中小学“智慧校园”建设和应用模式探索

2014-01-25王同聚张嘉志

中小学信息技术教育 2014年1期

王同聚张嘉志

【摘要】“智慧校园”是构建智慧教育体系和智慧城市的重要组成部分，本文通过分析广州市中小学智慧校园建设的背景与现状，结合广州市中小学“智慧校园”示范工程的建设，依托云计算、虚拟化和物联网等新技术，构建基于“智慧校园”的教育生态体系，在学校综合管理、教学教研管理、学生日常管理等方面进行实验研究，探讨中小学“智慧校园”建设和应用的新模式。

【关键词】智慧校园；智慧教室；电子书包；智能感知；云计算；物联网

【中图分类号】G424 【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2013）11-0061-04

“智慧地球”理念在2008年提出后，已经成为当前互联网研究最热门的课题。伴随着云计算、虚拟化和物联网等新技术的发展，我国也提出了建设智慧城市、数字社会的发展战略[1]。2010年至2020年，广州市将全面实施“智慧广州”战略，重点打造新设施、新应用、新产业、新技术和新生活等“五个新”的智慧城市工程。而中小学“智慧校园”建设，是构建智慧教育体系和智慧城市的重要环节。所谓“智慧校园”[1]，是指利用云计算、虚拟化和物联网等新技术来改变教师、学生和校园资源相互交互的方式，将学校的教学、科研、管理与校园资源和应用系统进行整合，以提高应用交互的明确性、灵活性和响应速度，从而实现智慧化服务和管理的校园模式。中小学“智慧校园”建设的主要内容是建设智能化的校园环境、智慧教室、智慧型教学支持系统，利用电子书包（平板电脑）、校园一卡通智能感知系统、校园智能监控系统和智慧校园管理系统，为学校的智能化教学、教研、教育管理等提供支持，实现班班通、教务通、家校通等功能。探索依托新技术，构建智能化学习、智慧化管理和智慧化服务的教育生态体系应用新模式，为广州智慧教育体系建设奠定基础，从而推动“智慧广州”战略的实施。

中小学“智慧校园”建设的背景和意义

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》[2] [3]指出：“到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施……推进数字化校园建设”；《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》[4]指出：“制订中小学校和中等职业学校数字校园建设基本标准。采用政府推动、示范引领、重点支持、分步实施的方式，推动中小学校、幼儿园、中等职业学校实现基础设施、教学资源、软件工具、应用能力等信息化建设与应用水平全面提升。利用网络技术，实现丰富的教学资源和智力资源的共享与传播，使每所学校实现教育教学、教育管理和服务信息化，促进教育公平，提高教育质量和效益”；《广州市教育事业发展第十二个五年规划》[5]提出：“要实施中小学智慧校园建设工程。建立中小学智慧校园建设标准，在全市范围内，启动中小学智慧校园的建设，打造智慧型的校园环境、智慧型的学校管理、智慧型的教师队伍、智慧型的教学环境、智慧型的教学系统、智慧型的教学模式，培养信息时代智慧型的学生。在‘十二五期间，形成约100所特色智慧校园示范校，为全市、全省乃至全国其他地区和学校提供经验借鉴”。

综上所述，中小学“智慧校园”建设工程，符合国家的教育政策和广州市教育事业发展第十二个五年规划的要求，它是构建智慧型教育体系的重要环节，是社会发展和教育现代化的内在要求，能够实现教学模式和学校管理模式的变革、实现基础教育公共服务平台的整体跃升，对推进智慧教育体系建设和“智慧广州”建设具有重要的战略意义。

广州市中小学“智慧校园”建设的背景与现状分析

广州市共有十个区、两个县级市，教育总量大，学校层次多，目前，各级各类学校3000多所，在校学生总人数200多万，在职教职工总人数15多万。

经过“十五”、“十一五” 建设，广州教育信息化已经从基础建设与基本应用阶段、整体推进与整合应用阶段向大网络、大平台、大服务阶段迈进，实现了转型发展，取得了巨大成就，高标准、高质量、高效率地实施了“农村中小学接入市教育科研网工程”，架起了通往全市基础教育各个角落的信息桥梁，使广州市教育科研网从城区和部分农村学校延伸到所有边远农村学校，光纤总长度已超过30，000公里，成为国内规模最大的基础教育光纤城域网。目前正在打造生态型的教育信息化公共服务体系——广州“数字教育城”教育云平台[6]，形成了共建共享的优质教育信息资源体系。通过引入国家资源、共享省级资源、共建合作资源、采购通用资源、开发本地特色资源等多种途径，形成了内容丰富、形式多样的教育信息资源库群，目前市级教育信息资源库总量达100TB，市级应用系统达50多个，并打造了“同步教学资源包”、“精品课例库”、“教育考试考生身份验证管理系统”、“网络教研系统”、“网络远程教育系统”、“名师辅导网”、“天河部落”、“教育资源搜索引擎”等一大批彰显本地特色的教育信息化应用项目。良好的教育信息化应用环境，为中小学“智慧校园”建设提供了可靠保障。但在教育信息化建设和应用中也存在一些问题：稳定、规范、多元的教育信息化投入机制尚未形成；城乡、区域、学校、学段之间水平差异仍然较大；信息技术与教学实践鸿沟仍存在；缺乏有效支持学科教学革命性的资源和工具软件；大规模创新应用实践研究的措施和机制尚未形成；教育信息化专业技术人才不足、队伍稳定性不够等。

