5G时代智慧校园设计探究

摘 要 从智慧校园特征入手，以九年一贯制学校为例，对教学、运动场所、生活空间、非正式学习空间等几个主要模块进行探索，分析学校内部相互独立单元之间的融合关系，建立标准智慧校园建设理论模型，旨在打造彰显自身办学特色的多元化、现代化、适应科技发展的基础教育示范学校规划样本。

关键词 中小学校；智慧校园；规划；5G；非正式学习空间

中图分类号：G639.2 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2024）17-00-05

0 引言

伴随着走班式教学、课程整合等一系列基础教育课程改革，教育技术创新随之而来，为更好地服务课程教学，学校应加强空间建设。5G时代，学校建筑不再是单一教育场所，亦是重要的课程资源[1]。

学校宜结合实际按照智慧校园标准规划校园，以满足学校多样化教学需求、学生全方面成长需求，以及校园丰富多元的教育及教学需求。同时，以伴随式数据传递技术优化办事流程，支持各部门实时协同，为全校师生提供快捷、共享的信息服务，提高效率。

智慧校园的建设旨在提升线上教学效率，为相同或不同城市的学校进行同课异构、备课对接、教学诊断、岗前培训等交流提供媒介，利用平台共享资源，推进教育创新。笔者从智慧校园特征入手，以中小学校为例，对教学场地、运动场所、生活空间、非正式学习空间等几个主要模块进行规划设计，分析学校内部相互独立单元之间的融合关系与智慧校园建设模型，力争打造能够彰显自身办学特色的多元化、现代化、适应科技发展的基础教育示范学校规划样本。

1 智慧校园功能探究

1.1 智慧校园及其特征

智慧校园是利用智能技术对学校教学、教研、教育管理和生活服务等流程进行再造与系统重构，构建基于信息技术的智能感知环境和新型教育教学空间[2]。以智能化的校园环境、智慧教室和先进的教学系统为核心，以管理系统、监控系统、平板电脑、校园一卡通等作为载体有效支持教学，丰富校园文化，拓展学校时空维度，以服务师生为本，基于新型通信网络技术构建资源共享、智能的教育教学环境，有助于打造出更加智能的学校[3]。

设计智慧校园应以人为本，要注意学生发展对教育活动的内容和形式要求是多样化的，且选择性和转换性很强。除常规教学空间外，学校应重视对非正式学习空间、泛在式学习空间及整个校园的师生生活空间的设计。所有空间均应与学校教育活动、学生全面发展相得益彰，只有适应要求才能体现深度，发挥效能。

智慧校园突出以学生为主体、以人的发展和核心素质培养为中心的教育模式，其核心特征主要表现在[4]：1）教学模式革新，与多媒体交互教学结合，使教学手段多样化，以数据为基础对学生个体特征进行感知和分析；2）网络互通，利用物联网技术将线上信息输入校园各个服务平台，实现共享互联；3）服务师生，通过打造综合信息服务平台，分角色提供个性化定制服务，提升学生获取信息的能力；4）学习环境开放，注重非正式学习空间的构建，拓展学习空间，释放学生动手和创新潜能。

1.2 5G功能融合

为满足丰富多元化的教学需求，探索项目式学习、游戏化学习、STEAM+课程、艺术统整课程等，学校规划智慧校园建设，多功能教室尤为重要。学校可基于5G技术、VR教室、物联网技术、3D打印技术配置多功能教室，并将其置于科技教学区域中，形成校本课程优势，适应智慧校园发展。

5G时代，智慧校园中信息技术的应用不应局限于为传统常规学习服务，新的网络设备和通信技术能助力学生的创新和互助式学习[5]。典型的教学案例体现在5G与机器人或无人机等大数据处理设备的应用上，例如可便携式基站的应用使得远距离或大自然户外场所成为学校的教学场所，借助智能算法会随时运算并反馈学生的表情识别、笔迹识别、语音识别，同时进行分析[6]。

基于5G的云计算和智能数据采集可用于产生定制化作业和学生个人情感识别。智能技术与教育理念的深度融合实现了运营管理和学习需求的高效协同，匹配供需[7]。学校宜使用先进的建筑综合布线技术构建安全、可靠、便捷的信息传输系统，应用5G技术、IPV6网络打造快速、稳定、安全的网络环境，使用先进的计算机网络硬件构建综合管理系统。软件包含校园网络管理软件、网络教学软件，为学校提供教学、管理和决策多个层次的数据信息。校园Web网页是学校对外宣传的方便快捷窗口。

学校使用校园一卡通绑定学生或教师身份，让师生在图书馆、教室、宿舍、餐厅等功能区域一卡通行，赋予一卡通查询课表、查看成绩、借阅图书、预订座位、管理学生、教研培训、无纸化办公、管理后勤、家校互动、建设校园文化、开展满意度评价等功能。

