”及“五育”科學(xué)“握手”，打造實(shí)現(xiàn)基于“十二大核心能力素養(yǎng)”及“五育”雙維度學(xué)生能力證書評價(jià)體系。具體而言，學(xué)生發(fā)展中心基于“能力證書”評價(jià)與“職業(yè)性格測試”結(jié)果雙維度對比分析學(xué)生興趣點(diǎn)與期望能力點(diǎn)，從而形成本科生趣味性成長報(bào)告，并面向?qū)W生發(fā)布。

圖6 西電本科生“十二大核心能力素養(yǎng)”綜合評價(jià)體系

對于研究生，西電也從理想信念與道德倫理、學(xué)術(shù)-專業(yè)能力和可遷移能力3 個(gè)層面、10+1 項(xiàng)核心能力構(gòu)建起基于客觀數(shù)據(jù)的研究生綜合能力評價(jià)模型，涵蓋619 項(xiàng)考察點(diǎn)，涉及超過1475 個(gè)具體評價(jià)點(diǎn)，構(gòu)建了多元化的研究生綜合發(fā)展能力評價(jià)體系（如圖7所示）。2022 年起，學(xué)校為研究生頒發(fā)基于“西電教鏈”不可篡改的能力證書。證書所涉及的數(shù)據(jù)均利用區(qū)塊鏈技術(shù)不可篡改、可存證、可追溯的特點(diǎn)，從而為學(xué)生提供具有西電特色、官方認(rèn)證、包含畢業(yè)祝愿以及能力評價(jià)的能力證書。

圖7 研究生能力評價(jià)體系

基于海量的伴隨性數(shù)據(jù)和學(xué)生能力評價(jià)數(shù)據(jù)，學(xué)校通過以下幾件事進(jìn)一步提高數(shù)字化服務(wù)效能。

第一，以大數(shù)據(jù)支撐精準(zhǔn)就業(yè)推薦。西電以就業(yè)大數(shù)據(jù)為支撐，采用自然語言處理技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析算法，對招聘崗位需求進(jìn)行層次化分類和可視化建模，并對歷史上去該單位工作學(xué)生的能力特征進(jìn)行分析，與應(yīng)屆生中具有該類能力特征的學(xué)生進(jìn)行智能化匹配，實(shí)現(xiàn)雙向精準(zhǔn)就業(yè)推薦。

第二，基于校園大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)學(xué)生心理健康監(jiān)測及智能預(yù)警。西電針對學(xué)生心理健康問題，面向一個(gè)年級進(jìn)行了嘗試，針對伴隨性數(shù)據(jù)的特征分析，通過構(gòu)建的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行預(yù)測分析和智能預(yù)警，準(zhǔn)確率高達(dá)92%以上。從而為提前干預(yù)學(xué)生心理健康贏得了時(shí)間，收效良好。

第三，構(gòu)建面向教學(xué)課堂全過程的評價(jià)和預(yù)測。西電基于課堂過程中的多維度、立體化感知數(shù)據(jù)匯聚，對課堂班級學(xué)習(xí)情況進(jìn)行了整體分析，實(shí)時(shí)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了從“結(jié)果性評價(jià)”向“伴隨式評價(jià)”的突破。同時(shí)，通過多種設(shè)備對學(xué)生上課的所有行為進(jìn)行采集分析，在考試開始前預(yù)測出學(xué)生的最終考試成績，準(zhǔn)確率達(dá)到90%?；诖耍處熆梢杂械姆攀傅靥崆皩σ恍W(xué)生進(jìn)行干預(yù)或輔導(dǎo)，做到“一個(gè)都不能少”。

建立基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高校智治體系“新治理”

為解決業(yè)務(wù)辦理中線下表格繁多、重復(fù)填報(bào)、數(shù)據(jù)平臺(tái)類目不全、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高等問題，西電搭建了師生一張表，打通了個(gè)人、部門、非系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、分配、審批以及輸出，優(yōu)化了辦事流程，同時(shí)推進(jìn)部門職能轉(zhuǎn)變、促進(jìn)業(yè)務(wù)重構(gòu)，建設(shè)了“一網(wǎng)受理、零次跑路、一次辦成”的場景式服務(wù)大廳。

為實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)多跑路，師生少跑路”，西電數(shù)據(jù)中臺(tái)和物聯(lián)中臺(tái)應(yīng)需而生。其中，數(shù)據(jù)中臺(tái)推動(dòng)數(shù)據(jù)交換共享，統(tǒng)一溯源，構(gòu)建從匯聚、治理、共享到使用的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)全生命周期管理，包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成管道、數(shù)據(jù)治理工具、統(tǒng)一數(shù)據(jù)開放平臺(tái)、數(shù)據(jù)智能門戶系統(tǒng)等；物聯(lián)中臺(tái)管理全校物聯(lián)設(shè)備的接入、治理和共享，完成物聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)建立，覆蓋視頻、門禁、報(bào)警、消防、能源表計(jì)、終端屏顯、智能家居、環(huán)境控制、中心存儲(chǔ)等類型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前數(shù)據(jù)中臺(tái)每天的數(shù)據(jù)交換量超過8 億條。此外，西電校長駕駛艙也為師生個(gè)人發(fā)展提供引導(dǎo)路徑，為學(xué)校決策、規(guī)劃、監(jiān)管、評估提供科學(xué)支持（如圖8 所示）。

圖8 西電校長駕駛艙示意

2023 年4 月20 日，在教育廳的領(lǐng)導(dǎo)下，西電牽頭成立了西北高等教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型聯(lián)盟，旨在推動(dòng)重點(diǎn)學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新、深化創(chuàng)新人才合作培養(yǎng)、促進(jìn)數(shù)字化成果產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)換、共建數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)平臺(tái)等方面的深入合作，推動(dòng)更廣泛的資源對接、更適用的技術(shù)普適、更有效的經(jīng)驗(yàn)交流，加快建設(shè)“高等教育數(shù)字化戰(zhàn)略發(fā)展的實(shí)驗(yàn)田”！