大数据时代教育管理谋求信息化变革
大数据“导航”学生成长
——上海闵行区的教育管理信息化变革
小虎是上海闵行区某小学四年级的学生。他早晨上学是从哪个校门进的，中午吃了什么，选了那些兴趣课，有没有去图书馆，他喜欢看哪些课外书？这些情况，小虎妈妈从家里的IPTV数字电视中都能看到。如果她打开电脑，登录学生电子档案的个人门户网站，孩子的成长信息更一览无余。
这一切得益于闵行区教育局依托大数据所进行的数字化校园建设。“只有全面客观地记录学生成长轨迹，沉淀和积累多维度的学生成长数据，让反映学生发展状态的数据完整显示出来，才能推进教育质量观的转变，引导学生培养模式和教育质量管理方式的科学发展。”闵行区教育局局长王浩说。
闵行区学生电子成长档案的内容包括身心健康、学业进步、成长体验、个性技能4个维度，围绕4个维度，设立了14个一级、38个二级、53个三级数据采集指标。为了搜集数据，学校为每一位学生发了电子学生证，学生日常行为数据将被动态抓取和实时记录，并能在系统内自动生成各种数据统计图表，从而让学生隐性的状态和需求显性化，让家长和老师能够更直接地看到学生的点滴进步或潜在的问题。
进出校门时，刷一下电子学生证，从学生到校、离校时间就能看出一所学校是否经常延迟下课放学；电子学生证同时又是学生健康卡，每次学生就诊的情况都会被录入数据库；到图书馆借书时，借书信息也能被记录下来；参加校运动会的哪些项目，拿到什么名次，参加了哪些兴趣课程、社团活动、社会实践等，只要刷卡都能记录下来。学校或教育行政部门根据数据分析，就能判断校运动会的覆盖面大不大，学校课程的选择性高不高，学生学习经历丰富不丰富，与社会接触机会多不多，然后再有的放矢地推进教育改革。
闵行区正在进行的数字化教育评价体系探索，对学校来说既是“鞭子”也是“梯子”，在鞭策学校不断提高办学水平、促进学生全面发展的同时，也为学校提供了一条可以借鉴依靠的现实路径。
有了这样一个数据池，绿色评价体系的建立也就有了依托。“我们不只是用学科分数来记录学生的变化，而且采集学生的身体素质、校园活动、社会实践乃至学生阅读、公益活动等成长信息，让评价体系更丰富，从而避免了‘只听楼梯响，不见人下来’，评价体系改革只喊不做的窘况。”上海闵行区教育局信息中心主任张中涛说。
在大数据的支撑下，学生的整体评价体系被分为身心健康、学业进步、个性技能、成长体验4个部分。学业成绩不再是评价学校办学成果的全部，而是所有指标中的1/4。
在多元化的考核体系下，学校不再仅仅注重学生的学业成绩，而是让学校认识到在促进学生全面发展某些方面的管理“缺位”。
七宝实验小学每年学生的学业成绩都排在前列，然而在其他指标的考核方面却不尽如人意。比如，从学生成长档案显示的数据看，学生的肥胖率偏高，超过闵行区平均水平。这凸显出学校在学生身体健康成长上关注不足。于是，学校与家长联动，积极采取干预措施。学校向学生家长发放调查问卷，提供健康饮食指导。学校食堂提供每周食谱以及食物营养成分和热量指标。体育老师为肥胖学生设计个性化的体育“长作业”，根据学生的年龄特点进行循序渐进的体育锻炼，经过一学期努力，学生的肥胖率下降，很多家长反映孩子的精神状态也比以前好多了。
七宝实验小学还在学生成长数据的分析中发现了课程“漏洞”——艺术类课程和综合类课程比例比较大而自然类、语言类课程相对薄弱。于是他们重新完善学校课程计划，增加自然类、语言类、体育类课程，还从校外引入“身边的大自然”、“机器人进课堂”、“不一样的通话不一样的梦”等系列课程，让学生在多元课程中得到成长。
经过一年的“倒逼”，学校的管理水平得到了提高，家长的满意度也不断提升。七宝实验小学校长吴悦感慨地说：“学生成长数据是一座取之不竭的富矿！”
