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“互聯網+”時代的智慧幼兒園建設探索

作者:未知

  摘   要:智慧校園是教育信息化發展的必然趨勢。智慧幼兒園的特征主要反映在四個方面:應用融合,管理高效率;打通在園教育和家庭教育,家園聯系深度化;幼兒園物理環境智能感知可調,使幼兒備感舒適;技術融合創新,能識別幼兒個體特征和學習情境,提供優質學習資源,記錄和評價學習效果,使幼兒身心愉悅。智慧幼兒園建設是一個長期的過程,適宜采用分層架構,從下到上依次為智慧感知層、網絡通信層、數據存儲和訪問層、智慧應用層和用戶交互層,各層都可以在未來進行擴充建設。
  關鍵詞:智慧幼兒園;應用融合;融合創新; 智慧環境;家園合作
  中圖分類號:G434 文獻標志碼:A 文章編號:1673-8454(2020)03-0064-04
  目前,我國的學前教育是各級各類教育中的薄弱環節,幼兒園信息化建設與中小學校、高中職學校和高等院校相比,也明顯滯后。在“互聯網+”時代背景下,幼兒園年輕教師多,幼兒父母也多為80后,絕大部分是“數字土著”,信息技術操作嫻熟,對各種互聯網應用甘之如飴。[1][2]建設智慧幼兒園,能夠大幅度提高工作效率,有效促進家園合作,提升幼兒園的形象和知名度,彰顯核心競爭力。
  一、智慧幼兒園的內涵與特征
  隨著教育信息化的發展,智慧校園概念在2010年首次出現。[3]南京郵電大學宗平教授等提出了在物聯網技術和支撐環境的基礎上進行智慧校園建設的設計策略和體系結構,提出了智慧校園的三個核心特征:一是建設一個全面的智能感知環境和綜合信息服務平臺,提供基于角色的個性化定制服務;二是學校的各種應用之間實現互聯、共享和協作;三是為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。[4]北京師范大學黃榮懷教授提出智慧校園應具有五大特征——環境全面感知、網絡無縫集成、海量數據支撐、開發學習環境和師生個性化服務。[5]華東師范大學祝智庭教授等認為智慧校園應該是智慧學習空間,強調“智”“慧”“行”,其中“智”即全方位持續感知與獲取校園工作和生活中的各類信息;“慧” 即持續分析和處理獲取到的各類信息,明確這些信息意味著什么;“行” 即在此基礎上開展個性化服務,突破時空限制。[6]綜上所述,智慧校園是指,以面向師生個性化服務為理念,能全面感知物理環境、識別學習者個體特征和學習情境、提供無縫連接的網絡通信、提供合適的學習資源與便利的互動工具、自動記錄學習過程和評測學習成果,以促進學習者有效學習的開放式教育教學環境和便利舒適的生活環境。
  幼兒園與大中小學校園相比,存在較大差異,主要體現在三個方面:一是規模小。無論是師生人數,還是建筑面積,和大中小學相比都不在一個數量級上,規模要小得多。二是幼兒學習方式有別于大中小學學生。幼兒學習是以直接經驗為基礎,在游戲和日常生活中學習,強調直接感知、直接操作和親身體驗。而大中小學學生要進行系統的學科知識學習,主要是間接經驗知識的學習。三是幼兒園區域劃分細致、房間種類多。區域有大門區、前廳接待區、家長等待區、辦公區、休息飲水區、自由閱讀區、活動演出區、通道區、室外公共活動區等;房間有課程教室、多功能活動教室、幼兒休息室、閱讀教室、音樂教室、舞蹈教室、美術教室、動手創作教室、庫房、教具室、廚房、消毒室和食品儲藏室等。以上差異,決定了智慧幼兒園在建設思路和建設內容上有別于大中小學的智慧校園。智慧幼兒園要把幼兒園各個方面的工作與各種現代信息技術進行融合,融合的廣度和深度決定了智慧幼兒園的智慧程度。智慧幼兒園的核心特征主要反映在四個方面:一是各種應用融合,管理高效率;二是打通在園教育和家庭教育,家園聯系深度化;三是幼兒園物理環境智能感知可調,使幼兒倍感舒適;四是技術融合創新,能識別幼兒個體特征和學習情境、提供優質學習資源、記錄和評價學習效果,使幼兒身心愉悅。
  二、智慧幼兒園總體架構
