AI课堂系统解决方案

时间 :2019-05-15点击 :栏目 :解决方案

一、现状与需求

1、走班考勤管理难
  新高考改革的实施,使得不少学校开始实行走班制教学模式,这就打破了传统教学中学生、教师、教室相对固定的局限,学生可以根据自己的学历和兴趣,选择自身发展的层次班级上课,不同班级的教学内容和层次要求不同。要想使走班制更好的应用到教学当中,发挥其应有的作用,就需要有相关配套设施提供保障,尤其是考勤应用显得尤为重要。走班制班级的考勤与传统班级有很大不同,它所涉及的学生信息更复杂,统计考勤的难度更大。用户对考勤管理的及时性、高效性都提出了更高的要求,无感地、自动的的考勤管理方式呼之欲出。

2、巡课督导实施难
  传统的人工巡课方式大多凭经验、靠感觉、简单描述课堂教学情况,难以及时地发现课堂中出现的问题,并且巡课记录难以有效地进行整合分析,而且巡课员往往精力有限,难以兼顾到每一个教室。复用原有教室点位进行在线巡课应运而生,但是往往大多数学校还是采取人工“看视频”的方式;随着AI技术的不断发展,通过图像分析和行为识别技术对日常课堂教学中出现的违纪行为进行自动识别,并输出每一堂课的巡课记录报表,真正实现管理部门对每节课的教学质量的有效监管。

3、教学质量缺乏量化分析手段
  教学质量的高低关系到学校的生存和发展,主要体现在教师教学能力水平、学生吸收知识的效率。不同的老师间,由于学历水平、知识结构、历史经验之间存在巨大的差异,会导致其教学能力水平有高低之分;不同的学生间,由于天赋秉性、理解能力不同,知识转化吸收的效率也不尽相同。由于缺乏量化的分析手段,无法及时发现“教”与“学”过程中存在的问题,也就无法在这些问题点/弱项上进行改进提升,提高教学质量也就成为一句空话。运用最新的人脸识别、行为分析、大数据、视频结构化等技术进行教学课程的量化分析逐渐成为一大趋势。

4、系统难以深度融合
  课堂作为教学的主阵地,为了营造一种较为轻松活泼的学习氛围,教室内往往不能安装过多的教学设备,课堂中常用的录播系统、监控系统、巡课系统往往相互独立,无法进行深度融合,造成资源的浪费。这就迫切要求设备能够复用,功能高度集成,实现“ALL IN ONE”的效果。


二、方案概述

  以课堂为核心,聚焦人脸识别、行为分析、视频结构化、大数据技术与教学的深度融合。打通考勤、录播、教学分析等应用壁垒,实现人脸考勤管理、可视化巡课督导、视频资源管理、伴随式课堂分析、精准消息推送等功能,满足教师、学生、家长和管理者等多角色的需求。

三、设计原理

系统建设一般遵循如下几点原则:
1、统一标准,资源共享原则
  系统的建设需要充分考虑相关信息系统与学校所在省、市教育信息资源的共享,建立信息资源共享机制,充分利用网络基础、业务系统和信息资源,加强整合,促进互联互通,信息共享,使有限的资源发挥最大的效益;

2、开放性原则
  系统建设需要对开发平台、数据库和运行环境进行统一考虑。校内的应用和资源会越来越多,如果对各项应用缺乏有效的组织和管理,技术升级存在风险,那么系统维护的成本就会不断增加。

3、无缝集成原则
  在符合行业标准体系指导下,系统可以无缝集成学校已建和新建的业务应用系统,促进数据利用的最大化,最大程度融合数据交换集成、用户管理、统一身份认证、业务数据整合、信息资源展示等功能,以标准、数据、应用、用户作为重点要素进行规划和建设。

4、先进性原则
  系统应该采用先进的技术和产品,使其在面对物联网技术迅速发展的挑战时,能够保持系统架构的领先性。采用先进技术和产品,可以适应大量数据和多媒体信息传输、处理、交换的需要。系统还应该采用先进的理念、先进的技术和先进的系统工程办法,建设一个可持续发展的,具有先进性、开放性的智慧的系统。

