為(wèi)什麽需要AI系統組建的(de)“學(xué)校大腦”？從前，最容易讓我們迷路的(de)地(dì)方，是月黑風高(gāo)、野獸出沒的(de)荒郊野嶺；
現在，最容易讓我們迷路的(de)地(dì)方，是燈火通明、人來人往的(de)街頭鬧市。
改革從未止步，理(lǐ)念層出不窮，但誰都無法解釋清楚教育領域諸多焦慮的(de)本質，就像站在一(yī)個燈火通明的(de)教育廣場，卻迷失了方向。面向未來，到底應該為(wèi)國家、社會培養怎樣的(de)公民和(hé)人？我和(hé)我的(de)老師們認為(wèi)，教育有自(zì)己的(de)社會屬性，有自(zì)己的(de)使命。以前的(de)教育關注的(de)是群體，是宏觀的(de)曆史演進，如(rú)今的(de)教育更需要關注的(de)是個體，是微觀的(de)價值突圍。教育要成就每一(yī)個人，并讓其獲得生命意義的(de)圓滿。這樣，我們又回到了因材施教的(de)話題上。因材施教的(de)重大意義就是使教育真正做(zuò)到“目中有人”，看到教育對象的(de)個體差異性。于是，我們所在的(de)建蘭中學(xué)走向了一(yī)條不同的(de)探索之路，也就是近三年(nián)我們一(yī)直着手建設的(de)“學(xué)校大腦”。進一(yī)步說“學(xué)校大腦”之前，我們先說說與其誕生有着密切聯系的(de)杭州“城市大腦”。“城市大腦”的(de)總架構師王堅院士曾說：“世界上最遙遠的(de)距離(lí)是紅(hóng)綠燈跟交通監控攝像頭的(de)距離(lí)，它們都在一(yī)根杆子(zǐ)上，但是從來就沒有通過數據被連接過。”因為(wèi)它們之間的(de)數據沒有打通，攝像頭不能通過向信号燈賦能來緩解道(dào)路擁堵的(de)問題。此外，也很少有人去(qù)真正了解交通擁堵的(de)原因。線索其實就在數據中：比如(rú)，杭州的(de)車輛保有量約為(wèi)280萬輛，日常的(de)某個一(yī)瞬間，僅有約20萬輛車出現在城市道(dào)路中，高(gāo)峰期則有30萬輛。然而，人們多是去(qù)研究280萬輛車，而不是研究高(gāo)峰期時較日常時多出來的(de)10萬輛。其實這樣的(de)現象同樣發生在教育中。假設我們的(de)老師是“攝像頭”，學(xué)生也許就是身旁的(de)“信号燈”，兩者的(de)距離(lí)有時也非常“遙遠”；孩子(zǐ)從幼兒園到大學(xué)，會學(xué)習許多知識點，就像這280萬輛車，但我們老師應該真正要研究的(de)，應該像道(dào)路上多出來的(de)10萬輛車，是那些學(xué)生感興趣的(de)、适合他的(de)部分。其實，科技的(de)邊緣就是教育創新的(de)邊緣，數據能夠改變城市，數據也能夠改變學(xué)校。王堅院士曾來到我們學(xué)校開設了一(yī)個講座：《讓數據替學(xué)生做(zuò)題目》。他說，這個題目取得或許有些噱頭，但根本上我是想告訴大家，要充分利用數據，用AI技術減輕學(xué)生負擔，為(wèi)學(xué)生學(xué)習和(hé)個性發展提供充分的(de)時間和(hé)有效的(de)支持。此外，王堅院士還建議我們：要拓寬孩子(zǐ)生命的(de)寬度，讓更多的(de)學(xué)生，因為(wèi)有學(xué)校大腦，可(kě)以騰出更多時間做(zuò)自(zì)己喜歡的(de)事情，比如(rú)可(kě)以看看閑書、踢踢球、聽聽音樂(yuè)。