闵行区正在进行的数字化教育评价体系探索，对学校来说既是“鞭子”也是“梯子”，在鞭策学校不断提高办学水平、促进学生全面发展的同时，也为学校提供了一条可以借鉴依靠的现实路径。闵行区教育局长王浩认为：“我们通过基于客观数据的科学分析，改变了以往传统以资料检查、调查访谈和印象评分为主的教育评价，让数据告诉学校管理者自己在某些方面的‘缺位’。”
例如，梅陇中学通过电子成长档案中“校内兴趣活动”数据的采集，详细了解到每位学生参与校本课程的情况，同时也发现学校尽管提供了众多的课程科目供学生选择，但是在校本课程系统性规划和整合上考虑不够，对学生选择课程的自主行为缺乏必要的指导。于是学校重新调整校本课程的实施方案，进行三级学程设计，形成了“体验期、拓展期、社团期”三级体系，有效改变了以前校内活动的无序性。
学生电子档案采集了学生成长过程中的丰富数据，这些数据的科学使用，对古美学校学生自主管理起到了很大的促进作用。学校这两年采集的学生自主管理数据，表面上看比较理想，学生自主管理岗位（小学低年级除外）的覆盖率基本达到100%，但通过进一步分析，学校发现了一个问题，即学生岗位的单一性、固定性，有的学生两年来始终担任同一职责的班委干部，缺少岗位的轮换，学生缺少多角色体验。经过调查访谈后，学校发现学生主动参与意识很强，希望有更多体验新岗位的机会。针对这一情况，古美学校做了一系列工作，如今在古美校园内，人们常会看到一群穿梭于各班的“学校自管委员会”的学生，指导、督促班级日常管理；校园节日活动，学生们都在忙着主持和策划；街道、居委会、博物馆也到处可见孩子们的身影。
闵行区基于数字化的教育评价体系探索，将重点放在学生的全面发展、教师专业发展、学校特色发展等方面。当十几张量化的数据统计表摆在教育管理者面前时，精细化管理、绩效量化将不再是传说。上海市教委基教处处长倪闽景告诉记者：“大数据让闵行在教育评价体系改革的道路上破茧成蝶，在助推学生全面发展的道路上更进一步。”
大数据里的“小数据”
“这种变味的‘大数据’之于最小数据集，就像GDP总量之于人均。总量很漂亮，但是充满了泡沫。只有人均才能准确地反映真实的状态。”
“让教育问题诊断像化验单一样清晰明了”，从组建“教育信息化推进办公室”这支“特种部队”到现在，这句话几乎成了张中涛痴奉的圭臬。张中涛告诉记者：“大量的实验、化验支撑起了医疗信息化，这些化验就相当于教育信息化中的评估诊断，它可以把那些教育问题中的抽象发展状态用数字具象出来，这是医疗信息化腾飞的原因。而这恰恰也是教育信息化所缺乏的，我们的评估报告要像验血单一样，要让农民也看得懂。”
在教育人眼里，教育是感性育成，要在课程、教材、课堂授课等关键的教育肌体内注入丰沛的感情。而在张中涛眼中，感性育成固然重要，但是缺少了数据支持，对教育状态的判断就成了无源之水，“要让数据说话，用理性的数据将感性的教育状态描述出来”。
实际上，这样的理念并不新鲜，问题的症结在于，到了教育实践层面，数据采集就变得欠缺。比如在学生成长数据采集方面，记录最完整的是学生学业数据，其他数据如学生身心健康、个性特长、成长体验等往往被忽略，管理者只能从零零星星的学校内部管理系统中，找出学生星星点点的成长记录，远不如学业记录完整、清晰，这让客观判断学生全面发展状态困难重重，学生全面发展理念落实到实践层面步履维艰。同样的问题也发生在教师和学校评价上。
在顶层设计方面，闵行区力求层层密织，用严密数据网络将教育的边边角角都覆盖住。
