AI智慧课堂系统解决方案

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AI+ 智慧课堂系统解决方案 技术创新，变革未来 3 优势价值 方案亮点 核心优势 用户价值 2 方案设计 整体架构 系统设计 应用设计 1 背景分析 政策现状 需求分析 建设目标 目 录 2016 年 6 月 《教育信息化“十三五”规划》 决策支持科学化、管理过程精细化、教学分析即时化 综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育 教学新模式 l 开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统 2017 年 01 月 《国家教育事业发展“十三五”规划》 2017 年 07 月 《新一代人工智能发展规 划》 教育信息化 科学决策 教学新模式 精准推送 l 教育基础数据的“伴随式采集” 建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务 大数据 人工智能 政策分析 伴随式采集 课堂考勤巡课 资源高效利用 教学过程分析 课堂信 息推送 H5 页面展示 权限精准推 送 长时间积 累 共享意识缺 乏 展示方式 落后 查询订阅复杂 老师水平差 异 学生能力 差异 无技术手段 高清画面 流畅直播点 播 视频行为 分类 老师考勤 学生点名 巡课督导 自动行为识 别 数据自动 生成 数据挖掘利用 垃圾画面多 使用不便利 内容低价值 维度多 效率低 不准确 录播资源利 用难 教学秩序管 理难 教学量化分 析难 信息共享不 方便 现状与需求 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。 人脸识别 视频结构化 大数据 行为识别 建设目标 AI 3 优势价值 方案亮点 核心优势 用户价值 1 背景分析 政策现状 需求分析 建设目标 2 方案设计 整体架构 系统设计 应用设计 目 录 方案整体架构 系统设计 1 设备组成、设备架构、设备亮点 教师摄像机： 4K 深眸摄像机（ poe ）或者 4K EPTZ 摄 l 像机 学生摄像机：二代学生人脸抓拍机或者智能分析摄像机 系统架构 教师 4K 深眸摄像机（ poe ） 二代学生人脸抓拍机 K 系列智能录播主机（ poe ） 说明 学生拾音器 教师拾音器 技术参数 l 支持同时输出 2 路 1080P 高清图像 l 最高分辨率可达 800 万像素（ 4096x2160 ） l 支持区域裁剪，小带宽看清大细节 l 适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求 技术参数 l 由三目定焦摄像机与高性能 GPU 模块组成 l 内嵌双目立体视觉算法与深度学习算法 l 分辨率为 800 万像素 系统架构—教师摄像机 技术参数 全景镜头： 105° 视场角、 200 万分辨率 特写镜头： 4 倍光学变倍、 400 万像素 功能亮点 双镜头配置：全景相机 + 特写相机 画 面 输 出 ：全景画面 + 局部特写画面 人 脸 抓 拍 ：支持人脸抓拍 系统架构—学生摄像机 特写相机 全景相机 双镜头 技术参数 POE 接口： 4 个 SDI 接口： 4 个 SATA 接口： 2 个（每个接口最大支持 8TB 硬盘） 功能亮点 多种录播模式：电影 / 画中画 / 资源模式 P O E 供 电 ：支持对前端摄像机和拾音器供电 集 成 功 能 ：录播 / 导播 / 混音 / 智能分析等 外置显示屏 1U 机箱 内置 GPU 系统架构—智能录播主机 Poe 供 电 应用设计 2 应用背景、应用功能、应用亮点 课堂教学的有效开展， 师生按时出勤是前提条件，不能遵守教学时间会影响到教学秩序， 不利于学生养成良好的守时习惯，间接地影响到良好的学习氛围。 现有的考勤手段难以满足考勤管理的实际需要，存在如下问题： 占用一定的上课时间，一定程度上影响教学 刷卡 / 指纹等方式需要排队、效率较低 代刷卡等作弊现象影响考勤的准确性 迫切需要一种 自动无感、准确率高、效率高的考勤管理新手段！ 现场喊到 刷卡考勤 指纹考勤 考勤 管理 学生 管理 安全 风险 课堂考勤—现状与需求 教师 考评 教师 4K 深眸摄像机 ( 智能录播主机 学生人脸抓拍机 IVMS-CIP 管理平台 课堂考勤—人脸考勤 03 教师考勤统计 01 班级考勤结果 02 学生出勤情况 06 出勤状态统计 05 到课率统计 04 出勤排行榜 poe ) 在线巡课 复用教室内已有的摄像机可以进行在线巡课督导，这 种新方式有很多好处： 效率高：通过视频轮巡方式快速地掌握课堂整体情 况 无干扰：远程在线式巡课，不会对师生造 成干扰 有记录：通过下发巡视任务，每一次巡视工作都有 详 细的记录，方便教务管理 巡课督导工作是教务管理手段之一，可以及时地发现课 堂中存在的种种问题，但是这种方式客观上对正常教学产生 了一定干扰，而且如果学校教室数量过多的话，难以很快地 到达现场，巡视的效率较低。 