拥抱人工智能新时代 开启未来学校新路径

【摘要】以生成式人工智能为代表的新一代信息技术取得关键性、颠覆性突破，正以前所未有的势头引领教育进入智能新时代，成为推动教育改革与创新的强大动力。本文聚焦“万泉智慧云”智慧校园顶层设计和建设方案，旨在通过人工智能、大数据等信息技术的深度融合与创新应用，进一步构建现代化、智能化的校园环境，助推学校走向更高品位，培育出更多新时代具备全面素养和幸福生活能力的优秀少年。

【关键词】人工智能；深度融合；创新应用

在2024年9月召开的全国教育大会上，习近平总书记强调要“深入实施国家教育数字化战略”。推进教育数字化，既是我国应对科技创新与高素质人才培养的必然选择，也是开辟教育新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口，还是实现教育强国战略目标的重要先手棋。不久前，北京市教委先后发布教育领域人工智能应用工作方案和应用指南，提出以“智”助教、以“智”助学、以“智”助管等6大重点应用领域、29个典型场景应用规范与指导。学校作为教育强国的建设主体，要“主动拥抱智能时代”，在数字化浪潮中准确识变、科学应变、主动求变，充分发挥人工智能这把“金钥匙”的作用。

加强智慧校园规划与顶层设计

万泉小学重视信息化基础设施建设，建有3D虚拟演播室、万泉大数据中心，实现了三校区数字广播互联。在追求“营造绿色教育生态、传递教育幸福”的办学理念和实现“国际化、高品位”发展愿景过程中，万泉小学深刻认识到智慧校园建设对于提升教育质量、优化教育生态的重要性。因此，学校提出“万泉智慧云”智慧校园顶层设计和建设方案，旨在通过人工智能、大数据等信息技术的深度融合与创新应用，进一步构建现代化、智能化的校园环境，助推万泉小学走向更高品位，培育出更多新时代具备全面素养和幸福生活能力的优秀少年。

智慧校园规划与顶层设计是学校信息化工作的重要组成部分，此举旨在通过整合信息技术资源，提升校园管理、教学、科研等方面的智能化水平，为学生和教师创造一个高效、便捷、舒适的学习与工作环境。

在智慧校园规划方面，学校立足自身实际，结合教育信息化发展趋势，制订了全面而详细的规划方案。规划方案明确了智慧校园建设的目标、原则、任务和措施，涵盖了基础设施建设、教学资源数字化、管理系统智能化、信息安全保障等多个方面。同时，学校还注重规划的前瞻性和可操作性，确保规划方案既符合当前教育需求，又能适应未来教育发展趋势。

在顶层设计方面，学校注重整体性和系统性，以全局视角对智慧校园建设进行统筹考虑。顶层设计包括智慧校园的总体架构、功能模块、数据标准、安全体系等，确保各个部分相互协调、有机衔接。通过顶层设计，学校实现了智慧校园建设的整体优化和资源整合，提高了信息化应用的效率和效益。

一是整体架构设计。学校根据智慧校园的功能需求和技术特点，设计了合理的整体架构，包括硬件平台、网络平台、应用平台等，确保各平台之间的互联互通和协同工作。二是数据资源整合。学校注重数据资源的整合和共享，建立了统一的数据中心，实现了数据的集中存储、管理和分析。同时，学校还加强了数据安全和隐私保护，确保数据的安全性和可靠性。三是应用系统开发。学校根据教学、管理、科研等方面的需求，开发了一系列应用系统，如智慧教学系统、智慧管理系统、智慧科研系统等。这些系统不仅提高了工作效率，还为师生提供了更加便捷的服务。四是网络安全保障。学校高度重视网络安全问题，建立了完善的网络安全防护体系，包括防火墙、入侵检测、病毒防护等措施，确保智慧校园系统的安全稳定运行。五是人才培养与培训。学校注重培养师生的信息素养和信息技术应用能力，定期开展信息化培训活动，提高师生的信息技术水平。同时，学校还积极引进和培养信息化专业人才，为智慧校园建设提供有力的人才保障。此外，学校还注重智慧校园规划与顶层设计的实施与评估。在实施过程中，学校严格按照规划方案和顶层设计进行建设，确保各项工作的有序推进。同时，学校还建立了评估机制，定期对智慧校园建设成效进行评估和反馈，以便及时调整和优化规划方案。

