当前，我国正在实施基础教育数字化战略行动，强化信息技术与教育教学深度融合应用。中新天津生态城作为世界智能大会永久展示基地，正在加快推进教育数字转型和智能升级。近日，北师大天津生态城附属学校智慧校园管理系统投入使用，校园里的一系列智慧应用拓展了教育新空间。
搭建智慧课堂 因材施教精准教学
北师大天津生态城附校分为小学、初中、高中三个学部，在校生3300余名，校内79间教室均装有智慧设备。老师可根据教学需求，提前在教室里的触屏电脑装载教学课件，不仅提高了讲课效率，也提升课堂了趣味性。此外，老师还可通过教室里的智能设备一键启动录课，学生可反复回看教学视频，便于知识点查漏补缺。
依托科大讯飞的智能技术和产品，学校打造了“智慧课堂”。走进这间智慧课堂，学生的课桌上有平板电脑。该设备具有手写、语音、手势等多种识别输入功能，并装载了电子教材、图片、视频、习题等丰富的教学资源，老师和学生无论是课前、课中还是课后，都可以实现高效互动。
课前，老师通过智能设备向学生推送与教学内容相关的背景知识和预习任务，引发学生思考，提升预习效果。课中，老师可设置抢答、pk作答、讨论点赞等趣味教学活动，提升课堂气氛，吸引学生主动参与课堂学习。利用语音评测技术和字符识别技术，平板电脑能纠正学生的英文发音和拼写错误。课后，老师一键发起课堂练习，平板电脑会及时呈现学生作答结果。教室里的智能监测设备还能对课堂进行全场景实时记录，课后生成课堂报告，帮助老师分析课堂教学效果，并根据每个学生的课堂表现，进行个性化课后辅导，实现因材施教，精准教学。
走出智慧课堂，进入5G教室，借助高速率、低延迟、广覆盖的5G技术，可以让异地互动“云中课堂”更加流畅。北京师范大学教育集团依托北师大强大的教科研资源，在全国拥有众多附校，生态城附校就是其中之一。有了5G教室，生态城附校可以与异地兄弟校联合开展“云中课堂”，通过多空间深层交互，实现教学同步、互动同步、学情同步，促进优质教育资源均衡发展。
大数据辅助教学是北师大生态城附校开展智慧教学的另一个尝试。科大讯飞智学网附带海量习题，老师结合具体学情，可以从系统中自主选题组卷，再通过智能设备判卷，判卷的同时设备已经过程性收集了学生的学情数据并展开科学分析，老师可以据此有针对性地开展教学。最后，老师根据错题情况因人而异布置作业，无形中不仅减轻了学生的作业负担，还提升了教学效果。
赋能素质教育 安全有趣交互学习
在北师大生态城附校，“VR/AR教室”是最受学生喜爱的地方，这里配备了全沉浸式VR一体机和AR智能课桌，是学校开展素质教学“神器”。
VR一体机综合利用虚拟现实技术，在有限的空间里通过头显、手柄、定位器等装备，让学生身临其境体验火星探测、细胞世界、地球结构等现实课堂难以实现的教学情境，为学生带来沉浸式趣味互动体验。
AR智能课桌将上百套实验课程与人工智能交互桌面融为一体，将一块块小小的卡牌，转化为多种多样的实物模型，甚至抽象元素，将学习内容以3D图形的方式展现，让教具、实训环境、实验课题场景化，配套教材的各种课程资源，丰富了课堂内容，让传统课堂与现代化技术相呼应，从而实现安全有趣的交互学习，充分调动学生动手实践，提升其分析问题解决问题的能力。
学校在体育教学中也引入了智能教学设备。传统体育教学缺乏对学生运动数据的实时采集和运动状态的科学监测，存在“难记录、难量化、难监督、难分析”等问题。智能体育教学设备基于视频感知技术和人工智能视觉算法，实时采集学生的体育运动成绩和身体状况，不仅可以帮助学生实时纠错动作，还可以让老师根据学生的血压、心率等指标，及时对运动强度做出调整，实现了体育教学场景、考试场景的无感化，提升了体育课的安全性和科学性。
对学生综合素质的评价，不仅仅局限于知识水平、艺术特长和身体素质，也涵盖道德修养和行为习惯。为尽可能全面立体客观地对学生综合素质进行评价，北师大生态城附校依托生态城素质教育积分体系，通过科学模型全面分析评估学生各学科发展情况和学校素质教育成果。在对学生校内成绩和艺术特长认证赋分的同时，学校还可以通过教室内的智能感知设备，搜集学生在考勤、劳动、课堂纪律、答题活跃度等方面的信息，并确定相应分值，让学生的综合素质评价不再单纯依靠老师的主观感受，而是有了客观量化，引导学生德智体美劳全面发展，让“双减”真正落地见效。
搭建智慧课堂 因材施教精准教学
一座智慧化的校园，不仅仅体现在教学理念和教学设备的“智慧”，同时也应该兼顾管理的“智慧”。为此，北师大生态城附校打造了“数字孪生校园管理平台”，通过数字孪生技术结合物联网，对内打通智慧教学、智慧能源管控、校园安防等系统，对外链接生态城智慧大脑，为学校可视化精准化管理赋能。
在教学管理方面，智慧教室在满足学生远程听课、视频回放的同时，还实现了无感督学。教学督导人员可以灵活安排巡课时间，避免因现场巡课给师生带来干扰；随机的巡查可以更真实地了解教学情况，大幅提升督学效率。
校园安全是教育教学工作正常开展的前提。通过数字孪生校园管理平台，可以让学校的每一个角落不论楼内还是楼外，都以三维立体图形的方式呈现给管理者。当有突发情况时，管理者可以精准定位并将相关情况同步给城市大脑，同时启动应急处置。为了让管理不留死角，学校将现有的电子围栏通过数字孪生平台进行可视化管理，有人翻越围栏，数字孪生校园管理系统会立即发出警报，同步调用监控系统摄录人员信息，实现校园安全管理智能化、可视化。
在校园低碳管理方面，数字孪生校园管理平台与生态城绿色建筑监测平台相链接，能够实时监测学校能耗数据。系统会定期核算校园二氧化碳排放量，统计常规能源与可再生能源消耗，帮助学校尽早发现异常状况，减少能源浪费，并可据此科学制定供暖、供冷、照明等用能系统的运行策略。北师大生态城附校是三星级绿色建筑，智慧能源管控系统加上建筑本身的低能耗设计，全年可减少二氧化碳排放3000吨。
在实现节能减排的同时，教学环境的舒适度丝毫不打折扣，数字孪生校园系统实时显示着每间教室的温湿度、二氧化碳浓度、PM2.5等室内空气数据，学校可据此调整新风系统和空调，让学生在智能舒适的环境中学习成长。
孪生校园管理平台还为学校接入城市大脑中的气象、交通、医疗等数据，实现了校园内外物联网数据、业务数据和互联网数据的全量数据贯通。随着生态城智慧教育的复制推广和深入建设，孪生校园平台作为智慧教育数字基座，联动教育行业内一流的教学资源，区域内优质的医疗卫生、安全体验、科普场馆等城市资源，丰富数字化教育资源和服务，拓展教育新空间。十四五期间，生态城将在数字孪生教育基座上，对物联网感知、人工智能、大数据、5G、区块链等数字科技进行集成应用与融合创新，为探索智慧教育新模式、打造数字化教育社区提供技术支撑。
