基于极简技术自主创生的智慧校园生态建设

摘要：面对智慧校园建设中的诸多问题，常州市第一中学在“构建促进生命成长的智慧校园生态”理念引导下，积极进行智慧校园建设的实践探索，走出一条利用极简技术让师生共同参与智慧校园建设的新路径，为智慧校园的建设提供了一种新范式。

关键词：极简技术;智慧校园;校园生态

中图分类号：G40-057 文献标志码：A 文章编号：1673-9094（2022）06A-0033-05

人工智能、大数据、虚拟现实、5G、物联网等技术的不断发展及应用，使社会生活的诸多方面都发生了变革。从教育的角度来看，人工智能和大数据等新一代信息技术的应用，正在重新塑造整个教育生态。传统的学校、教室、课堂和管理被重新定义，学校面临着“精准化教学”“个性化教育”等诸多问题的挑战。为了适应已经发生根本性变革的教育外部环境，教育必须做出改变——从工业化时代向智能化时代转变[1]。对于学校来说，就是要实现从传统学校向智慧校园的转变。面对智慧校园建设中的諸多问题，常州市第一中学在“构建促进生命成长的智慧校园生态”理念引导下，积极进行智慧校园建设的实践探索，走出一条利用极简技术让师生共同参与智慧校园建设的新路径，为智慧校园的建设提供了一种新范式。

一、当前智慧校园建设存在的问题

（一）成本高昂，推广困难

智慧校园设备及其应用的建设价格相对较高，是否拥有充足的经费成为智慧校园建设的一个瓶颈，地区之间、学校之间的差异导致智慧校园的建设难以全面普及。

（二）系统多样，难以协调

智慧校园的智慧环境、智慧课堂资源、应用终端等硬件设备和软件系统是一个庞大的系统性工程，不同公司开发的平台与应用缺乏数据关联[2]，在实际使用过程中，往往需要引进多家公司的软件及设备，学校不同部门之间容易形成数据“孤岛”，统一化管理存在困难。

（三）重设备轻应用，建而不用

部分学校在智慧校园的建设过程中盲目地追求高大上，往往将其设计与建设全部交给相关厂商，引进很多设备与系统，却忽略了其实际应用价值及师生的信息化素养水平，导致很多设备与系统虽然功能较多，但并非师生最需要的或者操作烦琐，师生的信息化技能水平达不到要求。现实中，不少设备与系统使用频率不高甚至从未发挥作用，造成浪费。

二、智慧校园建设原则

（一）基于生态建设理念

2018年，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，强调要以信息化引领构建以学习者为中心的全新教育生态，促进人的全面发展。要推进新技术与教育教学的深度融合，不仅要实现常态化应用，更要达成全方位创新[3]。受此启发我们认为，智慧校园的建设不是单纯地创设环境和配备软硬件，而应重视发挥教师及学生的作用，让智慧理念、环境、课程融为一体，成为一个全新的教育信息化新生态;应制定并不断完善智慧校园的建设发展方向和目标，将“生态”和“智慧”作为构建智慧校园的主题词，确立“构建促进生命成长的智慧校园生态”理念，从生态的视角来观察、理解教育现象，用智慧的环境、技术与方法解决复杂的教育问题，最终促进人的全面而有个性的发展[4]。

（二）基于极简技术

上海师范大学黎加厚教授将极简教育技术定义为在学校教学工作中方便、实用、易学、易用，能够有效提高工作学习效率的技术。近年来随着软硬件设计技术的发展，拥有程序运算能力、语音图像识别能力的智能手机已经成为教师甚至学生的标配，各类应用软件的设计也更加简单实用，甚至编程也逐渐倾向于模块化，这让极简教育技术无论是软件还是硬件的应用门槛都大大降低。激发师生的创造力，引导鼓励师生自主利用极简信息技术去创建智慧校园，是一条简单易行的建设路径。

（三）基于师生共建原则

智慧校园建设服务的主体是广大师生，智慧校园需要以师生为中心。一方面，要与相关的科技公司、厂商进行合作，以“师生”的需要为基本准则引进相关设备与应用软件进行建设;另一方面，要引导师生力所能及地参与到智慧校园的创建中，让师生不仅仅是智慧校园的消费者，同时也是智慧校园方案、数据、系统、产品的创造者，以此创造出最适合的智慧校园。

