中小學“智慧校園”建設和應用模式探索

王同聚 張嘉志

【摘 要】“智慧校園”是構建智慧教育體系和智慧城市的重要組成部分，本文通過分析廣州市中小學智慧校園建設的背景與現(xiàn)狀，結合廣州市中小學“智慧校園”示范工程的建設，依托云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術，構建基于“智慧校園”的教育生態(tài)體系，在學校綜合管理、教學教研管理、學生日常管理等方面進行實驗研究，探討中小學“智慧校園”建設和應用的新模式。

【關鍵詞】智慧校園；智慧教室；電子書包；智能感知；云計算；物聯(lián)網(wǎng)

【中圖分類號】G424 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2013）11-0061-04

“智慧地球”理念在2008年提出后，已經(jīng)成為當前互聯(lián)網(wǎng)研究最熱門的課題。伴隨著云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術的發(fā)展，我國也提出了建設智慧城市、數(shù)字社會的發(fā)展戰(zhàn)略[1]。2010年至2020年，廣州市將全面實施“智慧廣州”戰(zhàn)略，重點打造新設施、新應用、新產(chǎn)業(yè)、新技術和新生活等“五個新”的智慧城市工程。而中小學“智慧校園”建設，是構建智慧教育體系和智慧城市的重要環(huán)節(jié)。所謂“智慧校園”[1]，是指利用云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術來改變教師、學生和校園資源相互交互的方式，將學校的教學、科研、管理與校園資源和應用系統(tǒng)進行整合，以提高應用交互的明確性、靈活性和響應速度，從而實現(xiàn)智慧化服務和管理的校園模式。中小學“智慧校園”建設的主要內(nèi)容是建設智能化的校園環(huán)境、智慧教室、智慧型教學支持系統(tǒng)，利用電子書包（平板電腦）、校園一卡通智能感知系統(tǒng)、校園智能監(jiān)控系統(tǒng)和智慧校園管理系統(tǒng)，為學校的智能化教學、教研、教育管理等提供支持，實現(xiàn)班班通、教務通、家校通等功能。探索依托新技術，構建智能化學習、智慧化管理和智慧化服務的教育生態(tài)體系應用新模式，為廣州智慧教育體系建設奠定基礎，從而推動“智慧廣州”戰(zhàn)略的實施。

中小學“智慧校園”建設的背景和意義

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[2] [3]指出：“到2020年，基本建成覆蓋城鄉(xiāng)各級各類學校的教育信息化體系，促進教育內(nèi)容、教學手段和方法現(xiàn)代化。充分利用優(yōu)質資源和先進技術，創(chuàng)新運行機制和管理模式，整合現(xiàn)有資源，構建先進、高效、實用的數(shù)字化教育基礎設施……推進數(shù)字化校園建設”；《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》[4]指出：“制訂中小學校和中等職業(yè)學校數(shù)字校園建設基本標準。采用政府推動、示范引領、重點支持、分步實施的方式，推動中小學校、幼兒園、中等職業(yè)學校實現(xiàn)基礎設施、教學資源、軟件工具、應用能力等信息化建設與應用水平全面提升。利用網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)豐富的教學資源和智力資源的共享與傳播，使每所學校實現(xiàn)教育教學、教育管理和服務信息化，促進教育公平，提高教育質量和效益”；《廣州市教育事業(yè)發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》[5]提出：“要實施中小學智慧校園建設工程。建立中小學智慧校園建設標準，在全市范圍內(nèi)，啟動中小學智慧校園的建設，打造智慧型的校園環(huán)境、智慧型的學校管理、智慧型的教師隊伍、智慧型的教學環(huán)境、智慧型的教學系統(tǒng)、智慧型的教學模式，培養(yǎng)信息時代智慧型的學生。在‘十二五期間，形成約100所特色智慧校園示范校，為全市、全省乃至全國其他地區(qū)和學校提供經(jīng)驗借鑒”。