传统巡课 课堂督查 l 违纪行为自动识别： 自动识别统计“趴桌子、起立”等异常行为 巡课数据报表：巡课员巡课次数 / 巡课手动记录 / 课堂违纪行为记录 / 排行 榜等 -> 智能巡课 课堂督查 学校是一个以“教”与“学”为主要目的的场所，教学过程有必要进行常态化的录制。 现有教学视频资源应用不佳，存在如下问题： 录课系统价格昂贵，用户“用不起” 系统使用配置较复杂，用户“不会用” 录制的视频资源音视频效果不好，用户“不愿用” 迫切需要一种性价比高、简单易用、效果好的教学视频资源管理新手段！ 资源管理—现状与需求 经验 传承 课后 学习 晒课 评比 资源 管理 课后 反思 课后反思 课后学习 经验传承 晒课评比 课程直播 受场地限制或者时间限制，无法到现场听 课；师生可以通过平台实现课程的在线观看、 评论； 课程点播 老师通过常态化的录播系统非常便 捷地进行课后反思，学生通过观看相关 课程音视频资料，实现课程难点的琢磨 反思。 资源管理—直播 / 点 播 多导播画面 学生跟踪 智能分析摄像机支持 板书特写 教师 4K 深眸摄像机支 持 多媒体信号 教师跟踪 教师全景 学生全景 经典荟萃 将优秀老师的课程整合在一起，形成“经典专辑”，作为学校资源建设的 亮 点。 课程质量 名师课程专门录制，保证画面、声音完美，对各个学科的知识点讲解到位， 方便学生课后学习。 h A d 提升吸引力 通过打造类似“明星课程”，提升学生课后通过资源云平台学习的兴趣， 从 而提高资源的利用率。 资源管理—名师课程 优课评选结果公示 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 李老师 张老师 刘老师 邓老师 教学设计 教学实施 教学手段 学生活动 专业素养 总分 88 73 62 50 为了营造正常的竞争环境，学校一般会进行讲课比赛， 以此来激励老师提高自 己的教学水平，会议式的评课比赛， 需要召集优秀老师、领导在固定的场所来进行 比赛，受限于场地和时间，评课结果难以公平公正。将此类活动搬到线上，可以保 证评委更加客观地评课态度、真实的评课结果。 资源管理—优课评选 AI+ 课堂新模式 借助各类 AI 技术，“伴随式”采集课堂中各类行为数 据，辅助教学，这种新模式有很多的好处： 易管理：行为和情绪等异常情况能预警，及时沟通 精细化：学生的兴趣和学习成效能够准确评估 可量化：每一堂课中师生行为数据能够量化，辅助 教 学决策 传统课堂教学模式 传统的课堂教学模式在过去很长时间内基本没有变化， 也存在诸多弊端： 效率低：教师难以兼顾学生个性化学习需求，灌输式 被动学：学生被严格限制，千篇一律地学习 无反馈：教学过程无数据反馈，无法精细化管理 课堂分析 AI 分析维度 l 班级行为统计分析 l 班级行为对比分析 l 班级行为趋势分析 l 全校行为统计分析 l 学生专注度对比分析 l 班级专注度对比分析 l 班级专注度趋势分析 l 考试成绩 & 专注度分析 课堂行为分析 课堂专注度分析 课堂分析— AI 分析维 度 阅读 书写 听讲 举手 起立 趴桌子 玩手机 走下讲台 板书 多媒体讲授 课堂行为分析—师生行为种类 3 种教师行为 7 种学生行为 课堂行为分析—班级行为统计分析 课堂行为分析—班级行为对比分析 班级名称 行 为 次 数 课堂行为分析—班级行为趋势分析 日期时间 行 为 次 数 课堂行为分析—全校行为统计分析 归一化处理 等比缩放到（ 0,100 ）范围，使数据具有可比性 比如：处理前一班的数据是（ 11,35 ），二班的数据为（ 33,90 ），都 等 比缩放到（ 0,100 ） 分配权重 按照数据有效性，进行个人权重打分 比如：同一秒学生抬头越多，分配的权重越大 数据清洗 通过筛选，无效数据，并进行分类 比如：同一秒去掉钟同一学生有多条数据，只保留一条 课堂专注度分析—专注度分析原理 课堂专注度分析 - 学生专注度对比分 析 " " 离群学 生 学 生 专 注 度 指 数 学生姓名 中位 数 课堂专注度分析 - 班级专注度对比分 析 班 级 专 注 度 指 数 离群班 级 班级名称 中位 数 课堂专注度分析 - 班级专注度趋势分 析 班 级 专 注 度 指 数 日期时间 中位 数 n 类型 1 ： 听讲认真、成绩较好 n 类型 2 ： 听讲认真、 成绩不好 n 类型 3 ：听讲不认真、成绩不好 n 类型 4 ： 听讲不专注、但成绩好 课堂专注度分析 - 专注度 & 成绩碰撞分 析 学生专注度指数 学 生 考 试 成 绩 1 2 4 3 视频 课表信息 图片 师生行为数据 声音 考勤记录 文字 请假管理 班牌发布 学生 班主任 学校领导 任 课老师 考勤信息、补签、审批等基本功能 消息推送 2 方案设计 整体架构 系统设计 应用设计 1 背景分析 政策现状 需求分析 建设目标 3 优势价值 方案亮点 核心优势 用户价值 目 录 扫描巡航抓拍 精准人脸对比 即时性分析 伴随式采集 安装部署简化 后期维护无忧 录播 + 导播 考勤 + 行为分析 亮点优势 人脸识别 行为分析 高度集成 Poe 供 电 为课堂教学秩序的精细化管理和教学质量科学评估提供了有效的数据支撑。 以更加自动化的技术手段辅助教学， 实现教学能力和教学效果的有效提升。 通过伴随式的“数据采集”，提高学习效率，助力学生综合素质发展。 通过便利的有效信息共享，增加家校联系， 及时掌握子女学习动态。 用户价值 谢谢聆听！