秦淮區(qū)區(qū)域課堂AI常態(tài)錄播建設(shè)初探

黃震

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)地不斷進(jìn)步，2017年AI概念迅速升溫，伴隨著科技的進(jìn)步教育事業(yè)也得到了發(fā)展，AI進(jìn)入校園，建設(shè)智慧校園已然成為新的趨勢(shì)，他能給教育教學(xué)帶來更多的可能性，使得教師更好多了解學(xué)生，實(shí)現(xiàn)共性化教學(xué)。該文就秦淮區(qū)區(qū)域課堂AI常態(tài)錄播進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

關(guān)鍵詞：課堂AI;常態(tài)錄播;建設(shè)

中圖分類號(hào)：6642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）29-0219-02

1建設(shè)背景

2017年南京市啟動(dòng)了智慧校園創(chuàng)建工作，要求到2020年全市的中小學(xué)100%創(chuàng)建成為智慧校園。本次智慧校園創(chuàng)建工作重在應(yīng)用，特別是智慧課堂的應(yīng)用。圍繞秦淮區(qū)智慧校園創(chuàng)建工作的總體規(guī)劃，本著以應(yīng)用推動(dòng)硬件建設(shè)的原則，結(jié)合區(qū)域內(nèi)各學(xué)校的實(shí)際情況，我們?cè)?017年下半年開始了AI課堂錄播系統(tǒng)的建設(shè)與探索。

2建設(shè)思路

錄播教室一直是裝備建設(shè)中的一個(gè)痛點(diǎn)，以往建設(shè)的錄播教室裝修豪華，設(shè)備先進(jìn)，但是往往逃不開“建了沒人用，錄了沒人看”的現(xiàn)實(shí)狀況。為了改變這種現(xiàn)狀，我區(qū)開始探索在人工智能背景下錄播教室的建設(shè)。這次一改以往重硬件的思路，改為重軟件、重?cái)?shù)據(jù)、重常態(tài)化，投入較少的資金，以常態(tài)化錄播教室為工具，持續(xù)的收集課堂教與學(xué)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，結(jié)合人工智能的技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)模型，為課堂教學(xué)提供數(shù)據(jù)支撐，指導(dǎo)教師改善自己的教，幫助學(xué)生更好的學(xué)。

3設(shè)備選型

2018年秦淮區(qū)結(jié)合智慧校園創(chuàng)建工作，第一批共建設(shè)了9所學(xué)校的9間教室，在籌備建設(shè)的前期，我們首先開始了設(shè)備選型工作。通過中心組合議，我們確定了以下需求：

硬件需求：

（1）攝像機(jī)分辨率4K以上，教室全景、學(xué)生特寫、面部識(shí)別攝像頭組合在一起。

（2）攝制時(shí)攝像頭不能轉(zhuǎn)動(dòng)（會(huì)影響學(xué)生注意力）;

（3）安裝方便，不影響教室美觀。

（4）服務(wù)器部署在區(qū)域城域網(wǎng)中，保護(hù)數(shù)據(jù)的私密性。

軟件需求：

（1）能夠通過人臉識(shí)別系統(tǒng)采集課堂學(xué)生行為數(shù)據(jù)，教師行為數(shù)據(jù)。

（2）能夠?qū)氚嗉?jí)課表，自動(dòng)歸類抓取的數(shù)據(jù)。

（3）能夠根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)，建立課堂狀態(tài)、教師狀態(tài)、學(xué)生狀態(tài)等數(shù)據(jù)模型，并提供相應(yīng)的報(bào)表。

當(dāng)時(shí)能夠提供AI常態(tài)化錄播系統(tǒng)的廠家還不多，能夠滿足我們功能需求的更少，為了更好地完成這項(xiàng)建設(shè)任務(wù)，我們采用了和廠家共同研發(fā)的方式，選取了三家研發(fā)實(shí)力較強(qiáng)的國(guó)內(nèi)知名廠家合作。通過為期三個(gè)月的測(cè)試，最終選取了合作廠家，完成了這個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)。

