吳曉東 褚洪光 顧明 暴文明
中教科技有限公司
中央民族大學附屬中學玉樹（海東）分校
【摘要】數字校園、平安校園解決方案，按照“物聯、數聯、智聯”的原則，圍繞人的數字化、物的數字化和流程的數字化進行，而“5G智慧校園智能感知系統(tǒng)”通過人工智能、物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術，無感知實時采集在校人員的眼動、表情、動作、行為和情緒方面的數據，采用CNN和AGI等數據模型的協同訓練和運算，實現了管理的智能化和簡單化。
【關鍵詞】中小學大模型，心理健康，課堂教學
為深入貫徹黨的二十大有關推進教育數字化精神，落實《云南省教育高質量發(fā)展三年行動計劃（2023-2025）》部署，根據《云南省教育廳關于印發(fā)云南省中小學數字校園建設指引的通知》（云教發(fā)〔2023〕37 號）要求，結合石林彝族自治縣的實際情況制定本方案。
一、指導思想
堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，全面貫徹落實國家教育數字化戰(zhàn)略、省教育數字化推進行動要求，以建設為基礎、應用為支柱，以促進教育改革和質量提高為核心，通過數字校園、平安校園建設，全面提升教育信息化水平，全面提高師生的信息化素養(yǎng)。
1、建設目標
以信息化設施建設為基礎，以智能化應用為核心，以創(chuàng)新教育模式、提升教育質量為目的，通過算法、算力和大帶寬低延時加持，著力推進中小學數字校園、平安校園建設，到2025 年全面實現中小學數字校園全覆蓋，并遴選創(chuàng)建24所數字校園示范學校。
2、建設原則
（一）應用驅動，融合創(chuàng)新。從學校智能化教學與管理應用需求出發(fā)，整體規(guī)劃，有計劃地組織實施；推動 AI 技術在教育教學主流業(yè)務、主要環(huán)節(jié)的常態(tài)化應用，支持學校教學、管理與服務流程的優(yōu)化與重構。
（二）節(jié)約適用，資源共享。緊扣學校安全管理和教育教學的基本應用需求，以最低建設標準為指引，利用前期發(fā)展成果，整合升級現有軟硬件資源實施數字校園建設；加強與區(qū)域內其他學校的合作，實現優(yōu)勢互補，資源共享，共同發(fā)展。
（三）兼容利舊，保證安全。充分考慮新舊設施之間的兼容性和延續(xù)性，對校園基礎設施、應用系統(tǒng)等進行一定的前瞻性規(guī)劃，統(tǒng)籌補齊設備缺口，避免重復建設，突出學校在教學、教研、管理等方面的應用創(chuàng)新；確保學校網絡和數據安全，進校資源產品內容符合審核管理要求。
3、建設內容
圍繞以教育管理數字化實現教育治理精準化、育人過程智慧化為目標，緊扣數字化賦能學校教育教學改革與創(chuàng)新，以教育數字化支撐引領教育現代化。
重點建設內容包括：
（一）網絡環(huán)境。包含校園網絡和網絡數據安全。學校建設光纖校園網和無線網絡，覆蓋教學區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)等場所，信息點帶寬下行≧100M、上行≧20M；按照生均帶寬下行≧4M、上行≧0.8M 接入云南教育專網；落實網絡安全制度，確保教育數據安全，實現綠色上網。
（二）基礎設施。包含標準數字教室、互動直錄播教室、數字終端。示范校包含算力中心、大數據中心。所有學校標準數字教室 100%覆蓋教學班級，每間教室配備 1 套智能教學顯示設備、視頻采集設備和拾擴音設備，滿足教師多媒體課堂教學、課堂錄制、課堂共享等教學活動需求；每所學校按照班級數的比例（小學 18:1、中學 12:1）建設互動直錄播教室，滿足網絡教研、公開課等教育教學活動需求；學校辦公計算機終端滿足日常辦公及管理需求，專任教師備課數字終端配備師機比達到 1:1，“信息科技”課程計算機教室配比達到《云南省義務教育學校辦學基本標準》要求，公共區(qū)域適當配備數字終端。
