王贤灿

【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  【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;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、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，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，还能为智慧校园系统提供新的数据。

未来的教育将进入教师与人工智能协作共存的时代，教师与人工智能将发挥各自的优势，协同实现个性化教育、包容的教育、公平的教育与终身的教育，促进人的全面发展。[2]技术的发展是无止境的，基于人工智能的智慧校园也只会是人类发展过程中的一个小节点，智慧校园的建设永远在路上。

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（2）.