基于極簡(jiǎn)技術(shù)自主創(chuàng)生的智慧校園生態(tài)建設(shè)

摘要：面對(duì)智慧校園建設(shè)中的諸多問(wèn)題，常州市第一中學(xué)在“構(gòu)建促進(jìn)生命成長(zhǎng)的智慧校園生態(tài)”理念引導(dǎo)下，積極進(jìn)行智慧校園建設(shè)的實(shí)踐探索，走出一條利用極簡(jiǎn)技術(shù)讓師生共同參與智慧校園建設(shè)的新路徑，為智慧校園的建設(shè)提供了一種新范式。

關(guān)鍵詞：極簡(jiǎn)技術(shù);智慧校園;校園生態(tài)

中圖分類號(hào)：G40-057 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9094（2022）06A-0033-05

人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展及應(yīng)用，使社會(huì)生活的諸多方面都發(fā)生了變革。從教育的角度來(lái)看，人工智能和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的應(yīng)用，正在重新塑造整個(gè)教育生態(tài)。傳統(tǒng)的學(xué)校、教室、課堂和管理被重新定義，學(xué)校面臨著“精準(zhǔn)化教學(xué)”“個(gè)性化教育”等諸多問(wèn)題的挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)已經(jīng)發(fā)生根本性變革的教育外部環(huán)境，教育必須做出改變——從工業(yè)化時(shí)代向智能化時(shí)代轉(zhuǎn)變[1]。對(duì)于學(xué)校來(lái)說(shuō)，就是要實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)學(xué)校向智慧校園的轉(zhuǎn)變。面對(duì)智慧校園建設(shè)中的諸多問(wèn)題，常州市第一中學(xué)在“構(gòu)建促進(jìn)生命成長(zhǎng)的智慧校園生態(tài)”理念引導(dǎo)下，積極進(jìn)行智慧校園建設(shè)的實(shí)踐探索，走出一條利用極簡(jiǎn)技術(shù)讓師生共同參與智慧校園建設(shè)的新路徑，為智慧校園的建設(shè)提供了一種新范式。

一、當(dāng)前智慧校園建設(shè)存在的問(wèn)題

（一）成本高昂，推廣困難

智慧校園設(shè)備及其應(yīng)用的建設(shè)價(jià)格相對(duì)較高，是否擁有充足的經(jīng)費(fèi)成為智慧校園建設(shè)的一個(gè)瓶頸，地區(qū)之間、學(xué)校之間的差異導(dǎo)致智慧校園的建設(shè)難以全面普及。

（二）系統(tǒng)多樣，難以協(xié)調(diào)

智慧校園的智慧環(huán)境、智慧課堂資源、應(yīng)用終端等硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)性工程，不同公司開發(fā)的平臺(tái)與應(yīng)用缺乏數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)[2]，在實(shí)際使用過(guò)程中，往往需要引進(jìn)多家公司的軟件及設(shè)備，學(xué)校不同部門之間容易形成數(shù)據(jù)“孤島”，統(tǒng)一化管理存在困難。

（三）重設(shè)備輕應(yīng)用，建而不用

部分學(xué)校在智慧校園的建設(shè)過(guò)程中盲目地追求高大上，往往將其設(shè)計(jì)與建設(shè)全部交給相關(guān)廠商，引進(jìn)很多設(shè)備與系統(tǒng)，卻忽略了其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值及師生的信息化素養(yǎng)水平，導(dǎo)致很多設(shè)備與系統(tǒng)雖然功能較多，但并非師生最需要的或者操作煩瑣，師生的信息化技能水平達(dá)不到要求。現(xiàn)實(shí)中，不少設(shè)備與系統(tǒng)使用頻率不高甚至從未發(fā)揮作用，造成浪費(fèi)。

二、智慧校園建設(shè)原則

（一）基于生態(tài)建設(shè)理念

2018年，教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，強(qiáng)調(diào)要以信息化引領(lǐng)構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的全新教育生態(tài)，促進(jìn)人的全面發(fā)展。要推進(jìn)新技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，不僅要實(shí)現(xiàn)常態(tài)化應(yīng)用，更要達(dá)成全方位創(chuàng)新[3]。受此啟發(fā)我們認(rèn)為，智慧校園的建設(shè)不是單純地創(chuàng)設(shè)環(huán)境和配備軟硬件，而應(yīng)重視發(fā)揮教師及學(xué)生的作用，讓智慧理念、環(huán)境、課程融為一體，成為一個(gè)全新的教育信息化新生態(tài);應(yīng)制定并不斷完善智慧校園的建設(shè)發(fā)展方向和目標(biāo)，將“生態(tài)”和“智慧”作為構(gòu)建智慧校園的主題詞，確立“構(gòu)建促進(jìn)生命成長(zhǎng)的智慧校園生態(tài)”理念，從生態(tài)的視角來(lái)觀察、理解教育現(xiàn)象，用智慧的環(huán)境、技術(shù)與方法解決復(fù)雜的教育問(wèn)題，最終促進(jìn)人的全面而有個(gè)性的發(fā)展[4]。

