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科里科气的合肥新校园

  在合肥,随着物联网、人工智能、大数据等新兴技术不断进入学校,校园变得越来越智能、越来越便捷、越来越人性化。特别是合肥的新建校园,信息化技术、智能化设备几乎成了学校“标配”,“智慧黑板”“智慧操场”“智慧灯杆”“智慧建筑”……“黑科技”无处不在、无处不有,带给合肥学子不一样的学习体验。今天,让我们一起走进合肥的一所所“新潮”学校,探访校园里的科技秘密。◢

  在崭新的合肥一中瑶海校区,有一个“智能卫士”,它让建筑拥有人类一样的“眼睛”“触觉”“手脚”和“大脑”等,不仅能“看”可“闻”会“感知”,而且还“爱思考”“善分析”“勤动手”,构建一个节能、生态、舒适的绿色校园。

  “这个‘智能卫士’,就是楼宇自控系统。”合肥一中瑶海校区项目监理负责人胡芃龙介绍,该系统是“绿色建筑”的重要组成部分,也被视作“建筑智能化系统”的集大成者,其可对建筑机电设备和系统进行测量、控制和调节,对于保障工作生活条件、设备运行安全、合理利用资源等,都有着十分重要的作用。

  “智能卫士”到底是如何守护新一中的呢?走遍校园便可发现,教学楼、行政楼、宿舍楼、图书馆等各楼宇内,安装了高精度传感器,它们相当于建筑的“眼睛”“鼻子”和“感触神经”等,7×24小时不间断地监测温湿度、空气质量、照明等状况。

  与之相配合的控制器,则相当于是建筑的“智慧大脑”,获取前端设备的各类信息之后,可以进行智能分析并下达指令。这时,各类执行器就会自主作业——它们相当于建筑的“手脚”,自主开关照明设备、调节空调温度等都不在话下。“空调、照明占据整个建筑机电设备总能耗的六成以上,通过建筑设备监控系统的智能调节,在环保节能的同时还可以提高建筑舒适度。”

  与此同时,合肥一中瑶海校区还搭建了能耗监测系统,将校园电表计量工作站与能耗监测工作站联网,从而实现整个校园的能耗监测及节能评估。“掌握整个校园建筑的用水、用电,一旦发现能耗过大可及时调整,从而真正实现节能建筑、环保建筑。”胡芃龙介绍。

  光伏发电,相信很多人并不陌生,其作为一种可再生能源,绿色清洁、低碳环保,正逐渐成为新建建筑的“标配”。如今在合肥,“校园+光伏”也迈出了探索的步伐,合肥一中瑶海校区、竹溪小学少荃湖校区等均已开启试点。

  合肥一中瑶海校区男生宿舍楼顶楼,成排摆放的光伏电板犹如一件件蓝灰色的“铠甲”,在太阳的照射下反射出耀眼的光芒。胡芃龙介绍,这是较为先进的单晶硅太阳能光伏板,和其它种类的光伏板相比,其光电转换效率是最高的,日常使用的转化效率能够达到15%左右,最高可达到24%。同时,其还具有坚固耐用、寿命较长的特点,能使用15~25年。

  由于是首次试水,合肥一中瑶海校区的光伏板装载量并不大,在200余平方米的楼顶安装光伏板37块,主要用于宿舍日常照明。胡芃龙算了一笔账:学校的光伏太阳能发电板装机容量为20千瓦,计划年发电量20000千瓦,可替代煤炭约7.2吨,降低二氧化碳排放约19.94吨,减少森林砍伐约11棵。

  “一般来说,典型的光伏发电系统可分为‘独立型’和‘并网型’,合肥一中瑶海校区的太阳能光伏正是‘并网型’的。”胡芃龙解释,所谓的“并网型光伏发电系统”,是将太阳能电池阵列输出的直流电,转化为与电网电压同幅、同频、同相的交流电,实现与电网连接并向电网输送电能。

  与“独立型”相比,并网光伏发电系统具有很强的灵活性。在日照较强时,光伏发电系统在给交流负载供电的同时,将多余的电能送入电网;而当日照不足,即太阳能电池阵列不能为负载提供足够电能时,又可从电网索取电能为负载供电。“瑶海校区光伏发电采用的是自发自用、余电上网的方式,多余电量并入国家电网。”胡芃龙介绍。

  而在竹溪小学少荃湖校区,屋顶太阳能集热器+储热水箱+辅助热源等构建的“太阳能集中热水系统”,投入使用后将为校园食堂不断输送热水。

  随着物联网技术飞速发展,“智慧灯杆”的应用日趋增多,“智慧城市”“智慧社区”“智慧园区”等比比皆是。如今,“智慧灯杆”走进了合肥六中菱湖校区,迈出了新场景应用的探索和尝试。

  虽说名为“灯杆”,可“智慧灯杆”所承载的功能远不止“路灯”一个身份,六米有余的灯杆上还装载着广播音响、电子显示屏、PM2.5传感器、一键报警装置等,不仅能提供无线网络、信息发布等服务,还可监测环境、监控安全等。远远看去,融合诸多设备、装置于一体的“智慧灯杆”,更像是一棵茁壮成长的“科技树”。

  “一杆多用是‘智慧灯杆’的最大特征,而且它的功能是集成的,而不是简单地将多种设备放在一起。”合肥六中副校长孔祥斌介绍,“智慧灯杆”是以照明灯杆为基础,集成WIFI热点、公共广播、一键求助、多媒体显示屏、环境检测等多功能的新型智能设备,完成各个系统间的联动指挥、协同工作。

