构建区域教育信息化生态系统支撑引领教育现代化发展

1、构建区域教育信息化生态系统，支撑引领教育现代化发展摘要：和平区构建区域教育信息化生态系统，用“一套数据、一套标准”的建设模式构建了以开放、融合、服务为主要特征的“和平教育大数据中心”，加快教育数据与各类应用之间的深度耦合，实现“以业务为核心驱动应用”向“以数据为核心驱动应用”转变，重构教育数据服务基础架构，形成拥有良性循环机制的数据生态环境，进一步实现信息化应用模式由“粗放式、大一统”向“精细化、个性化”的转变。“孩子的真正名字是什么？那就是未来。”雨果和平区是天津市中心城区核心区，面积仅有9.98平方公里。目前共有公办中学12所、小学16所、各类型幼儿园20所。在岗教职员工5100余人，在校

2、学生5万余人，教育质量连续40年保持天津市领先地位。2013年，和平区提出了构建“奠基未来”区域教育文化体系核心理念，教育是为未来社会培养人才，今天的教育，不仅仅是教会学生书本上的内容，更是要教会他们成年后仍然有效的，在与今天截然不同的世界中仍可适用的思维方式。这就是和平区“奠基未来”区域教育文化核心理念。基于“奠基未来”的理念，和平教育逐步实现了教育理念与价值观的转型、培养目标和特色建设的转型、教育管理与学校管理的转型、课程体系与教学内容的转型、课堂教学与教育科研的转型。作为教育系统性变革的内生变量，作为教育现代化发展支撑力和引领力，教育信息化工作也开始了转型。和平区通过构建区域教育信息化生

3、态系统，推进教育数据与各类应用之间的深度耦合，实现“以业务为核心驱动应用”向“以数据为核心驱动应用”转变，重构教育数据服务基础架构，形成拥有良性循环机制的数据生态环境，进一步实现信息化模式由“粗放式、大一统”向“精细化、个性化”的转变。能力篇唤醒沉睡的数据原力在持续化的信息化建设与应用中，和平区已累积了丰富的教育、教学、教研、管理、服务等方面的数据。和平区现有教育数据存在以下特点：一是数据来源多样，横跨教育、教学、教研、科研、管理、服务等领域，几乎所有的业务流程都产生了丰富的过程数据，可以说数据维度多，跨度大，含义丰富；二是数据类型多样，除结构化数据外，半结构化、非结构化数据规模庞大；三是数据

4、整体价值高，作为天津市教育强区，和平区的数据具有很高的研究价值，可以作为区域整体提升教育质量的典型案例，对天津乃至于全国区域基础教育均衡发展起到借鉴作用。但是，想要利用好这些数据，并不是一件容易的事。首先早期使用的应用系统普遍缺乏顶层设计，主要以解决单一业务功能为主，功能单一且分散，衍生出许多“信息孤岛”；其次缺乏统一标准，各软件供应商开发的软件系统数据规范不一致，彼此数据对接难度极大，难以做到共享，因而也就无法进行综合分析，数据支持决策的价值很难实现。在探索打通“数据孤岛”的进程中，我们认识到，必须建立统一的数据标准和基础数据库，然后通过区级教育共享数据中心，实现各类应用接入统一授权、安全认

5、证、单点登录、集中管控、数据融通。和平区按照“一套数据、一套标准”的建设模式构建了以开放、融合、服务为主要特征的“和平教育大数据中心”（-）（图1）。“和平教育大数据中心”是和平区教育信息化的数据中台（图2）。一、“和平教育大数据中心”整体架构我们通过厘清业务服务流程、梳理业务生命周期、规范数据字典类型及数据标准，建立了一套数据交换与共享标准。通过“和平教育大数据中心”具有良好兼容性的开放接口，与第三方应用进行灵活对接，实现数据一数一源和灵活交换，同时存储业务数据，实现全区数据的集中管理与互联互通。在此基础上，我们逐步构建业务流程的数据服务模型和数据对应关系，为数据应用报表呈现