于是在2018年(nián)1月，建蘭中學(xué)成立了數據資源部，成為(wèi)全國第一(yī)所有數據資源部的(de)學(xué)校。“學(xué)校大腦”同時啓動開發，和(hé)“城市大腦”的(de)理(lǐ)念互通。我們學(xué)校稱之為(wèi)“建蘭大腦”。“建蘭大腦”其實就是一(yī)套打通了教育教學(xué)數據的(de)人工智能系統，它能對學(xué)校的(de)教育教學(xué)活動進行無感沉澱，自(zì)動形成豐富、清晰、多維度的(de)學(xué)校數據資源，并能進行及時分析、診斷、預警、監控、評價、反饋，為(wèi)學(xué)生提供個性化學(xué)習。這樣一(yī)套人工智能系統有3個核心：數據連通、數據流動、數據賦能，定位于輔助支持老師們由大一(yī)統的(de)教轉向精準性的(de)教；支持學(xué)生們由原來重複低(dī)效的(de)學(xué)轉向基于“自(zì)我畫像”的(de)學(xué)。那麽，錨定好目标、框架和(hé)功能之後，人工智能系統如(rú)何在學(xué)校落地(dì)運行？我們打造了三個載體。我們基于“建蘭大腦”搭建了一(yī)個核心交互平台：小蘭書童。它是一(yī)個貼近教學(xué)現場的(de)平台，由三端構成：教師、管理(lǐ)員登陸使用的(de)管理(lǐ)後端；由教師、學(xué)生登陸使用的(de)用戶前端，在學(xué)校可(kě)以通過手機客戶端和(hé)智能音箱進入；面向全校所有人的(de)可(kě)視(shì)化展示端（如(rú)下圖所示）。我們如(rú)何使用它助力課前、課中、課後三個階段的(de)教學(xué)轉型呢(ne)？我着重分享一(yī)下整套系統的(de)核心點。其一(yī)，數據沉澱和(hé)學(xué)生畫像。“建蘭大腦”沉澱了縱向數據（學(xué)生個人數據）和(hé)橫向數據（班級、同年(nián)級等），涵蓋了學(xué)生在校的(de)所有日常行為(wèi)表現（常規、學(xué)習品質和(hé)課外活動參與等）。“小蘭書童”有“學(xué)生畫像”功能，它會基于“建蘭大腦”的(de)數據和(hé)知識圖譜技術，及時對學(xué)生進行分析診斷，對學(xué)生進行精準畫像。
其二，課後通過數據幫助孩子(zǐ)挖掘他的(de)學(xué)習偏好、認知風格、認知結構、能力水平、學(xué)習特征。比如(rú)，在學(xué)科知識點層面，通過橫向（年(nián)級得分率）與縱向（所有知識點得分率）對比，及時查漏補缺；通過對每次考核的(de)一(yī)級和(hé)二級知識點分類分析，鞏固薄弱知識點。
在作業方面，首先，平台将相關預習、鞏固檢測和(hé)拓展深化三個類别的(de)作業進行重新整合，還包括由教師和(hé)學(xué)生共同開發的(de)微課（主要有閱讀拓展類，語音朗讀類、實踐練習類等作業的(de)講解）作為(wèi)學(xué)生課後學(xué)習的(de)輔助資料；其次，學(xué)生做(zuò)題痕迹沉澱到小蘭書童後台，“建蘭大腦”進行分析診斷再次推送作業，形成一(yī)個提升學(xué)習能力的(de)閉環；此外，“建蘭大腦”還會根據學(xué)生的(de)學(xué)情，點對點給學(xué)生推送微課進行學(xué)習。值得一(yī)提的(de)是，我們構建了一(yī)套人工智能自(zì)适應學(xué)習系統——為(wèi)每名學(xué)生“種”下了一(yī)棵不斷生長(cháng)的(de)知識樹。“建蘭大腦”會基于學(xué)生知識樹的(de)情況進行運算，把“建蘭題庫”中貼有不同難度标簽的(de)習題，推送給不同學(xué)生。