［張武平 賈妙妮］

1 引言

智慧校園是通過物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)對校園的全面感知和信息傳輸，借助云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對信息進(jìn)行智能分析和處理，為學(xué)校師生提供便捷的信息化服務(wù)，為管理人員提供高效的信息化手段和科學(xué)的決策依據(jù)，建成網(wǎng)絡(luò)化、智慧化的教育環(huán)境，從而實現(xiàn)有效減輕教師備課、作業(yè)批改與數(shù)據(jù)統(tǒng)計負(fù)擔(dān)，提升教學(xué)質(zhì)量與效率；精確掌握學(xué)生學(xué)習(xí)薄弱點，提升學(xué)習(xí)效率；對過程性的教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測，輔助管理者進(jìn)行科學(xué)決策。

隨著人工智能技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用以及智慧校園建設(shè)的大力推進(jìn)，人工智能技術(shù)與校園安防、辦公、教學(xué)、門禁、消費(fèi)等系統(tǒng)相結(jié)合，將有效提升校園管理、教學(xué)、生活等方面的便捷性，給智慧校園建設(shè)帶來積極的推動作用。因而，人工智能技術(shù)與智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)的融合將會成為校園發(fā)展的必然趨勢。

2 建設(shè)需求

雖然傳統(tǒng)校園建設(shè)實現(xiàn)了一定程度的智能化，但還普遍存在一些問題有待改善，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）管理方面

校園業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)廣泛且相互獨(dú)立，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和集成，協(xié)同辦公效率低；針對防疫管理，體溫檢測效率低、速度慢、易出現(xiàn)交叉感染，存在安全隱患；日常校園安全管理存在漏洞；教室、辦公室等場所存在忘關(guān)空調(diào)、電燈、飲水機(jī)等能源浪費(fèi)現(xiàn)象。

（2）教學(xué)方面

教學(xué)資源來源單一，缺乏信息共享；課堂乏味，活躍性低；教室考勤，占據(jù)教師工作時間，統(tǒng)計結(jié)果不及時，數(shù)據(jù)容易遺漏且查詢不便；考試組卷、閱卷工作量大，教師負(fù)擔(dān)重。

（3）生活方面

宿舍門禁卡攜帶不便，易忘帶遺失，人員變更后需新辦和回收；餐廳、超市消費(fèi)等支付方式不夠便捷，飲食安全無法保障；圖書館管理方式傳統(tǒng)，知識獲取效率低，缺乏便捷的借閱使用方式。

人工智能技術(shù)的日趨成熟，為進(jìn)一步提升校園智慧化提供了技術(shù)保障。其中，人臉識別和智能分析等技術(shù)的應(yīng)用能夠有效解決智慧校園建設(shè)存在問題。因此，將人工智能技術(shù)與校園應(yīng)用系統(tǒng)相融合，進(jìn)而改進(jìn)校園管理、教學(xué)和生活水平成為建設(shè)智慧校園的迫切需求。

3 建設(shè)方案

基于智慧校園存在問題和需求分析，將探討人工智能技術(shù)在智慧校園中管理、教學(xué)和生活場景的應(yīng)用方案。通過人工智能技術(shù)與校園信息化系統(tǒng)的不斷融合，實現(xiàn)校園環(huán)境的全面感知、管理的高效協(xié)同、教學(xué)的全向交互、生活的個性便捷，最終建成覆蓋全面、應(yīng)用深入、高效穩(wěn)定、安全可靠的智慧校園。智慧校園整體架構(gòu)如圖1 所示，主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層組成。

圖1 智慧校園整體架構(gòu)

感知層：主要包括傳感器、AI 攝像機(jī)、讀卡器、門禁閘機(jī)等前端感知設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)層：主要包括光纖網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)和5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，最終構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、使用方便、高速穩(wěn)定、安全保密的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

平臺層：主要包括云計算平臺、大數(shù)據(jù)中心、人工智能平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺等支撐平臺。

應(yīng)用層：主要包括智慧管理、智能教學(xué)、智慧生活等應(yīng)用系統(tǒng)，通過對基礎(chǔ)服務(wù)的調(diào)用和組合，結(jié)合實際需求構(gòu)建可完成指定工作內(nèi)容的智慧業(yè)務(wù)平臺。

通過前端感知設(shè)備和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的搭建，為智慧校園的建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)，實現(xiàn)互聯(lián)互通，支撐平臺的建設(shè)為應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)調(diào)用和共享支撐，進(jìn)而實現(xiàn)智慧化應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)和管理，應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)主要包括以下方面。

3.1 智慧管理

通過管理信息的同步與共享，暢通學(xué)校的信息流，構(gòu)建覆蓋全校工作流程的、協(xié)同的管理信息體系，實現(xiàn)管理的科學(xué)化、自動化、精細(xì)化，提高管理效率，降低管理成本。

智慧管理主要包括辦公管理、人事管理、學(xué)生管理、教務(wù)管理、防疫管理、安全管理和能耗管理，各系統(tǒng)功能如下所示。

（1）辦公管理

結(jié)合校園內(nèi)部各類辦公業(yè)務(wù)，通過對各級部門辦公要素的整合，實現(xiàn)對工作流、信息流和知識流的整合管理。

（2）人事管理

實現(xiàn)教師的信息管理、教師績效考核和職稱晉升等內(nèi)容。

（3）學(xué)生管理

實現(xiàn)學(xué)生德育、綜合素質(zhì)、成長檔案等方面的管理。經(jīng)過人工智能分析，對學(xué)生各學(xué)年的成績、餐廳消費(fèi)、購物、進(jìn)出圖書館次數(shù)、借閱圖書以及吃早餐次數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，智能評估學(xué)生的經(jīng)濟(jì)實力，實現(xiàn)對學(xué)生的精準(zhǔn)扶持，依此引導(dǎo)學(xué)生更好地規(guī)劃學(xué)業(yè)和就業(yè)方向。