4建設(shè)實(shí)例

圖1是某一個(gè)班半個(gè)月時(shí)間所收集到的課堂原始數(shù)據(jù)。

從圖1中我們能夠看出這段時(shí)間總共收集到21185條數(shù)據(jù)，包括閱讀、書寫、舉手、起立等行為數(shù)據(jù)，還包括高興、厭惡、難過、憤怒等表情數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)建模就能夠進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)，如圖2所示。

除了簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)功能之外，我們還能夠通過人工智能的分析做出一些高級(jí)的判斷，比如以下是中山小學(xué)某個(gè)班使用AI錄播教室后，根據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)做出的課堂學(xué)生專注度指數(shù)的分析。

圖3中顯示的是該班語(yǔ)文課上學(xué)生專注度的指數(shù)情況，中間的白線是這個(gè)班的平均專注度指數(shù)，綠色的點(diǎn)是這個(gè)班孩子分布的情況，上面的兩個(gè)孩子（橙色的點(diǎn)）明顯高于班級(jí)的平均值，與中山小學(xué)李萬(wàn)青校長(zhǎng)溝通后得知，這兩個(gè)孩子是這個(gè)班的兩名學(xué)優(yōu)生，上課時(shí)格外認(rèn)真;最下面的一個(gè)孩子（橙色的點(diǎn)）是這個(gè)班的學(xué)困生，上課基本不聽。數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的結(jié)果與實(shí)際情況相符，李校長(zhǎng)非常高興，認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)非常有價(jià)值，便于他及時(shí)了解每一個(gè)學(xué)生階段性的學(xué)習(xí)狀況。

圖4是大光路小學(xué)某個(gè)班使用后，根據(jù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)做出的課堂學(xué)生專注度指數(shù)的分析。

這個(gè)圖左下角的龍彥竹同學(xué)是這個(gè)班成績(jī)最好的學(xué)生，但是數(shù)據(jù)顯示她上課時(shí)專注度卻不高，與班主任了解后發(fā)現(xiàn)，這個(gè)孩子非常聰明，一學(xué)就會(huì)，上課時(shí)許多知識(shí)她都了解，所以聽課時(shí)不是很專注，通過分析可以看出這個(gè)孩子存在“吃不飽”的狀況，老師可以額外的給這個(gè)孩子“加量”了。另外，圖中橙色點(diǎn)的學(xué)生也有一些與他們實(shí)際學(xué)習(xí)情況不符。

通過以上兩個(gè)例子可以看出，常態(tài)化AI錄播系統(tǒng)能夠采集并分析出一些有價(jià)值的課堂數(shù)據(jù)，它的價(jià)值至少體現(xiàn)下以下3個(gè)方面：

（1）教學(xué)管理“有跡可循”。如何評(píng)價(jià)一位教師是否認(rèn)真教學(xué)、積極工作，僅僅看考試成績(jī)是不科學(xué)也不夠合理的。有了錄播系統(tǒng)反饋的數(shù)據(jù)，教導(dǎo)處可以看出這個(gè)班級(jí)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)狀態(tài)，如果上每一節(jié)課學(xué)生的專注度都不高，此時(shí)可以提醒班主任，需要在學(xué)習(xí)習(xí)慣上加強(qiáng)教育;如果是某一門學(xué)科學(xué)生專注度離散較大，則可以通過進(jìn)一步聽課，觀察該名教師的授課情況，進(jìn)而做出合理的評(píng)價(jià)。

（2）教學(xué)設(shè)計(jì)“有據(jù)可依”。教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)該是針對(duì)班級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)對(duì)教材進(jìn)行個(gè)性化重組。然而現(xiàn)實(shí)中，很多老師都是按照教材“照本宣科”，為了完成任務(wù)的教學(xué)對(duì)學(xué)生來說起不到任何促進(jìn)的作用?，F(xiàn)在有了課堂反饋數(shù)據(jù)的分析，可以引導(dǎo)教師反思為什么這節(jié)課學(xué)生專注度不高，采用怎樣的教學(xué)方式才能吸引學(xué)生的注意。及時(shí)總結(jié)教學(xué)中的得與失，提煉有用的教學(xué)策略，積累足夠的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，讓自己的教學(xué)設(shè)計(jì)更加合理高效。

