數(shù)字中國背景下幼兒園智慧環(huán)境的創(chuàng)設(shè)及應(yīng)用

一、引言

數(shù)字中國作為國家層面的重要部署，深刻影響著各行業(yè)的數(shù)字化變革進程，教育領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型更是其中關(guān)鍵一環(huán)。2023年教育部將教育數(shù)字化列為戰(zhàn)略行動，明確提出以技術(shù)賦能教育創(chuàng)新。幼兒園作為基礎(chǔ)教育的起始階段，其教育環(huán)境的智慧化程度直接影響幼兒的成長與發(fā)展[2。過去，有的幼兒班級教師雖然也重視環(huán)境創(chuàng)設(shè)，但很大程度上只是追求美觀，為的是布置環(huán)境，或者只是盲目地提供材料，對環(huán)境的教育性考慮很少。在此背景下，探索幼兒園智慧環(huán)境的創(chuàng)設(shè)及應(yīng)用，不僅是響應(yīng)國家戰(zhàn)略號召的必然選擇，更是推動學(xué)前教育高質(zhì)量發(fā)展、實現(xiàn)教育公平與現(xiàn)代化的重要路徑。本文旨在通過對前沿技術(shù)的深度應(yīng)用，為幼兒園智慧環(huán)境建設(shè)提供創(chuàng)新思路與實踐方案，并填補學(xué)前教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的技術(shù)應(yīng)用空白。

二、數(shù)字中國的教育實踐維度

數(shù)字中國作為國家頂層設(shè)計，深刻重塑了教育領(lǐng)域的發(fā)展格局，其教育實踐維度呈現(xiàn)出多維融合的特征。在該戰(zhàn)略指引下，教育領(lǐng)域以數(shù)字化轉(zhuǎn)型為核心驅(qū)動力，從教學(xué)模式革新、管理效能提升、資源均衡配置等方面推進實踐落地[3]。在教學(xué)層面，依托5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，推動傳統(tǒng)課堂向智慧課堂轉(zhuǎn)型，通過個性化學(xué)習(xí)分析、虛擬仿真教學(xué)等方式，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的精準化教學(xué)。在管理維度，利用數(shù)字化平臺構(gòu)建智能管理系統(tǒng)，對教育資源調(diào)配、校園安全監(jiān)控、師生行為分析等進行動態(tài)化管理，以提升教育治理的科學(xué)性與精細化水平。同時，數(shù)字中國戰(zhàn)略致力于打破教育資源的地域壁壘，通過“國家智慧教育平臺”等載體，促進優(yōu)質(zhì)教育資源的跨區(qū)域共享，推動教育公平的實現(xiàn)。此外，在教育評價環(huán)節(jié)，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)建立多元化評價體系，對學(xué)生成長、教師發(fā)展、學(xué)校運營等進行全方位的數(shù)據(jù)采集與分析，為教育決策提供科學(xué)依據(jù)。

三、幼兒園智慧環(huán)境建設(shè)現(xiàn)狀分析

（一）安全預(yù)警系統(tǒng)的實時性與精準度不足

當(dāng)前，多數(shù)幼兒園雖配備了基礎(chǔ)安防設(shè)備，如監(jiān)控攝像頭、門禁系統(tǒng)，但安全預(yù)警系統(tǒng)的實時性與精準度存在顯著缺陷4。在硬件層面，部分監(jiān)控設(shè)備的分辨率較低、覆蓋范圍有限，難以捕捉校園角落的潛在安全風(fēng)險；傳感器設(shè)備老化，對火災(zāi)、漏電等安全隱患的感知遲鈍，無法及時觸發(fā)警報。在軟件層面，現(xiàn)有預(yù)警系統(tǒng)多為獨立運作，缺乏數(shù)據(jù)聯(lián)動分析能力，無法實現(xiàn)多維度風(fēng)險預(yù)判。此外，安全預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新存在延遲，無法對突發(fā)情況做出秒級響應(yīng)，難以保障幼兒的人身安全。加之系統(tǒng)缺乏智能化分析功能，易產(chǎn)生誤報、漏報，導(dǎo)致預(yù)警信息的可信度與實用性大打折扣，極大削弱了安全預(yù)警系統(tǒng)的防護效能。

