“互联网+”时代的智慧幼儿园建设探索

来源:用户上传      作者:刘景容 刘淼

　　摘   要：智慧校园是教育信息化发展的必然趋势。智慧幼儿园的特征主要反映在四个方面：应用融合，管理高效率;打通在园教育和家庭教育，家园联系深度化;幼儿园物理环境智能感知可调，使幼儿备感舒适;技术融合创新，能识别幼儿个体特征和学习情境，提供优质学习资源，记录和评价学习效果，使幼儿身心愉悦。智慧幼儿园建设是一个长期的过程，适宜采用分层架构，从下到上依次为智慧感知层、网络通信层、数据存储和访问层、智慧应用层和用户交互层，各层都可以在未来进行扩充建设。
　　关键词：智慧幼儿园;应用融合;融合创新; 智慧环境;家园合作
　　中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2020）03-0064-04
　　目前，我国的学前教育是各级各类教育中的薄弱环节，幼儿园信息化建设与中小学校、高中职学校和高等院校相比，也明显滞后。在“互联网+”时代背景下，幼儿园年轻教师多，幼儿父母也多为80后，绝大部分是“数字土著”，信息技术操作娴熟，对各种互联网应用甘之如饴。[1][2]建设智慧幼儿园，能够大幅度提高工作效率，有效促进家园合作，提升幼儿园的形象和知名度，彰显核心竞争力。
　　一、智慧幼儿园的内涵与特征
　　随着教育信息化的发展，智慧校园概念在2010年首次出现。[3]南京邮电大学宗平教授等提出了在物联网技术和支撑环境的基础上进行智慧校园建设的设计策略和体系结构，提出了智慧校园的三个核心特征：一是建设一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务;二是学校的各种应用之间实现互联、共享和协作;三是为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。[4]北京师范大学黄荣怀教授提出智慧校园应具有五大特征——环境全面感知、网络无缝集成、海量数据支撑、开发学习环境和师生个性化服务。[5]华东师范大学祝智庭教授等认为智慧校园应该是智慧学习空间，强调“智”“慧”“行”，其中“智”即全方位持续感知与获取校园工作和生活中的各类信息;“慧” 即持续分析和处理获取到的各类信息，明确这些信息意味着什么;“行” 即在此基础上开展个性化服务，突破时空限制。[6]综上所述，智慧校园是指，以面向师生个性化服务为理念，能全面感知物理环境、识别学习者个体特征和学习情境、提供无缝连接的网络通信、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的开放式教育教学环境和便利舒适的生活环境。
　　幼儿园与大中小学校园相比，存在较大差异，主要体现在三个方面：一是规模小。无论是师生人数，还是建筑面积，和大中小学相比都不在一个数量级上，规模要小得多。二是幼儿学习方式有别于大中小学学生。幼儿学习是以直接经验为基础，在游戏和日常生活中学习，强调直接感知、直接操作和亲身體验。而大中小学学生要进行系统的学科知识学习，主要是间接经验知识的学习。三是幼儿园区域划分细致、房间种类多。区域有大门区、前厅接待区、家长等待区、办公区、休息饮水区、自由阅读区、活动演出区、通道区、室外公共活动区等;房间有课程教室、多功能活动教室、幼儿休息室、阅读教室、音乐教室、舞蹈教室、美术教室、动手创作教室、库房、教具室、厨房、消毒室和食品储藏室等。以上差异，决定了智慧幼儿园在建设思路和建设内容上有别于大中小学的智慧校园。智慧幼儿园要把幼儿园各个方面的工作与各种现代信息技术进行融合，融合的广度和深度决定了智慧幼儿园的智慧程度。智慧幼儿园的核心特征主要反映在四个方面：一是各种应用融合，管理高效率;二是打通在园教育和家庭教育，家园联系深度化;三是幼儿园物理环境智能感知可调，使幼儿倍感舒适;四是技术融合创新，能识别幼儿个体特征和学习情境、提供优质学习资源、记录和评价学习效果，使幼儿身心愉悦。
　　二、智慧幼儿园总体架构
　　从常用软件体系结构模式来看，智慧幼儿园适宜采用分层的层次架构。在层次架构中，每层向其直接上层提供服务，各层之间的服务调用都通过公开的接口进行。这样一来，只要接口不变，各层本身的内容可以进行增减变化，不会引起上层的变化。智慧幼儿园总体架构如图1所示。