三、极简技术自主创生智慧校园的实施策略

（一）利用低代码程序进行开发整合应用

鉴于传统智慧校园软件开发仍存在开发成本高、个性化不足、效率低等问题，我们在极简主义的引导下，采用只需要编写少量代码甚至无须代码的低代码应用来构建平台，针对性解决智慧校园建设中的难点，以学校的需要出发，搭建各类场景下的教育应用平台，继而打通底层数据孤岛，为智慧校园建设降本提效[5]。

如在面对如何实现众多系统设备一站式连通这一问题时，我校采取的措施是：应用“钉钉宜搭”来集成各种软件。“钉钉宜搭”拥有大量具有教育功能的模板，并且可以流畅地兼容第三方软件，也能够便捷地整合学校现有的各种应用。

通过“钉钉宜搭”，可以实现通知公告、图书查询、课表查询、物品报修等功能的集成，为师生提供了一站式移动应用服务。还可以根据最新教育政策要求及师生自身需要快速加入新功能，比如我们增添了课后服务需求问卷及作业的数据监测功能，更好地贯彻落实了“双减”工作要求（见表1）。

（二）以学科融合激发教师创生智慧

个体教师的能力总是有限的，打破学科界限，促进不同教师之间相互交流学习，相互借鉴方法技术，取长补短，有助于找到问题解决的创新策略。我校一直以来将学科融合作为提升教师创造力的突破口，尤其是鼓励各学科与信息技术学科进行有效融合，用信息化技术探寻学科教育问题的解决路径，先后在教具开发、场馆建设方面取得了一定成果[6]。

如技术门槛极高的AR及VR方面设备研发与制造，目前主要由厂商与高校开发使用，中学似乎与之无缘，但是凭借极简理念和技术的支持，我校早在2016年便已成功研发出增强现实沙盘。

增强现实沙盘最早是在2015年左右由美国加州大学戴维斯分校研发出来，其将虚拟的等高线与真实的地形相叠加，有助于观察虚拟等高线地形图时形成直观的认知。我校两位老师观看到网上的视频之后进行了相应的研究，发现实现该设备的基本功能技术门槛并不高，最重要的等高线色彩生成只需要通过kinect镜头探测沙盘地形的垂直距离，再进行编程重新赋予色彩就可以实现。在学校的支持下，两位老师共同以学科融合（信息技术与地理学科）的方式进行合作研发，地理老师设计了整个结构框架和功能指标，而信息技术老师则用简易的Python编程语言编写了100行左右的代码（其中大部分通过模块调用或模块复用实现）来进行开发，仅用两个星期的时间便完成了整个设计与制作的过程，成功地在国内率先研发出增强现实沙盘（如图1）。

相较于之后国内厂商的类似设备，通过列表对比（见表2），可以发现在极简理念下自主设计的增强现实沙盘舍弃了其他功能，只保证了最重要的教学功能——自动生成与地形匹配的色彩与等高线，满足了等高线的教学需要。因而我校增强现实沙盘不论是在代码的设計与编写难度，还是在成本开支等方面，都有较大优势。

为便于学生更直观地进行学习，学校同样需要相应的学科教室及场馆。在建设地质馆的过程中，我校大力倡导学科融合。一方面，梳理各学科课程标准，在课程标准的指引下充分考虑各学科的建设需要，规划了对应地球演化、生物进化的化石区域，对应中国书画的矿物颜料、印石区，对应化学物质结构的晶体矿物区。另一方面，开展“做一中石在人”活动，鼓励师生自主外出考察与实践，搜集标本，通过多学科共建，集思广益完成了独具特色的地质馆的建设。

基本的物型环境建设完成之后，我校教师建立了数字化查询系统，让学生能轻松地观看每一块岩石对应的视频讲解。传统的解决方案是为每一块岩石设置物理触发器，通过控制显示屏来播放相应的视频，此方案复杂且价格昂贵。我校教师应用Focusky动画演示大师的无限画布及拖拽功能，简易而又无成本地达成了上述目标：将地质墙的照片当作动画演示的底图画布，通过Focusky软件将每一个岩石介绍视频插入画布对应位置，将制作完成的课件在触控屏中进行播放，学生可以轻松地利用互动屏幕点击相应的讲解视频。