（二）教學(xué)互動形式的單一化與低效性

傳統(tǒng)幼兒園教學(xué)仍以教師單向講授、幼兒被動接受為主，師幼之間的互動形式局限于提問、游戲等常規(guī)方式，難以激發(fā)幼兒的學(xué)習(xí)興趣與主動性。信息化技術(shù)雖有所應(yīng)用，但深度不足，多媒體設(shè)備多僅用于播放課件，未能構(gòu)建真正的互動場景[5。課堂中的互動多為群體互動，教師難以關(guān)注每個幼兒的個體差異與學(xué)習(xí)進度，更無法滿足幼兒個性化的學(xué)習(xí)需求。同時，師幼互動、幼幼互動的形式缺乏創(chuàng)新。教師缺乏利用虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)創(chuàng)設(shè)沉浸式互動情境，導(dǎo)致幼兒注意力分散，教學(xué)效果大打折扣，教學(xué)互動的效率與質(zhì)量亟待提升。

（三）資源配置缺乏動態(tài)數(shù)據(jù)支撐

在資源配置上，幼兒園常依賴經(jīng)驗判斷與固定規(guī)劃，缺乏基于動態(tài)數(shù)據(jù)的科學(xué)決策。在教學(xué)資源方面，教材、教具的采購與分配多依據(jù)教師主觀反饋，未結(jié)合幼兒的實際使用頻率、學(xué)習(xí)效果等數(shù)據(jù)進行優(yōu)化，導(dǎo)致部分資源閑置，而真正需求的資源又供應(yīng)不足。在設(shè)施設(shè)備資源配置上，幼兒園對教室、活動場地等空間的使用情況缺乏實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，無法根據(jù)幼兒活動規(guī)律進行靈活調(diào)整，造成資源浪費。此外，人力資源配置也存在不合理現(xiàn)象，教師的專業(yè)能力與崗位需求匹配度缺乏數(shù)據(jù)評估，難以實現(xiàn)對教師資源的高效利用。資源配置過程中數(shù)據(jù)采集不全面、分析不深入，導(dǎo)致資源無法實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化與精準投放，制約了幼兒園整體運營效能的提升。

四、幼兒園智慧環(huán)境的創(chuàng)設(shè)及應(yīng)用

（一）布設(shè)物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)，筑牢校園安全風(fēng)險預(yù)警防線

物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)對幼兒園環(huán)境的全方位、實時監(jiān)測，有助于打破信息孤島，通過設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互與智能分析，大幅提升安全風(fēng)險預(yù)警的及時性和準確性，將安全隱患扼殺在萌芽階段，為幼兒營造更可靠的成長環(huán)境。在幼兒園智慧環(huán)境創(chuàng)設(shè)中，幼兒園可以在各個區(qū)域，如教室、走廊、活動場地、廚房、配電室等，部署溫濕度傳感器、煙霧傳感器、氣體傳感器、紅外傳感器、壓力傳感器等多種類型的傳感設(shè)備。同時，將這些傳感器與幼兒園的監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、警報系統(tǒng)等進行網(wǎng)絡(luò)連接，搭建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，利用大數(shù)據(jù)和人工智能算法對傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行實時分析和處理。

例如，在某幼兒園的智慧環(huán)境建設(shè)實踐中，教室和午睡室可以構(gòu)成全天候智能監(jiān)護的核心區(qū)域。每個床位上方均部署高精度人體紅外傳感器，配合床體嵌入的微動監(jiān)測模塊，可實現(xiàn)0.1秒級的活動捕捉精度。當(dāng)幼兒進入午睡時段，系統(tǒng)會自動啟動“睡眠守護模式”。如果某個床位連續(xù)5分鐘未檢測到呼吸頻率對應(yīng)的微動作信號，后臺會立即觸發(fā)三級預(yù)警：首先，在教室移動端彈出紅光閃爍的警示窗口，同步播報“XX號床位異常”的語音提醒；若30秒內(nèi)無人工響應(yīng)，值班室內(nèi)的聲光報警器將持續(xù)鳴響，同時調(diào)取該床位實時視頻畫面并推送至園長辦公室。溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)采用分布式多點布控，每間教室均設(shè)置3個監(jiān)測節(jié)點，通過ZigBee協(xié)議構(gòu)建自組網(wǎng)。當(dāng)室內(nèi)溫度超過 28°C 或低于 20% 時，系統(tǒng)會根據(jù)季節(jié)參數(shù)庫自動匹配調(diào)節(jié)策略：夏季優(yōu)先啟動新風(fēng)系統(tǒng)進行自然降溫，連續(xù)10分鐘未達標再聯(lián)動空調(diào)以26°C 恒溫運行；冬季則分階段開啟地暖與空調(diào)輔熱，確保溫度變化梯度控制在 ±0.5^qC /小時。

