智能控制在学校和家庭教育中的应用简介

陈芊蕙

近些年来，随着信息技术的高速发展，智能控制已经应用在工业、农业等众多领域，国内许多高校也应用互联网技术，开启了智慧校园建设。但是对于国内许多初高中学校，智能控制应用起步较晚。对于学生而言，在学校和家庭应用智能控制，通过信息采集、数据统计、综合分析等，针对每名学生的特点，营造良好的学习环境、及时发现学生知识掌握的不足之处，合理的进行学习安排，更有利于发掘学习潜力、提升学习效率。

1 智能控制的概念

1.1 智能控制的概念

智能控制是自动控制理论发展到高级阶段的体现，具有多种控制方式，并且能够进行智能信息处理和智能信息反馈，从而给出控制决策[1]，主要用来解决那些复杂系统的控制问题，这些问题一般用传统方法是难以解决的。

1.2 发展历程

智能控制的发展主要经历了3个阶段：第一阶段是思想起源阶段，出现于20世纪60年代，“智能控制”一词首次在美国一实验室出现；第二阶段是建立阶段，随着70年代AI的发展，有学者探讨了其与自动控制的交叉关系，自此，自动控制与AI的联合建立了一个新兴的交叉领域——智能控制，并在之后快速发展；第三阶段是发展和上升阶段，智能控制在成功地应用于工业控制系统后，它的发展就迈上了一个新台阶，并在随后又提出基于AI表示与推理技术的专家控制系统，使得智能控制理论成为研究重点，并一直发展至今。

近十几年来，随着智能控制方法和技术的发展，智能控制迅速应用在各个专业领域来解决各类复杂被控对象的控制问题，如工业过程控制系统、机器人系统、现代生产制造系统、交通控制系统等[2]。

2 智能控制在学校的应用

2.1 校园安全管理

安全问题一直是学校需要重视的基本问题，保障学生安全也是提高学习水平的基本需求。目前也已有许多学校利用智能校园卡对学生安全进行智能化管理，将校内GPS和蓝牙定位系统安装在智能校园卡内部，将老师公用电脑设置为网络终端，学生信息直接反馈给电脑，依照定位系统，老师可以随时了解学生位置，提高学生安全保障；同时也可以通过大数据计算将学生在校园内的不正常移动或长时间滞留及时反映给班主任，减少校园暴力以及逃课现象；将智能校园卡与家长手机绑定，利用GPS和蓝牙系统，将每位学生家长手机设置为网络终端，测定学生位置，于学生出入校门时自动发送短信给父母，实现学校—家长监护一体化，全方位保障学生安全。在一些一线城市，学校在宿舍门口安装“刷脸”系统，让学生采用“刷脸”的方式出入宿舍，一方面可以及时关注学生动态，另一方面也减轻了老师的负担；给学生的私人物品存储柜安装智能门锁，即利用人脸检测或指纹识别技术提取关键特征进行开锁，保障了学生私人物品的安全，营造了安全的生活环境，同时还可提高学生的隐私意识；可以在宿舍内安装智能灾害检测系统，将烟雾感应器与喷淋装置，报警装置及摄像头相连，在侦测到火情时自动报警并开启喷淋装置与摄像系统[3]，以便确认火情及学生情况，达到最大限度保障学生安全的作用。

2.2 学生健康管理

身体是革命的本钱，强健的体魄对学生健康成长极其重要，因此学校必须重视学生的健康状况。然而现在有许多学生为了外形上的美观，又或是为了追求味觉的享受，选择不吃饭或只吃符合口味的油炸食品，对身体健康造成很大影响，包括免疫力下降、低血糖、精神萎靡等。为了解决此类现象，可利用智能饭卡记录每位学生的就餐数量及就餐种类，及时反馈给电脑，并由电脑根据《中小学生营养均衡标准》进行饮食情况评估及打分，将不合格学生名单及推荐饮食方案上传给班主任，并由班主任进行引导与督促；为了强健学生体魄，提高免疫力，将振动传感器安装于智能校园卡，起到计步器的作用，再结合GPS定位系统，计算出学生的户外活动量，传输给电脑，并由电脑结合《中小学生户外活动标准》进行测算，将不合格学生名单及建议活动量上传给体育老师，由体育老师监督不合格同学进行锻炼，以保证学生体质的健康；同时也可将学生的病史，过敏源等保存至饭卡，以便校医对学生的治疗；学校定期组织学生做心理调查问卷，由电脑自动分析，得出结论，并将诊断结果加密及治疗方案传送给心理老师，由心理老师进行针对性辅导。

