數(shù)字技術(shù)催生哪些教育新場景

　　第84屆教育裝備展示會全面展示了科技創(chuàng)新在各學(xué)段教育領(lǐng)域的應(yīng)用，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備、信息化教學(xué)軟件、STEAM教學(xué)設(shè)備等。當(dāng)前，智能技術(shù)在學(xué)校有哪些新應(yīng)用，如何與教育教學(xué)場景融合？讓我們一起走進(jìn)教裝展，了解當(dāng)前智能技術(shù)在校園的應(yīng)用新場景。

　　場景1 虛擬學(xué)科分班帶來高效學(xué)習(xí)

　　基于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)、分層作業(yè)已經(jīng)在學(xué)校教學(xué)中見怪不怪，如何更好地輔助學(xué)生提升學(xué)習(xí)成效？特別是高中階段，時間緊迫，提升學(xué)生學(xué)科學(xué)習(xí)效率成為學(xué)校教學(xué)的關(guān)鍵任務(wù)之一。

　　當(dāng)前，在大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能技術(shù)支持下的“學(xué)科虛擬分班”在高中慢慢普及。通過智能技術(shù)與設(shè)備，教師可以準(zhǔn)確獲取學(xué)生個體學(xué)科知識圖譜，以圖譜為依據(jù)，在行政班的基礎(chǔ)上，各個學(xué)科再劃分虛擬的“靶向班”，比如“基礎(chǔ)知識夯實(shí)班”“知識點(diǎn)提升班”等。

　　學(xué)科虛擬分班后，教師通過查看數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)，為提升班級學(xué)科整體成績和個體學(xué)生成績都有了清晰的方向。

　　在補(bǔ)弱環(huán)節(jié)，教師通過把具有相同問題特征的學(xué)生建立虛擬“靶向班”，向?qū)W生推送有針對性的知識微課和訓(xùn)練習(xí)題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)弱。對于培優(yōu)，教師則通過平臺展示的學(xué)生個體學(xué)科知識圖譜，重點(diǎn)查看用紅色標(biāo)記的薄弱知識點(diǎn)部分，再用平臺提供的變式題推送實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投喂。

　　場景2 人機(jī)交互技術(shù)輔助科學(xué)教育

　　在傳統(tǒng)的地理教學(xué)中，學(xué)生往往只能依賴地圖或地球儀等來理解地形地貌分布，遇到復(fù)雜問題時，全靠頭腦想象，無法實(shí)際操作。那么，如何讓學(xué)生更好地理解地理知識呢？

　　本屆教裝展，融入AR技術(shù)和傳感技術(shù)的沙盤系統(tǒng)引起了參觀者的注意。該系統(tǒng)包括中部平面屏幕顯示區(qū)域和底部沙盤互動區(qū)，創(chuàng)新人機(jī)交互技術(shù)，將數(shù)字信息、三維虛擬模型精確地疊加顯示到實(shí)景。系統(tǒng)能夠即時識別投影區(qū)互動沙盤形態(tài)，依據(jù)沙盤變化，將不同的地勢地貌形態(tài)通過虛擬投影真實(shí)展示，同時通過平面屏幕顯示，形成立體與平面的呼應(yīng)和交互設(shè)計。如借助沙盤，教師可引導(dǎo)學(xué)生任意堆積各種山體，直觀地觀察山體不同部位等高線、等值線變化。該系統(tǒng)還能實(shí)時捕捉沙盤動態(tài)變化，自動生成3D模型文件，為學(xué)生學(xué)習(xí)地理知識提供了友好的互動平臺。

　　該技術(shù)科研人員表示，融入AR技術(shù)和傳感技術(shù)的系統(tǒng)可以根據(jù)教學(xué)需求，從而研發(fā)不同知識應(yīng)用場景，為科學(xué)教育提供新模式。

　　場景3 STEAM教學(xué)凸顯學(xué)生綜合能力

　　中國人有種菜的天賦，甚至已經(jīng)把菜種到了太空。在中國空間站“太空菜園”，航天員精心設(shè)計裝置，使太空中的植物也收獲了喜人的長勢，并開展“從種子到種子”的全生命周期培養(yǎng)研究。