强化应用融合创新与数据应用

在应用融合创新方面，学校强化人工智能与管理、课程、课堂、评价、教研等全业务的融合与应用。例如，学校采用了智慧化的管理系统，推进数据赋能学校精准管理，实现了学生管理、教师教学教研、教务管理、行政办公、资产管理等工作的自动化和智能化。各应用在使用中实时产生数据，系统提供大数据可视化统计分析功能，为管理层决策提供有力支持。在数字资源建设方面，学校以“万泉云智资源中心”为资源存储、管理与共享平台，整合了学校各项业务中的智慧资源，并充分利用上级统建的各类资源平台，为师生提供了丰富的学习材料和教学工具。

在教育数据及应用方面，学校已建成学生基础数据、课后服务管理、成绩分析三项与学生成长相关的数据应用服务，并将在学生考勤管理、学生学业管理、学生行为管理、学生工作管理、家校共育管理五大方向上持续探索和建设。同时，学校已建成教师基础数据库，存储和管理与教师相关的100余项基础数据，并将在教师成长足迹、教师成长大数据分析、教师研修、论文、科研等方面进行相关建设工作。

1.人工智能赋能学科教学

（1）人工智能赋能体育教学

学校引进智慧体育大数据系统，通过数字手段来弥补传统体育教学模式的不足；构建家校互通体育健康数字化平台，全方位监测评估学生课前、课中、课后体质健康数据，为体育教学提供精准数据支持。

课前——数据采集、分析。教师通过智慧体育应用系统，可视化呈现学情数据，了解授课班级体质状况与运动能力，从而科学有效地进行分组，并明确关注重点对象，确定教学内容与策略方法。

课中——跟踪、预警、改进。体育课上，学生佩戴可实时监测心率、体温的智能手环，实时跟踪学生的运动心率情况。教师通过系统的心率预警功能，及时发现运动心率过高的学生，提醒和辅助体育教师实时降低运动强度，调整运动密度，预防体育教学安全问题。总之，体育教师可根据大数据的变化，随时改进自己的教学方法和手段，实现了大数据保障下的真正分层教学、精准教学、个性化教学，提高了体育课堂教学的质量。

课后——诊断、优化、跟进。课后运用智慧体育教学系统立即生成课堂报告，包括班级数据报告和个人课堂数据报告。班级数据报告可以科学分析体育课运动密度、运动强度、平均心率等，评估课程设计是否合理，帮助体育教师科学优化教学计划。个人课堂数据报告包括个人平均心率、最高心率、运动强度、运动密度等情况分析，学生个人数据与班级平均数据的差异分析，展现心律变化曲线，以量化指标展现学生课堂状况，最终通过大数据反馈，进行数据统计与诊断、精准化分析，开具运动处方，制定个性化辅导方案。

总之，通过智慧体育应用系统，教师可有效进行体育课前数据分析、体育课中分层教学、体育课后数据诊断、体育课过程性综合评价、体育家庭作业等全方位、多角度人工智能探究，实现课前、课中、课后闭环式管理。同时，教师课后布置体育作业，并通过体教通小程序将学生数据便捷地推送给家长，实现家校联动，形成了学校、家庭、社区共同关注学生健康成长的良好氛围。

本学期，学校开始尝试借助人工智能设备指导学生进行运动训练，鼓励学生自主锻炼，通过姿态对比教学，对学生的运动过程实时打分，帮助学生不断改进技术动作、优化动作，实现动作规范。此外，借助人工智能，学校还能建立学生个人运动档案，并提供个性化锻炼建议与运动处方，科学进行梯队建设与人才选拔。