（二）基于極簡(jiǎn)技術(shù)

上海師范大學(xué)黎加厚教授將極簡(jiǎn)教育技術(shù)定義為在學(xué)校教學(xué)工作中方便、實(shí)用、易學(xué)、易用，能夠有效提高工作學(xué)習(xí)效率的技術(shù)。近年來(lái)隨著軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，擁有程序運(yùn)算能力、語(yǔ)音圖像識(shí)別能力的智能手機(jī)已經(jīng)成為教師甚至學(xué)生的標(biāo)配，各類應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)也更加簡(jiǎn)單實(shí)用，甚至編程也逐漸傾向于模塊化，這讓極簡(jiǎn)教育技術(shù)無(wú)論是軟件還是硬件的應(yīng)用門檻都大大降低。激發(fā)師生的創(chuàng)造力，引導(dǎo)鼓勵(lì)師生自主利用極簡(jiǎn)信息技術(shù)去創(chuàng)建智慧校園，是一條簡(jiǎn)單易行的建設(shè)路徑。

（三）基于師生共建原則

智慧校園建設(shè)服務(wù)的主體是廣大師生，智慧校園需要以師生為中心。一方面，要與相關(guān)的科技公司、廠商進(jìn)行合作，以“師生”的需要為基本準(zhǔn)則引進(jìn)相關(guān)設(shè)備與應(yīng)用軟件進(jìn)行建設(shè);另一方面，要引導(dǎo)師生力所能及地參與到智慧校園的創(chuàng)建中，讓師生不僅僅是智慧校園的消費(fèi)者，同時(shí)也是智慧校園方案、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)、產(chǎn)品的創(chuàng)造者，以此創(chuàng)造出最適合的智慧校園。

三、極簡(jiǎn)技術(shù)自主創(chuàng)生智慧校園的實(shí)施策略

（一）利用低代碼程序進(jìn)行開發(fā)整合應(yīng)用

鑒于傳統(tǒng)智慧校園軟件開發(fā)仍存在開發(fā)成本高、個(gè)性化不足、效率低等問(wèn)題，我們?cè)跇O簡(jiǎn)主義的引導(dǎo)下，采用只需要編寫少量代碼甚至無(wú)須代碼的低代碼應(yīng)用來(lái)構(gòu)建平臺(tái)，針對(duì)性解決智慧校園建設(shè)中的難點(diǎn)，以學(xué)校的需要出發(fā)，搭建各類場(chǎng)景下的教育應(yīng)用平臺(tái)，繼而打通底層數(shù)據(jù)孤島，為智慧校園建設(shè)降本提效[5]。

如在面對(duì)如何實(shí)現(xiàn)眾多系統(tǒng)設(shè)備一站式連通這一問(wèn)題時(shí)，我校采取的措施是：應(yīng)用“釘釘宜搭”來(lái)集成各種軟件。“釘釘宜搭”擁有大量具有教育功能的模板，并且可以流暢地兼容第三方軟件，也能夠便捷地整合學(xué)?，F(xiàn)有的各種應(yīng)用。

通過(guò)“釘釘宜搭”，可以實(shí)現(xiàn)通知公告、圖書查詢、課表查詢、物品報(bào)修等功能的集成，為師生提供了一站式移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)。還可以根據(jù)最新教育政策要求及師生自身需要快速加入新功能，比如我們?cè)鎏砹苏n后服務(wù)需求問(wèn)卷及作業(yè)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，更好地貫徹落實(shí)了“雙減”工作要求（見表1）。

（二）以學(xué)科融合激發(fā)教師創(chuàng)生智慧

個(gè)體教師的能力總是有限的，打破學(xué)科界限，促進(jìn)不同教師之間相互交流學(xué)習(xí)，相互借鑒方法技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，有助于找到問(wèn)題解決的創(chuàng)新策略。我校一直以來(lái)將學(xué)科融合作為提升教師創(chuàng)造力的突破口，尤其是鼓勵(lì)各學(xué)科與信息技術(shù)學(xué)科進(jìn)行有效融合，用信息化技術(shù)探尋學(xué)科教育問(wèn)題的解決路徑，先后在教具開發(fā)、場(chǎng)館建設(shè)方面取得了一定成果[6]。