目前在闵行，教育信息采集的渠道有三种：第一，电子学生证的实时采集。比如学生走进校门、中途离校、图书借阅、走班制课堂、进出特殊场所如阅览室、实验室、室内运动场等进行刷卡，学生点到点轨迹，可以一一保存下来。第二，通过开发的闵行区中小学在校信息上报系统，学校统一上报区平台，并分类纳入主题数据库。第三，通过业务系统间数据交换和共享，比如学生健康管理系统、学生校外社会实践、学生学籍管理系统的数据，都可以通过数据接口汇集到主体数据库。
“这里面有一亿两千万条数据，我们的工作就像盲人摸象，但是如何摸才能摸出‘大象’的形状，而不是只摸出条‘象腿’，这里面的学问可大了。”指着信息中心大屏幕上滚动的学生信息和学校数据，张中涛说。
用什么标准去衡量这些数据？如何保证这一亿两千万条数据具有信度和效度？张中涛抛出了一个概念：最小数据集。所谓最小数据集是指通过收集最少的数据，最好地掌握一个研究对象所具有的特点的一套精简实用的数据指标。应用到教育管理层面，就是用数据去捕捉微观到每一个学生身上的每一种特质，数据源源汇聚，以此形成对一个学生、一个班级、一个学校、乃至一个地区的教学状态的描述。简而言之，最小数据集是大数据的“最小单位”。
在局长王浩眼中，以最小数据集构建起的教育图景，是关注每一个个体特点和旨趣的，是尊重每一名学生诉求的。教育管理是点对点的。
“比如之前采集各个学校运动会数据时，各学校通过信息上报系统报送数据，以班级和年级为单位报上来的学生参与数据都很漂亮，但是细查才发现，这些没有学生个人数据的百分比都存在不同程度的水分。”张中涛说，“这种变味的‘大数据’之于最小数据集，就像GDP总量之于人均。总量很漂亮，但是充满了泡沫。只有人均数值才能准确地反映真实的状态。”
在最小数据集的视野里，运动会的数据以每个学生为单位，他参报的项目获得的名次和成绩都被收集起来，一方面用作整体统计，一方面直接记入学生电子成长档案，作为学生评价的依据。张中涛说：“以学生为单位的数据采集增加了造假的成本，也很好地保证了数据的信度。”
大数据积累起来，如何反哺教育管理改革？王浩介绍，通过数据的专业解析和深层挖掘，找到教育当中一些潜在的问题。或者说，已经发现的一些教育问题，通过数据的佐证，可以看出这个问题的症结在什么地方。这是数据改进和应用的问题。比如目前闵行区已经开发试用教育资金管理软件，每一笔资金、预算花下来，都可以形成一个数据，比如学生在科技教育方面花了多少钱？成效如何？和学生科技普及教育的整体水平到底是怎样的关系？等一年下来所有的资金结算以后，从实时产生的数据中可以看出，资金是不是管好了，钱有没有花在该花的地方。
“唐吉诃德”的三座风车
“闵行教育信息化推进办公室”这支“秘密部队”时常自比“唐吉诃德”，他们要面对的风车是传统教育模式下培养出的强大的惯性。
发展和勃兴于工业化时代的传统教育和学校模式，映射了工业化集中物流的经济批量模式：铃声、班级、标准化的课堂、统一的教材、按照时间编排的流水线场景。
“对于传统教育来说，教育信息化不啻于一场革命。”张中涛说：“传统的标准化的教育，是将智力水平、性格、秉性各异的学生放在一个模子里，削足适履地生产标准化人才。这样语境下的教学管理对个体的关注往往是缺位的。基于大数据的教育管理应该是关注和尊重差异性的。”
虽然谈起教育问题头头是道，但是要论“出身”，一直跟理工科打交道的张中涛丝毫没有教育基因，他之前的两份工作分别是在核工业和IT企业。现在他却要感谢这种疏离，让他拥有了“跳出教育看教育”的视野，用一个局外人的眼光去打量教育。
和他的“出身”一样，“闵行教育信息化推进办公室”的出身也不平凡。王浩说：“很多地方教育信息化部门都属于技术部门，铺设硬件、处理数据。在闵行，教育信息中心更像是撬动教育管理和评价改革的一支‘秘密部队’，不仅关注‘器’，更要进行‘道’的思考。”
这支“秘密部队”时常自比“唐吉诃德”，他们要面对的风车是传统教育模式下培养出的强大的惯性。