戶外活動區(qū)域的安全防護體系更顯科技含量，地埋式壓力傳感器陣列可精準識別 100g 以上的壓力突變，配合AI視覺分析系統(tǒng)，能在0.3秒內(nèi)完成對摔倒行為的多維度判定一一通過分析肢體角度、運動軌跡、沖擊力度等12項參數(shù)，有效避免因幼兒蹲下?lián)煳锏日Ｐ袨橐l(fā)誤報。一旦確認險情，附近50米范圍內(nèi)教師的手環(huán)將震動報警，并同步推送事發(fā)位置坐標及實時視頻片段。后勤保障的燃氣安全防護同樣智能高效，廚房配備的激光式燃氣泄漏傳感器，檢測精度達PPM級，配合電磁切斷閥構(gòu)成雙重防護機制。當(dāng)檢測到燃氣濃度達到爆炸下限的 20% 時，系統(tǒng)會立即啟動三級應(yīng)急響應(yīng)：首先關(guān)閉燃氣總閥，隨后啟動大功率抽風(fēng)設(shè)備，同時向后勤處、保安室發(fā)送帶有定位信息的警報，通過園區(qū)廣播系統(tǒng)循環(huán)播報疏散指令，確保3分鐘內(nèi)完成全區(qū)域人員撤離。

（二）搭建大數(shù)據(jù)分析平臺，實現(xiàn)教學(xué)資源精準適配推送

通過搭建大數(shù)據(jù)分析平臺，能夠全面收集、整合幼兒學(xué)習(xí)過程中的各類數(shù)據(jù)，深人挖掘數(shù)據(jù)背后的信息，精準把握每個幼兒的學(xué)習(xí)特點、興趣偏好和發(fā)展需求?；诖耍脚_可以為幼兒提供個性化、適配度高的教學(xué)資源，避免資源的浪費和無效投放，以提升教學(xué)資源的利用效率，同時也能助力教師根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果調(diào)整教學(xué)策略，實現(xiàn)因材施教，有效提高教學(xué)質(zhì)量，促進幼兒的個性化發(fā)展。

在教學(xué)過程中，教師可以利用智能終端設(shè)備、學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)等多種渠道采集幼兒的課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況、興趣活動參與度等數(shù)據(jù)，構(gòu)建幼兒學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫。其次，運用數(shù)據(jù)挖掘、機器學(xué)習(xí)等算法對采集的數(shù)據(jù)進行清洗、分類和分析，建立幼兒學(xué)習(xí)行為分析模型和資源推薦模型。第三，搭建大數(shù)據(jù)分析平臺，將教學(xué)資源按照學(xué)科、難度、類型等維度進行標簽化管理，通過算法模型實現(xiàn)對教學(xué)資源與幼兒學(xué)習(xí)需求的智能匹配，并通過教師端、幼兒端設(shè)備進行精準推送。教師要持續(xù)收集資源使用反饋數(shù)據(jù)，優(yōu)化分析模型和推薦策略，不斷提升資源推送的精準度。

例如，某幼兒園搭建專屬的大數(shù)據(jù)分析平臺，在語言教學(xué)活動中，平臺通過分析幼兒日常課堂發(fā)言頻次、故事復(fù)述完整度、詞匯使用量等數(shù)據(jù)，判斷出幼兒A對童話故事興趣濃厚但語言表達邏輯性較弱，幼兒B則對科普類讀物更感興趣且詞匯積累豐富。基于此，系統(tǒng)為幼兒A精準推送結(jié)構(gòu)清晰、情節(jié)有趣的童話故事繪本電子版、配有簡單動畫的故事講解視頻，以及引導(dǎo)幼兒進行故事內(nèi)容梳理和復(fù)述的互動練習(xí)；為幼兒B推送科普知識類有聲讀物、自然科學(xué)主題的趣味小短文，以及鼓勵幼兒進行知識拓展和討論的互動話題。在數(shù)學(xué)教學(xué)方面，平臺可以根據(jù)幼兒對不同數(shù)學(xué)知識點的掌握速度、作業(yè)正確率、練習(xí)時長等數(shù)據(jù)，為計算能力較弱的幼兒推送基礎(chǔ)運算的動畫教學(xué)視頻、趣味計算游戲；為空間認知能力突出的幼兒推送立體圖形搭建挑戰(zhàn)任務(wù)、數(shù)學(xué)邏輯推理謎題等進階資源。同時，教師也能通過平臺查看每個幼兒的數(shù)據(jù)分析報告，并及時調(diào)整教學(xué)計劃和指導(dǎo)方式，如針對知識點掌握薄弱的幼兒群體，開展專項輔導(dǎo)課程。這種方式有助于實現(xiàn)教學(xué)資源和教學(xué)策略的精準化，能夠有效提升幼兒的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)積極性。