如技術(shù)門檻極高的AR及VR方面設(shè)備研發(fā)與制造，目前主要由廠商與高校開發(fā)使用，中學(xué)似乎與之無(wú)緣，但是憑借極簡(jiǎn)理念和技術(shù)的支持，我校早在2016年便已成功研發(fā)出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤最早是在2015年左右由美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校研發(fā)出來(lái)，其將虛擬的等高線與真實(shí)的地形相疊加，有助于觀察虛擬等高線地形圖時(shí)形成直觀的認(rèn)知。我校兩位老師觀看到網(wǎng)上的視頻之后進(jìn)行了相應(yīng)的研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的基本功能技術(shù)門檻并不高，最重要的等高線色彩生成只需要通過(guò)kinect鏡頭探測(cè)沙盤地形的垂直距離，再進(jìn)行編程重新賦予色彩就可以實(shí)現(xiàn)。在學(xué)校的支持下，兩位老師共同以學(xué)科融合（信息技術(shù)與地理學(xué)科）的方式進(jìn)行合作研發(fā)，地理老師設(shè)計(jì)了整個(gè)結(jié)構(gòu)框架和功能指標(biāo)，而信息技術(shù)老師則用簡(jiǎn)易的Python編程語(yǔ)言編寫了100行左右的代碼（其中大部分通過(guò)模塊調(diào)用或模塊復(fù)用實(shí)現(xiàn)）來(lái)進(jìn)行開發(fā)，僅用兩個(gè)星期的時(shí)間便完成了整個(gè)設(shè)計(jì)與制作的過(guò)程，成功地在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤（如圖1）。

相較于之后國(guó)內(nèi)廠商的類似設(shè)備，通過(guò)列表對(duì)比（見表2），可以發(fā)現(xiàn)在極簡(jiǎn)理念下自主設(shè)計(jì)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤舍棄了其他功能，只保證了最重要的教學(xué)功能——自動(dòng)生成與地形匹配的色彩與等高線，滿足了等高線的教學(xué)需要。因而我校增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤不論是在代碼的設(shè)計(jì)與編寫難度，還是在成本開支等方面，都有較大優(yōu)勢(shì)。

為便于學(xué)生更直觀地進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)校同樣需要相應(yīng)的學(xué)科教室及場(chǎng)館。在建設(shè)地質(zhì)館的過(guò)程中，我校大力倡導(dǎo)學(xué)科融合。一方面，梳理各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)，在課程標(biāo)準(zhǔn)的指引下充分考慮各學(xué)科的建設(shè)需要，規(guī)劃了對(duì)應(yīng)地球演化、生物進(jìn)化的化石區(qū)域，對(duì)應(yīng)中國(guó)書畫的礦物顏料、印石區(qū)，對(duì)應(yīng)化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的晶體礦物區(qū)。另一方面，開展“做一中石在人”活動(dòng)，鼓勵(lì)師生自主外出考察與實(shí)踐，搜集標(biāo)本，通過(guò)多學(xué)科共建，集思廣益完成了獨(dú)具特色的地質(zhì)館的建設(shè)。

基本的物型環(huán)境建設(shè)完成之后，我校教師建立了數(shù)字化查詢系統(tǒng)，讓學(xué)生能輕松地觀看每一塊巖石對(duì)應(yīng)的視頻講解。傳統(tǒng)的解決方案是為每一塊巖石設(shè)置物理觸發(fā)器，通過(guò)控制顯示屏來(lái)播放相應(yīng)的視頻，此方案復(fù)雜且價(jià)格昂貴。我校教師應(yīng)用Focusky動(dòng)畫演示大師的無(wú)限畫布及拖拽功能，簡(jiǎn)易而又無(wú)成本地達(dá)成了上述目標(biāo)：將地質(zhì)墻的照片當(dāng)作動(dòng)畫演示的底圖畫布，通過(guò)Focusky軟件將每一個(gè)巖石介紹視頻插入畫布對(duì)應(yīng)位置，將制作完成的課件在觸控屏中進(jìn)行播放，學(xué)生可以輕松地利用互動(dòng)屏幕點(diǎn)擊相應(yīng)的講解視頻。

（三）引用極簡(jiǎn)程序進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用

當(dāng)下每天都會(huì)涌現(xiàn)海量的極簡(jiǎn)新技術(shù)、新軟件、App、微信號(hào)、小程序等，很多時(shí)候?qū)σ粋€(gè)不起眼的非教育程序進(jìn)行恰到好處的應(yīng)用就能解決一個(gè)大問(wèn)題。所以學(xué)校鼓勵(lì)教師去發(fā)掘、應(yīng)用、篩選，進(jìn)而選出有價(jià)值、最便于使用的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，統(tǒng)一由學(xué)校進(jìn)行推廣并集成在平臺(tái)上。