2.3 教学课程辅助安排

为了适应我国的发展，教育部进行了新课标高考改革，也就更需要技术的支持，根据学生日常反馈出的学习能力的好坏，利用智能系统将学生各科分为A、B、C、D四个等级，每个等级再根据学校人数分为若干个班级，根据学生性格，分配最适合的老师排出最适合每位学生的课表，这样可以最大限度的激发学生学习兴趣，进而提高学习效率；将每位学生的课表导入智能校园卡，在教室门口安装智能班牌，在智能班牌上选取查看课表，将智能校园卡贴于班牌上，学生即可知道自己下一节课的科目，以及走班教室的门牌和位置，这样便有效的预防学生因丢失课表找不到教室而导致迟到的问题。

3 智能控制在家庭的应用

3.1 家庭学习辅助

学生的学习除了在学校，在家也是重要的一方面，智能控制系统可以有效帮助实现家校合一，减小家长压力，帮助学生提高学习效率。完成作业后，拍摄上传学校作业批改平台，通过文字识别技术识别答题内容，这样能帮助学生养成认真书写的好习惯，同时依据老师传入电脑的答案自动对作业进行批改，对错题进行分析，将相关知识反馈到家庭，这样可以大大减少家长辅导学生的压力；还可以根据学生一周来的学习状况为学生制定可参考的周末计划，根据一学期的学习状况制定可参考的假期计划，定期将错题整理统计，进行错题专练，减少学生做无用功的时间；同时也可以将每位学生上交作业时间和答题情况反馈给老师，对学生的作业数据进行综合统计，利用大数据分析，将错误集中的题目和大多数学生遗漏的知识点反馈给老师，可以大大减少老师批改作业的压力，同时也可以更加准确地反映出教学问题，提高教学质量。

3.2 作息时间管理

在寒暑假这样的长假中，为了避免学生因自制力差、计划性差等原因造成的时间浪费，学校可以在放假前，利用大数据分析结果，根据每位学生对不同知识的接受程度，不同时间的学习效率，结合艾宾浩斯遗忘曲线[4]，从每位学生的性格、兴趣和能力出发，以获得劳逸结合的假期为最终目的，制定出适合每位学生的假期计划；同时将假期计划传入智能校园卡，智能校园卡根据学生每天的身体状况，学习状况对学习计划进行细微调整，保证学生度过快乐又充实的假期。

3.3 氛围管理

学习氛围可以有效地提高学习兴趣，帮助学生提高学习效率。智能家居可以与智能校园卡相关联，根据学生学习计划，进行灯光、声音的调整[5]。

不同的灯光会给人带来不同的心情，感受。可以根据计划中各时段的不同内容调整灯光——并在阅读时用色温为3500K的以直流电为电源的灯光，写字时用显色指数〉90的以直流电为电源的灯光，可以帮助学生集中精力，缓解视疲劳，提高效率；短暂的休息时可以将灯光调暗，帮助学生放松。

声音对人情绪的影响也很大。长时间的学习之前，可以放一些慢节奏的音乐，帮助学生平静下来，沉浸到学习之中；短暂的休息时可以放一些快节奏的歌曲，帮助学生发泄压抑的情绪，也可以避免困倦，提高学习效率；睡觉前，可以放些舒缓的轻音乐，帮助学生放松心情，快速进入睡眠状态，得到充足的睡眠，保证身体的健康。

4 结语

智能控制的出现是社会进步的产物，智能控制也必然会促进社会的进步，便利人们的生活。智能控制系统目前只在个别地区的部分学校有所应用，如果智能控制可以在学校家庭方面更广泛、合理的应用，必然可以在保证学生身体健康的前提下，促进学生学习效率的提高，进而促进学生对知识的理解、掌握和应用，进一步促进智能控制的发展。