【混沌理论】“梅花银行”：基于混沌理论和区块链技术的教育评价设计

刘东风

集无序与有序、线性与非线性、确定与随机于一体的世界

【摘要】“梅花银行”是梅山小学近三年来实践的一项师生评价设计方案，它是仿照银行运 行机制而设置的师生教育教学以及学习行为档案袋记录方式，是将师生行为轨迹化、数据化的 过程。其理论基础即混沌理论并基于区块链技术，要使数据富有生命力和更具价值，更需要 AI 赋能，为教育评价走出一条新路。
【关键词】“梅花银行” 混沌理论 区块链 AI赋能 教育评价
【作 者】刘东风 副高职称 现居深圳 电话 [phone] 一．关于混沌理论
１.什么是混沌理论？
混沌理论是上世纪继牛顿力学和量子力学之后出现的第三大理论，它集确定论和随机论于一体。其基本概念有：非线性系统的非因果性、对初始条件的极端敏感依赖性（蝴蝶效应）、能量法则、分形、自相似性、自组织性、奇怪吸引子、以及过程的有序与结果的不确定性、临界状态、缺口原理、反馈原理、对流原理等等，这些都是混沌体系的有机组成部分。围绕“世界究竟是偶然的还是必然的”这一核心问题，学界在哲学的自然观层次进行着长期的争论。而混沌理论的建立，在确定论和随机论之间架起了一座桥梁。混沌理论集确定论和随机论于一体，认为世界是一个十分复杂的非线性系统，复杂源于简单，分形后的非线性系统又是简单的，简单的多次迭代才有复杂的混沌。在同一个混沌系统中，既有确定性的周期运动，又有随机性的混沌运动，且两者之间互相转化：周期运动的失衡将会进入混沌运动，而在混沌区周期窗口处的混沌运动失衡则又会转化为周期运动。在混沌世界里，是简单性与复杂性的辩证统一、偶然性和必然性的辩证统一、有序性与无序性的对立统一、稳定性与不稳定性的对立统一。

２.对线性思维模式下的教育评价方式的批判
当今教育评价中充斥着线性思维 习惯，犹以教育结果的确定性、可预测性和偶然性为甚。殊不知：①线性思维是将教育过程简单化：“只要更努力，就会有更多回报”是线性思维形象的表达方式。它在观念上把人引入误区，认为学习的过程就是知识与努力、情感与态度、汗水与时间的简单叠加。教育是混沌的，是非线性的，其不确定性决定了不可预测性（尽管短期内可以做冰山一角式的简单预测）。教育的混沌性反映了教育过程的复杂性。这一方面体现在对初始值的敏感性且呈现非线性、非因果关系，一方面体现在人脑学习运动生物化学过程的非线性，还有一方面是考试的信度和效度与被试的适应性。在混沌系统中，若A不一定就是B，有可能是C，甚至是其它。如同眼睛的视敏度一样，假如一只眼睛的视敏度为1，两只眼睛的视敏度不是2而是5或6了。②线性思维将教育功利化：线性思维在将教育简单化的同时又将教育功利化，因为在这种思维模式下产生的观念认为，有投入就一定会有回报，且投资教育是一件没有风险、回报较快的行业，并以重知识轻育人、重学历轻学力、重书本知识轻实践体验、重短期目标轻人生规划、重科技知识轻人文素养为表现形式而大行其道，这样的教育自然是将学校办成利益工场、将人培养成考试机和答题器，我们的后代定然会是人文精神没落、奇怪吸引子缺失的伪学霸。③线性思维导致教育评价方向性错误——对牛顿范式的批判：在讨论素质教育与应试教育的关系时，一些人总喜欢将二者对立起来。而其实，二者为母子关系、包含关系。素质教育是一个大系统，是混沌的、非线性的；应试教育是一个小系统，是量化的、线性的、是从非线性简化而来的。它们各自代表着不同的科研范式：前者为复杂的范式，后者为简单的范式。应试教育以单一的、固定的、标准化的评价模型将每一个学生当做标准件（产品）来衡量，忽略了教育混沌特性的不确定性、不可重复性、不可预测性，统一、机械、线性、确定性的聚敛吸引子扼杀了学生的个性和创造力。混沌教育系统是自 由的、开放的、可特例和随机的。在该系统中，既需要道德标准等聚敛性吸引子的 聚敛作用，又需要个性的甚至带有破坏性的奇怪吸引子的扩散作用，打破旧的平衡 态、构建新的动态平衡，这样的教育才是开放的、率性的、富有生机的、可持续发 展的混沌体系。素质教育离不开应试教育，考试在素质教育中不是洪水猛兽。考试 应当成为素质教育策略调控的依据，考试应当成为学生能力发展的激励机制，要摒 弃牛顿范式的确定论，完善考试，要从多维度、多形式和高频度等方面建立高信 度、高效度、科学的混沌教育评价体系。