為(wèi)了保證習題質量，學(xué)校教研組重新設計了各學(xué)科的(de)知識圖譜，用來分析知識點間的(de)聯系，并構建學(xué)科精品題庫。推送作業背後，是教師們在根據數據為(wèi)學(xué)生選擇合适的(de)學(xué)習策略，課後定制個性化作業，讓每個學(xué)生拿到的(de)作業都不一(yī)樣。以前，學(xué)生在考試結束後隻能拿到寫有冷冰冰數字的(de)成績單。現在，我們的(de)學(xué)生、家長(cháng)，在考試結束後打開手機客戶端，會拿到一(yī)份個性報告，就像打開支付寶就能得到年(nián)度賬單。這份個性報告旨在實現對學(xué)生的(de)綜合評價。學(xué)科方面，例如(rú)數學(xué)部分，對孩子(zǐ)抽象思維、邏輯分析、數學(xué)運算、直觀想象、數學(xué)建模五個方面都有系統評定，從診斷分數跨越到診斷知識、能力掌握狀況；德育方面，它會生成學(xué)生“行為(wèi)表現關鍵詞”，用于反映學(xué)生道(dào)德品質、勞動實踐和(hé)身心健康等方面情況（如(rú)下圖所示）。
事實上，學(xué)習方式的(de)轉變意味着個人與世界關系的(de)轉變，也意味着存在方式的(de)轉變。“建蘭大腦”這套AI系統的(de)本質就是轉變從數據到人的(de)存在方式，将零散的(de)信息沉澱聚集，讓教育數據回歸教育者主體，進行教的(de)突破。
長(cháng)期以來，人們把教學(xué)評價看成是對教學(xué)結果的(de)一(yī)種純“客觀”“公正”的(de)描述，因而關注于測量技術的(de)完善和(hé)評價标準的(de)建立。一(yī)個盲區由此出現了：學(xué)生處于被評價的(de)被動狀态之中，評價不能有效地(dì)促進學(xué)生素質、能力的(de)提高(gāo)。針對這個痛點，我們通過“建蘭大腦”讓動态性評價變成現實，可(kě)以多元展示每一(yī)個學(xué)生的(de)才能。在建蘭中學(xué)，學(xué)生的(de)日常行為(wèi)規範會被随時記錄，成為(wèi)過程性評價依據；學(xué)生的(de)活動參與情況會被打标記錄，成為(wèi)發展性評價依據；學(xué)生的(de)個性發展情況會被有效記錄，成為(wèi)個性化評價依據。但對學(xué)校來說，首先擺在面前的(de)難題是：如(rú)何通過AI系統采集學(xué)生數據？根據國家頒布的(de)《中國學(xué)生發展核心素養》框架，我們進行了校本化實踐，提出了建蘭中學(xué)五大核心素養，并以加德納九大多元理(lǐ)論為(wèi)依據，生成了66個标準，形成學(xué)生個性化成長(cháng)成熟度（IGPM）評價模型，并嵌入日常學(xué)習生活的(de)中予以評定。接下來，66條标準會呈現為(wèi)9個維度構成的(de)雷達圖：複雜的(de)溝通能力，領導和(hé)團隊協作能力，運動健康、勞動實踐，全球化視(shì)角，問題解決和(hé)數據分析，思維習慣，自(zì)我實現，藝術審美，道(dào)德素養。我們稱之為(wèi)“建蘭修煉”，它将學(xué)生素養發展具象化、可(kě)視(shì)化。下圖是學(xué)生A初入初中的(de)成長(cháng)報告①。從中可(kě)以看出其四個較為(wèi)突出的(de)能力或素養是：道(dào)德素養、全球化視(shì)野、運動與健康、勞動與實踐；三個比較弱的(de)能力或素養是：自(zì)我實現、領導和(hé)團隊協作能力、問題解決和(hé)數據分析。學(xué)生A在進入初中前成長(cháng)報告①