綜上所述，中小學“智慧校園”建設工程，符合國家的教育政策和廣州市教育事業(yè)發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的要求，它是構建智慧型教育體系的重要環(huán)節(jié)，是社會發(fā)展和教育現(xiàn)代化的內(nèi)在要求，能夠實現(xiàn)教學模式和學校管理模式的變革、實現(xiàn)基礎教育公共服務平臺的整體躍升，對推進智慧教育體系建設和“智慧廣州”建設具有重要的戰(zhàn)略意義。

廣州市中小學“智慧校園”建設的背景與現(xiàn)狀分析

廣州市共有十個區(qū)、兩個縣級市，教育總量大，學校層次多，目前，各級各類學校3000多所，在校學生總人數(shù)200多萬，在職教職工總人數(shù)15多萬。

經(jīng)過“十五”、“十一五” 建設，廣州教育信息化已經(jīng)從基礎建設與基本應用階段、整體推進與整合應用階段向大網(wǎng)絡、大平臺、大服務階段邁進，實現(xiàn)了轉型發(fā)展，取得了巨大成就，高標準、高質量、高效率地實施了“農(nóng)村中小學接入市教育科研網(wǎng)工程”，架起了通往全市基礎教育各個角落的信息橋梁，使廣州市教育科研網(wǎng)從城區(qū)和部分農(nóng)村學校延伸到所有邊遠農(nóng)村學校，光纖總長度已超過30，000公里，成為國內(nèi)規(guī)模最大的基礎教育光纖城域網(wǎng)。目前正在打造生態(tài)型的教育信息化公共服務體系——廣州“數(shù)字教育城”教育云平臺[6]，形成了共建共享的優(yōu)質教育信息資源體系。通過引入國家資源、共享省級資源、共建合作資源、采購通用資源、開發(fā)本地特色資源等多種途徑，形成了內(nèi)容豐富、形式多樣的教育信息資源庫群，目前市級教育信息資源庫總量達100TB，市級應用系統(tǒng)達50多個，并打造了“同步教學資源包”、“精品課例庫”、“教育考試考生身份驗證管理系統(tǒng)”、“網(wǎng)絡教研系統(tǒng)”、“網(wǎng)絡遠程教育系統(tǒng)”、“名師輔導網(wǎng)”、“天河部落”、“教育資源搜索引擎”等一大批彰顯本地特色的教育信息化應用項目。良好的教育信息化應用環(huán)境，為中小學“智慧校園”建設提供了可靠保障。但在教育信息化建設和應用中也存在一些問題：穩(wěn)定、規(guī)范、多元的教育信息化投入機制尚未形成；城鄉(xiāng)、區(qū)域、學校、學段之間水平差異仍然較大；信息技術與教學實踐鴻溝仍存在；缺乏有效支持學科教學革命性的資源和工具軟件；大規(guī)模創(chuàng)新應用實踐研究的措施和機制尚未形成；教育信息化專業(yè)技術人才不足、隊伍穩(wěn)定性不夠等。

中小學“智慧校園”建設模式探索

中小學“智慧校園”建設，按照“實驗先行、改革探索、以點帶面”的原則，2013年5月啟動了廣州市“中小學智慧校園”示范工程項目建設，在全市選擇6所教育信息化基礎與環(huán)境好、學校高度重視信息化工作、教師信息素養(yǎng)較高的學校作為“中小學智慧校園”示范工程樣板校，在開展試點工作的基礎上積累經(jīng)驗，在“十二五”期間，形成約100所特色智慧校園示范校。按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、頂層設計，高度共享、協(xié)同創(chuàng)新，分步推進、分類指導”的思路，建設統(tǒng)一信息門戶、統(tǒng)一身份認證、共享數(shù)據(jù)中心、學校業(yè)務應用等“智慧校園”信息管理平臺，把云計算[6]、虛擬化[7]和物聯(lián)網(wǎng)[8]等新技術引入“智慧校園”建設中，建立一個統(tǒng)一的、開放的、先進的、安全的、人性化的智能化校園系統(tǒng)，實現(xiàn)“網(wǎng)上辦公、網(wǎng)上教學、網(wǎng)上管理、網(wǎng)上服務”，對整個教學、科研、服務等各個環(huán)節(jié)提供高效的信息化、智能化和人性化管理，為全校師生員工提供快捷、共享、全面的信息服務，為學校的智能化教學、教研、教育管理等提供技術支持，從而實現(xiàn)班班通、教務通、家校通等功能。