中小学“智慧校园”建设模式探索

中小学“智慧校园”建设，按照“实验先行、改革探索、以点带面”的原则，2013年5月启动了广州市“中小学智慧校园”示范工程项目建设，在全市选择6所教育信息化基础与环境好、学校高度重视信息化工作、教师信息素养较高的学校作为“中小学智慧校园”示范工程样板校，在开展试点工作的基础上积累经验，在“十二五”期间，形成约100所特色智慧校园示范校。按照“统筹规划、顶层设计，高度共享、协同创新，分步推进、分类指导”的思路，建设统一信息门户、统一身份认证、共享数据中心、学校业务应用等“智慧校園”信息管理平台，把云计算[6]、虚拟化[7]和物联网[8]等新技术引入“智慧校园”建设中，建立一个统一的、开放的、先进的、安全的、人性化的智能化校园系统，实现“网上办公、网上教学、网上管理、网上服务”，对整个教学、科研、服务等各个环节提供高效的信息化、智能化和人性化管理，为全校师生员工提供快捷、共享、全面的信息服务，为学校的智能化教学、教研、教育管理等提供技术支持，从而实现班班通、教务通、家校通等功能。

1.“智慧校园”智能化的环境建设

一是“智慧校园”网络基础环境建设，在学校现有硬件设备和应用软件的基础上进行整合、完善和升级，配置网关设备、网络交换机、无线路由AP转发器、服务器、数据存储等硬件设备，实现校园信息服务无线和有线的无缝结合、无线网络全覆盖、信息互通和数据共享；二是智慧教室硬件和软件环境建设，每间智慧教室配备70寸的智能交互LED平板电视电脑一体机、电子书包[9]、智能网络中央控制系统平台、智能全自动高清录播系统等硬件系统，配置一套支持师生互动教学与反馈、学生自主探究学习、协作学习和移动学习的智慧型教学支持系统；三是配备基于物联网的软硬件设备，建设校园一卡通智能感知系统、校园安防监控系统和校园智能管理系统等以物联网为基础的“智慧校园”系统管理平台，能提供及时、准确、高效的校园信息化服务；四是依托云计算和虚拟化等信息技术打造广州市“数字教育城”教育云平台，作为智慧校园建设的网络和资源环境的支撑，为学校实现“教学教研数字化”、“教学管理数字化”、“学生学习数字化”、“校园综合管理数字化”和“与社会沟通智能化”提供智能化服务。

2.制定“智慧校园”建设标准

根据“智慧广州”建设的总体要求，启动智慧型教育体系的研究，并以中小学“智慧校园”的建设为切入点，组织首批6所样板學校开展实验研究，探索依托新技术，构建素质教育生态体系的新模式，在校园环境、学校管理、教师队伍、教学系统、教学模式、教育科研等方面有效利用新技术，促进教育创新，根据实验结果研究制定出《中小学“智慧校园”建设标准》。为向全市、全省乃至全国全面推进中小学“智慧校园”建设提供参考依据，发挥其引领和示范作用。

中小学“智慧校园”应用模式探索

1.在学校综合管理中的应用模式探索

在完善和构建基于物联网的智能化校园环境、智慧教室、校园一卡通智能感知系统、校园智能监控系统等硬件环境的基础上，把学校综合管理、教育预测辅助决策、教与学的综合评价、资源管理、财务与装备管理、家校互联、数字图书馆等多个独立的系统平台，利用统一的基础数据库通过数据流完成相互关联的数据调用，融合成一个基于云计算、虚拟化和物联网等新技术支撑的“智慧校园”综合管理系统平台。在教职工管理（包括教师人事信息、教师业务信息、教师专业发展记录）、学生管理（学籍管理、成绩管理、试卷分析、作业管理、素质评价）、办公事务管理、教务管理（包括考务管理、日常处理、排课系统、选课系统）、在线考试、备课管理、资源管理、科研管理、教师研修、体卫管理、招生管理、德育管理、校产管理、图书管理、档案管理、财务管理等方面进行统一管理。当学生、家长、教师一走进校园，“智慧校园”综合管理系统就能感知到他的存在，可以无处不在地为他们提供帮助：给学生主动推送适合他能力、兴趣、进度的学习任务；根据每个学生的学习情况和教学进度，为教师主动推送教案、课件，报告学生的学习进展情况；为家长定制他所需要的教育信息；为学校管理者提供教育教学动态分析、预警、辅助决策服务等[10]，从而实现智慧化的管理、智慧化的生活和智慧化的服务。