（2）人工智能赋能语文教学

学校打造兼具教室与图书馆双重功能的数字阅读空间，开展阅读能力在线测评，满足阅读教学需求。学生通过“云平台”完成阅读交互、畅读海量电子书、展示创意作品、倾听专题讲座，提升了阅读的兴趣、深度与广度。学校还探索符合各学段阅读能力的数字化阅读教学模式，研发出与文体特点、内容类型相适配的一系列阅读方法课程和兴趣导读课程。

结合新课标要求，学校建立电子书城，对数字化图书资源分类分级建档，创建学生随手可读、随处可读的移动阅读环境。学校打造集教学设计、任务推送、过程性大数据采集与监控、阅读资源管理、教学辅助资源建设与阅读能力测评于一体的云架构阅读教学与管理平台，形成“管理端—教学端—学习端—家庭端”四端一体的阅读教学与管理系统。系统通过采集学生阅读过程中的学习行为数据，分析学生个人或班级、校级的阅读量、阅读时长、阅读速度、阅读习惯、阅读偏好和认知水平，绘制动态数字画像，建立评价档案，形成多样化阅读报告。

同时，学校引进人工智能技术助力语文作文教学，通过自然语言处理技术，对学生的作文进行自动批改，分析文章的语言表达、逻辑结构、语法错误，给出详细的反馈和建议，有效提高了作文批改效率，帮助教师了解学生作文特点，开展个性化教学。人工智能还可根据学生的学习情况和写作风格，提供个性化的写作指导。例如，对于写作风格偏向于叙述的学生，可以提供更多的描写和抒情方面的指导；对于写作风格偏向于议论的学生，可以提供更多的论证和逻辑方面的指导。学生通过与智能系统对话，可探讨某个话题的写作思路。人工智能会根据学生的写作需求，推荐相关的书籍、文章或网络资源，还可根据预设的评分标准，对学生的作文进行自动评分。这不仅可以节省教师的时间，也能让学生及时了解自己的写作水平，明确改进方向。人工智能还可以基于采集的数据对学生写作能力进行建模分析，研判优缺点，生成学生个人、班级、学校的写作能力分析报告。这既为教师精准教学、学校及区域监控语文教学质量提供了参考，也可适用于作文扫描阅卷、教师作文讲评、学生作文个性化训练、作文数据分析等多种场景，成为学校落实“双减”政策的一项重大举措，为人工智能与教育深度融合提供了探索新路径，打造了人才培养质量提升的“人工智能+”示范新模式。

此外，学校还探索了智能课堂评价体系、IPAD辅助学生创意表达、家校协同共育平台等项目，不断打造高质量教育教学的“人工智能+”新模式。

2.人工智能技术融合探究课程

（1）智慧农业与植物种植探究课程的融合

在小学植物种植探究课程中，学校充分利用信息化手段，如物联网传感器、远程监控等，实现对学生种植植物的全方位、实时监控。学生可随时随地查看植物的生长环境数据，如温度、湿度、光照强度等，并通过图表和报告等方式呈现，帮助学生更好地理解植物生长条件。学生通过对种植数据的深度挖掘和分析，分析植物生长影响因素，对植物的生长趋势进行预测，加深对植物生长规律的过程性探究。

（2）当“未来气象家”遇到“万泉智慧云”

在课程内容方面，学校通过运用高清影像、三维模拟等多媒体教学资源，向学生展示气象现象的奥秘；利用校园气象站收集的数据，进行深度挖掘与模式识别，帮助学生洞察天气变化的规律。学校采用了先进的物联网技术，实现了气象数据的实时采集与传输。学生可随时查看和分析数据，深入理解气象现象。此外，学校还引入虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，学生在仿真环境中进行气象观测和实验操作，极大地丰富了学习的体验感和沉浸感。在评价方式上，学校采用了多元化的评价体系，引入数据分析报告、研究性学习成果等评价形式，全面评估学生在气象科学领域的综合素养。