（三）應用實踐。利用人工智能、物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術架構算法支撐體系，實現對學生的心理健康，異常行為，專注力，校園紀律，勤奮指數進行分析。包含管理應用、教學應用、科研實踐和資源建設。用好國家智慧教育平臺、云南教育公共服務平臺管理功能，實現學校行政、財務、人事、教務、資產等管理數字化，并能通過數字終端設備采集和上報數據，所有終端操作系統(tǒng)及常用軟件符合國產正版軟件相關要求；教師按應用盡用原則使用信息化設施設備、教學工具軟件及數字教育資源等開展教育教學活動，積極開展信息技術與教育教學融合創(chuàng)新應用的實踐探索和研究；學校積極開展校本資源庫建設，進校數字資源產品內容應符合數字教育資源及服務審核管理要求。
（四）保障機制。包含組織保障、隊伍建設、經費投入。學校嚴格執(zhí)行CIO（首席信息官）制度，設立信息化工作部門，制定數字校園建設規(guī)劃，建立數字校園建設相關制度機制；信息技術專任教師配備滿足教學需要，專兼職信息管理員配備達到學生數比例要求（小學≥0.5‰，初中≥0.5‰，高完中≥1‰），在校生 1000 人以內學校至少配備 1 名；學校信息技術軟硬件投入及維護費用年度預算占學校公用經費的 20%以上。
二、項目基本情況
項目名稱：石林縣中小學 5G 智慧校園項目
項目類別：新建項目
項目屬性：多目標屬性
主要工作內容：
(1) 建立中心體制與管理模式
依據云南省教育廳“關于印發(fā)云南省中小學數字校園建設指引的通知”的相關指引內容，“數字化校園”主要是為全縣學校的師生服務，教體局和各學校共同管理，實行校長負責制。實現管理工作制度化、規(guī)范化和管理手段的智能化和簡單化，其設備、經費和技術人員等實行“統(tǒng)管共用”的管理模式。
(2) 數字校園、平安校園的構成和建設步驟
根據全縣各學校的情況、以各中心校為重點，全面覆蓋。建設重點體現在課堂教學和校園安全以及學生心理健康等方面，對接國家和省級教育資源平臺，數字校園下設 5 個核心平臺，即“學生心理健康平臺、異常行為分析平臺、專注力分析平臺，校園焦點共享平臺，教科研支持平臺”和大數據展示中心，心理咨詢室配備相關教師和技術人員。
(3) 逐步提高具有現代化技術的教育教學師資水平
以研促教，科研興校。激發(fā)教師要適應新時代素質教育的新要求，教育、教學工作模式就必須從“經驗型”轉向“科研型”、從“匠人型”轉向“學者型”?？蒲兄С制脚_，由名師帶頭發(fā)起，從學術社團、學術沙龍、名師工作室、宣傳平臺四個方面形成良好的科研、教學、創(chuàng)新氛圍。
1、預期總目標
（1）預期整體目標：用一年時間完成建設“數字校園、平安校園”。通過人工智能、物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術，平臺采用無感知實時采集在校人員的眼動、表情和動作方面的數據，運用多神經網絡融合技術和異常行為分析技術等數據模型的協同訓練和運算，實現管理的智能化和簡單化。同時系統(tǒng)運用心理學、腦科學、運動神經學理論分析，為學校的管理層、專業(yè)老師提供多維度精準的數據服務。
2、產品介紹
數字校園、平安校園，按照“物聯、數聯、智聯”的原則，圍繞人的數字化、物的數字化和流程的數字化進行，而“5G智慧校園智能感知系統(tǒng)”通過人工智能、物聯網、大數據、云計算等新一代信息技術，無感知實時采集在校人員的眼動、表情和動作方面的數據，采用公司自主研發(fā)的多神經網絡融合技術和異常行為分析技術等數據模型的協同訓練和運算，實現了管理的智能化和簡單化。系統(tǒng)運用心理學、腦科學、運動神經學理論分析，為管理者提供多維度精準的數據服務。