（三）引用极简程序进行创新应用

当下每天都会涌现海量的极简新技术、新软件、App、微信号、小程序等，很多时候对一个不起眼的非教育程序进行恰到好处的应用就能解决一个大问题。所以学校鼓励教师去发掘、应用、筛选，进而选出有价值、最便于使用的技术进行创新应用，统一由学校进行推广并集成在平台上。

校园中的一草一木都是有价值的教育资源，但是问起学校里有哪些植物，同学们却大都一脸茫然。我校生物组老师巧妙地利用了“花伴侣”手机App，带领学生在校园中进行拍照识花，并在进行二次鉴定无误后上传至数据库，系统会自动将图片及识别的结果匹配到校园的相关位置。完成对学校所有植物的识别之后，我们就能获得校园植物地图，学生点击照片或者植物名字便会出现相应的植物信息，还可以跟随着地图去寻找相应的植物。

（四）基于STEM项目引导学生自主设计

STEM教育倡导多学科融合，强调团队合作，指向全科思维和深度学习，注重创新精神和实践能力的培养，更需要让学生在真实的情境中不断发现问题，应用多角度、多学科思维方式探索解决问题的策略。我校凭借STEM教育的多年积淀和人工智能基础、3D打印、智能机器人等校本课程及社团实践，引导学生基于校园生活中的问题，设计让校园更加智慧的方案，并在力所能及的范围内制作相应的创新作品应用于智慧校园的建设之中。

如针对我校智慧农场及体育项目中所遇到的问题，学生在项目老师的指导下开展研究与设计，过程中借助成本低廉、功能全面的智慧家居控制设备（如小米万能遥控器、小米花花草草检测仪等）进行创新应用，先后成功创造出了“水产养殖水体微生态自动改良装置”“农业种植水肥一体化设备”“智能短跑测评系统”等多项设备（见表3）。

四、实践建设成果

自2016年进行智慧校园建设以来，我校进行了卓有成效的自主建设，通过不断地尝试、实践，取得了丰硕的成果。学校先后荣获“全国十佳科技教育创新学校”“全国青少年人工智能活动特色单位”“首批江苏省青少年科学教育特色学校”“江苏省首批STEM优秀试点学校”“江苏省优秀STEM教育项目学校”等四十多项省级荣誉。

我校同学基于STEM项目的39个智慧创意作品，在科技创新大赛中获省级二等奖以上奖项。“农业种植水肥一体化设备”“基于物联网的智能窗户”“基于太阳运动规律的农业育苗系统的研究”等8个项目在智慧校园中得到了实践应用。教师在智慧校园建设中同样取得了很好的成绩，在2021年全国中小学优秀自制教具展评活动中，我校教师参赛的教具“增强现实沙盘”荣获一等奖。数字地质馆、智慧农场等智慧学习场域也成为我校的亮点，除了服务于全体学生的智慧学习，还接待了上百位校长的参观学习。在2021年江苏省智慧校园示范校的评选中，我校的极简技术自主创生智慧校园生态的理念与成果受到了评审专家的一致认可，成功入选。

参考文献：

[1]未来智慧校园研究中心.中小学智慧校园蓝皮书（2021—2022）[EB/OL].[2021-03-17]（2022-03-10）https：//www.csdp.edu.cn/article/7166.html.

[2]包蕾.突破瓶颈让智慧校园更“智慧”[J].教育与装备研究，2020（11）：12.

[3]中华人民共和国教育部.关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知（教技〔2018〕6号）[EB/OL].[2018-04-13]（2022-02-11）http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[4]殷群.践行生态教育 促进学生高品质成长[J].江苏教育，2018（58）：43.

[5]郭卫丹.低代码开发为构建"智慧校园生态圈"助力[J].中国信息技术教育，2021（9）：72.

[6]殷群.学科融合教育：智能时代育人方式新样态[J]上海教育科研，2021（1）：93.

责任编辑：丁伟红