1.“智慧校園”智能化的環(huán)境建設

一是“智慧校園”網(wǎng)絡基礎環(huán)境建設，在學?，F(xiàn)有硬件設備和應用軟件的基礎上進行整合、完善和升級，配置網(wǎng)關設備、網(wǎng)絡交換機、無線路由AP轉發(fā)器、服務器、數(shù)據(jù)存儲等硬件設備，實現(xiàn)校園信息服務無線和有線的無縫結合、無線網(wǎng)絡全覆蓋、信息互通和數(shù)據(jù)共享；二是智慧教室硬件和軟件環(huán)境建設，每間智慧教室配備70寸的智能交互LED平板電視電腦一體機、電子書包[9]、智能網(wǎng)絡中央控制系統(tǒng)平臺、智能全自動高清錄播系統(tǒng)等硬件系統(tǒng)，配置一套支持師生互動教學與反饋、學生自主探究學習、協(xié)作學習和移動學習的智慧型教學支持系統(tǒng)；三是配備基于物聯(lián)網(wǎng)的軟硬件設備，建設校園一卡通智能感知系統(tǒng)、校園安防監(jiān)控系統(tǒng)和校園智能管理系統(tǒng)等以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的“智慧校園”系統(tǒng)管理平臺，能提供及時、準確、高效的校園信息化服務；四是依托云計算和虛擬化等信息技術打造廣州市“數(shù)字教育城”教育云平臺，作為智慧校園建設的網(wǎng)絡和資源環(huán)境的支撐，為學校實現(xiàn)“教學教研數(shù)字化”、“教學管理數(shù)字化”、“學生學習數(shù)字化”、“校園綜合管理數(shù)字化”和“與社會溝通智能化”提供智能化服務。

2.制定“智慧校園”建設標準

根據(jù)“智慧廣州”建設的總體要求，啟動智慧型教育體系的研究，并以中小學“智慧校園”的建設為切入點，組織首批6所樣板學校開展實驗研究，探索依托新技術，構建素質教育生態(tài)體系的新模式，在校園環(huán)境、學校管理、教師隊伍、教學系統(tǒng)、教學模式、教育科研等方面有效利用新技術，促進教育創(chuàng)新，根據(jù)實驗結果研究制定出《中小學“智慧校園”建設標準》。為向全市、全省乃至全國全面推進中小學“智慧校園”建設提供參考依據(jù)，發(fā)揮其引領和示范作用。

中小學“智慧校園”應用模式探索

1.在學校綜合管理中的應用模式探索

在完善和構建基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化校園環(huán)境、智慧教室、校園一卡通智能感知系統(tǒng)、校園智能監(jiān)控系統(tǒng)等硬件環(huán)境的基礎上，把學校綜合管理、教育預測輔助決策、教與學的綜合評價、資源管理、財務與裝備管理、家?；ヂ?lián)、數(shù)字圖書館等多個獨立的系統(tǒng)平臺，利用統(tǒng)一的基礎數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)流完成相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)調(diào)用，融合成一個基于云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等新技術支撐的“智慧校園”綜合管理系統(tǒng)平臺。在教職工管理（包括教師人事信息、教師業(yè)務信息、教師專業(yè)發(fā)展記錄）、學生管理（學籍管理、成績管理、試卷分析、作業(yè)管理、素質評價）、辦公事務管理、教務管理（包括考務管理、日常處理、排課系統(tǒng)、選課系統(tǒng)）、在線考試、備課管理、資源管理、科研管理、教師研修、體衛(wèi)管理、招生管理、德育管理、校產(chǎn)管理、圖書管理、檔案管理、財務管理等方面進行統(tǒng)一管理。當學生、家長、教師一走進校園，“智慧校園”綜合管理系統(tǒng)就能感知到他的存在，可以無處不在地為他們提供幫助：給學生主動推送適合他能力、興趣、進度的學習任務；根據(jù)每個學生的學習情況和教學進度，為教師主動推送教案、課件，報告學生的學習進展情況；為家長定制他所需要的教育信息；為學校管理者提供教育教學動態(tài)分析、預警、輔助決策服務等[10]，從而實現(xiàn)智慧化的管理、智慧化的生活和智慧化的服務。

