淮北市杜集區(qū)第一實驗小學(xué)AI教育應(yīng)用調(diào)研報告

2025年6月29日，淮北師范大學(xué)2023級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)一班學(xué)生姜皓昱在淮北市杜集區(qū)第一實驗小學(xué)校門口開展人工智能教育應(yīng)用專項調(diào)研。通過采訪多名學(xué)生，姜皓昱了解到該校已部署智能作業(yè)批改、AI課堂行為分析、人臉識別門禁等基礎(chǔ)應(yīng)用，但在實際運(yùn)行中仍存在文科評價機(jī)械化、設(shè)備資源共享效率低等問題。有五年級學(xué)生反映，作文AI批改系統(tǒng)常將創(chuàng)新性比喻誤判為“偏離主題”，而科學(xué)課VR設(shè)備因數(shù)量有限導(dǎo)致課堂協(xié)作效率較低。在校園生活場景中，多名受訪學(xué)生提及食堂存在食物浪費(fèi)現(xiàn)象，有學(xué)生觀察到“營養(yǎng)搭配單一的菜品剩余量明顯偏高”，希望利用AI技術(shù)優(yōu)化配餐方案。

姜皓昱進(jìn)一步調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該校食堂日均剩餐量較大，主要源于食譜設(shè)計與學(xué)生口味及營養(yǎng)需求的錯配?；诖送袋c，其提出構(gòu)建“智膳優(yōu)化系統(tǒng)”創(chuàng)新方案，通過多模態(tài)數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)動態(tài)膳食管理。該系統(tǒng)整合三大模塊：其一，在餐盤回收區(qū)部署智能視覺終端，利用輕量化圖像識別模型，自動識別剩餐種類與重量，同步關(guān)聯(lián)當(dāng)日食譜數(shù)據(jù)；其二，結(jié)合學(xué)生健康手環(huán)采集的體測指標(biāo)及就診記錄，建立個性化營養(yǎng)需求模型；其三，通過聯(lián)邦學(xué)習(xí)技術(shù)在不采集個人信息前提下，分析剩餐數(shù)據(jù)與體質(zhì)數(shù)據(jù)的相關(guān)性，動態(tài)生成“三色預(yù)警食譜”——紅色標(biāo)注高剩餐率菜品，黃色提示營養(yǎng)失衡組合，綠色推薦廣受歡迎且符合健康標(biāo)準(zhǔn)的搭配方案。

該方案創(chuàng)新性體現(xiàn)為“雙閉環(huán)”機(jī)制：在短期運(yùn)營層面，系統(tǒng)每周自動生成《剩餐歸因報告》并推送至后勤部門，指導(dǎo)食材采購與菜單調(diào)整；在長期策略層面，基于歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練營養(yǎng)推薦算法，為不同年齡段學(xué)生提供定制化餐單（如為肥胖傾向?qū)W生增加高蛋白低GI食材占比），同時通過食堂屏幕實時展示“光盤積分榜”，增強(qiáng)學(xué)生節(jié)約意識。技術(shù)實現(xiàn)上采用邊緣計算架構(gòu)，利用學(xué)?，F(xiàn)有安防攝像頭作為數(shù)據(jù)采集節(jié)點，以本地化部署保障隱私安全，整體改造成本控制在5萬元以內(nèi)。姜皓昱表示，此項設(shè)計既響應(yīng)國務(wù)院《反食品浪費(fèi)工作方案》要求，又契合教育部“AI+教育”試點中關(guān)于智慧校園建設(shè)的指導(dǎo)方向，計劃聯(lián)合該校雅正少年科學(xué)院開展試點，探索可復(fù)制的校園餐飲優(yōu)化范式。