（3）信息科技课程（无人机课程）深化学生信息素养养成

学校构建无人机飞行实训平台，为学生提供一流的飞行实践体验；引入先进的无人机设备，配备专业的飞行模拟系统，让学生在虚拟环境中进行飞行训练，逐步掌握复杂的飞行技巧；实现无人机设备的智能管理与运营维护。在课程设计方面，信息科技课程实现与数学、物理、计算机等多学科有效融合，打造跨学科的综合性科技课程。学校通过引入大数据分析技术，对飞行数据进行深入挖掘，为学生提供精准的学习反馈和个性化的学习路径。此外，学校还利用智慧校园的云计算平台，搭建无人机飞行数据分析与处理中心，对飞行数据进行高效处理，为学生提供科学化的学习建议；借助智慧校园的安防监控系统，对无人机飞行活动进行全方位的安全监测，确保学生在安全环境中进行飞行实践。

面向未来教育的思考

没有未来意识的教育不是好教育。作为北京市智慧校园示范校，学校主动拥抱数字技术，加速教育转型与高质量发展的视野和站位，通过数字化转型助力教育教学深度融入人工智能。未来，学校需要进一步统筹规划、协同共建，形成数据治理新生态。

一是建立学校学生成长记录系统，推进五育并举，构建链条化、过程化、终身化的学生成长数字档案，推动学生数字档案在评价中的应用，切实转变以考试成绩为唯一标准的学生评价模式。

二是着力培育师生的智能素养。进入智能化时代，新的科学技术与应用不断刷新着人们原有的知识体系和认知维度，在此背景下，学校的教育更应该重视培育智能时代生存与发展所需的一些基本能力与素养，如信息素养、设计思维、计算思维、数据素养等。未来，学校将重点培育学生智能素养，从源头上推动人工智能和整个社会的协调发展。小学阶段是关键期，更要为学生未来发展营造智能的教育环境，初步培养学生的智能意识。

三是开展大模型下的心理伙伴项目研究，以人机互动的方式通过AI心理伙伴倾听、共情，实现心理健康的个性化辅导。青春期既是学生踌躇满志之时，也是心理多事之秋，在青少年心理健康呈现低龄化、隐蔽性的趋势下，学校能否及时对学生心理问题进行“发现与识别”、预防与干预面临挑战。未来，学校将构建基于大模型的智能心理助手，打造贴心友伴，通过语音、视频、文字等方式与学生进行共情沟通，缓解学生心理压力，用AI之光照亮心灵之路。

四是开展AI赋能的英语听说教学探索与实践。这一实践依托人工智能技术，为学生创设趣味性、交互式、智慧化的数字课堂，提升英语学习体验与听说专项素养。传统课堂以被动学习为主，缺少有效互动，学生难以全程集中注意力，更无法全程得到教师的针对性指导，学习效果难以保证。通过AI语音互动终端，学生们的课堂参与度可以大大提高，真正实现课堂人人开口说英语，助力实现英语课堂口语练习人人有记录、有指导、有提升的目标。

五是持续巩固“双减”成果，通过作业设计与管理的智能化升级，实现作业布置、学生作答、作业批改与反馈、个性化资源推送等过程的闭环管理，助力教师精准“教”、学生个性化“学”，切实做到减负又提质。作业管理是落实育人目标、实现减负增效的重要切口。借助智能技术辅助，教师可设计并布置分层、弹性和个性化作业，克服机械、无效作业，杜绝重复性、惩罚性作业，发挥作业诊断、巩固、学情分析等作用，真正实现作业的育人价值。

总之，面对推动教育数字化转型的时代趋势，学校将重新审视自身角色和任务，努力探索数字化教育与传统教育深度融合与创新发展的路径，致力于利用好新一代人工智能培养出具备创新能力、能够应对未来诸多挑战的建设者和接班人的使命，促进每个万泉学子健康幸福地成长。

作者单位：北京市海淀区万泉小学

编 辑：张晓震