  灯杆上的“一键报警”按钮更为学生提供了便利,如果在校门口突发意外状况,不用到处打电话或者进校找老师,只要点击按钮就能通知校内安保人员,必要时还将接入警方报警系统,全力保障学生安全。

  除此之外,六中菱湖校区还可以对教学楼各个走道、楼梯出入口等处进行“防踩踏监测”,当区域内人群密度达到系统预定值后,将自动告警提示相关工作人员进行关注,并通过校园智能广播系统进行通知,提醒学生注意安全。

  新六中还部署了烟火识别防护方案,当监控区域内出现烟火时立即触发告警,通知管理人员并立即做出应对措施。

  讲台下,学生们人手一台PAD,老师布置课堂习题之后,用此快速解答、提交上传;讲台上,硕大的“智慧黑板”同步展示学生作业情况,做题速度、准确率、高频错题等一目了然,老师还可以随机调取一份正确答案在大屏展示,与全班同学共享、分析——这样的“智慧课堂”,在新一中、新六中、新七中等合肥新校园,处处皆有。

  作为课堂教学必不可少的工具,黑板是教师与学生之间重要的信息传达媒介。不过,随着信息技术的飞速发展,传统黑板存在的短板制约了现代化课堂教学的发展,限制了课堂教学水平的提升。而“智慧黑板”恰好地将传统黑板与智慧科技精妙融合,既能保留老师上课使用粉笔板书的习惯,还具备现代科技的智慧功能,提供多样化的教学工具,提高上课效率。

  “智慧黑板”到底有多硬核?据介绍,“智慧黑板”采用一体式纯平设计和全贴合技术,屏幕显示高清、可视角度广、光线反射率低并具有防蓝光功能,学生坐在教室内的任意位置都能看清黑板内容,且能有效减少视疲劳、保护视力,在日复一日的课堂学习中,为学生营造高清、健康的观看体验。

  作为传统黑板+智能设备的融合体,“智慧黑板”既可以用粉笔板书,也可以自由进行手指书写、手势擦除等,圈选、截屏、放大镜等功能也不在话下,打造了更富有趣味性、交互性的高品质课堂。根据互动教学的需求,老师还可以邀请多位同学上台同时书写,实现更丰富的教学设计、增添课堂教学的互动性。

  除了板书的“本职工作”,“智慧黑板”还能帮助教师更高效轻松地进行备授课。“在课前备课时,老师能借助‘智慧黑板’内置的备课系统随时随地编辑课件,并能使用系统内丰富的课件素材。制作完成后,老师还能将课件一键发送至授课教室,上课时打开‘智慧黑板’就能使用课件。”技术人员介绍,“智慧黑板”的应用有效地帮助老师“减负”,让他们能够有更多的精力可以投入到教学研究中。

  更值得一提的是,系统智能化让“智慧黑板”不仅能实时记录板书内容,还能再现课堂过程,转化成教学资源,永久保存。在学生们看来,“智慧黑板”走进教室、进入课堂,不仅将课本上的知识以简单易懂的形式表达出来,还为他们搭建了二次加深记忆的渠道,从而达到翻倍的教学效果。小小的“智慧黑板”,绽放数字化教学的巨大魅力。

  小小AI摄像头让七中操场拥有大大“智慧”,不仅能自动测量、播报立定跳远的成绩,还能显示腾空高度、起跳角度、振臂幅度等运动数据,帮助老师为学生提供个性化训练指导,线米跑、实心球项目等也能“智慧测试”,还能有效监测抢跑、压线等违规“小动作”——七中体育课的“智慧之变”,源于“智慧体育”在该校的应用。

  坚持“健康第一”、落实“五育”并举,合肥七中着重加强学生体质管理,确保学生每周2节体育课,每天体育锻炼不少于1小时,每天上午40分钟大课间进行跑操。随着“智慧+”的全面推进,合肥七中在实施“大课堂、小组织”体育分项教学模式的基础上,通过“智慧操场”改造、“智慧体育”应用,探索“分项教学+智能测评”的体育教学创新模式,分析测试结果、研判动态趋势、实施精准干预,建立完善的“监测-评估-反馈-干预-保障”闭环体系,提升体育教学质量。

  其中,“智慧体育”系统借助智能穿戴技术——学生人手一块的运动心率手环,可实时监测运动心率等健康数据,若是心率超过警戒值会发出颜色预警和声音预警,绿色代表状态最佳、蓝色代表心率较慢、红色代表心率过快。这些数据不仅显示在手环上,还同步展示在体育老师的平板电脑上,也呈现于学校数据中心的显示大屏上,为精准识别学生个体体质差异、合理安排运动量提供依据。

  依托AI运动视觉分析技术、云计算和大数据分析技术,“智慧体育”系统还可以实时采集分析数据、自动计算各项运动成绩。课程结束之后,老师不仅可以查看某个学生的个人运动数据,还可以查看上课人数、平均心率、运动密度、运动负荷等班级运动数据,从而分析评估本节课教学内容设计是否达到教学目标,针对学生个体系统给出“运动处方”。

  “通过‘智慧体育’系统的大数据精准分析,我们为每个学生提供了‘定制化’的运动档案和成绩报告,解决了传统体育教学‘难量化、难记录、难监督、难分析’的问题。”合肥七中校长邓宗国介绍,目前,“智慧体育”系统在学校的健美操、武术、羽毛球、篮球、排球等各类体育课型常态化使用,辅助老师开展分层体育教学的同时,让学生们在自身可接受的强度范围内得到最好锻炼。

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