6、、个性化的需求服务推送、智能化的分析评估、科学化的决策定位提供依据，从而建立起了数据服务的基础架构（图3）。图1 和平教育大数据中心登录页 图2 和平教育大数据中心开放平台图3 和平教育大数据中心架构图二、教育数据挖掘案例目前，和平区已经实现了课堂互动数据、作业数据、学业测评数据、签到数据、行动轨迹数据、图书借阅数据、消费数据、校园活动数据等的采集与利用。（一）学业数据全链条采集。在日常教学过程中会产生大量的数据资源，这些数据对于教与学具有很大的分析价值，但是在现实中，这些常态化教学过程数据由于教学环节采用的软件不同，整理数据工作量比较大，难以进行充分采集、分析和利用。在和平教育大数据中心，所

7、有的课堂教学以及学业测评数据均可打通。通过互动卡和授课软件采集的课堂互动数据，通过“智笔课堂”系统采集的作业、课堂测试等数据，通过学业测评系统采集的阶段性考试、校际联考等数据，汇集在一起，通过和平区学业数据分析系统做关联分析，为学生学业成长、教师专业水平提升提供支撑。（二）行为数据多维度挖掘。我们对部分学生行为数据也进行了初步分析探索（图4）。我们以个性心理学和学习分析理论等为基础，基于学生携带互动卡所产生的消费数据、轨迹数据、签到数据、图书借阅数据等，构建学生行为分析模型，从而实现更加个性化、科学化的管理和服务。一个典型的案例是，和平区某学校校园面积小，学生人数多，学校空间严重不足。我们基于

8、大数据中心中采集到的学生签到数据、行动轨迹数据、消费数据、学业数据等，绘制了时空路径图、学校热力图、人员行动轨迹图等，分析了学校空间利用的主要问题，并提出了如何利用闲置区域，增加空间利用率，缓解人员密集时段的疏解压力等多个建议，为学校调整功能布局提供了依据。图4 学生行为数据分析（三）综合素质评价探索。另一个典型案例是在综合素质评价方面的探索（图5）。我们力图对学生在校园内外参加的各种活动进行伴随式采集，因此探索了记录者通过手机微信进行活动记录和提交，大数据中心进行归类统计的方法。和平区教育局依据教育部和市教委相关文件，研制开发了和平区综合素质评价指标体系，包括思想品德、学业水平、身心健康、艺

9、术素养、社会实践等五大维度，由三级指标体系和数据记录点共同构成，学校可以根据实际情况进一步设定个性化数据记录点。通过“素质评价”这个应用实现数据采集，目前支持采集各种各样形式的数据，比如文本、照片、视频、音频、链接、日期、时间、选项、评分等等，采集起来的数据可以根据不同的采集需求灵活的组合起来使用。在学期末，该软件将根据记录信息分别从五大维度为每个学生生成一份综合素质评价档案，毕业前，还将生成一个总的档案。图5 和平区某学校综合素质评价采集项目表和平区一贯高度重视数据安全问题，坚持技术措施与管理手段并举。由于“应用生态圈”覆盖面较广、应用场景复杂、服务功能多，涉及到敏感的身份信息、消费数据等，

10、用户包括校内、校外多种类型，涉及到内部局域网和公网、还有其他业务系统的接入，所以我们采用安全分级、授权管理、安全审计、扩展接口等多种安全技术手段，建立整体性的安全体系。从数据安全、运行安全、认证安全和权限安全四个方面入手，通过和平教育大数据中心向第三方平台发送ID号等键值数据，其他敏感信息用经过处理的映射编码表以确保安全。应用篇从供给侧开始的变革和平区教育信息化的基础建设已经取得一定成效，早已实现有线网络、无线网络全覆盖，全区无缝隙漫游，教师人手一机，全部教室均建成多媒体教室，每所学校都拥有录播教室、网络同步课堂设备等，信息化的基础条件比较完善。但是教育信息化继续推进必须以应用驱动建设，让师生

