智慧校園的研究與探討

王志明

摘要：對智慧校園的研究現(xiàn)狀、智慧校園的教與學(xué)、校區(qū)中的智慧交通導(dǎo)航、智慧校園辦公以及智慧校園文化建立等多方面進(jìn)行了分析和探討，最后分析了智慧校園對未來教育的影響。

關(guān)鍵詞：智慧校園;智慧教學(xué);大數(shù)據(jù);智慧辦公

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）33-0004-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research and Discussion on Smart Campus

WANG Zhi-ming

（College of Information and Intelligence Science， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China）

Abstract： This paper analyzes and discusses the research status of smart campus， the teaching and learning of smart campus， the intelligent traffic navigation in campus， the office of smart campus and the establishment of smart campus culture， and finally analyzes the impact of smart campus on future education.

Key words： Smart campus; intelligent teaching; big data; smart office

1 引言

自從1956年人工智能概念提出以來，人工智能理論得到進(jìn)一步深入研究，其技術(shù)已在自然語言處理、機器視覺、交通控制、精準(zhǔn)醫(yī)療等各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。尤其是自2006年Hinton等提出深度學(xué)習(xí)概念以來，以深度學(xué)習(xí)為研究內(nèi)容的人工智能得到了高速發(fā)展。基于深度學(xué)習(xí)的語音識別、圖像識別、自然語言處理等技術(shù)具有明顯優(yōu)點，進(jìn)一步推動了人工智能在各個方面的廣泛應(yīng)用。

人工智能應(yīng)用到教育領(lǐng)域，與校園結(jié)合形成智慧校園。智慧校園是教育信息化的高級階段，是對電化教育、數(shù)字校園的擴展與延伸，是傳統(tǒng)校園教育的根本性變革。借助于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G技術(shù)、人工智能等最新技術(shù)，智慧校園對改變教育管理模式、提高管理效率、創(chuàng)新教育思維、改進(jìn)教學(xué)方法、提升科學(xué)研究水平等方面發(fā)揮巨大作用，對推動高校教育發(fā)展作用顯著[1]。

2 智慧校園的研究現(xiàn)狀

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是大數(shù)據(jù)、人工智能、5G技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)的興起，當(dāng)前世界上諸多大學(xué)或者研究機構(gòu)已經(jīng)研究或部署了自己的智慧校園系統(tǒng)的部分功能。Content Technologies公司為中學(xué)和高校教育創(chuàng)建了一套智能教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過人工智能幫助提取和播放教材內(nèi)容，這種智能操作包括內(nèi)容摘取、真假誤判以及智能練習(xí)測試等。Pearson與倫敦大學(xué)認(rèn)知實驗室提出的基于模型的自適應(yīng)系統(tǒng)使得教育工作者能夠了解系統(tǒng)的下一步?jīng)Q策，以便為課堂教學(xué)提供更有效的工具。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)通過利用“Mika”人工智能學(xué)習(xí)平臺為學(xué)生提供個性化和實時反饋，為學(xué)生提供了更方便靈活和個性化學(xué)習(xí)模式，此外，該大學(xué)的另外一個系統(tǒng)iTalk2Learn能根據(jù)學(xué)生的知識儲備、認(rèn)知需求、情緒狀態(tài)等信息，建立一個學(xué)習(xí)者模型，通過模型能及時得到學(xué)生的反饋和反應(yīng)，以指導(dǎo)學(xué)生更加合理地學(xué)習(xí)。南加州大學(xué)（USC）創(chuàng)新技術(shù)研究所通過利用人工智能、三維游戲和計算機動畫來開發(fā)真實的虛擬角色和真實的社交互動，形成了基于分布式學(xué)習(xí)策略的虛擬教學(xué)培訓(xùn)，該虛擬技術(shù)包括虛擬提升、現(xiàn)實增強和智能導(dǎo)師等，其目的是形成沉浸式教學(xué)和終身學(xué)習(xí)模型。華為公司利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)，通過構(gòu)建數(shù)字支持平臺和重新定義校園服務(wù)架構(gòu)，建設(shè)安全、舒適、高效、綠色的智慧校園。

3 智慧校園的研究內(nèi)容

一個完全無縫鏈接的校園在高速物聯(lián)網(wǎng)的支持下，聚合大數(shù)據(jù)，提供優(yōu)質(zhì)的智慧教學(xué)服務(wù)、校園智慧交通優(yōu)化、智能辦公等服務(wù)，為教職員工的工作和學(xué)習(xí)提供方便，實現(xiàn)校園各方面可持續(xù)優(yōu)化發(fā)展。智慧校園的研究內(nèi)涵主要體現(xiàn)在如下方面：

