基于極簡技術自主創生的智慧校園生態建設

摘要：面對智慧校園建設中的諸多問題，常州市第一中學在“構建促進生命成長的智慧校園生態”理念引導下，積極進行智慧校園建設的實踐探索，走出一條利用極簡技術讓師生共同參與智慧校園建設的新路徑，為智慧校園的建設提供了一種新范式。

關鍵詞：極簡技術;智慧校園;校園生態

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2022）06A-0033-05

人工智能、大數據、虛擬現實、5G、物聯網等技術的不斷發展及應用，使社會生活的諸多方面都發生了變革。從教育的角度來看，人工智能和大數據等新一代信息技術的應用，正在重新塑造整個教育生態。傳統的學校、教室、課堂和管理被重新定義，學校面臨著“精準化教學”“個性化教育”等諸多問題的挑戰。為了適應已經發生根本性變革的教育外部環境，教育必須做出改變——從工業化時代向智能化時代轉變[1]。對于學校來說，就是要實現從傳統學校向智慧校園的轉變。面對智慧校園建設中的諸多問題，常州市第一中學在“構建促進生命成長的智慧校園生態”理念引導下，積極進行智慧校園建設的實踐探索，走出一條利用極簡技術讓師生共同參與智慧校園建設的新路徑，為智慧校園的建設提供了一種新范式。

一、當前智慧校園建設存在的問題

（一）成本高昂，推廣困難

智慧校園設備及其應用的建設價格相對較高，是否擁有充足的經費成為智慧校園建設的一個瓶頸，地區之間、學校之間的差異導致智慧校園的建設難以全面普及。

（二）系統多樣，難以協調

智慧校園的智慧環境、智慧課堂資源、應用終端等硬件設備和軟件系統是一個龐大的系統性工程，不同公司開發的平臺與應用缺乏數據關聯[2]，在實際使用過程中，往往需要引進多家公司的軟件及設備，學校不同部門之間容易形成數據“孤島”，統一化管理存在困難。

（三）重設備輕應用，建而不用

部分學校在智慧校園的建設過程中盲目地追求高大上，往往將其設計與建設全部交給相關廠商，引進很多設備與系統，卻忽略了其實際應用價值及師生的信息化素養水平，導致很多設備與系統雖然功能較多，但并非師生最需要的或者操作煩瑣，師生的信息化技能水平達不到要求。現實中，不少設備與系統使用頻率不高甚至從未發揮作用，造成浪費。

二、智慧校園建設原則

（一）基于生態建設理念

2018年，教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》，強調要以信息化引領構建以學習者為中心的全新教育生態，促進人的全面發展。要推進新技術與教育教學的深度融合，不僅要實現常態化應用，更要達成全方位創新[3]。受此啟發我們認為，智慧校園的建設不是單純地創設環境和配備軟硬件，而應重視發揮教師及學生的作用，讓智慧理念、環境、課程融為一體，成為一個全新的教育信息化新生態;應制定并不斷完善智慧校園的建設發展方向和目標，將“生態”和“智慧”作為構建智慧校園的主題詞，確立“構建促進生命成長的智慧校園生態”理念，從生態的視角來觀察、理解教育現象，用智慧的環境、技術與方法解決復雜的教育問題，最終促進人的全面而有個性的發展[4]。

（二）基于極簡技術

上海師范大學黎加厚教授將極簡教育技術定義為在學校教學工作中方便、實用、易學、易用，能夠有效提高工作學習效率的技術。近年來隨著軟硬件設計技術的發展，擁有程序運算能力、語音圖像識別能力的智能手機已經成為教師甚至學生的標配，各類應用軟件的設計也更加簡單實用，甚至編程也逐漸傾向于模塊化，這讓極簡教育技術無論是軟件還是硬件的應用門檻都大大降低。激發師生的創造力，引導鼓勵師生自主利用極簡信息技術去創建智慧校園，是一條簡單易行的建設路徑。

（三）基于師生共建原則

智慧校園建設服務的主體是廣大師生，智慧校園需要以師生為中心。一方面，要與相關的科技公司、廠商進行合作，以“師生”的需要為基本準則引進相關設備與應用軟件進行建設;另一方面，要引導師生力所能及地參與到智慧校園的創建中，讓師生不僅僅是智慧校園的消費者，同時也是智慧校園方案、數據、系統、產品的創造者，以此創造出最適合的智慧校園。

