人工智能技术在小学智慧校园建设中的应用

【摘 要】当今社会，人工智能技术日趋成熟。本文基于智慧校园中人工智能应用的几个重点环节，如智慧环境、智慧教育、智慧管理、智慧学习、智慧服务等，提出利用人工智能技术，实现智慧校园管理平台中统一身份认证、统一登录，科学系统的分级授权管理，使教师和学生都成为受益者，最终促进学校、师生共同发展。

【关键词】人工智能;智慧校园;教育信息化;小学

【中图分类号】G627  【文献标识码】A  【文章编号】1671-1270（2020）36-0001-03

邯郸市实验小学智慧校园（以下简称“该校”）建设起步于2018年。智慧校园是个新事物，对于智慧校园，校长、学校领导班子成员也都是初学者。智慧校园既是开放的教育教学环境，同时也是舒适的生活环境。智慧校园到底能提供哪些“智慧”？能帮助解决什么问题？智慧校园的“智慧”体现在哪里？学校领导班子从这些问题出发，考虑智慧校园的建设与实施。两年来，该校通过一期项目的实施与二期项目的推进，顺利完成了相应的规划设计。人工智能技术如源头活水进入了校园，利用人工智能技术助推智慧校园发展成了该校接下来的探索方向。

2017年7月8日，国务院出台《新一代人工智能发展规划》，指出推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程的应用，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。由此，在这个新时代，人工智能进校园被上升为国家战略。在一次人工智能颁奖盛典上，记者问到“当前人工智能冲击最大的是哪个行业”时，中国工程院院士、中国人工智能学会理事长李德毅毫不犹豫地说：“是教育”。近两年，人工智能进入教育领域的速度不断加快，这既是教育的革新，又为课程创新提供了新内容。

在这个大形势下，该校的智慧校园建设也在如火如荼地进行。该校信息中心7名信息技术教师开设了人工智能课程。在专家指导和专业团队的支持下，创客社团不断改进和提升，使近千名学生学习了人工智能课程。在“互联网+”的背景下，该校以人工智能技术和数字校园为基础，借助人与物、物与物信息互联互通的智慧化交流平台，从智慧环境、智慧学习、智慧教育、智慧管理、智慧服务等领域出发，进行智慧校园各领域的建设。

一、人工智能改变校园环境

人脸识别技术可无缝对接学校智慧管理平台，可以针对不同人员分类进行出入管理，如教师、学生、家长、访客。教职工考勤、会议室预约、图书馆借阅等也会留下行为轨迹及数据。如人工智能系统提供的师生阅读图书的时长、频次，可以作为学校“阅读之星”的评选依据。

人工智能安防管理平台可基于人脸识别和学生卡的布点位置，判断出学生的定位信息，教师及学校管理员可在移动端实时查询学生位置信息，学校区域按不同色块显示，点击某个区域，即可显示此区域的学生数量，做到区域人数控制管理，避免学生聚集。

在教室及走廊安装人工智能护眼灯，加强对学生视力的保护。智能灯光的亮度和灯照明区域会根据环境变化而变化，具体来说，会根据自然光线的强弱、室内人群密集度等进行调节。学生写作业时的灯光亮度、黑板一体机屏幕的灯光亮度、阴天的灯光亮度等都可以自动调节。智能灯光的设计以“和谐”的教育理念为指导，旨在为学生构建舒适的学习环境，在减少耗能的同时，更关注学生学习的舒适感及身心健康。

二、人工智能改变教育模式

随着教育的不断变革，人工智能模式下学生自主学习、合作交流的模式正在取代“满堂灌”的传统教学模式。如教学六年级科学《鸟类动物的特征》一课时，可创设情境“了解鸟类大家庭的生活习性”来导入新课，让学生寻找鸟类的共同特征。该校教师先利用动画课件展示让学生带着问题思考，然后借助百度人工智能开放平台，让学生对自己感兴趣的、与鸟类相关的问题进行自主探究，探索鸟类特征。最后让学生利用这些知識搭建知识图谱，汇总得到鸟类体表有羽毛、取食靠喙、产卵繁殖后代的共同特征。

从课前教师备课到学生课前预习，再到课上教学，都会利用班级里的智能化设备。传统模式中，教师总会随机抽调一名学生上讲台做题，在黑板上展示自己的解题方法，而人工智能的物联云技术可以使班上的学生同时在黑板上展示自己的解题方法。

教学中，人工智能信息处理技术可以把教学过程、教学支持领域和教育管理中收集到的信息智能存储与分析，逐步形成个人、小组、班级至学校的教育教学大数据，为优化教育教学过程和管理决策提供依据。人工智能技术还实现了自动组卷、自动发放练习题、通过图像识别自动阅卷等功能，为教师各环节教学任务的完成及学生个性化的学习提供了数据支撑。

三、人工智能改变学习方式

（一）充分掌握学生的学习状态

人工智能技术可以自动捕获学生的学习环境和学习状态信息。如教学《桂林山水》一课时，教师可以在课前向学生推送预习微课，了解学生观看微课的具体情况。人工智能技术会将学生是否完整观看了微课，是否在观看中有过停顿，在哪里反复观看过，哪里的停顿时间较长，开始和结束的时间等都记录下来，并推送给教师。由此，教师可以根据学生的预习情况、预习中出现的问题适时调整教学策略，有针对性地做教学准备。