（1）智慧教學(xué)與智慧學(xué)習(xí)

眾所周知，教與學(xué)的成效好壞大概率取決于師生之間的互動。因此很大程度上教育是由人與人之間的互動所支配的領(lǐng)域，而人工智能的整合在發(fā)展必要的類人屬性（反應(yīng)性、適應(yīng)性和理解力）方面進(jìn)展緩慢。盡管如此，在很多領(lǐng)域，人工智能的內(nèi)在優(yōu)勢有助于填補學(xué)習(xí)和教學(xué)中的 “缺口”。通過分布式教學(xué)策略，集成虛擬技術(shù)到遠(yuǎn)程教學(xué)培訓(xùn)和遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)中，能夠讓實時教與學(xué)、真實場景教與學(xué)變成現(xiàn)實，互動問題會逐漸得到解決。此外，人工智能能夠?qū)崟r分析大量的教學(xué)數(shù)據(jù)（例如，教師講課特點或者學(xué)生針對某門課程或者某項技能的學(xué)習(xí)表現(xiàn)），自動提供新的教學(xué)內(nèi)容或特定的學(xué)習(xí)參數(shù)，有助于克服教學(xué)過程中的短板，根據(jù)教學(xué)規(guī)律調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，有針對性地加強練習(xí)和反饋，滿足學(xué)生對持續(xù)學(xué)習(xí)的需求。同時由于人工智能可以實時對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)效果、自愿學(xué)習(xí)程度作出評判，甚至能對總體評判結(jié)果給出更加有效的學(xué)習(xí)計劃，這些措施能讓教師更好地了解學(xué)生的表現(xiàn)，并依次制定更有效的個性化學(xué)習(xí)方案。

（2）智慧校園交通和導(dǎo)航

利用人臉、虹膜、指紋、步態(tài)、形體等生物特征，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)快速識別訪問門禁系統(tǒng)，加速校園通行。利用5G技術(shù)結(jié)合北斗、GPS等定位系統(tǒng)對車輛快速定位和停車位預(yù)訂以及空位引導(dǎo)，并且能在上下班高峰時期快速進(jìn)出校園，避開上下班高峰時堵塞校園通道。隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展以及無人駕駛技術(shù)的改進(jìn)，未來的校園智慧交通理應(yīng)引進(jìn)無人駕駛技術(shù)，實現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃校園交通路線、自動無人駕駛、智能導(dǎo)航、自動泊車以及車輛的遠(yuǎn)程控制等全自動化操作。此外，校園內(nèi)的其他公共交通工具如共享單車等也將納入智慧交通統(tǒng)一安排內(nèi)，實現(xiàn)共享單車的最優(yōu)調(diào)度。

（3）智能辦公服務(wù)

新冠肺炎疫情的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的辦公室校園辦公模式和理念，也進(jìn)一步促進(jìn)了智能辦公的發(fā)展。通過線上會議、云上共享以及一站式辦公服務(wù)打破了時間和地域的限制，提高了辦公效率[2]。在線打卡、電子公文投遞、電子簽名、遠(yuǎn)程審批、電子發(fā)票、線上報賬等方式減少了人們之間的會面頻率，降低疫情風(fēng)險的同時，也提高了辦公的便利性。智能教務(wù)辦公將以選課大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為師生生成能實現(xiàn)最近距離、最佳教室人數(shù)匹配的最優(yōu)課表。智能點名系統(tǒng)能對上課的教室中學(xué)生進(jìn)行人臉識別，統(tǒng)計到課率，并記錄到平時成績數(shù)據(jù)中，為期末成績匯總減輕教師負(fù)擔(dān)。智慧后勤辦公服務(wù)使得教職工、學(xué)生等遠(yuǎn)程買水、買電得以實現(xiàn)，同時能對水電消耗實行提前預(yù)警，水電明細(xì)余額能通過手機終端實行在線查詢;食堂就餐能實現(xiàn)指紋、人臉識別消費，并根據(jù)消費大數(shù)據(jù)，智能系統(tǒng)自動判別匯總?cè)Ｘ毨W(xué)生名單，據(jù)此學(xué)校可以對貧困學(xué)生實行精準(zhǔn)扶助。