（1）核心內容
圖1-2 大數據中心展示圖
（2）系統(tǒng)概述
中教科技以 CNN（卷積神經網絡）核心算法、物聯網為基礎；以大數據、云計算、人工智能為支撐；以場景化服務為主體；打造教育數字化領域的解決方案和產品體系。公司旗下的 5G 智慧校園智能感知系統(tǒng)擁有九大核心平臺、20套技術支撐系統(tǒng)和 1267 項專有知識產權。
系統(tǒng)包括：校園數字孿生平臺、學生心理健康平臺、異常行為預警平臺、專注力分析平臺、勤奮指數展示平臺、班級紀律分析平臺、校情展示平臺、校園焦點共享平臺、教科研支持平臺。系統(tǒng)按照“物聯、數聯、智聯”原則，構建算法支撐體系，打造校園數字基座。實現人在教育場景中的數字化，全面賦能智能化管理。將學校的安全和教育教學提高到一個新水平，從而徹底解決校園安全隱患和后勤管理的難點。
系統(tǒng)基于大數據分析技術的評價，不但可以全方位、全過程、全天候采集數據，而且可以獲得情感因素、心理傾向、實踐能力等非結構化數據；通過跟蹤和記錄教學過程并適時發(fā)起干預，可為學校管理者提供實時、動態(tài)的教學狀態(tài)和評價，有利于及時調整教學進程。同時在促進教育教學評價方式創(chuàng)新方面發(fā)揮著重要作用。
系統(tǒng)通過智能感知點和計算盒子獲取眼動、表情、動作、行為和情緒方面的數據，采用公司自主研發(fā)的多神經網絡融合技術、智慧感知分析技術、異常行為分析技術等數據模型的協同訓練和運算，實現了管理的智能化和簡單化。
“數據集”是公司多年來深耕教育信息化積累的成果。目前公司已積累豐富的視線、表情、動作、行為、情緒等各類數據內容，每天還會源源不斷地產生海量的內容增量。龐大且高質量的數據集是中教科技在 AIGC 領域的核心競爭力之一。同時在數據內容標注、內容安全審核方面建立了一整套完整的技術支撐體系和規(guī)范流程。
系統(tǒng)通過CNN（卷積神經網絡）核心算法，每秒采集25幀圖片，先從大圖片上進行分割清洗、獲取臉部5個特征點，再獲取68個特征點，再進一步獲取468個特征點，把特征點之間的連線、長度、角度提取出來，同時提取肢體的特征點，結合相關理論和量表，由專家?guī)鞂＜抑贫ㄒ?guī)則，通過分類器模型分類、建模、AI 識別，特征提取與“數據集”樣本進行比對、經過 AI 深度學習后，基于時間維度的強融合神經網絡模型再輸出結果，真正實現人在教育場景中的數字化。
系統(tǒng)對教育教學、教育管理進行洞察和預測，提高學與教的效果，促進教育人才培養(yǎng)質量和教育管理決策水平。在心理健康和異常行為數據呈現方面，提供了三條分割線，紅色為“關愛線”、黃色為“關注線”、綠色為“陽光線”。數據趨勢，一目了然，有利于管理者進行研判和決策。
5G 智慧校園智能感知系統(tǒng)基于人工智能深度學習分析，為管理者提供多維度精準的數據服務。該平臺是智慧校園的升級版，是實現數字化教育裝備的新形態(tài)、是智能感知技術應用的新成果。是防抑郁、防霸凌，注重學生心理健康預警的新平臺。
未來，中教科技將繼續(xù)發(fā)揮標桿企業(yè)模范帶頭作用，緊隨國家戰(zhàn)略步伐，迎接 AIGC 新時代，推動新質生產力持續(xù)釋放。全力打造具有以 ChatGPT 或文生圖 Sora 為代表的 AIGC 和 AGI 表現出驚人的進化能力，成為“全知全能”的超級大模型智能體。以 AI 驅動數字內容生產變革，為大模型訓練提供更加精準、可靠的數據服務，攜手產學研各方力量，共同推進技術創(chuàng)新、產業(yè)融合與應用落地。愿與更多合作伙伴開展合作，推動中國學生心理健康和教育數字化產業(yè)高質量健康發(fā)展。