5、系统安全性原则
  在系统建设过程中,应该充分考虑系统的安全,如数据安全、网络安全、传输安全、管理安全等。系统的安全性主要包括硬件平台的安全性、感知网络通信系统安全性、操作系统安全性、数据库安全性、应用软件系统安全性等等。

 

四、总体架构


智慧课堂系统,人脸识别技术
 
  系统业务设计的针对用户为:老师、学生、家长和学校管理者,以课堂为核心场景,运用最新的技术和产品,构建“教”、“学”和“管”三大类的应用。

  总体架构详细说明如下:
  • 4种组合:根据不同的用户需求,可以将系统设备组合分为4大类,每大类对应不同的业务功能。
  • 6种应用:打通考勤、录播、教学分析等应用壁垒,实现人脸考勤管理、可视化巡课督导、视频资源管理、伴随式课堂分析、信息查询等功能,满足教师、学生、家长和管理者等多角色的需求。
  • 4类用户:学校是以“教”与“学”为核心目的的相对封闭的生态系统,一切工作都围绕着提升学生综合素质、学习各类知识。老师、学生和校内管理者构成了校园运行的基本要件,同时随着家校互动越来越紧密,家长渴望及时了解子女学习成长的点点滴滴、及时帮助子女。


五、系统架构

智慧课堂系统,人脸识别技术


六、安装示意图

智慧课堂系统,人脸识别技术
 


七、系统亮点

  1、先进的技术框架
  基于云边融合的以视频为核心的智能物联网架构,通过边缘节点、边缘域和云计算中心三级有机结合,系统满足“边缘感知、按需汇聚、分级应用、多层认知”的业务需求。边缘节点能够对采集的数据进行结构化分析提取,具备感知理解能力。融合AI智能算法,具备感知理解更有效、更精准、目标细节传输更高效、减轻网络压力,智能算法调度更灵活及业务响应更敏捷等特性。
 
  2、领先的视频图像处理技术
  图像采集设备内嵌智能跟踪算法,采用独特的人脸检测与头肩模型检测结合的方式,可以更加有效地实现对教师的跟踪及学生定位检测。同时,设备具备高效的宽动态和底噪度效果,能有效地防止高亮度的环境光干扰。
 
  3、便捷的Poe供电模式
  智能录播主机支持对2个摄像机、拾音器进行供电,无需单独部署电源,大大节约了施工成本、简化了调试步骤。
 
  4、无感式学生人脸点名
  学生人脸抓拍机通过不断地扫描抓拍,并实时传到后台进行比对分析,可以精准地分析出考勤结果(到课率、出勤异常人次、旷课人次、迟到人次、早退人次),及时报告考勤异常人员。
 
  5、精准地师生行为分析
  系统利用人脸比对和视频结构化技术,可以实现3种教师行为、7种学生行为(阅读、书写、听讲、举手、起立、趴桌子、玩手机)识别与分析,这些可以作为学生成长的基础数据,奠定未来教育大数据新起点。
 
  6、丰富的场景业务应用
  系统可以实现多种业务应用,将课堂考勤、课堂督查、资源管理、课堂分析、班牌发布和消息推送等功能完整地整合在一起,满足了学校对于课堂的综合管理需求,保证了信息化建设投资的高利用率。
 
  7、高价值的业务数据
  系统通过专业的底层设备,可以精准地采集师生考勤数据(可结合图片、视频)、师生课堂行为数据(不同行为的精彩图片、各个行为的短视频)、学生专注度情况。这些数据可以对接到上层的家校通平台、在线教育平台、智慧校园平台中,助力这些业务的不断深化。

拓世智能 Top Sight Intelligence 通过资源共享和优势互补,实现多方互利共赢,共同构建基于人工智能(多模态生物识别)技术的"互联网+大数据平台"

访问官网联系方式