2.在教學教研中的應用模式探索

構建新型的智慧教育生態(tài)體系新模式，大力開展面向學生、基于網(wǎng)絡環(huán)境的教育模式研究和教學改革實驗，積極倡導利用網(wǎng)絡資源進行教學改革和教育科研，總結推廣基于網(wǎng)絡的教學模式，推進基于網(wǎng)絡的學生學業(yè)評價方式改革，通過優(yōu)化數(shù)字化的學習環(huán)境，幫助學生改變現(xiàn)有的學習方式，讓他們學會學習、學會發(fā)展、學會創(chuàng)造；構建智慧教育的支持環(huán)境，充分應用智慧型的教學支持環(huán)境和數(shù)字化教學工具開展教學實踐和教研活動，探索和總結信息化教學、自主探究學習、數(shù)字化探究實驗、“一對一”數(shù)字化學習、小組合作項目學習等新型學習模式的方法和規(guī)律；開展“智慧校園”建設等方面理論的學習和新技術應用培訓，組織教師學習、交流和教學實踐探索，培養(yǎng)一批高素質的智慧型教師隊伍，組織專家和實驗校老師開展調(diào)研，開展“智慧校園”相關實驗課題的研究。

利用智慧教室環(huán)境，通過有線和無線網(wǎng)絡共享教育云平臺的海量教學資源，教師通過智能交互LED平板電視電腦一體機進行授課，學生在課堂上通過電子書包進行閱讀教材、在線學習，與教師進行在線互動交流，在教師端給學生發(fā)送練習題，學生答題后進行在線反饋。系統(tǒng)把學生的學習狀況、作業(yè)的答題記錄、考試成績等進行自動統(tǒng)計上傳，并進行智能跟蹤及評價。同時師生通過智能交互平臺整合和共享應用廣州市“數(shù)字教育城”教育云平臺的資源以及區(qū)、校的教學資源。利用全自動智能高清錄播系統(tǒng)，在教師現(xiàn)場授課的同時把教師教學和學生學習的全過程自動錄制生成教學實況錄像保存起來，同時以流媒體的方式在網(wǎng)絡中實現(xiàn)遠程直播，供異地師生課后點播觀摩和遠程在線實時收看。

在前期開展廣州城鄉(xiāng)校際之間的“同課異構”異地教學交流研討活動、廣佛肇同城區(qū)域間網(wǎng)絡教研活動、穗港兩地的“一課兩講”活動和全球華人網(wǎng)絡學習探究活動的基礎上，利用“智慧校園”環(huán)境進一步深化網(wǎng)絡教學教研的創(chuàng)新實驗研究，利用先進的智慧教室實驗平臺使城鄉(xiāng)校際之間、廣佛肇同城區(qū)域和穗港澳臺地區(qū)的網(wǎng)絡教學教研互動交流活動常態(tài)化，使不同地域的師生共同聚集在一個課堂上，利用網(wǎng)絡環(huán)境使教學教研無距離障礙，同區(qū)域和異地間共享教學教研資源，取長補短，開展一系列有針對性、有特色的教研活動，有力地促進教育信息技術在區(qū)域范圍內(nèi)的廣泛、有效和創(chuàng)新應用。積累基于“智慧校園”環(huán)境進行教學教研和應用實驗的研究成果，從而實現(xiàn)教育理念、教學環(huán)境、教學方法和學習方式的創(chuàng)新，打造實現(xiàn)智慧化教學和智慧化教研的新模式。