３.教育混沌学。

教育混沌学是一门崭新的学科，是将混沌理论运用于教育领域的研究，是从认识论和方法论出发，把教育和人的成长过程视为典型的混沌体系，以非线性思维方式重新审视教育的复杂性和不确定性。当今已有人尝试地在教学设计、教育技术等教育分支中运用混沌理论并取得初步成果。加强混沌理论在教育领域的运用研究，必将迎来对教育的深刻认识，正本清源，走出误区，并带来教育评价的革命。

集无序与有序、线性与非线性、确定与随机于一体的世界

二．区块链技术与ＡＩ（人工智能）赋能教育
１.什么是区块链
区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题，本质上是一个共享数据库，其数据具有不可伪造、全程留痕、可以追溯、公开透明、集体维护等特征，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，因为其信任度高、合作的粘合度也很高，在教育评价中具有很大的运用前景。

２.以5G为基础、AI为内核的新技术将成为学校的“新基建”内容
2020年4月20日国家发改委首次明确新基建主要包括三方面的内容：以5G、数据中心、人工智能、云计算为代表的信息基础设施，以智能交通、智慧能源为代表的融合基础设施以及重大科技与产业技术等创新基础设施。“新基建”的终极目标是驱动产业转型与升级，从而建设“智能社会”，要建设“智能社会”，5G、人工智能、云计算这类信息基础设施必不可少：５Ｇ以高稳定性、高效率让万物互联并完成数据采集、传输、存储，云计算以自己高强算力对海量数据进行分析，使人工智能服务于人，并让复杂的学习过程简单化，尤其是简单的、机械的、重复的识别、记忆，机器要远远优于人类，且永不遗忘、永不丢失。据市场调查，目前百度、阿里云、腾讯、华为（简称“bath”）等知名企业，分别在人脸识别、智能推送、智能画像、智能监测等方面已经推出诸如百度教育大脑、智慧校园、讯飞学习机、Alios智慧教育解决方案等，这些产品或方案，或直接用于教育，或可“拿来”用于教育。

３.区块链与AI赋能的关系
区块链与AI赋能本属两种不同的技术，所面临的问题和适应的应用场景也不尽相同。前者是行为数据的采集，重点在于高信任度（不可伪造）、痕迹管理（全程留痕、可以追溯）、集体维护（公开透明、自组织、去中心化）；后者的本质在于以强大的算力处理人工不能处理的庞大数据、并从中挖掘有用的信息。数据是区块链和AI赋能的纽带，将二者连接在一起：区块链提供安全可靠的数据，AI赋能借助于区块链的技术支持保证数据运算的精确、迅速和隐私安全。需要说明的是，区块链技术中的公共账号和匿名在用于“梅花银行”教育评价设计中时，个人账号需要实名制，甚至同学籍号、身份证号联系在一起。