進入到各項能力和(hé)素養詳情，即66個維度中去(qù)分析，例如(rú)學(xué)生A在“複雜的(de)溝通能力”模塊“關注傾聽”方面較好。在報告單②中，黑體字表示已擁有或初步擁有的(de)能力；而灰體字則為(wèi)需要努力的(de)部分。學(xué)生A在進入初中前成長(cháng)報告②
有了這張成長(cháng)報告單後，孩子(zǐ)對自(zì)己的(de)優勢和(hé)不足一(yī)目了然。這也就幫助孩子(zǐ)認識自(zì)己，從而找到努力的(de)方向。如(rú)學(xué)生A在“領導和(hé)團隊協作能力”方面不足，為(wèi)了提升自(zì)己在這方面的(de)能力，他參加了班委的(de)競選和(hé)學(xué)生會競選，參加了學(xué)校的(de)辯論社團，同時組織同學(xué)參加學(xué)校的(de)元旦文藝演出；為(wèi)了提升自(zì)己“問題解決和(hé)數據分析”的(de)能力，他參與了學(xué)校的(de)創新社團，并且研發了“智能斑馬線”，在杭州市、浙江省的(de)創新大賽中獲獎；同時，他在學(xué)科尤其是理(lǐ)科學(xué)習中，給自(zì)己設立了一(yī)個目标：每天問一(yī)個問題，以此提升自(zì)己的(de)問題意識。兩年(nián)以後，他的(de)成長(cháng)報告單發生了變化：學(xué)生A在進入初中兩年(nián)後的(de)成長(cháng)報告③
打開學(xué)生成長(cháng)報告後，還可(kě)以進入各項能力和(hé)素養詳情頁面中（如(rú)下圖所示），即在66個維度中進一(yī)步分析。可(kě)以看到，經過兩年(nián)的(de)努力，學(xué)生A在“自(zì)我實現”部分表現出的(de)特質：樂(yuè)于探索和(hé)實驗、勇于面對不熟悉的(de)情景、主動拓展自(zì)身的(de)靈活性等等。圖中還可(kě)以看出，與兩年(nián)前的(de)圖比較，學(xué)生A在自(zì)我實現方面有了長(cháng)足的(de)進步，并且有了團隊協作意識，與人溝通能力增強，擁有較強且有效的(de)自(zì)我管理(lǐ)能力。
學(xué)生A進入初中兩年(nián)後
與入學(xué)時個别模塊和(hé)維度的(de)比較
66條标準還會構成針對孩子(zǐ)各方面的(de)雷達圖。比如(rú)，這是吳越同學(xué)體育能力的(de)雷達圖，其中包括初中體育對學(xué)生8個維度的(de)評價：體型、柔韌、靈敏、肺活量、耐力、速度、力量、跳躍。對應雷達圖，孩子(zǐ)的(de)速度、爆發力特别強但耐力不行的(de)個性一(yī)目了然。雷達圖能幫助教師進行科學(xué)的(de)揚長(cháng)避短(duǎn)。學(xué)校體育教師拿到吳越同學(xué)的(de)數據後，推薦他進入學(xué)校田徑隊。第一(yī)，建蘭中學(xué)的(de)課程由70多門增加到140多門，包括STEAM創課、賽艇、戲劇表演、詩經解讀等各種門類，為(wèi)學(xué)生核心素養培養提供“沃土”。