11、有足够多也足够好用的应用。综观以往应用系统存在的问题，一是操作不够便捷，学习成本高；二是交互性差，使用体验不好；三是系统架构比较固化，不能随需求的变化而灵活迭代。面对市场上各种各样的应用，我们与一线校长教师共同进行选择。我们搭建了和平区教育信息化“应用生态圈”，这是是由和平区教育行政部门主导的由不同企业提供的不同产品的聚合空间和管理机制的总称，是教育信息化生态系统的支撑层。我们完成了构建具有灵活高效支撑力的应用生态圈的整体方案。一、建设应用群落实现软件产品的多样性。“应用生态圈”中的软件产品，按照区级统一应用和学校特色应用两大层级进行引进，基本的原则是凡是需求趋同的产品由区级统一应用，学校可以

12、依据自身的需求引进特色应用（同样需与区级数据“和平教育大数据中心”进行对接）。目前和平区教育信息化“应用生态圈”中有三十余个软件产品，覆盖学校活动组织、家校互动、教务管理、课堂教学、校园生活、数字资源、学业测评等不同领域。二、用数据中台实现对“应用生态圈”的管理。和平区教育局对“应用生态圈”的管理机制主要体现在和平区教育局为各业务部门引进使用便捷、类型多样的软件产品，同时负责制定各种软件产品的应用接入标准和应用授权机制、应用授权接入等，应用生态圈内的各种软件产品必须通过“和平教育大数据中心”实现统一身份认证和数据交换。应用接入标准包括要基于数据平台的统一数据规范、通过数据平台接口进行数据交换、

13、符合应用平台的数据安全、运行维护的基本要求等。确认软件产品符合接入标准，并经过数据平台授权认证，就可以将其纳入和平区教育“应用生态圈”范围，供学校和师生选用。三、用统一入口、多种登录方式实现便捷操作。曾经，各种各样的网址和记不住的用户名、密码是老师们对信息化的固有印象，也降低了老师们参与的热情。“和平应用生态圈”中的软件产品对入口和登录方式都进行了优化设计。在电脑端，在“和平教育开放平台”（-）上可以看到所有应用的入口，都可以在微信扫码、账户密码或者手机验证码三种方式中任选一种来登录系统。在移动端，可以通过微信企业号“和平智慧校园”（学校的微信企业号为“*学校”）进行访问，也可

14、以通过微信小程序“和平教育云”进行访问，这样有效解决了多个网址和用户名密码难以记忆的问题，同时，由于微信的普及率和触达率非常高，师生家长操作起来比较便捷，降低了使用门槛，解决了培训推广的难题（图6）。 图6 和平教育“应用生态圈”移动端(第二十中学智慧校园)截至目前，和平智慧校园已经覆盖全区100%学校，现有用户已达12万人，所有教师和学生（家长）都有自己的网络学习空间。和平区教育局则通过“和平智慧校园（上级单位）”对各学校软件产品用户情况和使用情况进行监控和分析。四、用试点工作保障软件的适用性。不试用不推广，一定要给用户提供用户认为好用的软件，已经是我们的共识。为此，我们建立并完善了一整套试

15、点机制。学校自主申请承担信息化项目试点工作，并形成试点工作组织机构和方案。试点时间根据不同的软件灵活设置，一般说来，服务、管理类的应用可以用13个月，教学类的应用则至少要12个学期。在试点期间，试点学校、信息化管理部门、业务管理（指导）部门、技术公司分工负责，在明确试点的具体目标的前提下，通过多种形式评估试点工作。一般说来，我们会派驻工作人员在现场观察，与参与试点的师生家长建立交流群，观察实际推进的问题及意见反馈，每两周与班主任及学生代表座谈一次，采集使用案例，试点结束前向师生家长发放问卷，采集使用体验和意见等。试点结束后，我们会根据师生家长的反馈形成评估报告，如果此应用通过了评估，我们还会同