三．“梅花银行”的设计雏形
１.“梅花银行”设计方案：仿照银行运营机制，为学校师生建立成长记录档案 并发行虚拟货币“梅花金币”。师生在某一方面成绩突出可以获得“梅花金币”若干枚，学校、年级、班级设立财富榜，金币积攒到一定数额可以兑换奖品（奖品分为精神和物质两大类）。根据梅山小学的章程和“十三五规划”，梅花文化作为学校文化主题、梅花精神作为梅山精神，“梅花银行”的名称即来源于此。
①学生评价：以核心素养为主要内容的几大分行：德育分行、智育分行、喜阅分行、才艺分行、健康分行；分行下面又设支行，如器乐支行、声乐支行、书法支行、足球支行等等。每位学生以自己的学号获得一个永久性的账号，当某位学生输入自己的账号和登录密码可以进入到自己的界面时，不但能查询到某一时刻的行为痕迹，还可以看到有关的财富值、“诊断报告”、学习建议、资源推送等。
②教师评价（专业成长记录档案）：如何评价具有创造性而又无形的教师劳动一直是个难题，如果在一定的模式框架下评价教师业绩势必会以偏概全，这种只考虑聚敛性吸引子而忽略奇怪吸引子的做法势必会泯灭教师的创造性和教学个性，教师的工作就会变成僵化的、没有生气的工业生产，学校就会变成生产标准件的流水线。“梅花银行”针对这一问题，虽然只是按照评价对象的德、能、勤、绩、廉五个维度来考核（如图１.），但将创新、教学风格、策略调整等因素考虑进来，尤其是“蝴蝶效应追踪”，既强调系统对初始条件的依赖性，又是对教育的混沌表达，即教师的某一次教育教学活动，有可能是无功而返，也有可能带来飓风效应，每个人对初始条件依赖的程度不同且表现的方式大相径庭。同时更强调教育评价不能鼠目寸光；只看眼前的一得一失、守株待兔般地将偶尔的经验当做一辈子的行动指南甚至有必然的结果。

图1

２．“梅花银行”的实践：梅山小学自2017年开始试行“梅花银行”评价方案，以其新、实、趣深得师生的喜欢，尤其是每学期末兑奖更是将学期评比掀起了高潮。但是采集数据手段太原始（存折、贴金币）、考量不全面，亟需信息化和AI赋能。

四．“梅花银行”运用前景展望
１.数据分析与运用之一：
学习任务变布置为个人定制——推送。“梅花银行”为每位师生建立一个高信度的成长记录袋即海量数据库，借助于高运算能力的计算机用统计、分析的方法，提取有价值的内容，使数据活起来。这是一个将隐藏在一大批看似杂乱无章的数据中提炼有效信息、从而发现师生成长的内在规律的过程，以分形的手段将非线性的对象无限放大到线性状态下来研究，在杂乱中寻找规律，在无序中寻找有序，这便是数据分析。如果说数据分析赋予了数据的生命，那么数据运用则是为生命注入了生命的意义，而推送算法又是人工智能赋能于教育的重要运用之一。
以“喜阅分行”为例：以国家课程标准课外阅读书目（课外阅读量）为标准值、以年级组和班级为比较值，再比对个人阅读量，然后一方面分析出个人阅读的兴趣倾向，一方面为个人提出阅读指导、依序推送相关书目。如图2：

图2

再以“健康分行”为例：设立身高、体重、视力、热量摄入量、体育锻炼时间 等维度进行数据采集，通过数据分析再向学生推送运动项目和健康饮食菜谱，如图３.

