基于人工智能的“数字彩虹”管理模式探索

□文/潘晓燕 张岳君 冯冬怡 杭州第十四中学

杭州第十四中学是浙江省历史悠久的百年名校，是浙江省一级重点中学，是全国和浙江省首批数字校园示范学校。

近年来，人工智能的发展进一步促进了学校信息化管理的提升。为适应浙江省教育教学的深度改革，结合实际，学校设立了“信息技术促进学生个性化发展模式探索”研究课题，并于2012年开始着手规划基于学校“容短促长·追求卓越”差异化发展模式的数字彩虹工程（Digital RainbowProject，简称DRP），其内容包括“数字彩虹”课程、“数字彩虹”课堂、“数字彩虹”管理等三大方面。

目前，学校“数字彩虹”管理基于新课程走班教学管理模式，全面整合优化学生个性化学习资源，提高了学校管理的效率，为高中新课改的顺利实施提供了全面保障。

探索“数字彩虹”管理 推动教育深度改革

建设目标：统一平台，深度融合

为更好地落实深化课程改革，学校希望通过“彩虹管理”实现各类数字应用与教育教学管理良好衔接，解决课程改革所需要的教师、学生、课程的动态评价问题。“数字彩虹”建设目标是通过统一平台的支持，统一建站、统一管理，分级授权，细化单位和个人的职责，实现平台建设与教学管理改革的深度融合，以实现教育改革的全方位现代化。

平台架构：一个中心、多种功能

学校数字“彩虹管理”以智能化管理为特点，网络化、数字化、智能化地打造集新型教学、学习和研究为一体的校园平台系统，形成“两校区一中心、三纵四横多功能”格局，基于统一构架的高度集成的数字化平台，最终实现校园的智慧化管理（如图1）。

图1 杭十四中“彩虹管理”整体框架

管理模式：两种途径，六大系统

学校围绕“一个目标，两种途径，三个原则，四个保障”开展数字彩虹管理建设，即以学生个性化成长和教师专业化发展为目标，以“彩虹学堂”和“彩虹管理”为两个主要实现的途径，以团队合作、科研引领、全员培训和制度建设为保障，在建设与需求相匹配、理念与技术相融合、课堂和课外相交叉为原则的基础上，从学校实际出发进行了探索和实践。学校先后完成了硬件基础建设、数字校园基础平台、教育教学管理系统、信息化管理移动系统、数字化学习系统、学生综合素质评价系统这六大工程，显著改善了杭州第十四中学的信息化环境，学校教育管理信息化建设有了飞跃提升。

实施“数字彩虹”管理 实现创新突破

在杭州第十四中学，人工智能的应用打破了原有的教学和管理方式，为教育教学活动提供了更多的解决方案。

人工智能辅助学生健康监测

走读生每天早晨入校都需要进行健康码和体温的检测，耗费人力和时间。学校结合智慧校园软件系统，引进以“热成像技术”和“人工智能”技术结合的一体化学生健康保障系统，即“5G健康一码通”人脸识别系统（如图2）。通过5G信号实时上传学生的刷脸信息至杭州城市大脑中枢平台并进行比对，获取健康码状态后反馈下载，同时进行体温核查，前端设备显示健康码状态及体温情况。当健康码和体温正常的情况下，设备提示通行并语音播报，整个过程不超过2秒，无需刷身份证、市民卡。全校师生无需摘下口罩就能在摄像头前刷脸，不但大大提高师生入校通行效率，而且大大提高了防疫安全。

图2 杭十四中“5G健康一码通”人脸识别系统

人工智能辅助精细德育评价

为了实现人人参与、时时管理的全员全程德育管理，学校开发使用了德育信息化移动管理系统，运用智能设备实现信息及时有效发布和反馈，管理人员随时随地查看学生一日常规情况，最大程度地做到信息无缝对接，落实全员德育。该系统由学生常规德育、个性发展自我评价、特长及成果、课业考试成绩登记表等内容构成。教师通过日常的考核、登记、评价等，完成对学生常规德育管理的过程性评价，并通过后台增强对数据的统计、整理、甄别、分析，逐步启动学生的自助评估、动态评估和个体发展评估等，形成学生学业水平和常规管理的发展性评估系统，运用数字化来强化学生的自我管理意识，激励学生健康发展。