三、極簡技術自主創生智慧校園的實施策略

（一）利用低代碼程序進行開發整合應用

鑒于傳統智慧校園軟件開發仍存在開發成本高、個性化不足、效率低等問題，我們在極簡主義的引導下，采用只需要編寫少量代碼甚至無須代碼的低代碼應用來構建平臺，針對性解決智慧校園建設中的難點，以學校的需要出發，搭建各類場景下的教育應用平臺，繼而打通底層數據孤島，為智慧校園建設降本提效[5]。

如在面對如何實現眾多系統設備一站式連通這一問題時，我校采取的措施是：應用“釘釘宜搭”來集成各種軟件。“釘釘宜搭”擁有大量具有教育功能的模板，并且可以流暢地兼容第三方軟件，也能夠便捷地整合學校現有的各種應用。

通過“釘釘宜搭”，可以實現通知公告、圖書查詢、課表查詢、物品報修等功能的集成，為師生提供了一站式移動應用服務。還可以根據最新教育政策要求及師生自身需要快速加入新功能，比如我們增添了課后服務需求問卷及作業的數據監測功能，更好地貫徹落實了“雙減”工作要求（見表1）。

（二）以學科融合激發教師創生智慧

個體教師的能力總是有限的，打破學科界限，促進不同教師之間相互交流學習，相互借鑒方法技術，取長補短，有助于找到問題解決的創新策略。我校一直以來將學科融合作為提升教師創造力的突破口，尤其是鼓勵各學科與信息技術學科進行有效融合，用信息化技術探尋學科教育問題的解決路徑，先后在教具開發、場館建設方面取得了一定成果[6]。

如技術門檻極高的AR及VR方面設備研發與制造，目前主要由廠商與高校開發使用，中學似乎與之無緣，但是憑借極簡理念和技術的支持，我校早在2016年便已成功研發出增強現實沙盤。

增強現實沙盤最早是在2015年左右由美國加州大學戴維斯分校研發出來，其將虛擬的等高線與真實的地形相疊加，有助于觀察虛擬等高線地形圖時形成直觀的認知。我校兩位老師觀看到網上的視頻之后進行了相應的研究，發現實現該設備的基本功能技術門檻并不高，最重要的等高線色彩生成只需要通過kinect鏡頭探測沙盤地形的垂直距離，再進行編程重新賦予色彩就可以實現。在學校的支持下，兩位老師共同以學科融合（信息技術與地理學科）的方式進行合作研發，地理老師設計了整個結構框架和功能指標，而信息技術老師則用簡易的Python編程語言編寫了100行左右的代碼（其中大部分通過模塊調用或模塊復用實現）來進行開發，僅用兩個星期的時間便完成了整個設計與制作的過程，成功地在國內率先研發出增強現實沙盤（如圖1）。

相較于之后國內廠商的類似設備，通過列表對比（見表2），可以發現在極簡理念下自主設計的增強現實沙盤舍棄了其他功能，只保證了最重要的教學功能——自動生成與地形匹配的色彩與等高線，滿足了等高線的教學需要。因而我校增強現實沙盤不論是在代碼的設計與編寫難度，還是在成本開支等方面，都有較大優勢。

為便于學生更直觀地進行學習，學校同樣需要相應的學科教室及場館。在建設地質館的過程中，我校大力倡導學科融合。一方面，梳理各學科課程標準，在課程標準的指引下充分考慮各學科的建設需要，規劃了對應地球演化、生物進化的化石區域，對應中國書畫的礦物顏料、印石區，對應化學物質結構的晶體礦物區。另一方面，開展“做一中石在人”活動，鼓勵師生自主外出考察與實踐，搜集標本，通過多學科共建，集思廣益完成了獨具特色的地質館的建設。

基本的物型環境建設完成之后，我校教師建立了數字化查詢系統，讓學生能輕松地觀看每一塊巖石對應的視頻講解。傳統的解決方案是為每一塊巖石設置物理觸發器，通過控制顯示屏來播放相應的視頻，此方案復雜且價格昂貴。我校教師應用Focusky動畫演示大師的無限畫布及拖拽功能，簡易而又無成本地達成了上述目標：將地質墻的照片當作動畫演示的底圖畫布，通過Focusky軟件將每一個巖石介紹視頻插入畫布對應位置，將制作完成的課件在觸控屏中進行播放，學生可以輕松地利用互動屏幕點擊相應的講解視頻。

