基于人工智能的智慧校园建设

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业基于人工智能的智慧校园建设作者：王贤灿来源：中小学信息技术教育2019年第10期【摘 要】本文探索建立基于人工智能的智慧校园的几个重点模块，这些模块分别是智慧环境、智慧教育、智慧学习、智慧管理、智慧服务和智慧家校。利用人工智能技术，能在智慧校园中实现统一身份认证、师生优化发展、分级授权管理、科学管理决策，使每个智慧校园的受益者成为智慧校园的建设者，最终促进学生的发展、教师的发展、学校的发展。【关键词】人工智能;数字化校园;智慧校园;教育信息化【中图分类号】TP319;

2、【文献标识码】B【论文编号】1671-7384（2019）010-077-04国务院于 2017 年 7 月发布了新一代人工智能发展规划，提出要发展“智能教育”。利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。开展智能校园建设，推动人工智能在教学、管理、资源建设等方面全流程应用。开发立体综合教学场，基于大数据智能的在线学习教育平台。开发智能教育助理，建立智能、快速且全面的教育分析系统。建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育定制化。这对新时代的教育信息化提出了新任务1。智慧校园的建设可以细化为智慧环境、智慧教育、智

3、慧学习、智慧管理、智慧服务、智慧家校等领域。从以人为本的建设理念出发，基于人工智能的智慧校园各领域建设方式如下。基于人脸识别系统，实现统一身份识别的智慧环境目前，数字化校园的身份识别介质有IC卡、指纹、用户码等，各信息系统之间很难做到一卡通、一码通。人脸识别系统可以通过唯一的人脸库来实现各系统认证，通过对来往校园的人员进行分类管理，包括学生、家长、访客、教职员工、教师、领导、住校生、走读生等，对不同的人员分配不同的权限。对不同人员进出时间、地点等信息精确统计查询，进行数据分析后便于管理的改进。智慧环境能感知学习情境、识别学生行为变化、记录学习过程。通过基于深度学习的视频分析技术，以人脸识别系统

4、为唯一标识，记录学生、教师、管理者所有的行为数据。如学生进出图书馆的时间、频次，在图书馆阅读时间、每本书的阅读时间等。这些收集到的数据成为智慧环境用来深度学习的数据，以便更好地服務教育。教师在智慧环境下可以体会到备课、教学、考试、评价、辅导等各个教育环节的便利除了可以使用备课资源（教案、学案、课件等），可以使用备课模板（教育流程、教学环节等），可以使用题库外，可以根据系统对学生学习情况的分析，布置课前预习作业。教师通过学生预习的情况，掌握学生自学情况，进行有针对性的备课。在教学中，可以利用课室内的智能化设备，通过智能感知、智能存储、智能分析提高教学效率。在课堂上，通过感知设备知晓学生的出勤状态

5、;通过人工智能的行为识别技术，捕捉学生在课堂上的参与情况;通过语音识别技术，对教学过程进行识别，以获取教学重难点、知识点、师生互动情况;通过表情识别技术，识别学生的情绪变化;通过智慧黑板等技术，对教师的板书进行识别和保存。课堂相关数据无感式采集，通过人工智能技术实时分析，为教师的教提供了实时数据，也为教师课后反思提供了完整的数据链。人工智能技术，使练习、考试从组织到评卷更便利。智慧教学系统可以通过人工智能系统，对学生学习情况进行个性化的、精准化的分析，实现自动组卷。通过声音识别对听说等练习、考试进行自动评测，通过图像识别技术自动改卷。教师通过人工智能系统，对学生的学科均衡情况、成绩趋势、学习特

6、性等进行自动分析。教师、学生、家长可以接收到智慧教育系统自动推送的成绩、改进建议等信息，全面掌握学生的学习情况，为学生个性化的教学辅导提供数据支撑。基于人工智能技术的情景感知实现智慧学习，为学生构建个性化学习环境通过人工智能技术感知学习环境和学生学习状态，并根据数据分析情况为学生提供个性化、推送式服务，给学生成长提供有效的参考。（1）充分了解学生的学习环境和学习状态。基于人工智能技术的情景感知可以记录学生学习的位置信息、学习开始和结束的时间、知识点、学生的学习状态、学生的知识理解难点、学生学习活动等信息，通过对这些数据的分析、关联、挖掘、聚类等操作，了解学生的学习模式，并实时的调整教学策略，为

7、学生学习提供个性化智能服务。（2）在学生的知识学习中，人工智能技术为学生安排个性化练习与考试，提供个性化学习建议。智慧学习系统根据课堂学习、学生练习、考试中反馈出来的知识情况，依据教学目标建立的知识图谱提供精准知识分析和巩固练习报告，报告涵盖知识点分析、学习策略和个性化试题推荐等模块。学生掌握自己学习情况的同时，可以根据系统建议来改进自己的学习。（3）学生根据智慧学习平台的分析，确定发展方向。智慧学习系统通过对学生成长数据的采集和分析，为学生提供实时的素质成长数据。学生成长数据包括学生的学业成绩、品德发展的记录，也有教师对学生的评价、家长对学生的评价、学生之间的相互评价、学生在平台上表达的观点