（4）智慧校園文化及社交

數(shù)字時代的智慧校園將對傳統(tǒng)的校園文化和校園社交帶來變革[3]。虛擬校園以及數(shù)字校史館讓人足不出戶就能體驗學(xué)校的深厚歷史底蘊。尤其是疫情期間，如果能在高考志愿填報前讓準(zhǔn)備報考的學(xué)生通過遠(yuǎn)程體驗數(shù)字虛擬校園，了解學(xué)校景觀布局，了解學(xué)校歷史，將對樹立學(xué)校品牌、擴大學(xué)校影響力有極大幫助，同時為學(xué)校招生提供良好助益。基于大數(shù)據(jù)分析制定合理的校園文化建設(shè)，提供正能量宣傳景物，將有助于增強學(xué)生的使命感和自豪感，有助于樹立良好的校園風(fēng)尚。建立校園貼吧、表白墻等，宣傳樹立專業(yè)成績優(yōu)良、工作能力強、科研突出的優(yōu)秀學(xué)生作為榜樣，有利于引導(dǎo)學(xué)校建立濃厚的學(xué)習(xí)和科研氛圍。基于微信、微博等多種新媒介社交功能，實時了解學(xué)生的社交需求、感情需求傾向、個性特點等，利用智慧校園系統(tǒng)爬取關(guān)鍵詞，對校園網(wǎng)絡(luò)謠言、網(wǎng)絡(luò)暴力、網(wǎng)絡(luò)詐騙提出有針對性的干預(yù)和引導(dǎo)措施，有利于建立積極健康的正能量智慧社交校園。

4 智慧校園對未來教育的影響

隨著教育信息化的發(fā)展，教育從早期的電化教育、數(shù)字教育到如今的基于人工智能的智慧教育，教育理念、教育方法和教育環(huán)境等發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的改變[4]。

作為實施智慧教育的載體，智慧校園為了提高教學(xué)質(zhì)量，不但能提供較好的硬件條件，還能提供先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)。傳統(tǒng)校園學(xué)習(xí)模式針對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)進(jìn)度，因材施教、因地和因時施教變成了一項艱巨的任務(wù)。智慧校園為在校學(xué)生提供了諸多智能技術(shù)方案以供選擇。它能自適應(yīng)智能地幫助學(xué)生設(shè)計好大學(xué)生學(xué)習(xí)和生活規(guī)劃，智能幫助學(xué)生根據(jù)個人性格特點、技能特長、未來科技發(fā)展方向進(jìn)行選課并修完畢業(yè)所需要的學(xué)分。也就是說，智慧校園很大程度上替換了人力影響，能彌補傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)期間獲得更多成功的機會。

然而這種模式卻不是萬能的。不必說網(wǎng)絡(luò)安全可能會對智慧教學(xué)秩序帶來一定的影響[5]，就單說人工智能在某些方面卻是難以代替教授的講座。抑揚頓挫、感情豐富的講課不僅僅能在學(xué)生大腦中留下深刻影響，且是加深師生之間聯(lián)系的橋梁。教育不僅僅是知識文化的傳授，教育也應(yīng)該加強精神層面、人格屬性、價值觀的培養(yǎng)塑造，而這僅僅依靠人工智能去完成顯然是不現(xiàn)實的。

不可否認(rèn)，基于人工智能的智慧校園，通過智能規(guī)劃和智能協(xié)助雖然有助于個人的成長和發(fā)展，但是卻使得大多數(shù)人趨于共性發(fā)展，而降低了個性需求。比如智能專業(yè)規(guī)劃可能會根據(jù)市場就業(yè)的好壞，為大多數(shù)學(xué)生選擇計算機、金融等專業(yè)。顯然這不利于其他行業(yè)的發(fā)展，也不利于國民經(jīng)濟的需求。

5 總結(jié)

當(dāng)前，我們正處于信息高度發(fā)達(dá)社會當(dāng)中，我們正經(jīng)歷著一場數(shù)字文化的洗禮。無論在工作單位里，還是在家里，抑或在休息娛樂購物等諸多場所，各種智能設(shè)備、先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)時刻環(huán)繞在我們周圍，改變著我們的生活。校園里面情況亦是如此，各種分散的智能設(shè)備通過藍(lán)牙、WIFI、傳感器等無縫連接，學(xué)生、教師、其他工作人員高效利用這些新技術(shù)加強交流、改進(jìn)辦事方式，這些構(gòu)成了智能校園的部分元素，并促進(jìn)智能校園的進(jìn)一步發(fā)展。然而，智慧校園絕不僅僅是硬件的堆砌，更應(yīng)該是參與其中的教師、學(xué)生的互動和交流，并且是教師、學(xué)生的教學(xué)、科研、生活的載體和助手。相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，智慧校園的發(fā)展前景將會更加廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 徐曄，黃堯. 智慧教育：人工智能教育的新生態(tài)[J].寧夏社會科學(xué)，2019（3）： 139-145.

[5] 符睿. 智慧校園環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)安全體系設(shè)計與建設(shè)研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2021（5）：111-112.

【通聯(lián)編輯：王力】