  從常用軟件體系結構模式來看,智慧幼兒園適宜采用分層的層次架構。在層次架構中,每層向其直接上層提供服務,各層之間的服務調用都通過公開的接口進行。這樣一來,只要接口不變,各層本身的內容可以進行增減變化,不會引起上層的變化。智慧幼兒園總體架構如圖1所示。
  智慧感知層是智慧幼兒園的數據采集層,通過運用網絡攝像機、無線射頻技術、移動終端及各種傳感器等技術手段,采集幼兒園環境、人員、設備及物品等多種要素的實時數據,如活動室的溫濕度、幼兒位置和體溫等數據。智慧感知層是分析調節環境參數、人員或重要物品定位尋找、監測管理設備及幼兒健康檢測服務的基礎數據源,采集的數據通過網絡通信層進入數據存儲和訪問層。
  網絡通信層承擔了智慧幼兒園的無縫通信任務,通過有線和無線通信設備,確保幼兒園網絡全覆蓋,沒有通信盲區。網絡通信層是智慧幼兒園物理環境、設備、人員和各種智慧應用之間互聯的基礎,主要通過搭建覆蓋全園的網絡來實現。一般說來,幼兒園園區范圍小,建筑物不多,可以通過在幼兒園建設高速有線主干網絡,聯通主要建筑物,并有高帶寬的通信鏈路與互聯網相通。在其他區域搭建無線WiFi,接入園內主干網絡,這樣既可省去布線成本,又實現了網絡全園覆蓋。
  智慧感知層實時采集大量數據,各種智慧應用在使用過程中也會生成大量數據,同時也需要訪問各種已有數據。數據存儲和訪問層是整個架構的核心,擔負數據存儲和提供訪問服務的功能。幼兒園數據分為結構化數據和非結構化數據兩大類。結構化數據包括員工、幼兒基本信息,教玩具和設備等信息,這些數據屬于基礎數據,應存儲在核心數據庫中,方便各種智慧應用共享。智慧感知層采集的各種數據和單個應用生成的部分結構化數據,具有更新快、使用范圍小等特點,應存儲在擴展數據庫中。非結構化數據主要包括生成的各種文檔、圖片、音視頻等教學資源,這類數據存儲在資源庫或檔案庫中,方便查找和訪問。
  智慧應用層涵蓋了各類幼兒園應用,包括教學類、內部管理類、家園合作類和社會宣傳類應用。[1]智慧應用層是智慧幼兒園建設的主要內容,幼兒園的智慧程度主要由各種智慧應用來體現。   用戶交互層包括移動APP、微信和門戶網站。移動APP和微信支持隨時隨地使用各種智慧應用。門戶網站支持單點登錄,一站式使用各種智慧應用。
  圖1的左邊是通用標準和協議,右邊是網絡安全技術,這兩部分內容是貫穿上述五層的,也就是各層建設都需要遵循通用標準和協議,都要采用各種網絡安全技術。在現有技術體系中,下面三層都有通用標準、通信協議和網絡安全技術。在建設智慧幼兒園過程中,要注意采用遵循這些通用標準、實現各種通信協議和網絡安全技術的軟件和硬件設備。在開發各種智慧應用時,需要采用安全編程技術,進行安全測試,確保各種應用的使用安全;要遵循全國信息技術標準化技術委員會和全國信息技術標準化技術委員會教育技術分技術委員會暨教育部教育信息化技術標準委員會發布的各種行業標準,方便應用之間互聯互通。
  三、智慧幼兒園建設內容
  1.智慧環境
  智慧環境建設與智慧感知層密切相關,但并不等同于智慧感知層。智慧環境包括各種智能設備和應用,通過智慧感知層獲取物理環境溫濕度、PM2.5濃度值、聲音和光線等環境參數,按照設定的參數控制和調整上述環境因素,為幼兒創造一個舒適的學習和生活環境。這些智能設備和應用包括智能新風系統、智能窗簾和溫度濕度控制系統等。智慧感知層中的各種傳感器設備和智慧環境中的各種智能設備,不是簡單購置安裝了就能建設成智慧環境的。這些設備都具有應用編程接口,要通過軟件開發,使各種設備互聯互通,做到統一管理控制,才能最大化發揮這些設備的作用。一般情況下,可以建設一個全園環境監控系統,能夠實時顯示和調節各種設備狀態。設備出現故障,能及時告警處理。
  智慧環境除了舒適,還應安全。幼兒年齡小,自控能力和表達能力都還很弱。智慧環境中的智能監控系統應能實時感知幼兒身份信息、位置和各種生理參數。當幼兒超出預先設定的電子圍欄范圍或生理參數超出安全閾值時,系統能夠及時提醒教師和管理者,避免各種安全事故的發生。
  2.智慧管理