学生综合素质考评系统能够将学生的成长记录、考试成绩、学习表现、综合实践活动成果和个性特长成果等内容记录在个人综合素质档案内，以学生电子信息包的形式最后呈现。

人工智能辅助精准教学管理

学校结合分层教学特点和精准教学发展目标，运用人工智能、大数据、知识图谱构建等技术，开展学情分析、学习诊断和分层教学，助力教师精准教学。

学情追踪系统支撑个性化教学。杭州第十四中学通过采集日常教学过程中产生的大量数据，供学校教学管理部门、学科教师、学生及家长共享，促进教学的过程性管理，提升教学质量。通过系统的“知识得分率”模块，教师能够实时了解到所授班级具体学科，具体知识点的掌握情况，与年级掌握情况作对比。学生可以通过系统整理自己的错题集，下载打印题干、原作答、知识点、难度等信息，提升学科知识能力。

人工智能辅助落实新高考

学校开发了教务系统，包括智能选课、学分认定、走班管理等多个子系统。该教务管理系统包含了制定教学计划、排课管理、学籍管理、考试管理、成绩管理、教材管理、毕业管理、教学工作量统计等功能，是一个动态的信息管理系统。利用现代技术，学校实现了教务常规管理科学化的运作，保障了走班教学管理的有序性。

机器人实验室

数字化化学创新实验室

数字化物理实验室

通用技术实验室

学校建立了教学质量管理信息化体系，实行全方位、全过程的教学质量管理，实现对教学效果的检验和评价。学校打造的基于智慧班牌的走班教学管理系统正是基于以上理念开发的（如图3）。该系统以教务系统为中心，以智慧班牌为展示平台，及时将教务数据推送到前端，学生可以通过系统实现走班考勤、互动查询，加强学生自我评价，完善教学质量内控机制。高考制度的改革对学生的职业生涯规划的管理提出了新的需求。为了适应这一需求，学校建设了学生职业生涯规划管理系统。学生可在平台上进行相关职业倾向的测试，完成职业生涯规划报告书，为走班教学的过程化管理打下基础。学校基于历年高考数据的模拟分析，将学生的校考成绩模拟换算成全省排名，推荐出符合其“七选三”选课最优组合及最大概率高考院校，帮助学生调整学习方向，帮助学校调整教学模式。

图3 杭十四中走班教学管理系统

“数字彩虹”管理建设成效

“数字彩虹”管理显著改善了杭州第十四中学师生教学及学习的信息化环境，并建立了一套与信息化相适应的教学管理体制，出台了相应的《杭十四中综合素质评价方案》，实现了过程管理和多元评价。学校信息化管理的突破性建设对当下高中旨在促进学生差异发展的课程改革起到了关键性的作用。

2017年，杭州第十四中学课题《数字彩虹工程（DRP）促进学生差异化个性化发展模式的实践研究》获杭州市教育科研优秀成果二等奖，学校被评为浙江省教师信息技术提升工程培训示范学校，信息化案例《建设数字“彩虹学堂”促进学生差异发展》被评为全国100个基础教育信息化典型应用案例。2019年，学校成为浙江省区域和学校整体推进智慧教育综合试点学校。2020年，杭州第十四中学“人工智能辅助落实新高考”项目成功入选杭州市首批30项人工智能项目方案。2021年，学校获评“杭州市数字校园标杆校”。

随着互联网和人工智能的发展，各行各业都将迎来一场智能化的革命，教育也一样。在人工智能技术的辅助下，教师角色定位的改变、学生个性化学习服务的提升，能够推动教育事业的改革与创新。杭州第十四中学将进一步深入探索人工智能教育和人工智能管理的应用，促进学生个性化学习和多样化发展。■

数字化人体生命科学馆全景