（4）教務(wù)管理

實現(xiàn)學(xué)生智能分班、智能排課、選修課管理、課堂表現(xiàn)智能管理、考務(wù)管理和學(xué)業(yè)分析。

（5）防疫管理

通過人工智能攝像機(jī)進(jìn)行體溫檢測，實現(xiàn)多點人臉識別和大面積快速成像測溫，快速篩查高溫人群，降低交叉感染風(fēng)險，有效提升測溫效率。

（6）安全管理

對校園教學(xué)樓、教室、宿舍等重要部位進(jìn)行智能監(jiān)控，引入深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使用人工智能識別技術(shù)，自動識別監(jiān)控畫面中人員的行為，實時告警和抓拍取證，盡早發(fā)現(xiàn)安全風(fēng)險，及時干預(yù)危險行為，實現(xiàn)監(jiān)控報警、遠(yuǎn)程巡視和遠(yuǎn)程對講功能，有效降低安全隱患。

（7）能耗管理

智慧能耗系統(tǒng)以基于深度學(xué)習(xí)方式的目標(biāo)識別技術(shù)為核心，精準(zhǔn)識別教室內(nèi)人員數(shù)量，以此作為斷電條件，人走自動斷電，實現(xiàn)智能控電功能，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。

3.2 智慧教學(xué)

通過構(gòu)建先進(jìn)實用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，整合、豐富智慧教學(xué)資源，創(chuàng)造主動式、協(xié)同式、研究式的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，建立師生互動的新型教學(xué)模式。

（1）校本資源庫

提供校本資源管理功能，實現(xiàn)學(xué)校內(nèi)的教學(xué)資源的共建共享，促進(jìn)教師之間的交流學(xué)習(xí)，提升學(xué)校的整體教學(xué)水平。

（2）互動課堂

在課堂上，教師能夠借助人工智能技術(shù)，增強(qiáng)課堂互動效果，提升學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，讓課堂更加生動有趣，提升課堂效益。教師在使用電子白板和授課工具過程中的截屏、錄屏內(nèi)容保存和記錄到互動課堂，同步發(fā)送到學(xué)生空間，學(xué)生可以在課后重新觀看課堂視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（3）人臉點名

人臉識別考勤系統(tǒng)可以通過攝像機(jī)抓拍到人臉信息，把有效照片上傳至服務(wù)器進(jìn)行人臉比對，最終在大屏上展示考勤結(jié)果，實現(xiàn)打卡簽到，多個學(xué)生可同時完成準(zhǔn)確識別，實現(xiàn)批量打卡，有效杜絕頂替出勤情況的發(fā)生。

（4）智能閱卷

智能閱卷系統(tǒng)依托人工智能、OMR 識別、OCR 識別、評價統(tǒng)分分析引擎、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，從教師的選題組卷、閱卷批改、試題講評等方面構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)業(yè)評價體系，實現(xiàn)教與學(xué)全場景動態(tài)數(shù)據(jù)的采集和分析，深度挖掘數(shù)據(jù)價值，幫助教師針對性教學(xué)，大大減輕教師負(fù)擔(dān)，提升教學(xué)效率。

3.3 智慧生活

通過整合與校園生活息息相關(guān)的一卡通、門禁閘機(jī)、視頻監(jiān)控等感知設(shè)備，形成智慧校園生活系統(tǒng)，提供門禁、考勤、監(jiān)控、消費(fèi)等智慧化綜合服務(wù)，構(gòu)建便捷、高效、健康的智慧生活環(huán)境。

（1）智慧宿舍

智慧宿舍管理系統(tǒng)可通過錄入學(xué)生人臉信息辦理入住，分配宿舍；人臉識別系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)門禁功能，還可自動記錄進(jìn)出記錄，實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對晚歸或夜不歸宿學(xué)生，自動生成統(tǒng)計名單，實現(xiàn)身份識別精準(zhǔn)化、宿舍管理科學(xué)化。

（2）智慧餐廳

智慧餐廳系統(tǒng)通過人臉識別功能在消費(fèi)終端上進(jìn)行刷臉結(jié)算。提供選擇菜品、智能計算、刷臉結(jié)算全流程便捷化的用餐模式。此外，利用智能檢測技術(shù)對餐廳后廚全流程可視可管，確保食品安全，最終實現(xiàn)智能的出品管理，高效的結(jié)算模式和健康的人文關(guān)懷。

（3）智慧圖書館

智慧圖書館系統(tǒng)可實現(xiàn)刷臉快速入館、自助預(yù)約、刷臉借書，服務(wù)模式智能升級，有效提升圖書管理效率，體驗更加方便、快捷。

4 結(jié)束語

隨著人工智能技術(shù)的日益成熟，將人工智能技術(shù)與智慧校園建設(shè)緊密結(jié)合，不斷探索人工智能技術(shù)在校園信息化建設(shè)中更廣泛、深入的應(yīng)用將成為發(fā)展趨勢，人工智能技術(shù)與智慧校園的深度融合將會不斷提升校園管理、教學(xué)和生活等多方面質(zhì)量，助力智慧校園的建設(shè)更加智慧化和便捷化。