　　現(xiàn)在，學(xué)生在地球上也可以體驗(yàn)太空種植了。以中國空間站為原型，將生物技術(shù)與工程控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了模擬外太空生存環(huán)境。學(xué)生可以自己動手利用計算機(jī)編程，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照度等技術(shù)參數(shù)，實(shí)時監(jiān)測植物生長環(huán)境，觀察不同條件下植物的生長狀況，并學(xué)習(xí)太空育種、生態(tài)艙設(shè)計等相關(guān)知識。在此過程中，學(xué)生不僅增進(jìn)了對于太空知識的了解，還提升了計算思維和創(chuàng)新能力。

　　近幾年，STEAM教育模式備受學(xué)校關(guān)注，并通過整合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力，“太空種植”就是STEAM教育數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的生動體現(xiàn)。

　　場景4 “云證照”層層保護(hù)信息安全

　　無論你在何處，只需用手機(jī)拍攝一張個人照片上傳至“云證照”人工智能圖像處理服務(wù)平臺，系統(tǒng)根據(jù)要求，自動完成背景替換、尺寸裁切、膚色調(diào)整等功能，幾秒鐘之內(nèi)就可以拿到符合要求的證件照。

　　大學(xué)畢業(yè)生的圖像信息是學(xué)歷證書上極具辨識度的重要信息，也是學(xué)歷證書電子注冊不可缺少的組成部分。因此，安全性極為重要。安全智拍系統(tǒng)依托人工智能圖像處理技術(shù)，融合了公安部權(quán)威人證比對技術(shù)，通過人臉識別、人證比對、人像比對等先進(jìn)的技術(shù)手段，為院校及學(xué)生實(shí)現(xiàn)從圖像采集、人工智能圖像標(biāo)準(zhǔn)化、身份核驗(yàn)到照片沖洗制作、證書印制的一站式服務(wù)。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用到校園卡、學(xué)生證、畢業(yè)證等各種電子證件的制作中，極大地簡化了學(xué)校學(xué)生圖像采集及管理工作，而且通過多層級智能識別，確保圖像信息安全。

　　不僅如此，當(dāng)前該技術(shù)不斷與課堂教學(xué)分析、心理健康教育等場景加強(qiáng)融合應(yīng)用，如通過學(xué)生圖像微表情觀察等，開展有針對性、個性化心理健康教育。此外，該技術(shù)還可在基礎(chǔ)教育、中職中專、高等教育等多個教育階段，根據(jù)不同教學(xué)需求，以圖像為切入點(diǎn)，收集學(xué)生數(shù)據(jù)信息、描繪學(xué)生成長畫像，顯著提升學(xué)校管理工作效率與質(zhì)量。

　　場景5 RFID技術(shù)助力校園資產(chǎn)管理

　　RFID（射頻識別）技術(shù)對很多學(xué)校和科技企業(yè)來說并不陌生，這種技術(shù)最早用于高校圖書館管理，即于閱讀器與標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸式的數(shù)據(jù)通信，從而識別目標(biāo)。

　　當(dāng)前，中小學(xué)各學(xué)科實(shí)驗(yàn)室在管理上存在諸多共性問題，比如缺少專職管理員、各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計不清晰、危化品使用無法做到閉環(huán)監(jiān)管等。學(xué)校資產(chǎn)管理難度大，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展，甚至存在安全隱患，急需改進(jìn)。依托RFID技術(shù)，在相關(guān)儀器設(shè)備入柜后，教師和學(xué)生通過簡單掃描就可實(shí)現(xiàn)自動盤點(diǎn)、無接觸式借還，不僅規(guī)范了相關(guān)流程，還可生成電子檔案，便于實(shí)時監(jiān)測學(xué)校實(shí)驗(yàn)室儀器的位置、數(shù)量、使用情況等。尤其是對于危化品的管理，借助該技術(shù)和設(shè)備，智能識別?；菲奉?，精確計量?；酚昧?，確保了實(shí)驗(yàn)室安全。

　　目前，RFID技術(shù)也廣泛應(yīng)用于校園圖書管理、身份識別等方面。

　　本報記者黃璐璐、田玉采訪整理

《中國教育報》2024年11月02日 第04版