  幼兒園管理工作千頭萬緒,要從教育管理走向“智”理,必然要進行管理信息化建設。[7]智慧管理建設內容包括各種內部管理系統,如協同辦公系統、人力資源管理系統、考勤與接送管理系統、幼兒晨午檢系統、訪客登記系統、配餐系統、資產管理系統、財務管理系統、檔案管理系統、電子班牌系統、視頻監控系統、幼兒膳食營養與衛生保健管理系統等。智慧管理建設目標就是各種應用融合互通,提高幼兒園管理效率,方便各種資料的收集、統計和歸檔,提高工作的準確度和效率,促進幼兒園現代化管理。
  在上述各類應用中,員工和幼兒的基本信息、教玩具和設備等信息都存儲在核心數據庫中,是所有應用都需要用到的。各個應用都應該提供接口,供其他應用訪問,達成應用間互聯互通的效果,避免信息孤島,同時也減少不必要的重復勞動。因為互聯互通,工作只要在其中一個應用上完成了就可以自動同步到其它系統。例如,在協同辦公系統中,員工提交各類文檔時,辦公系統自動調用檔案管理系統提供的接口,就能把文檔同步存儲到檔案管理系統中。同樣,對辦公系統進行修改操作,檔案系統對應文檔也能自動同步更新。在幼兒晨午檢時,晨午檢系統調用衛生保健系統提供的接口,把幼兒體溫數據發送到衛生保健系統。
  3.智慧家園合作
  著名幼兒教育家陳鶴琴認為:“幼稚教育是一件很復雜的事情,不是家庭一方面可以單獨勝任的,也不是幼稚園一方面可以單獨勝任的,必定要兩方面共同合作方能得到充分的功效。”[8]智慧家園合作在幼兒成長教育過程中顯得尤為重要。家園合作建設內容包括幼兒園站點、微信公眾號、論壇、校訊通及基于網絡平臺的幼兒成長檔案等系統。幼兒園站點、微信公眾號主要為幼兒園提供了展示園所風采、普及推廣科學育兒知識的途徑。論壇、校訊通及常用微信、QQ等即時通信工具主要提供了家園雙方互動交流的途徑,但交流的廣度和深度十分有限。
  筆者在深度家園合作方面做了大量實踐探索,設計了一種基于網絡平臺的幼兒成長檔案袋。[9]網絡檔案袋能規避紙質檔案袋的缺陷:手工制作工作量大,教師無暇兼顧檔案的品質;紙質檔案袋的欄目與框架限制了資料收集的種類和數量;手寫、粘貼影響手冊美觀度;缺乏動態音像資料,不生動具體;存放空間大,幼兒園無法存檔;家長參與度不高。
  網絡檔案袋具有容量大、評價主體多元化、設計個性化以及更具專業引領意義和整合性、紀念性等特點。筆者設計的網絡檔案袋包含多個欄目。“在園活動”包括一日活動的典型環節、功能室與區域活動、大型活動和主題活動等;“家庭活動”包括家庭中的日常活動、非常規活動及外出活動等不同類型的值得記錄的活動;“幼兒作品”包括幼兒在園、家庭與社區中進行創作的各類具有代表性的作品照片、錄像和錄音,有畫作、手工制品、建構作品、自編歌曲、舞蹈、故事、兒歌和游戲等;“幼兒言語”是反映幼兒思維與認知特點的具有紀念性的有趣言行,包括文字記錄、錄音及錄像片段;“紀念欄” 包括生日活動、畢業活動和好友留念等;“成長報告”是根據《指南》的目標體系設計的模糊等級評價表, 結合《指南》的教育建議,配備了測評指導意見,針對每一條具體目標分別面向教師和家長提出了不同的觀測建議,使教師和家長在園、家的日常觀察與評價更具操作性;“評語” 包括父母、教師、親朋好友在幼兒生日或學年末撰寫的總體評價性語言和寄語,還包括教師和家長以“學習故事”、教育故事為形式的軼事記錄文本。這些欄目內容讓幼兒教育突破了時空限制,真正做到了家園合作深度化、專業化。網絡檔案袋中的評價除了依據《指南》的目標體系外,還可以橫向縱向進行比較,使評價更加全面。橫向評價就是和在園同齡幼兒發展數據進行對比評價;縱向評價就是和幼兒自身發展數據進行對比。橫向評價找差距,研究制定如何促進幼兒發展的具體措施。縱向評價檢查實施措施是否有效,無效或效果不大如何進一步改善。
  4.智慧課程