（三）構(gòu)建智能運維管理系統(tǒng)，推動園所資源高效動態(tài)調(diào)配

智能運維管理系統(tǒng)可對幼兒園的場地、設(shè)備、物資等各類資源進行全生命周期管理，通過實時數(shù)據(jù)采集與智能分析，打破資源管理的信息壁壘。它能精準掌握資源使用狀態(tài)與需求變化，實現(xiàn)資源的動態(tài)調(diào)配，避免資源閑置浪費或供應(yīng)不足的情況，從而顯著提升資源利用效率。同時，系統(tǒng)還能自動預(yù)警設(shè)備故障、物資短缺等問題，降低運維成本，保障幼兒園日常運營的有序性和穩(wěn)定性，推動園所管理向智能化、科學(xué)化方向邁進。

在幼兒園內(nèi)的各類資源上安裝智能標識（如RFID標簽、二維碼）或傳感器設(shè)備，以對場地使用情況、設(shè)備運行狀態(tài)、物資庫存數(shù)量等信息進行實時采集。其次，搭建統(tǒng)一的智能運維管理平臺，運用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對采集到的數(shù)據(jù)進行整合、分析與可視化呈現(xiàn)?；跀?shù)據(jù)分析結(jié)果，幼兒園可以建立資源需求預(yù)測模型和動態(tài)調(diào)配策略庫，根據(jù)資源使用規(guī)律和實時需求，自動生成資源調(diào)配方案，并通過平臺向相關(guān)人員發(fā)送指令。此外，系統(tǒng)還需具備故障預(yù)警、維修跟蹤、物資采購提醒等功能，以實現(xiàn)資源運維管理的自動化與智能化。

例如，某幼兒園構(gòu)建的智能運維管理系統(tǒng)希望實現(xiàn)對場地、設(shè)備、物資等資源的高效管理，在場地資源方面，幼兒園可以通過在教室、功能室、戶外活動區(qū)域安裝智能門禁和人流量監(jiān)測設(shè)備，實時采集場地使用數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)科學(xué)探索室在特定時間段使用頻率較低，而手工制作室預(yù)約火爆時，系統(tǒng)會自動生成場地調(diào)整建議，并將科學(xué)探索室部分時段臨時調(diào)配為手工制作延伸場地，并通過教師端App推送調(diào)整通知。在設(shè)備管理方面，幼兒園可以為空調(diào)、投影儀、游樂設(shè)施等設(shè)備安裝傳感器，實時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)。當(dāng)某臺空調(diào)出現(xiàn)制冷效率下降、能耗異常的情況時，系統(tǒng)會自動發(fā)出故障預(yù)警，推送維修工單至后勤維修人員手機，并附上設(shè)備故障診斷報告和維修指南，方便維修人員快速處理。同時，系統(tǒng)還可根據(jù)設(shè)備使用時長和維護記錄，提前規(guī)劃設(shè)備保養(yǎng)計劃，以保障設(shè)備的正常運行。在物資管理方面，幼兒園可以對玩具、圖書、教學(xué)耗材等物資粘貼RFID標簽，通過智能倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)對物資出人庫的自動登記與庫存盤點。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某類繪本庫存低于安全閾值時，系統(tǒng)自動生成采購申請單，并發(fā)送給采購負責(zé)人，同時結(jié)合歷史借閱數(shù)據(jù)，推薦熱門繪本采購清單，確保物資供應(yīng)及時且符合幼兒需求。

五、結(jié)束語

《幼兒園教育指導(dǎo)綱要》中指出：環(huán)境是重要的教育資源，應(yīng)通過環(huán)境的創(chuàng)設(shè)和利用，有效地促進幼兒的發(fā)展。本文對幼兒園智慧環(huán)境的創(chuàng)設(shè)及應(yīng)用展開探索，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的創(chuàng)新融合，有效解決了傳統(tǒng)幼兒園環(huán)境創(chuàng)設(shè)中的關(guān)鍵問題，為學(xué)前教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了切實可行的技術(shù)方案。

作者單位：馮石梅甘肅省舟曲縣峰迭新區(qū)幼兒園

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