校園中的一草一木都是有價(jià)值的教育資源，但是問(wèn)起學(xué)校里有哪些植物，同學(xué)們卻大都一臉茫然。我校生物組老師巧妙地利用了“花伴侶”手機(jī)App，帶領(lǐng)學(xué)生在校園中進(jìn)行拍照識(shí)花，并在進(jìn)行二次鑒定無(wú)誤后上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將圖片及識(shí)別的結(jié)果匹配到校園的相關(guān)位置。完成對(duì)學(xué)校所有植物的識(shí)別之后，我們就能獲得校園植物地圖，學(xué)生點(diǎn)擊照片或者植物名字便會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的植物信息，還可以跟隨著地圖去尋找相應(yīng)的植物。

（四）基于STEM項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)

STEM教育倡導(dǎo)多學(xué)科融合，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作，指向全科思維和深度學(xué)習(xí)，注重創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，更需要讓學(xué)生在真實(shí)的情境中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)用多角度、多學(xué)科思維方式探索解決問(wèn)題的策略。我校憑借STEM教育的多年積淀和人工智能基礎(chǔ)、3D打印、智能機(jī)器人等校本課程及社團(tuán)實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生基于校園生活中的問(wèn)題，設(shè)計(jì)讓校園更加智慧的方案，并在力所能及的范圍內(nèi)制作相應(yīng)的創(chuàng)新作品應(yīng)用于智慧校園的建設(shè)之中。

如針對(duì)我校智慧農(nóng)場(chǎng)及體育項(xiàng)目中所遇到的問(wèn)題，學(xué)生在項(xiàng)目老師的指導(dǎo)下開展研究與設(shè)計(jì)，過(guò)程中借助成本低廉、功能全面的智慧家居控制設(shè)備（如小米萬(wàn)能遙控器、小米花花草草檢測(cè)儀等）進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，先后成功創(chuàng)造出了“水產(chǎn)養(yǎng)殖水體微生態(tài)自動(dòng)改良裝置”“農(nóng)業(yè)種植水肥一體化設(shè)備”“智能短跑測(cè)評(píng)系統(tǒng)”等多項(xiàng)設(shè)備（見表3）。

四、實(shí)踐建設(shè)成果

自2016年進(jìn)行智慧校園建設(shè)以來(lái)，我校進(jìn)行了卓有成效的自主建設(shè)，通過(guò)不斷地嘗試、實(shí)踐，取得了豐碩的成果。學(xué)校先后榮獲“全國(guó)十佳科技教育創(chuàng)新學(xué)?！薄叭珖?guó)青少年人工智能活動(dòng)特色單位”“首批江蘇省青少年科學(xué)教育特色學(xué)?！薄敖K省首批STEM優(yōu)秀試點(diǎn)學(xué)?！薄敖K省優(yōu)秀STEM教育項(xiàng)目學(xué)?！钡人氖囗?xiàng)省級(jí)榮譽(yù)。

我校同學(xué)基于STEM項(xiàng)目的39個(gè)智慧創(chuàng)意作品，在科技創(chuàng)新大賽中獲省級(jí)二等獎(jiǎng)以上獎(jiǎng)項(xiàng)。“農(nóng)業(yè)種植水肥一體化設(shè)備”“基于物聯(lián)網(wǎng)的智能窗戶”“基于太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的農(nóng)業(yè)育苗系統(tǒng)的研究”等8個(gè)項(xiàng)目在智慧校園中得到了實(shí)踐應(yīng)用。教師在智慧校園建設(shè)中同樣取得了很好的成績(jī)，在2021年全國(guó)中小學(xué)優(yōu)秀自制教具展評(píng)活動(dòng)中，我校教師參賽的教具“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)沙盤”榮獲一等獎(jiǎng)。數(shù)字地質(zhì)館、智慧農(nóng)場(chǎng)等智慧學(xué)習(xí)場(chǎng)域也成為我校的亮點(diǎn)，除了服務(wù)于全體學(xué)生的智慧學(xué)習(xí)，還接待了上百位校長(zhǎng)的參觀學(xué)習(xí)。在2021年江蘇省智慧校園示范校的評(píng)選中，我校的極簡(jiǎn)技術(shù)自主創(chuàng)生智慧校園生態(tài)的理念與成果受到了評(píng)審專家的一致認(rèn)可，成功入選。

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責(zé)任編輯：丁偉紅