  智慧課程建設就是在建設課程資源時,融合人工智能和增強現實等現代信息技術,識別幼兒個體特征和學習情境,記錄和評價學習效果,引導幼兒自主學習和游戲,使幼兒身心愉悅。人工智能中的機器人技術、情緒和語音識別技術可以讓幼兒和機器人之間更好地互動交流;人臉識別技術可以幫助識別進入區域游戲活動的幼兒,記錄游戲時間和游戲內容,更好地挖掘每個幼兒的學習興趣。增強現實技術可以讓幼兒融入虛擬現實中,如身臨其境,提升幼兒直接感知體驗。   廣東省深圳市第二幼兒園在兒童主題博物館的創設和教育中,制作了大量“碼書碼課”在線教育資源。[10]筆者帶著課題組全體成員于2018年6月參觀訪問了該園,園內各班創建的豐富多彩的不同主題博物館給我們留下了深刻印象。各種主題博物館布置了大量實物,這些實物除展示外,大部分還支持幼兒實際操作。很多實物旁邊,還貼有二維碼。幼兒使用平板電腦掃描后,就能展現生動的音像資料,支持幼兒自主地進行探究式學習。
  四、智慧幼兒園建設策略
  1.智慧幼兒園應用部署架構
  智慧幼兒園的應用種類繁多,最好能部署在云計算平臺上,這樣就能隨著部署應用的增加,靈活調配云計算資源。智慧幼兒園可以在園內建設私有云,在互聯網上租用公有云。有些應用只能部署在幼兒園內,如智慧感知層的各種智能設備和應用、視頻監控系統、簽到簽退系統、訪客登記系統和配餐系統等;有些因為保密性要求高,或因為要求很高的訪問帶寬,工作時間訪問量大,最好能部署在幼兒園內,如財務管理系統、檔案管理系統和智慧課程資源庫等,這些應用適合部署在幼兒園私有云上。有些應用因為需要保證隨時隨地都能訪問,部署在公有云端,如協同辦公系統、門戶網站和幼兒成長檔案系統等。隨著微信應用的普及,有些還需要部署在微信平臺上,如以微信小程序形式存在的應用和微信移動辦公平臺等。智慧幼兒園應用部署架構如圖2所示。
  圖2中的公有云和私有云及微信平臺之間通過互聯網連接起來。同一平臺上的應用之間互聯互通,微信平臺和私有云平臺上的應用通過公有云上的應用互聯互通,真正做到應用融合、技術融合創新。
  2.分階段建設
  智慧幼兒園建設范圍廣,采用技術多樣,決定了智慧幼兒園的建設是一個長期的過程,不可能一蹴而就。員工和家長也需要時間逐步適應,在使用過程中提高信息化素養。智慧幼兒園可以分為三個階段進行建設:第一階段側重智慧管理和智慧家園合作建設,各種智慧應用融合,深化家園合作,提高工作效率;第二階段側重智慧環境建設,全面建設智慧感知層,創造舒適安全的園內環境;第三階段側重智慧課程建設,融合新技術,創新課程建設。
  3.使用社會化服務
  幼兒園一般很少有專職軟件開發人員,往往只有一兩個電化教學老師,人力資源有限。在進行智慧幼兒園建設時,只能購買已有產品和服務。在購買時,要多比較不同廠家的同類產品功能和特點,選擇最適合本園的產品。如果產品現有功能與幼兒園實際情況不符,要仔細比較分析。如果產品功能和流程比幼兒園現有做法更好,建議幼兒園自身做出改變,改進和完善幼兒園的現有工作。如果產品不合適,也不要把幼兒園實際工作簡單搬到線上,應該召集一線工作人員討論,針對現有工作中的弊端,提出優化方案,再提交給信息科技公司進行定制。只有高質量的需求才能促成優質系統的產生,智慧化的方案才能產出智慧系統。
  4.要做減法
  幼兒園建設了各類智慧應用系統,這是加法。我們建設智慧幼兒園的目的之一就是要提高工作效率,讓管理者和員工能有更多精力專注于保教工作,因此,智慧應用系統已經在線實現的工作,線下對應工作就不要再做了。如有了門戶網站,就減掉幼兒園各種宣傳櫥窗和班級的家園聯系欄。
  五、結語
  盡管目前幼兒園信息化程度較低,但實踐證明,建設智慧幼兒園是可行的,也是有價值的。政府應加大對幼兒園信息化建設的經費投入,提高學前教育工作者的信息化素養,打造一批具有示范性的智慧幼兒園,引領行業發展,加快學前教育現代化進程。
  參考文獻:
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  [9]劉景容.基于網絡平臺的幼兒成長檔案袋構建的實踐探索[J].教育導刊(教育科學),2016(10):13-16.
  [10]宋宜,王藝澄.兒童主題博物館的創設與教育[J].學前教育研究,2015(9):67-69.
  (編輯:王天鵬)
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