总之，学校不能局限于传统封闭式教室，要打造多功能公共空间，应创设更多有利于学生发展的开放式学习情境，拓展教学空间，激发学生学习兴趣。学校构建非正式学习空间可创造出师生之间充分而富有层次的交流场所，弥补传统建筑模式化设计的不足。例如，学校可将廊道公共空间作为个性教室支持学生非正式学习，达到与外界相融的开放性目的[8]。

2 智慧校园规划探索

在总体规划层面，应争取合理的人均建筑面积指标。学校最低生均校舍建筑面积标准需要符合国家或地方的相关规定。尽可能缩小利用率相对较低的空间，将建筑面积集中使用，增加教室空间。《中小学校设计规范（GB 50099—2011）》对小学和中学普通教室生均使用面积分别要求为1.36平方米和1.39平方米[9-10]，《北京市中小学校办学条件标准》规定小学和中学普通教室生均使用面积不低于1.8平方米[11]，一些较高标准的小学低龄部“母班制”教室生均面积已达2.5平方米。满足走班制教学需求，提高生均面积将成为必然趋势。

地处吉林省长春市的东北师范大学华蕴实验学校于2020年9月建校，为九年一贯制学校，该校建筑面积9万平方米，占地面积8.1万平方米，拥有能够容纳学生班车和教职工车辆的地下停车场。如图1所示。该校功能区域划分明确，在建校之初融入了东北师范大学建立合作学校的办学理念，成功打造出5G视域下智慧校园的样本模型。其规划完全展现了智慧校园多元化、现代化的功能需求。

2.1 空间分布

校园空间合理划分为生活区、运动区与教学区，如图2所示。

教学区分为中小学教学楼、综合实验楼和图书馆，内部布置普通教室、教师办公室、行政办公室、多功能教室、会议室、实验室、信息中心、电子阅览室等。

运动区与教学区之间有廊道相连。运动区包含艺体楼、400 m标准跑道、篮球场、非标操场（小学使用），内部布置操场、篮球馆、乒乓球馆、羽毛球馆、音乐教室、舞蹈教室和社团活动室。操场设50 m跑道和部分球类运动场。生活区建有地下停车场、食堂。

校园内部所有楼宇互连，打破分区界限，促进联系，提升整体协调功能。教学区规划建有操场，满足学生运动与活动需求。各楼中安置一部电梯，非必要不向学生开放，仅供教师上下以及配餐与货物搬运使用。不设独立行政办公区域或办公楼，分到教学楼里便于学生管理。

该校操场位置设置便利，便于学生出操（包括不同学段的学生同时上课间操），满足举行大型活动的需求。学校针对小学部建设小面积操场，并考虑小学低年级学生运动能力和安全等因素，操场离小学部低年级较近。

食堂布置在地下一层，确保后勤区与就餐区分区清晰，多餐厅布局，分学段分批次就餐。小学部廊道宽度5米，中学廊道3～4米并局部加宽，确保疏散宽度并满足学生下课期间短时间的活动需求。综合性连廊与廊道将各楼宇连接起来，它们不仅是交通空间，而且是师生交流和学生非正式学习空间。如此布局增加了空间的层次感，有利于校园文化建设和良好氛围的营造。廊道与教室、图书馆等正式学习空间较近，便于教师课后答疑，也便于学生探究和交流。

2.2 教学空间组合

华蕴实验学校的内部教学区组合与配置十分契合教学功能，如图3所示。各年级普通教室与专业教室通过连廊连接起来，形成整体教学中心区域。教师办公室位于教室旁侧，便于教师对学生进行管理。连廊兼作非正式学习空间，扩充学习空间节点，增进生生之间、师生之间的研讨交流，有效将局部扩充为一个整体。同时，在廊道与楼梯交接处设置节点空间，布置可移动桌椅，灵活组合以适应多种教学方式，拓展非常规功能性空间。除此之外，楼宇端部与转角部分、挑空门厅和校门中庭目前已作为非正式学习空间使用。

传统教室往往用作学生上课及生活的空间，该校内部教室更为开放、功能更多，除了充分利用走廊宽度满足学生学习空间需求外，还可为学生提供多样化的学习环境，包括自主学习、小组活动（小型读书角、延伸活动）等，还可满足教师授课空间、教师工作角、班主任办公角的空间需求，以及多媒体、文化展示、储物、整理环境等空间需求。在大教室内，学校可用折叠隔墙分离出两个小教室和共同讨论区，将隔墙作为讨论展示板使用，既节约空间又丰富了教学内容。内部配置投影、电子黑板等智能化设备，以满足合班教学需求，拓展教学空间。

教室布局设置为单侧。该校地处北方，冬天温度低，教室处于南北向的阳面，在供暖和光照下可确保日间温度和日照时间均在适宜的区间。中小学教师有坐班需要，教师办公室也处于阳面。