課程內(nèi)容和(hé)數量豐富之後，也産生了一(yī)個問題：學(xué)生如(rú)何選課？如(rú)何确保課程真正滿足學(xué)生成長(cháng)需要？于是我們做(zuò)了第二個方面的(de)探索：定制“私人課程”，讓“個性差異”學(xué)習有奔頭。“建蘭大腦”将選課的(de)熱度、課程體系目标一(yī)起進行最優化求解，來發現哪些課程對學(xué)生能力培養是有效的(de)，哪些是低(dī)效的(de)，并為(wèi)每個學(xué)生生成個性化課表。此外，我們還設有數字化成長(cháng)檔案——每個孩子(zǐ)都有一(yī)棵自(zì)己的(de)“成長(cháng)樹”。以前，孩子(zǐ)們畢業後回母校，可(kě)能隻找得到很薄的(de)幾張紙質資料，但現在，哪怕他們很多年(nián)以後再回來，也能找到他曾在學(xué)校生活了三年(nián)的(de)痕迹，其中包含德、智、體、美、勞各方面的(de)記錄。第三，呵護學(xué)生發展，激發學(xué)生潛力，讓學(xué)習有深度。我們不僅關注學(xué)生個性化發展需求，更是通過構建未來數字學(xué)校，通過數據化、智能化和(hé)深度開放共享，讓學(xué)習更有深度，讓學(xué)習者變得更有智慧。努力讓學(xué)生學(xué)習和(hé)成長(cháng)的(de)每一(yī)個時刻都有意義，都有價值。希望有更多的(de)孩子(zǐ)向着他更高(gāo)的(de)目标和(hé)要求出發，他的(de)人生會因為(wèi)我們的(de)助力而變得更加有精彩。如(rú)此一(yī)來，那些曾經冰冷的(de)數據，因為(wèi)有懂數據的(de)人進行內(nèi)化，變成了鮮活的(de)數據。在很多場合我曾提到，現在的(de)老師，特别是班主任，負擔和(hé)責任非常重，不僅要帶好班級，管好學(xué)習，還要關心學(xué)生方方面面的(de)生活。特别在疫情期間，很多孩子(zǐ)心理(lǐ)上出現了問題，他們要顧及的(de)方面越來越多。與此同時，也有很多人問，對于學(xué)校教師招聘，你有什麽樣的(de)想法？未來的(de)教師隊伍應該如(rú)何形成？經過梳理(lǐ)總結後，我認為(wèi)教師隊伍應該由三種類型組成：其一(yī)，傳道(dào)授業型。也就是通常我們理(lǐ)解的(de)老師。 其二，學(xué)校大腦數據工程師。他不隻指我們過去(qù)定義的(de)信息技術老師。 其三，專業班主任。他能走進學(xué)生內(nèi)心深處，幫助孩子(zǐ)規劃人生，對他們進行心理(lǐ)輔導，讓他們的(de)人生少走一(yī)些彎路。未來，教師就是如(rú)此重要。所以，當我們真正的(de)把老師解放出來，我們的(de)學(xué)生才有可(kě)能改變世界。我們說，教育的(de)本質是基于美好創造美好，是讓每一(yī)個人在自(zì)己的(de)生命傳承中，找到最适合自(zì)己的(de)發展軌道(dào)。作為(wèi)教育工作者，就應該思考如(rú)何利用技術以及所能掌握的(de)東西來輔助孩子(zǐ)、賦能教育，讓學(xué)生成長(cháng)過程中那些原本沉睡的(de)數據生命化，助力他們的(de)學(xué)習和(hé)生活，讓因材施教、個性化發展成為(wèi)可(kě)能。數據資源被重新認知後，教育資源才能被公平化、集約化使用，讓學(xué)校自(zì)洽于數據時代，變革現有的(de)學(xué)習觀、教育觀、人才觀、質量觀和(hé)管理(lǐ)觀。未來應該讓技術更多地(dì)介入、打破校園的(de)邊界，讓跨界更多真正的(de)發生，讓數據為(wèi)孩子(zǐ)們的(de)成長(cháng)服務。我相信，“學(xué)校大腦”不斷被喂養，讓學(xué)校教育變得更加強大之時，也将是孩子(zǐ)生命最精彩最蓬勃的(de)時刻。