8、、校园监控信息等各类行为数据。学生可以根据智慧学习系统分析的结果，确定选课走班和未来生涯发展方向，找到更适合自己的、有针对性的成长方式。以物联网为基础，基于人工智能实现智慧管理，让学校管理更高效在不断积累学校各类数据后，通过实时了解各业务系统的运行状态，智慧管理系统按人员、场所、活动等多个维度进行整理和分析，为科学的管理决策提供精准的数据支撑。（1）安全管理。借助人工智能技术，维护校园安全。通过对校园环境、师生行为以及校园周边环境的有效监控，及时地预防和处理问题，建设和谐、高效、安全的校园环境。如在门禁系统中，基于人脸识别技术建立黑名单制度，当有些不能进入校园的危险分子准备进入校园时，触发报警

9、，保证校园进出安全。（2）掌握各系统的运行情况，对系统隐患进行分析和预警。智慧管理利用电量、燃气、压力、液位、温度等传感器，在线监测学校供气、供暖、供水、机房、监控等重点部位系统的运行情况，及时将异常预警信息推送到系统管理平台的显示终端上，提醒管理人员及时确认处理，确保学校消防、安防系统有效运行。（3）智慧管理系统对学校各系统运行的数据进行图表式的统计，并对这些数据进行分析和挖掘，结合人员信息、教育经费、师生使用情况、管理反馈情况，通过数据转换、趋势分析等将数据转化为知识，并在智慧管理平台中进行可视化的显示，为学校管理人员提供科学的数据支持，避免全靠经验来运维。我们可以利用基于人工智能的图像分

10、析技术，对重点楼道进行布控，当人员密集程度突破阈值时，系统将在管理平台中预警，方便管理人员对人员进行疏导。（4）智慧管理系统为管理者提供统一数据、分级授权、完整分类的统计报表，为学校教育教学质量提高、创新人才培养、教育科研等管理决策提供科学的数据支持。教育科研管理是学校持续不断发展的关键所在。智慧管理系统创设教师间互动交流的平台。在教师的教学实践中，可以借助人脸识别、语音识别和自然语言处理技术，通过监测课堂教师和学生面部表情以及行为，将这些行为数据格式化后，自动分析师生的课堂表现并生成课堂行为分析报告，从而为教师的成长提供科学的支持。同时，基于深度学习系统，根据教师的基本情况、所教学科、各类成

11、绩来分析教师的成长历程，为教师的成长提供良好的参考。通过数据挖掘与分析，提供智慧服务，提升校园生活质量基于人工智能的智慧校园通过数据挖掘与分析，管理和调度学校现有资源，为学校师生开展教育、教学、科研提供人财物支持，提供高效的、科学的、全方位的服务。在宿舍管理中，我们可以利用基于人脸识别的摄像机，抓拍进出学校宿舍的各类人员，对人员信息进行比对后，配合人员信息发布屏用于宿舍管理。食堂后厨管理的好坏直接决定了食堂为师生提供服务的好坏，我们可以通过视频分析技术，对食品仓储环境温湿度智能监测，对后厨人员持证情况、后厨佩戴口罩等防护用具情况、后厨消毒过程、后厨鼠患防治等进行识别与监管。这样，基于人工智能的

12、智慧服务系统不只是能做到事后回查以追究责任，而是主动防护确保食堂良好的服务。数字化校园时代，在提供学校教室、场地服务方面，管理部门通过主动的数据采集，来了解师生对教室、场地的时间、设备等要求，然后整理、汇集数据后提供服务。在智慧校园中，通过对现有教室、场地中各因素的数据挖掘，对各时间段师生的使用人数、使用反馈的情况进行考量，通过数据模型，结合场地的实际情况进行预测，可以提高场地的利用率和使用效果。校友对学校发展的促进作用是不言而喻的。基于人工智能的智慧校友系统可以采集校友的声音、图片、新闻报道等信息，通过与系统已有數据整合，形成校友的信息网络图谱。智慧校友平台可以便利地完成学校与校友之间的信息

13、沟通，校友访问校友系统的数据、校友对母校建言的数据等都被记录在校友系统中，通过与其他相关数据的比对，形成新的校友信息数据。通过不断的信息采集、信息挖掘，利用人工智能技术完成对数据的更新、整理、分类，再进行数据分析、结构化处理等工作，通过人工智能数据模型形成校友较完整的、及时更新的数据，在这些信息的基础上，可以建立相应的数据模型，完成学校发展的评测。通过相关数据的分析，来改进学校的教育教学管理。基于人工智能技术实现智慧家校，拓宽家校合作的渠道智慧教育带来了家校沟通变革，家长不再只是数据的接收方。智慧家校通过双向沟通的方法来共同解决学生成长中的问题，以促进学生的成功。（1）了解学生成长情况。基于人

14、工智能数据分析技术，为家长提供多维度评价分析服务，让家长更了解学生成长情况。家长通过智慧教育平台及时把系统反馈的情况与老师和学生沟通，很好的形成教育合力。（2）与学校、家长加强沟通。家长可以通过智慧教育平台与学校、教师沟通，参与学校管理。同时，家长间也可以通过智慧教育平台交流教育孩子的经验，可以避免在现有平台上讲闲话、聊与孩子成长无关话题的问题。（3）提供课程服务。有能力的家长可以提供线上课程，供家长们、学生们、老师们学习。在课程教授和学习的过程中，所产生的数据可用于后续的数据挖掘。（4）提供学生成长数据。家长将学生在家庭里的表现，如参与家庭活动的信息、参与社区服务的信息等录入到信息平台，这些数据成为后续成长分析的“原材料”，除了供教师、学校改进教育方法外，还能为智