　　智慧感知层是智慧幼儿园的数据采集层，通过运用网络摄像机、无线射频技术、移动终端及各种传感器等技术手段，采集幼儿园环境、人员、设备及物品等多种要素的实时数据，如活动室的温湿度、幼儿位置和体温等数据。智慧感知层是分析调节环境参数、人员或重要物品定位寻找、监测管理设备及幼儿健康检测服务的基础数据源，采集的数据通过网络通信层进入数据存储和访问层。
　　网络通信层承担了智慧幼儿园的无缝通信任务，通过有线和无线通信设备，确保幼儿园网络全覆盖，没有通信盲区。网络通信层是智慧幼儿园物理环境、设备、人员和各种智慧应用之间互联的基础，主要通过搭建覆盖全园的网络来实现。一般说来，幼儿园园区范围小，建筑物不多，可以通过在幼儿园建设高速有线主干网络，联通主要建筑物，并有高带宽的通信链路与互联网相通。在其他区域搭建无线WiFi，接入园内主干网络，这样既可省去布线成本，又实现了网络全园覆盖。
　　智慧感知层实时采集大量数据，各种智慧应用在使用过程中也会生成大量数据，同时也需要访问各种已有数据。数据存储和访问层是整个架构的核心，担负数据存储和提供访问服务的功能。幼儿园数据分为结构化数据和非结构化数据两大类。结构化数据包括员工、幼儿基本信息，教玩具和设备等信息，这些数据属于基础数据，应存储在核心数据库中，方便各种智慧应用共享。智慧感知层采集的各种数据和单个应用生成的部分结构化数据，具有更新快、使用范围小等特点，应存储在扩展数据库中。非结构化数据主要包括生成的各种文档、图片、音视频等教学资源，这类数据存储在资源库或档案库中，方便查找和访问。
　　智慧应用层涵盖了各类幼儿园应用，包括教学类、内部管理类、家园合作类和社会宣传类应用。[1]智慧应用层是智慧幼儿园建设的主要内容，幼儿园的智慧程度主要由各种智慧应用来体现。 　　用户交互层包括移动APP、微信和门户网站。移动APP和微信支持随时随地使用各种智慧应用。门户网站支持单点登录，一站式使用各种智慧应用。
　　图1的左边是通用标准和协议，右边是网络安全技术，这两部分内容是贯穿上述五层的，也就是各层建设都需要遵循通用标准和协议，都要采用各种网络安全技术。在现有技术体系中，下面三层都有通用标准、通信协议和网络安全技术。在建设智慧幼儿园过程中，要注意采用遵循这些通用标准、实现各种通信协议和网络安全技术的软件和硬件设备。在开发各种智慧应用时，需要采用安全编程技术，进行安全测试，确保各种应用的使用安全;要遵循全国信息技术标准化技术委员会和全国信息技术标准化技术委员会教育技術分技术委员会暨教育部教育信息化技术标准委员会发布的各种行业标准，方便应用之间互联互通。
　　三、智慧幼儿园建设内容
　　1.智慧环境
　　智慧环境建设与智慧感知层密切相关，但并不等同于智慧感知层。智慧环境包括各种智能设备和应用，通过智慧感知层获取物理环境温湿度、PM2.5浓度值、声音和光线等环境参数，按照设定的参数控制和调整上述环境因素，为幼儿创造一个舒适的学习和生活环境。这些智能设备和应用包括智能新风系统、智能窗帘和温度湿度控制系统等。智慧感知层中的各种传感器设备和智慧环境中的各种智能设备，不是简单购置安装了就能建设成智慧环境的。这些设备都具有应用编程接口，要通过软件开发，使各种设备互联互通，做到统一管理控制，才能最大化发挥这些设备的作用。一般情况下，可以建设一个全园环境监控系统，能够实时显示和调节各种设备状态。设备出现故障，能及时告警处理。
　　智慧环境除了舒适，还应安全。幼儿年龄小，自控能力和表达能力都还很弱。智慧环境中的智能监控系统应能实时感知幼儿身份信息、位置和各种生理参数。当幼儿超出预先设定的电子围栏范围或生理参数超出安全阈值时，系统能够及时提醒教师和管理者，避免各种安全事故的发生。
　　2.智慧管理
　　幼儿园管理工作千头万绪，要从教育管理走向“智”理，必然要进行管理信息化建设。[7]智慧管理建设内容包括各种内部管理系统，如协同办公系统、人力资源管理系统、考勤与接送管理系统、幼儿晨午检系统、访客登记系统、配餐系统、资产管理系统、财务管理系统、档案管理系统、电子班牌系统、视频监控系统、幼儿膳食营养与卫生保健管理系统等。智慧管理建设目标就是各种应用融合互通，提高幼儿园管理效率，方便各种资料的收集、统计和归档，提高工作的准确度和效率，促进幼儿园现代化管理。