多功能教室区和科技教学区域包含微格教室、书法教室、舞蹈教室、创客空间、生物实验室、物理实验室、化学实验室、多媒体网络教室等各类专业教室。

学校还配有电子阅览室、社团活动室、音乐教室（乐器排练室、合唱排练室）、现代化报告厅、心理辅导中心、校园广播电视台、多功能体育馆、多媒体课件制作管理中心，在室外建有园艺庭院。

报告厅采用降噪材料建造，可作为小剧场或阶梯教室使用，确保采光、通风、保暖，能容纳600人。音乐教室（艺术楼内）和体育馆位于教学区边缘，以减少对教学活动的干扰。实验用品有一定危险性，物理、化学实验室设置在独立区域内。

信息中心位于综合实验楼内，在校园中心位置，以保障网络信号高效传递，减少交换。建设过程中，校园网络逐步完善、硬件逐步升级，以满足智慧校园核心特征中对个体特征进行数据分析和实时监控的需求。

2.3 功能特征

学校建筑主体为打造出的多层次的开放共享教学空间。庞大的楼宇构建成田字形，各楼宇之间可以通过连廊连接，连廊可作为风雨操场，也可作为智慧校园中非正式学习空间使用。地下停车场的建造带来便利的同时也导致地面土层深度较浅，经尝试，庭院中种植的高树木无法存活。针对此不足条件，学校将庭院面积大的特色充分发挥，以班级为单位种植果蔬，既满足了学生的好奇心又提升了学生的动手能力，整体形成了良好的开放式空间。

微格教室（小学、初中各1间）配有自动录课系统，具备观摩室、控制室、模拟教室等分区，用于教学模拟、示范观摩、录播课程等，可有效反馈授课情况，提升授课质量。合班教室用于展示公开课，开展示范课研究活动。科创中心包括机器人教室、创客空间、VR教室、3D打印教室，主要功能是支持学生开展科创活动，亦作为校本课程研究教室或教师工作室。中学教学楼内保留了远程备课会议室用于视频会议、远程备课研讨，内部摆设长条会议桌，后排增设座椅，可容纳30人。音乐教室分为乐器排练室和合唱排练室，用于开展社团活动、培养学生兴趣爱好。

3 智慧校园教学实践与教育探索

5G时代的中小学智慧校园不同程度地构建了学校整体知识区块链。目前已有在教育教学层面的优质利用与实践探索。

3.1 布置定制化作业

智慧课堂正逐步推出自主学习，基于兴趣的泛在学习、深度学习将成为学习者的生活方式；智慧校园将通过大数据采集学生的全面素材，制定出每个学生的个性化作业等；个性化学习、合作式学习、项目式学习将发挥更重要的作用。

利用信息中心的技术收集功能，华蕴实验学校正探索布置定制化作业新形态。应试科目的教师根据随堂练、期中考试等测试形式可以得到学生在不同阶段对知识点掌握的薄弱环节，根据智慧课堂的个性化作业功能，可针对不同个体生成定制化的作业产出，有针对性地加强不同学生的错误题型训练，布置体量相同但内容有差异的定制化作业。

定制化作业的产生将从根本上提高学生的学习能力，帮助学生突破学科难点。

3.2 新型教学诊断模式

在智慧校园技术优势的支持下，应用5G网络、学习终端、微格教室等技术整合优质教学资源，为多所分布在不同城市的学校搭建出多元化学习平台，便于同课异构、异地教学诊断等，有效提升新建中小学校教育教学水平。

东北师范大学附属学校之间举办的教学诊断指导活动中，通过微格教室的技术功能已成功开展现场教研会。诊断专家在现场上课，利用技术融合在活动现场展开线上同课异构，进行联合教研。此外，在线上选取优质学校的集体备课过程让接受指导的各校教师同步公开观看。在岗教师观摩并学习优质学校集体备课的全过程，互动交流、现场提问；学校专家针对中小学备课过程中产生的部分问题进行点评、指导，此举可有效提升教师的教研能力。

在提质增效方面，充分利用指导专家入校时间，提前将授课教师录课视频上传到课程分享平台，专家观看录课视频后可以更好地指出问题。

3.3 非正式学习空间的有效利用

除常规教学空间外，非正式学习空间以及整个校园的师生生活空间同样重要。所有空间构建均与学校教育活动、学生全面发展相得益彰，只有适应要求才能体现深度。区别于教室课堂交流，非正式学习空间的交流有利于加强师生间的理解与沟通，有利于学生合作、研讨，开放度更高，交互性更强。