16、步形成一份推广方案，将试点工作的工作措施和成功经验向全区进行推广。素养篇聚焦数据分析能力教育信息化2.0行动计划中提出，到2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标，其中“两高”是指信息化应用水平和师生信息素养普遍提高。如果说和平区用“数据中台”和“应用生态圈”完成“三全”和“一大”的任务，那么，和平区准备用“提升教师数据素养”来破解“两高”的难题。和平区在师生信息素养提升等方面已经开始行动。在网络环境已经稳定成熟，“和平教育大数据中心”建设基本完成，“应用生态圈”建设初具规模的情况下，新技术、新环境、新理念正在逐渐改变教师教学的方式和理念，教师信息技术应用能力也在同步提升。“数据素养”是“

17、信息素养”的一个重要组成部分，将“教师信息素养”聚焦至“教师数据素养”，有助于教师充分发挥信息技术的作用，充分挖掘教育数据背后隐藏的信息，客观审视教育中的潜在现象和存在的问题，从而制订科学的教育教学方案、实施教育教学决策。可以说，只有当教师具备了一定的数据素养,才有可能让数据真正产生力量和温度。一、具备了推进“数据素养”提升工作的条件。和平区校园数字化水平持续提高，“应用生态圈”为教师提供了丰富资源和易用的软件。学校的数字化发展水平是教师数据素养能否持续健康发展的重要影响因素，为教师营造良好的数字化教学环境，是教师数据意识提升的重要前提。经过近几年的持续推进，和平区校园数字化水平不断提升，可以

18、为教师提供易获得、可操作的实时数据；随着“和平教育大数据中心”的建成，统一的数字化管理系统可以为师生营造安全的数据环境，保证教师和学生的数据隐私不被侵犯，保障教师获得真实准确的数据；统一使用数据平台，统一进行数据的收集、存储、管理与可视化操作，可以有效减轻教师对于数据源的信任问题，减少教师对数据进行存储管理的工作量。教师可以将更多的精力放到根据数据分析结果发现问题、使用数据进行交流、利用数据持续改善教学决策上，实现数据素养能力促进教学业务的持续提升。我们为教师提供丰富的软件应用帮助教师优化业务流程，同时实现数据的“伴随式采集”。教学数据获取的便捷性和精确性，可以推进教师的角色转型，即从讲授者转

19、型为研究者，他们可以选取适当的统计技术手段来寻找多样数据集中蕴藏的教育意义，合理决策，改进教学。二、制定了推进“数据素养”提升工作的策略。首先，我们研制“教师数据素养提升课程系列”。我们认为，教师数据素养包括使用数据来解决教学问题、借助数据对教学过程和结果进行评估、使用数据驱动教学决策等内容。要真正推进教师数据素养提升，需做相关课程的系统设计，提供符合教师需要的课程。我们研制了“和平区教师数据素养课程”（图7），将课程内容结构化为“数据意识”“数据获取”“数据分析”“数据决策”“数据道德”五大维度，每个维度中再继续细化课程内容。图7 数据素养提升课程构成三、采用“整校推进”的方式进行落地培训。

20、数据素养提升与应用能力提升相结合，既帮助老师在教育工作以及日常教学中灵活有效使用信息化手段，又能够同步提升数据的分析利用能力。但是，由于和平区所有学校均为历史悠久的老校，教师年龄、知识背景相差很大，各校的实际需求各不相同，采用“整校推进”的形式也要兼顾学校发展、教师教学工作与教师个人发展的需要，针对不同的需求，我们选取了不同的培训教学方法，研发了不同版本的用户使用操作手册（图8 、图9 、图10），形成了包含校长培训、管理员培训、入校培训及深度培训的系列培训计划和方案。同时，我们确立了多元化的教师素养提升目标，实现数据素养提升的100%全覆盖。我们坚持以问题解决为导向推进培训工作。成人学习者学