　　在上述各类应用中，员工和幼儿的基本信息、教玩具和设备等信息都存储在核心数据库中，是所有应用都需要用到的。各个应用都应该提供接口，供其他应用访问，达成应用间互联互通的效果，避免信息孤岛，同时也减少不必要的重复劳动。因为互联互通，工作只要在其中一个应用上完成了就可以自动同步到其它系统。例如，在协同办公系统中，员工提交各类文档时，办公系统自动调用档案管理系统提供的接口，就能把文档同步存储到档案管理系统中。同样，对办公系统进行修改操作，档案系统对应文档也能自动同步更新。在幼儿晨午检时，晨午检系统调用卫生保健系统提供的接口，把幼儿体温数据发送到卫生保健系统。
　　3.智慧家园合作
　　著名幼儿教育家陈鹤琴认为：“幼稚教育是一件很复杂的事情，不是家庭一方面可以单独胜任的，也不是幼稚园一方面可以单独胜任的，必定要两方面共同合作方能得到充分的功效。”[8]智慧家园合作在幼儿成长教育过程中显得尤为重要。家园合作建设内容包括幼儿园站点、微信公众号、论坛、校讯通及基于网络平台的幼儿成长档案等系统。幼儿园站点、微信公众号主要为幼儿园提供了展示园所风采、普及推广科学育儿知识的途径。论坛、校讯通及常用微信、QQ等即时通信工具主要提供了家园双方互动交流的途径，但交流的广度和深度十分有限。
　　笔者在深度家园合作方面做了大量实践探索，设计了一种基于网络平台的幼儿成长档案袋。[9]网络档案袋能规避纸质档案袋的缺陷：手工制作工作量大，教师无暇兼顾档案的品质;纸质档案袋的栏目与框架限制了资料收集的种类和数量;手写、粘贴影响手册美观度;缺乏动态音像资料，不生动具体;存放空间大，幼儿园无法存档;家长参与度不高。
　　网络档案袋具有容量大、评价主体多元化、设计个性化以及更具专业引领意义和整合性、纪念性等特点。笔者设计的网络档案袋包含多个栏目。“在园活动”包括一日活动的典型环节、功能室与区域活动、大型活动和主题活动等;“家庭活动”包括家庭中的日常活动、非常规活动及外出活动等不同类型的值得记录的活动;“幼儿作品”包括幼儿在园、家庭与社区中进行创作的各类具有代表性的作品照片、录像和录音，有画作、手工制品、建构作品、自编歌曲、舞蹈、故事、儿歌和游戏等;“幼儿言语”是反映幼儿思维与认知特点的具有纪念性的有趣言行，包括文字记录、录音及录像片段;“纪念栏” 包括生日活动、毕业活动和好友留念等;“成长报告”是根据《指南》的目标体系设计的模糊等级评价表， 结合《指南》的教育建议，配备了测评指导意见，针对每一条具体目标分别面向教师和家长提出了不同的观测建议，使教师和家长在园、家的日常观察与评价更具操作性;“评语” 包括父母、教师、亲朋好友在幼儿生日或学年末撰写的总体评价性语言和寄语，还包括教师和家长以“学习故事”、教育故事为形式的轶事记录文本。这些栏目内容让幼儿教育突破了时空限制，真正做到了家园合作深度化、专业化。网络档案袋中的评价除了依据《指南》的目标体系外，还可以横向纵向进行比较，使评价更加全面。横向评价就是和在园同龄幼儿发展数据进行对比评价;纵向评价就是和幼儿自身发展数据进行对比。横向评价找差距，研究制定如何促进幼儿发展的具体措施。纵向评价检查实施措施是否有效，无效或效果不大如何进一步改善。
　　4.智慧课程
　　智慧课程建设就是在建设课程资源时，融合人工智能和增强现实等现代信息技术，识别幼儿个体特征和学习情境，记录和评价学习效果，引导幼儿自主学习和游戏，使幼儿身心愉悦。人工智能中的机器人技术、情绪和语音识别技术可以让幼儿和机器人之间更好地互动交流;人脸识别技术可以帮助识别进入区域游戏活动的幼儿，记录游戏时间和游戏内容，更好地挖掘每个幼儿的学习兴趣。增强现实技术可以让幼儿融入虚拟现实中，如身临其境，提升幼儿直接感知体验。 　　广东省深圳市第二幼儿园在儿童主题博物馆的创设和教育中，制作了大量“码书码课”在线教育资源。[10]笔者带着课题组全体成员于2018年6月参观访问了该园，园内各班创建的丰富多彩的不同主题博物馆给我们留下了深刻印象。各种主题博物馆布置了大量实物，这些实物除展示外，大部分还支持幼儿实际操作。很多实物旁边，还贴有二维码。幼儿使用平板电脑扫描后，就能展现生动的音像资料，支持幼儿自主地进行探究式学习。