2.在教学教研中的应用模式探索

构建新型的智慧教育生态体系新模式，大力开展面向学生、基于网络环境的教育模式研究和教学改革实验，积极倡导利用网络资源进行教学改革和教育科研，总结推广基于网络的教学模式，推进基于网络的学生学业评价方式改革，通过优化数字化的学习环境，帮助学生改变现有的学习方式，让他们学会学习、学会发展、学会创造；构建智慧教育的支持环境，充分应用智慧型的教学支持环境和数字化教学工具开展教学实践和教研活动，探索和总结信息化教学、自主探究学习、数字化探究实验、“一对一”数字化学习、小组合作项目学习等新型学习模式的方法和规律；开展“智慧校园”建设等方面理论的学习和新技术应用培训，组织教师学习、交流和教学实践探索，培养一批高素质的智慧型教师队伍，组织专家和实验校老师开展调研，开展“智慧校园”相关实验课题的研究。

利用智慧教室环境，通过有线和无线网络共享教育云平台的海量教学资源，教师通过智能交互LED平板电视电脑一体机进行授课，学生在课堂上通过电子书包进行阅读教材、在线学习，与教师进行在线互动交流，在教师端给学生发送练习题，学生答题后进行在线反馈。系统把学生的学习状况、作业的答题记录、考试成绩等进行自动统计上传，并进行智能跟踪及评价。同时师生通过智能交互平台整合和共享应用广州市“数字教育城”教育云平台的资源以及区、校的教学资源。利用全自动智能高清录播系统，在教师现场授课的同时把教师教学和学生学习的全过程自动录制生成教学实况录像保存起来，同时以流媒体的方式在网络中实现远程直播，供异地师生课后点播观摩和远程在线实时收看。

在前期开展广州城乡校际之间的“同课异构”异地教学交流研讨活动、广佛肇同城区域间网络教研活动、穗港两地的“一课两讲”活动和全球华人网络学习探究活动的基础上，利用“智慧校园”环境进一步深化网络教学教研的创新实验研究，利用先进的智慧教室实验平台使城乡校际之间、广佛肇同城区域和穗港澳台地区的网络教学教研互动交流活动常态化，使不同地域的师生共同聚集在一个课堂上，利用网络环境使教学教研无距离障碍，同区域和异地间共享教学教研资源，取长补短，开展一系列有针对性、有特色的教研活动，有力地促进教育信息技术在区域范围内的广泛、有效和创新应用。积累基于“智慧校园”环境进行教学教研和应用实验的研究成果，从而实现教育理念、教学环境、教学方法和学习方式的创新，打造实现智慧化教学和智慧化教研的新模式。

3.在学生管理中的应用模式探索

利用基于物联网的校园一卡通智能感知系统和校园安防监控系统，通过融合物联网与3G技术的学生智慧卡和“智慧校园”综合管理平台，在学生的考勤管理、收费管理、消费管理、宿舍管理、家校互动、场室管理、图书管理、考试监控和安全管理等方面实现智能化管理。智慧卡能够集上网身份认证卡、门禁卡、饭卡、借书证、钱包等用途于一身，学生凭智慧卡就可以进电脑室上网、进校出校考勤、食堂就餐、图书馆借书、校内消费结算，以及宿舍、实验室的身份识别等。通过校园安防监控系统，可以在学校各类考试、校园安全方面进行实时监控，管理者点击鼠标，就可通过“智慧校园”综合管理平台把重要信息及时发送到学生、教师和家长的手机上，让家长和教师及时了解学生在校的生活和学习情况，增进学生之间、师生之间和家校之间的交流。从而实现师生通、班班通和家校通等智能化管理功能。

结语

依托“智慧校园”建构创新型、智能型的智慧教育体系，是社会发展和教育现代化发展的内在要求。而学校是教育信息化的主阵地，建设“智慧校园”，以教育信息化带动教育现代化，有效破解制约教育发展的难题，在校园环境、学校管理、教师队伍、教学系统、教学模式、教育科研等方面促进教育创新，开展教改实验，提高教育教学质量，促进教育均衡发展。

注：本文为广州市财政投资教育信息化项目（2013—2014年）《广州市“中小学智慧校园”示范工程》（项目编号：GZIT2012-NPF3-010）研究成果。

参考文献

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[2]中国网.国家中长期教育改革和发展规划纲要（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.推进技术与教育的双向融合——教育信息化十年发展规划（2011—2020）[J].中国电化教育，2012，（5）：5-14.

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

[5]广州市教育局.广州市教育事业发展第十二个五年规划[DB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/daee93f2ba0d4a7302763a03.html，2012-02-09.

[6]王同聚.基于云计算的区域教育信息化建设模型和应用设想[J].中小学信息技术教育，2012，（3）：24-26.

[7]徐大勇.虚拟化技术在数字图书馆中的应用探讨[J].中国教育信息化（高教职教），2012，（1）：85-86.

[8]严大虎陈明选.物联网在智慧校园中的应用[J].现代教育技术，2011，（6）：132-135.

[9]黎加厚.“电子书包”的遐想[J].远程教育杂志，2011，（4）：111.

[10]宋金州.中小学校“智慧校园”建设体系的研究与探讨[J].教育信息技术，2011，（12）：52-53.