加宽的走廊和连廊通道作为半开放式空间，学生完全能够在此处举办活动、互动交流、开展游戏、展示作品，拓展知识面。非正式学习空间作为师生的第二课堂，亦成为智慧校园的典型标志性代表。富有特色的色调和设计拓展了学习空间，帮助学生提高动手和创新能力。

非正式学习空间的有效利用，有助于传统教学空间与新型教学场景的融合，体现人文交流性与校园文化。

3.4 开放式生态教育

智慧校园的建筑功能契合开放式生态教育。校园的开放使用不仅体现在外部，亦体现在内部，充分利用校内资源，拓展书本教育，能有效激发智慧校园的生态功能性。东北师范大学深圳坪山实验学校地处广东省深圳市，是一所九年一贯制学校，占地面积3.2万平方米，建筑面积11万平方米。在深圳市，《城市普通中小学校舍建设标准》和《中小学校设计规范》中的建筑标准无法完全执行，中小学校应按照当地政府要求的标准进行规划设计。教学楼开放式的走廊更好地适应了广东地区炎热的气候条件；小学教学楼宇布置如蛇形盘卧，不分抵消了占地面积不足的缺点，同时还可强化教室的遮光。楼顶的空间大面积用于种植果蔬，打造了现代开放式生态教育良好范式。

3.5 高效能管理模式

在智慧校园作用下，清华附小从大数据角度出发，为学生提供综合素质评价，已建成了智能教学、移动办公、德育评价、校园文化等多个方面的应用，更好地指导学生成长。北京市陈经纶中学是北京市朝阳区第一个数字化校园建设试点校，学校构建了智慧校园经纶教育云平台，全面服务于集团化办学任务[12]。

随着全过程、全员参与、全方位的管理系统的应用，教育评价更加便捷、全面、客观。无论是集团化办学合作校还是政府建造的公办校，“和而不同”的评价机制都能突出各方评价主要内容，以各方需求为主导进行评价和改进也会降低校方工作压力，以“一张表”同时实现多方管理要求。

中小学校智慧校园的建设以集成化、智能化和个性化为顶层设计，目的是推动基础教育数字化转型升级，智慧校园的教育理念铺垫能够更好地为后续实施优质高效的服务奠定基础。智慧校园规划建设是数字化教学的基础保障、是学校建设的重要内容，旨在提高学校教育教学能力和办学质量。学校应科学规划，优化软硬件配置，使学校空间功能设置与未来教学要求和教学模式相互匹配。教学空间变大，教学条件变好，会促进教学模式创新，促进学生主动参与，自主创造。特色课程开发、智慧校园文化建设以及教师提升、学生成长等与智慧校园建设相辅相成。5G时代，教师是智慧校园规划建设应用的5041a790f1cccc5f163f83ac265b88c4ca07e3205c1fd6e9d8d9f1147a72bac3亲历者和实践者，应熟悉新环境，用好新技术，实施好数字化教学。

4 参考文献

[1] 陈罡，程冰.学校建筑：成为课程·服务课程[J].中小学管理，2016（3）：16-18.

[2] 王同聚，张嘉志.中小学“智慧校园”建设和应用模式探索[J].中小学信息技术教育，2014（1）：61-64.

[3] 黄荣怀.中小学数字校园的建设内容及战略重点[J].北京教育（普教版），2009（8）：6-7.

[4] 黄荣怀，张进宝，胡永斌，等.智慧校园：数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究，2012，18（4）：12-17.

[5] EVER Y K， RAJAN A V. The Role of 5G Networks in the Field of Medical Sciences Education[C]//2018 IEEE 43rd Conference on Local Computer Networks Workshops （LCN Workshops）.IEEE，2018.

[6] 翟雪松，孙玉琏，陈文莉，等.5G融合的教育应用、挑战与反思[J].开放教育研究，2019，25（6）：12-19.

[7] 兰国帅，郭倩，魏家财，等.5G+智能技术：构筑“智能+”时代的智能教育新生态系统[J].远程教育杂志，2019，37（3）：3-16.

[8] 张斌，祝晓峰，陈屹峰，等.限制与突围：学校幼儿园设计四人谈[J].建筑学报，2016（4）：96-103.

[9] 建设部，国家发展计划委员会，教育部.城市普通中小学校校舍建设标准：建标〔2002〕102号[S].2002.

[10] 住房和城乡建设部.中小学校设计规范（GB 50099—2011）[S].2011.

[11] 王英童，李轶凡，杨秉宏，等.更智能、更舒适：面向未来的中小学教学空间设计[J].中小学管理，2018（4）：29-35.

[12] 李玉顺.中小学智慧校园发展的科学内涵与有效途径[J].中小学信息技术教育，2021（4）：5-8.

*项目来源：2023年度东北师范大学哲学社会科学校内青年基金项目“高校基础教育办学视域下的智慧校园建设研究”（2309104）。

作者简介：韩聿，研究实习员。