　　四、智慧幼儿园建设策略
　　1.智慧幼儿园应用部署架构
　　智慧幼儿园的应用种类繁多，最好能部署在云计算平台上，这样就能随着部署应用的增加，灵活调配云计算资源。智慧幼儿园可以在园内建设私有云，在互联网上租用公有云。有些应用只能部署在幼儿园内，如智慧感知层的各种智能设备和应用、视频监控系统、签到签退系统、访客登记系统和配餐系统等;有些因为保密性要求高，或因为要求很高的访问带宽，工作时间访问量大，最好能部署在幼儿园内，如财务管理系统、档案管理系统和智慧课程资源库等，这些应用适合部署在幼儿园私有云上。有些应用因为需要保证随时随地都能访问，部署在公有云端，如协同办公系统、门户网站和幼儿成长档案系统等。随着微信应用的普及，有些还需要部署在微信平台上，如以微信小程序形式存在的应用和微信移动办公平台等。智慧幼儿园应用部署架构如图2所示。
　　图2中的公有云和私有云及微信平臺之间通过互联网连接起来。同一平台上的应用之间互联互通，微信平台和私有云平台上的应用通过公有云上的应用互联互通，真正做到应用融合、技术融合创新。
　　2.分阶段建设
　　智慧幼儿园建设范围广，采用技术多样，决定了智慧幼儿园的建设是一个长期的过程，不可能一蹴而就。员工和家长也需要时间逐步适应，在使用过程中提高信息化素养。智慧幼儿园可以分为三个阶段进行建设：第一阶段侧重智慧管理和智慧家园合作建设，各种智慧应用融合，深化家园合作，提高工作效率;第二阶段侧重智慧环境建设，全面建设智慧感知层，创造舒适安全的园内环境;第三阶段侧重智慧课程建设，融合新技术，创新课程建设。
　　3.使用社会化服务
　　幼儿园一般很少有专职软件开发人员，往往只有一两个电化教学老师，人力资源有限。在进行智慧幼儿园建设时，只能购买已有产品和服务。在购买时，要多比较不同厂家的同类产品功能和特点，选择最适合本园的产品。如果产品现有功能与幼儿园实际情况不符，要仔细比较分析。如果产品功能和流程比幼儿园现有做法更好，建议幼儿园自身做出改变，改进和完善幼儿园的现有工作。如果产品不合适，也不要把幼儿园实际工作简单搬到线上，应该召集一线工作人员讨论，针对现有工作中的弊端，提出优化方案，再提交给信息科技公司进行定制。只有高质量的需求才能促成优质系统的产生，智慧化的方案才能产出智慧系统。
　　4.要做减法
　　幼儿园建设了各类智慧应用系统，这是加法。我们建设智慧幼儿园的目的之一就是要提高工作效率，让管理者和员工能有更多精力专注于保教工作，因此，智慧应用系统已经在线实现的工作，线下对应工作就不要再做了。如有了门户网站，就减掉幼儿园各种宣传橱窗和班级的家园联系栏。
　　五、结语
　　尽管目前幼儿园信息化程度较低，但实践证明，建设智慧幼儿园是可行的，也是有价值的。政府应加大对幼儿园信息化建设的经费投入，提高学前教育工作者的信息化素养，打造一批具有示范性的智慧幼儿园，引领行业发展，加快学前教育现代化进程。
　　参考文献：
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　　[3]乜勇，王滨.现状与反思：国内智慧校园研究综述[J].中国教育信息化，2017（21）：52-55.
　　[4]宗平，朱洪波，黄刚，许建真.智慧校园设计方法的研究[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2010（4）：15-19.
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　　[7]邢星.教育信息化2.0：深度学习、学校变革、智能治理[J].人民教育，2018（z2）：122-123.
　　[8] 陈鹤琴.陈鹤琴全集（第二卷）[M].南京：江苏教育出版社，2008：76.
　　[9]刘景容.基于网络平台的幼儿成长档案袋构建的实践探索[J].教育导刊（教育科学），2016（10）：13-16.
　　[10]宋宜，王艺澄.儿童主题博物馆的创设与教育[J].学前教育研究，2015（9）：67-69.
　　（编辑：王天鹏）
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