21、习的诱因往往是在生活或工作中面临的技术或知识性问题。教师数据素养提升的首要目标是提升教师在日常教学中利用数据解决问题的能力，因此，我们基于教师在日常工作中遇到的问题设计教学内容，可以很好的满足教师的预期。图8 用户使用操作手册（word版）图9 用户使用操作手册（电脑版）图10 用户使用操作手册（手机版）目前，教师数据素养提升培训工作已经常态化，平均每年每校“整校培训”至少一期，分角色培训每年共计20余次。培训形式发生了变化，培训内容精打细磨，培训过程强调互动，培训效果大幅提升，效果反馈良好。2019年和平区在“全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0管理者高级研修班”上做典型经验分享。保

22、障篇做好信息化的大文章一、坚持科研引领。2013年，和平区政府与中国教育科学研究院签约，共建天津市首个教育综合改革实验区。和平区充分借助国家级教育智库的科研优势，为和平教育改革发展提供高水平的科研服务和智力支持。几年来，和平教育与中国教科院在发展规划编制、区域教育文化体系建设、新型课程体系开发、学校特色发展、名校长名教师培养、教育教学及学校发展质量评价、教育信息化、教育科研体系建设、区域教育影响力提升等方面均有广泛合作。我们高度重视科研和日常工作的结合。课题区域推进信息技术与教育深度融合的实践研究被立项为天津市教育科学“十三五”规划重点课题，课题研究内容涵盖了区域整体推进教育信息化解决方案的框

23、架与构成研究、信息化环境下教与学方式变革的实践路径研究、区域整体提升以数据分析为基础的教育决策科学化水平的实践路径研究、区域整体推进师生信息素养提升的实践路径研究等信息化日常工作的主要部分。课题研究得到了天津市教育科学研究院的大力支持，该课题将于2020年年底结题。我们还与北京师范大学、天津大学、河北工业大学等高校建立了合作关系，先后参与了北京师范大学“互联网教育智能技术及应用国家工程实验室”、国家信息中心“大数据应用战略”等合作项目，与天津大学共同申报教育部科技发展中心产学研创新基金项目，与河北工业大学共同探索“利用教育信息化应用推进家校沟通方式结构化”的跨学科项目。用科研范式指导教育信息化

24、的工作实践，我们能够获得前沿的视角、严谨的思路和科学的方式。二、注重顶层设计。“十三五”期间，天津市和平区教育局信息化建设从基础建设发展阶段逐步向融合创新阶段迈进。2016年，和平区教育局出台了和平区教育系统第十三个五年规划20162020，在SWOT分析的基础上确定了以“信息技术与教育教学深度融合”为核心理念，坚持“应用导向、机制创新”的基本思路，通过建设数据精准驱动的教育信息化生态系统，推动全区教育高位均衡发展。据此确定了以有线、无线“双网全覆盖”为主要目标的信息化基础设施建设任务、以搭建“应用生态圈”为主要目标的信息化应用系统建设任务、以打通“数据孤岛”为主要目标的数据治理任务，以提升数

25、据素养为核心的信息化素养提升任务等多项工作。2019年，和平区出台了和平教育现代化2035加快推进和平教育现代化实施方案（20192022）等一系列文件，对教育信息化工作的目标和路径进行了规划，这是对教育信息化2.0行动计划的落地和细化，对于我们正确定位自身中长期发展的绩效目标和实施路径起到了指导性的作用。三、健全组织机制。和平区教育系统成立了网络安全与信息化工作领导小组，先后出台了和平区教育局网络安全与信息化工作领导小组工作规则、和平区教育系统信息化项目建设与管理规定、和平区教育系统软件资产管理规定等保障措施，并积极探索构建区域教育信息化效益评估模型，从服务用户、成本与回报、功能与效果等不同维度进行评估。为了进一步提升信息化应用水平，和平区在区