3、用戶案例
中央民族大學附屬中學玉樹（海東）分校分管教學副校長正在學校大數據中心研判分析各項數據，并根據數據制定下一步教學計劃。
4、應用效果證明
三、項目需求情況
石林彝族自治縣中小學
5G智慧校園智能感知系統(tǒng)需求總清單
1、項目資金測算
3.1.1 項目資金總額：
3.1.2 項目資金來源和支付方法如下：
（1）由項目方與供應商共同努力，以項目方的名義向上級申請專項資金。資金到位后必須?？顚Ｓ茫ㄗh按照相關法律法規(guī)規(guī)定，進行公開招標。
（2）在資金申請和自籌均不能滿足的情況下。建議按照相關法律法規(guī)規(guī)定，采用上級專項資金加分期付款的方法進行公開招標。
（3）如申請不到上級資金。按照相關法律法規(guī)規(guī)定，建議有供應商或引進國企、央企、金融機構等平臺公司進行墊資，項目進行分期分批付款。
3.3.3 系統(tǒng)運維技術服務費。該系統(tǒng)涉及運維的事項比較多，如系統(tǒng)維護，系統(tǒng)升級，BUG 修改，新生建模，老生數據刪除，數據提供等；運維技術服務費，需由財政專項列支作為保障。
四、主要結論
5G 智慧校園智能感知系統(tǒng)是數字校園、平安校園建設的核心部分，真正實現人在教育場景中的數字化、意在解決課堂教學和校園安全以及學生心理健康的基礎上，在縝密研究、充分論證的基礎上形成的。目標清晰、任務明確、實事求是，符合我縣學校實際情況，能夠實現預期目標并取得良好的效益。
1、數字校園、平安校園建設項目前期已做了大量準備工作，可操作性強;預算安排合理，可以確保項目順利實施。
2、根據省委省政府和教育廳的發(fā)展規(guī)劃，有序開展數字校園、平安校園建設工作，使之逐步成為一個全面、集成、個性化、開放、安全
的數字化校園，最后建設成為一個網絡化、數字化、智能化、虛擬化的新型教育、學習、研究平臺。
3、本項目實施后,將實現整個校區(qū)網絡高速互訪和信息資源共享，提高教學、管理效率，降低辦學成本。
4、數字校園、平安校園建設項目堅持統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設、統(tǒng)一管理的原則;做好學校信息化人才隊伍的建設工作。
5、青少年的心理健康關系到國家的希望、民族的未來。只有各方加力，多方合力，把學生“心事”放在心上，培育學生熱愛生活、珍視生命、自尊自信、理性平和、樂觀向上的心理品質和不懈奮斗、寵辱不驚、百折不撓的意志品質，方能更好為黨育人、為國育才，促進學生思想道德素質、科學文化素質和身心健康素質協調發(fā)展，成為擔當民族復興大任的時代新人。
綜上所述，數字校園、平安校園--5G 智慧校園智能感知系統(tǒng)，完全符合《云南省高質量發(fā)展三年行動計劃（2023-2025 年）》《云南省教育廳關于印發(fā)云南省中小學數字校園建設指引的通知》（云教發(fā)〔2023〕37 號）等文件要求；該項目是智慧校園的升級版，是實現數字化教育裝備的新形態(tài)，是智能感知技術應用的新成果，是防抑郁、防霸凌、注重學生心理健康及發(fā)展的新平臺。
該項目的建設，就能將我縣學校的安全和教育教學提高到一個新水平，從而徹底解決校園安全隱患和后勤管理的難點。將有利于我縣學校教育資源的節(jié)約和高效應用，可以為我縣學校帶來的巨大的經濟效益和社會效益。依據上述建設方針，在建設期結束時，將建成兼具系統(tǒng)性、先進性、靈活性、和開放性的智能化教學環(huán)境。因此本項目的方案和計劃是可行的，一定能達到預期目的。
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