（二）有针对性地开展个性化学习

练习中，学生不仅仅是想知道正确答案，更想要得到个性化的针对知识点的指导。试错在学生的学习中具有重要作用，教师要鼓励学生在试错中学习，但在实际教学中，教师会发现部分学生有害怕出错的心理。通过教学软件的反馈与统计功能，教师能统计并分析学生小测试的答题情况，通过后台统计的小测试错误次数，表扬错误次数少的学生，并纵向比较错误次数，表扬有进步的学生。这些反馈都有赖于人工智能及时记录与汇总后台数据，人工智能技术可辅助教师有针对性地布置个性化练习题，使学生更愿意主动尝试易错题型，成绩也开始慢慢提升。

四、人工智能改变管理模式

在学校的各种数据汇总到大数据平台后，学校可以随时通过各种终端了解学校各区域、各环节的运行状态，通过多维度的数据分析，科学管理教育教学

活动。

（一）进出关键区域及安全管理

通过人工智能人脸识别技术在学校外围栏杆、楼顶、教学楼后面等关键区域设立“虚拟界限”，一旦感应到有人出现在这些区域，摄像头会自动跟踪拍摄，并在第一时间将预警消息及实时画面推送给安保人员。一旦有学生出现在关键区域或者有外来人员非法进入，安保人员能在第一时间收到提醒，并进行干预，掌握事件主动权，实现对校内重点安全区域的智能检测和安全管理。学生入校、离校、进入校园关键区域，教师和家长都能得到反馈，减少了监管漏洞。

（二）对系统运行进行分析和预警

学校的自动感应装置可以智能管理音乐播放、供水、监控等系统。如楼道里都安装音量感应器，并连接显示声音分贝数的LED屏，让学生在课间活动时，轻声慢步、不吵闹，避免打扰其他同学。如噪音太大，LED显示屏则会发出提醒，这样能很好地引导学生养成良好的课间行为习惯，为课间安静学习、休息的学生创造更好的条件。

（三）为教科研管理提供数据支持

教研过程中，大数据也能提供数据支撐。通过分析课堂上学生的表情及行为，结合数据分析报告，教师可以更加清楚哪些学生在哪个环节遇到了问题，哪个环节学生注意力的集中时间比较长，进而根据教研分析，制定更加有力的针对性措施。

五、人工智能改变校园服务

依托人工智能打造智慧校园是一场以信息技术变革为牵引，引发课程形态、学生管理方式、学校组织结构等深层次变革的活动。学校各部门工作繁忙，要快速提升效率，管理上就要做到“合作无边界、交流无障碍”，通过管理平台将教师从日常繁琐的事务中解放出来，为教师节约更多时间。教导处发布师生信息至管理平台，经校长审核，各部门快速运转。针对教师打印机缺墨、多媒体设备报修等问题，管理平台能够全程跟踪维修进程，实现学校人、财、物、事、时空的智能管理。

减少召开教师大会，不发纸质通知，实现学校各项数据的分析和报告无纸化，通过办公平台实现“点对点”管理。改革传统“校长—分管副校长—职能处室—年级组—班主任”管理模式，减少中间管理层，扩大信息沟通范围，实施权利、目标和任务分解，强化责任对接的管理模式。

该校创客社团学生的参与热情非常高，教师建立了服务于课堂管理的“选课功能”，使学生可以自主选课，不仅提高了学生选课的积极性，也让学校的课程管理变得更轻松、规范，让教师、学生、家长都满意。

六、人工智能改变家校联系方式

校园平台可以将学生在家、在学校的表现自动生成学生成长档案，为学生的成长分析提供真实材料，并通过全班学生成长轨迹的汇总，为家长、教师改进教育方法提供依据。

校园平台会定期向家长推送家长学校课程和“家长开放日”活动等信息，激发家长参与学校日常管理工作的兴趣，使家长更好地融入到家校工作中，各项活动均有家长参与和反馈。

虽然该校在借助人工智能建设智慧校园方面取得了一定成功，但仍要充分激发教师、学生的学科兴趣，达到自信拥抱人工智能时代的目标，实现更加开放、合适、人文、平等的智慧教育。智慧校园的建设还有很长的路要走，要努力让人工智能助推智慧校园建设开花结果。

【参考文献】

[1]杜占元.人工智能与未来教育变革[J].中国国情国力，2018（1）.

[2]余胜泉.人工智能教师的未来角色[J].开放教育研究，2018（1）.

[3]翟天羽.人工智能在学校教学和管理中的应用[J].智能城市，2017（6）.

[4]贾积有，颜泽忠，张志永，等.人工智能赋能基础教育的路径与实践[J].数字教育，2020（1）.

【作者简介】

李蕾（1980～），女，汉族，河北邯郸人，本科，中小学一级教师。研究方向：小学信息技术。

The Application of Artificial Intelligence Technology in the Construction of Smart Campus in Primary Schools

Lei Li

（Handan Experimental Primary School， Handan， Hebei， 056001）

Abstract： Nowadays， the artificial intelligence technology is becoming more and more mature. Based on several crucial parts of the application of AI to smart campus， such as smart environment， smart education， smart management， smart learning and smart service， this paper puts forward how to make use of AI technology to achieve the unified authentication and registration in smart campus management platform and to make the graded authorization management of the platform more scientific and systematic， in the hope that the teachers and students are beneficial and finally promote in common.

Key words： artificial intelligence; smart campus; information-based education