（3）家校溝通“有話可說”。面對(duì)家長(zhǎng)的詢問，教師在溝通時(shí)一般說的都是“套話”——“還不錯(cuò)”“挺好的”“上課不認(rèn)真”……學(xué)生不聽課，注意力不集中，具體到什么程度呢？教師說不出來。有了課堂數(shù)據(jù)的分析，教師再和家長(zhǎng)溝通時(shí)，就可以用數(shù)據(jù)說話，可以拿孩子的專注度和全班平均值進(jìn)行比較，還可以告訴家長(zhǎng)孩子在不同學(xué)科中或者不同時(shí)間段中專注度的差異，以此尋找解決學(xué)習(xí)問題的方法。

這套系統(tǒng)使用后，校長(zhǎng)和任課老師對(duì)這樣的形式都非常認(rèn)同，也認(rèn)為這些分析數(shù)據(jù)是有價(jià)值的。但是我們覺得光有課堂數(shù)據(jù)還不能對(duì)一個(gè)學(xué)生做出全面客觀的分析，還是會(huì)有分析與實(shí)際情況不符的現(xiàn)象，這時(shí)候就需要其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)的支持，比如作業(yè)數(shù)據(jù)、考試數(shù)據(jù)、興趣愛好、閱讀、社交等等，這也是我們下一階段努力的方向，2019年我們正在構(gòu)建秦淮區(qū)教育大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，希望建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，把各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能夠匯集起來，如果成功，對(duì)我們的教學(xué)將會(huì)起到更加明顯的促進(jìn)作用。

5存在的不足

（1）人工智能技術(shù)在課堂教與學(xué)方面發(fā)展得還不夠快，分析的模型還不夠多，分析的結(jié)論有時(shí)候不夠準(zhǔn)確，我們希望相關(guān)的企業(yè)能夠與教育主管部門積極溝通，加速推進(jìn)AI課堂錄播系統(tǒng)的研發(fā)，為提高教育質(zhì)量、促進(jìn)教育公平做出更大的貢獻(xiàn)。

（2）此次常態(tài)化錄播系統(tǒng)部署過程中我們發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)仍然把錄播教室當(dāng)作面子工程來做，希望建設(shè)的豪華，并不能理解常態(tài)化錄播相對(duì)傳統(tǒng)精品錄播產(chǎn)生的變革;部分教學(xué)第一線的教師，還不能接受這種新興的事物，錯(cuò)誤地認(rèn)為這是監(jiān)視、管控他們的工具。我們要進(jìn)一步加大宣傳的力度，提升校長(zhǎng)和教師們的信息素養(yǎng)，希望在2019年的智慧校園建設(shè)中，常態(tài)化AI智慧錄播教室能夠走進(jìn)更多的普通教室。

6結(jié)束語(yǔ)

通過此次建設(shè)的嘗試，我們認(rèn)為區(qū)域推動(dòng)AI常態(tài)化錄播教室建設(shè)的優(yōu)勢(shì)更加明顯，能夠使教育主管部門及時(shí)地了解各個(gè)學(xué)校之間教學(xué)狀態(tài)的差異，及時(shí)調(diào)配教育資源，促進(jìn)教育公平;提升學(xué)校整體教育質(zhì)量，幫助學(xué)校針對(duì)性的加強(qiáng)教學(xué)管理;幫助教師掌握班級(jí)學(xué)習(xí)情況，推進(jìn)個(gè)性化教學(xué)。未來，AI常態(tài)化錄播系統(tǒng)必將走進(jìn)更多的智慧教室。