值得说明的是，相对“群推”而言的“个推”，是一种个人定制，是个性化教育的需要，它重视的是人的差异性和教育的复杂性。“个推”又称“场景化智能推送”，而实现场景化推送必须具备三个要素：冷数据画像——年龄、性别、兴趣、身份、常驻地等相对稳定的数据画像；温数据回溯——近期具有一定时效性的行为数据；热数据场景——当前地点、打开的应用等场景化明显的、稍纵即逝的学习热情 和需求。张小龙有言：“推送改变世界，因为用户更懒了！”推送，不仅仅是微信、抖音等重要的经营手段，可能还是未来学校主要的任务。 ２.数据运用之二：
生涯教育的依据与升学、晋级的佐证。依托于区块链技术的“梅花银行”的海量数据以其可靠性、开放性与社会共享，教育评价从单一的甄别性评价走向诊断性评价乃至人生规划。混沌理论告诉我们：每个人的人格发展是一个非线性动态过程，是一个不确定且难以准确预测的过程，个体作为一个自适应的实体在与内部外部环境交互中不断选择与放弃、不断地调适与接纳。混沌理论的“蝴蝶效应”又告诉我们：在一个系统中，初始条件的微小差异在时间趋向无穷大时系统处于混沌状态而出现奇特的效应，其影响并非以固定的线性方式增加，而是以非线性方式不断放大到显著的差距程度。这表明：教育主体对初始条件的敏感、依赖性导致微小的变化引起结果的巨大差异预示早期教育的重要性，我们对儿童所施加的每一次教育活动甚或是传递一个微小的信息都有可能对其人格发展带来巨大的影响。
混沌理论之分形理论还告诉我们要“不拘一格降人才”。分形(fractal)是指系统中部分与整体以某种方式相似的形体。分形理论为自然科学和人文科学提供了新的研究手段和方法，借助系统内自相似性原理而对混沌现象管窥全豹、一叶知秋，从局部到整体、从有限到无限的认识世界。运用分形理论，可以重新定义人才的概念。如果说从学术型到技术型转型是人才结构的分形，那么还应该创设育人环境的分形结构，如多形式的办学机构、独具个性的育人氛围等以适应不同人才成长的需要；还要以分形手段将学生的某一次考试成绩视为整个成长过程中的一个像素单位而不是全部。分形让教育评价更趋向宽泛和多维，才能让各类人才脱颖而出以满足社会发展的各个方面的需要。混沌理论中的奇异吸引因子还告诉我们要注重创新人才的培养。“不拘一格”除 了人才标准的多维度，还要有创新我们的创新人才培养的机制。混沌理论中有两类吸引子，那种起着限制的作用、使系统性态呈现出平衡、周期性特征的叫聚敛性吸引子，它与常态、规范有关。而奇怪吸引子是一种分形，属于扩散性吸引子，具有无限嵌套的自相似结构，使系统偏离聚敛性吸引子的区域而导向不同的性态，它通过诱发系统的活力创造出不可预测性，它与打破常规有关。过往的教育评价过多强调聚敛因子的聚敛作用虽然制造了整齐划一的标准件，但学生缺少个性，尤其是创造性被泯灭。而学生的怪异行为、奇思妙想甚至荒诞不经的课堂突发事件等奇怪吸引子使教学系统偏离聚敛性吸引子的区域而导向不同的性态使其偏离预设轨道，常常受到教学任务、传统的课堂伦理等聚敛干扰和抑制，从而迫使教学系统朝着一维 性目标发展。法古而不泥古、效人而不同人，才能以新的手段培育新的人才。
处于“奥德赛期”的师生成长过程充满着选择与徘徊、尝试与失败、迷茫与混沌。而通过对“梅花银行”的大数据即成长档案的分析，不但发现人才标准有千千万，连走向成功的道路也有万万千，要选择就选择最合适自己的那一条，这也是混沌理论中的能量法则：如同水的运动一样，能量总是指向阻力最小的途径。

３.“梅花银行”是一个开放性的平台。
“梅花银行”的成长记录档案的设计，将以非线性思维模式取代线性思维模式，把人格成长的过程视为一个混沌体系；借助于“银行”的运营模式其职能得到进一步开发，如教职员工的绩效管理，银行的借贷、捐赠、客服等功能的开发与仿生，“情绪银行”的设立等。它是一个开放性的平台，使用者即为开发者、创新者。

结束语：2019年5月，习近平主席在致国际人工智能与教育大会贺信中指出：“积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新，充分发挥人工智能优势，加快发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育”。“梅花银行”这一基于混沌理论和区块链技术的教育评价设计，在智慧校园建设和AI赋能的行动研究中未来可期。
（本文发表于《福田AI赋能教育简报》第二期2020.09）

参考文献：
１.刘东风《教育混沌论》（《特区教育》２０１２０２）
２.刘东风《从混沌理论看全体成才的可能性》（２０１４年深港校长论坛）
３.李开复《从“AI+”到“+AI”：以技术重构中国经济》
４.刘鹏志、金琦《生涯混沌理论及其对生涯教育的启示》（《中小学心理健康教育》2016０9）
５.袁凯《场景化智能推送》（2017年7月8日网络演讲）