第一座风车是数据管理缺乏顶层统筹。碎片化的数据管理模式，让作为数据收集部门的各个科室成了“数据孤岛”。
当时混乱的数据管理模式，仅从学校名称和代码就可窥见一斑，张中涛说：“光是学校名称和学校代码，就有4套，有市教委和教育部规定的学校编码，还有上级部门下发的学校编码，就像一个人有4张身份证一样。”这样无形中增加了管理成本。教育信息中心成立之初，就把矛头指向了混乱的“番号”。
“为此，我们对8个科室的管理数据进行统筹和整合，他们都怨声载道，觉得我们吃饱了没事干找茬。‘统一番号’表面上看起来无关紧要，但其折射出的却是，不同的业务系统之间，数据管理的方法、流程、定义缺乏统一的规范和标准。就和随后的改革一样，这是一场与惯性的战斗，我们就是要挑整个管理流程的刺。”
每一个业务系统一套标准，缺乏统一的“度量衡”，这样直接导致在处理近十个业务系统数以亿计的庞大数据元时，顶层规划失灵。
比如学生的健康档案、成绩档案相对独立、互不相连，发挥作用非常小。随之而来要面对的，却是体量膨胀的教育管理需要，闵行区每年平均增加10所学校，全区400多所中小学、幼儿园，每个学校发展到了什么状态？传统只重学业的教育管理方式显然存在“翘脚”现象，其他方面的数据也是星星点点。“政出多头”的问题让学生信息管理难以进行。
要将每一个业务系统身上的“刻度”拨转，就需要一个独立的部门进行数据资源的规划。这是闵行教育中心在成立之初，业务职能独立于其他部门的原因。
将视野拉向国外。早在1990年美国克莱蒙特大学的Kenneth C. Green教授就提出了“Campus Computing”(校园信息化)这一概念。和欧美国家相比，我国的教育信息化建设落后了至少10年，缺少被大众所认可的应用模式，大多存在信息孤岛、各教学管理应用系统之间信息不能共享、数据难以保证一致等问题。
如果说，碎片化问题的处理牵涉到行政统筹问题，那么教育数据的隐含性、不连贯性和模糊性等先天性特征，则暴露出了一个更为关键的问题——教育大数据能否全面地反映教育的方方面面？这是第二座风车。
王浩局长表示，学生学科成绩的数据采集相对简单，但是数据积累过程还有两大难点，一是学生心理方面、情感方面很难用客观数据记录，比如学生的爱国、明理、诚信品质方面。二是学生学习过程中的实时记录比较难，学生在课堂上的表现实际上直接关系到他的成绩，但是学生课堂表现怎样记录？
目前闵行区通过研发技术手段，试图解决这一问题，比如在教室装上课堂实录的探头，它对学生课堂反应进行跟踪，可看到每一堂课学生的投入度、关注度、积极性、与老师的互动等。
王浩说：“实际上这是非常专业、细腻的分析。通过一堂课不一定能够把学生的数据非常科学、完整地呈现出来，但如果通过10堂课、20堂课，从这个孩子表现情况的积累，可能可以看出他在课堂上的状态，可以积累相对比较客观的数据。”
上海的绿色评价体系将落脚点放在学生全面发展上，全面发展的描述是通过课程和活动的参与度和完成度来反映的。但目前活动和课程的随意性让真实反映学生水平的数据采集变得难以为继。这是第三座风车。
张中涛所率领的团队曾对闵行区的中小学校本课程做过一次摸排，他们发现，竟有12000门之多，这些课程从1课时到800课时不等，这给数据统计带来了极大的困难。他说：“这背后折射出的，是整个课程体系的混乱。在上海，拓展性课程和探究性课程的实施原则是校本化，把权力下放到学校固然能提高学校的积极性，但是忽略了一个现实，就是学校没有能力开发课程。于是，出现了各式各样的参观课程。”
对抗这个风车，需要靠教育行政部门的介入，用行政力量去规范课程。张中涛说：“教育改革和教育信息化就像履带上的两个滑轮，如果教育本身不改革，信息化便无从谈起。”