（三）引用極簡程序進行創新應用

當下每天都會涌現海量的極簡新技術、新軟件、App、微信號、小程序等，很多時候對一個不起眼的非教育程序進行恰到好處的應用就能解決一個大問題。所以學校鼓勵教師去發掘、應用、篩選，進而選出有價值、最便于使用的技術進行創新應用，統一由學校進行推廣并集成在平臺上。

校園中的一草一木都是有價值的教育資源，但是問起學校里有哪些植物，同學們卻大都一臉茫然。我校生物組老師巧妙地利用了“花伴侶”手機App，帶領學生在校園中進行拍照識花，并在進行二次鑒定無誤后上傳至數據庫，系統會自動將圖片及識別的結果匹配到校園的相關位置。完成對學校所有植物的識別之后，我們就能獲得校園植物地圖，學生點擊照片或者植物名字便會出現相應的植物信息，還可以跟隨著地圖去尋找相應的植物。

（四）基于STEM項目引導學生自主設計

STEM教育倡導多學科融合，強調團隊合作，指向全科思維和深度學習，注重創新精神和實踐能力的培養，更需要讓學生在真實的情境中不斷發現問題，應用多角度、多學科思維方式探索解決問題的策略。我校憑借STEM教育的多年積淀和人工智能基礎、3D打印、智能機器人等校本課程及社團實踐，引導學生基于校園生活中的問題，設計讓校園更加智慧的方案，并在力所能及的范圍內制作相應的創新作品應用于智慧校園的建設之中。

如針對我校智慧農場及體育項目中所遇到的問題，學生在項目老師的指導下開展研究與設計，過程中借助成本低廉、功能全面的智慧家居控制設備（如小米萬能遙控器、小米花花草草檢測儀等）進行創新應用，先后成功創造出了“水產養殖水體微生態自動改良裝置”“農業種植水肥一體化設備”“智能短跑測評系統”等多項設備（見表3）。

四、實踐建設成果

自2016年進行智慧校園建設以來，我校進行了卓有成效的自主建設，通過不斷地嘗試、實踐，取得了豐碩的成果。學校先后榮獲“全國十佳科技教育創新學校”“全國青少年人工智能活動特色單位”“首批江蘇省青少年科學教育特色學校”“江蘇省首批STEM優秀試點學校”“江蘇省優秀STEM教育項目學校”等四十多項省級榮譽。

我校同學基于STEM項目的39個智慧創意作品，在科技創新大賽中獲省級二等獎以上獎項。“農業種植水肥一體化設備”“基于物聯網的智能窗戶”“基于太陽運動規律的農業育苗系統的研究”等8個項目在智慧校園中得到了實踐應用。教師在智慧校園建設中同樣取得了很好的成績，在2021年全國中小學優秀自制教具展評活動中，我校教師參賽的教具“增強現實沙盤”榮獲一等獎。數字地質館、智慧農場等智慧學習場域也成為我校的亮點，除了服務于全體學生的智慧學習，還接待了上百位校長的參觀學習。在2021年江蘇省智慧校園示范校的評選中，我校的極簡技術自主創生智慧校園生態的理念與成果受到了評審專家的一致認可，成功入選。

參考文獻：

[1]未來智慧校園研究中心.中小學智慧校園藍皮書（2021—2022）[EB/OL].[2021-03-17]（2022-03-10）https：//www.csdp.edu.cn/article/7166.html.

[2]包蕾.突破瓶頸讓智慧校園更“智慧”[J].教育與裝備研究，2020（11）：12.

[3]中華人民共和國教育部.關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知（教技〔2018〕6號）[EB/OL].[2018-04-13]（2022-02-11）http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[4]殷群.踐行生態教育 促進學生高品質成長[J].江蘇教育，2018（58）：43.

[5]郭衛丹.低代碼開發為構建"智慧校園生態圈"助力[J].中國信息技術教育，2021（9）：72.

[6]殷群.學科融合教育：智能時代育人方式新樣態[J]上海教育科研，2021（1）：93.

責任編輯：丁偉紅