3.在學生管理中的應用模式探索

利用基于物聯(lián)網(wǎng)的校園一卡通智能感知系統(tǒng)和校園安防監(jiān)控系統(tǒng)，通過融合物聯(lián)網(wǎng)與3G技術的學生智慧卡和“智慧校園”綜合管理平臺，在學生的考勤管理、收費管理、消費管理、宿舍管理、家?；印鍪夜芾?、圖書管理、考試監(jiān)控和安全管理等方面實現(xiàn)智能化管理。智慧卡能夠集上網(wǎng)身份認證卡、門禁卡、飯卡、借書證、錢包等用途于一身，學生憑智慧卡就可以進電腦室上網(wǎng)、進校出?？记凇⑹程镁筒?、圖書館借書、校內(nèi)消費結算，以及宿舍、實驗室的身份識別等。通過校園安防監(jiān)控系統(tǒng)，可以在學校各類考試、校園安全方面進行實時監(jiān)控，管理者點擊鼠標，就可通過“智慧校園”綜合管理平臺把重要信息及時發(fā)送到學生、教師和家長的手機上，讓家長和教師及時了解學生在校的生活和學習情況，增進學生之間、師生之間和家校之間的交流。從而實現(xiàn)師生通、班班通和家校通等智能化管理功能。

結 語

依托“智慧校園”建構創(chuàng)新型、智能型的智慧教育體系，是社會發(fā)展和教育現(xiàn)代化發(fā)展的內(nèi)在要求。而學校是教育信息化的主陣地，建設“智慧校園”，以教育信息化帶動教育現(xiàn)代化，有效破解制約教育發(fā)展的難題，在校園環(huán)境、學校管理、教師隊伍、教學系統(tǒng)、教學模式、教育科研等方面促進教育創(chuàng)新，開展教改實驗，提高教育教學質量，促進教育均衡發(fā)展。

注：本文為廣州市財政投資教育信息化項目（2013—2014年）《廣州市“中小學智慧校園”示范工程》（項目編號：GZIT2012-NPF3-010）研究成果。

參考文獻

[1]中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)官方微博.用信息化手段構建智慧校園[DB/OL]. http：//www.cnii.com.cn/xxs/content/2011-11/29/content_937516.htm， 2011-11-29.

[2]中國網(wǎng).國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）[DB/OL].http：//www.china.com.cn/policy/txt/2010-03/01/content_19492625_3.htm， 2010-03-01.

[3]余勝泉.推進技術與教育的雙向融合——教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）[J].中國電化教育，2012，（5）：5-14.

[4]教育部.教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）[DB/OL]. http：//www.moe.gov.cn/publicfiles/business/htmlfiles/moe/s3342/201203/xxgk_133322.html，2012-03-13.

[5]廣州市教育局.廣州市教育事業(yè)發(fā)展第十二個五年規(guī)劃[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/daee93f2ba0d4a7302763a03.html，2012-02-09.

[6]王同聚.基于云計算的區(qū)域教育信息化建設模型和應用設想[J].中小學信息技術教育，2012，（3）：24-26.

[7]徐大勇.虛擬化技術在數(shù)字圖書館中的應用探討[J].中國教育信息化（高教職教），2012，（1）：85-86.

[8]嚴大虎 陳明選.物聯(lián)網(wǎng)在智慧校園中的應用[J].現(xiàn)代教育技術，2011，（6）：132-135.

[9]黎加厚.“電子書包”的遐想[J].遠程教育雜志，2011，（4）：111.

[10]宋金州.中小學校“智慧校園”建設體系的研究與探討[J].教育信息技術，2011，（12）：52-53.

[11]廣州市教育局.廣州市中小學智慧校園建設試點工作實施方案[DB/OL]. http：//www.gzedu.gov.cn/gov/GZ04/201304/t20130409_22530.html

（作者單位：廣東廣州市教育信息中心）