秦淮区区域课堂AI常态录播建设初探

黄震

摘要：随着科学技术地不断进步，2017年AI概念迅速升温，伴随着科技的进步教育事业也得到了发展，AI进入校园，建设智慧校园已然成为新的趋势，他能给教育教学带来更多的可能性，使得教师更好多了解学生，实现共性化教学。该文就秦淮区区域课堂AI常态录播进行简单分析。

关键词：课堂AI;常态录播;建设

中图分类号：6642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）29-0219-02

1建设背景

2017年南京市启动了智慧校园创建工作，要求到2020年全市的中小学100%创建成为智慧校园。本次智慧校园创建工作重在应用，特别是智慧课堂的应用。围绕秦淮区智慧校园创建工作的总体规划，本着以应用推动硬件建设的原则，结合区域内各学校的实际情况，我们在2017年下半年开始了AI课堂录播系统的建设与探索。

2建设思路

录播教室一直是装备建设中的一个痛点，以往建设的录播教室装修豪华，设备先进，但是往往逃不开“建了没人用，录了没人看”的现实状况。为了改变这种现状，我区开始探索在人工智能背景下录播教室的建设。这次一改以往重硬件的思路，改为重软件、重数据、重常态化，投入较少的资金，以常态化录播教室为工具，持续的收集课堂教与学的第一手数据，结合人工智能的技术，利用大数据模型，为课堂教学提供数据支撑，指导教师改善自己的教，帮助学生更好的学。

3设备选型

2018年秦淮区结合智慧校园创建工作，第一批共建设了9所学校的9间教室，在筹备建设的前期，我们首先开始了设备选型工作。通过中心组合议，我们确定了以下需求：

硬件需求：

（1）摄像机分辨率4K以上，教室全景、学生特写、面部识别摄像头组合在一起。

（2）摄制时摄像头不能转动（会影响学生注意力）;

（3）安装方便，不影响教室美观。

（4）服务器部署在区域城域网中，保护数据的私密性。

软件需求：

（1）能够通过人脸识别系统采集课堂学生行为数据，教师行为数据。

（2）能够导入班级课表，自动归类抓取的数据。

（3）能够根据获取的数据，建立课堂状态、教师状态、学生状态等数据模型，并提供相应的报表。

当时能够提供AI常态化录播系统的厂家还不多，能够满足我们功能需求的更少，为了更好地完成这项建设任务，我们采用了和厂家共同研发的方式，选取了三家研发实力较强的国内知名厂家合作。通过为期三个月的测试，最终选取了合作厂家，完成了这个项目的建设。

4建设实例

图1是某一个班半个月时间所收集到的课堂原始数据。

从图1中我们能够看出这段时间总共收集到21185条数据，包括阅读、书写、举手、起立等行为数据，还包括高兴、厌恶、难过、愤怒等表情数据，通过数据建模就能够进行一些简单的统计，如图2所示。

除了简单统计功能之外，我们还能够通过人工智能的分析做出一些高级的判断，比如以下是中山小学某个班使用AI录播教室后，根据产生的数据做出的课堂学生专注度指数的分析。

图3中显示的是该班语文课上学生专注度的指数情况，中间的白线是这个班的平均专注度指数，绿色的点是这个班孩子分布的情况，上面的两个孩子（橙色的点）明显高于班级的平均值，与中山小学李万青校长沟通后得知，这两个孩子是这个班的两名学优生，上课时格外认真;最下面的一个孩子（橙色的点）是这个班的学困生，上课基本不听。数据呈现的结果与实际情况相符，李校长非常高兴，认为这个数据非常有价值，便于他及时了解每一个学生阶段性的学习状况。

图4是大光路小学某个班使用后，根据产生的数据做出的课堂学生专注度指数的分析。

这个图左下角的龙彦竹同学是这个班成绩最好的学生，但是数据显示她上课时专注度却不高，与班主任了解后发现，这个孩子非常聪明，一学就会，上课时许多知识她都了解，所以听课时不是很专注，通过分析可以看出这个孩子存在“吃不饱”的状况，老师可以额外的给这个孩子“加量”了。另外，图中橙色点的学生也有一些与他们实际学习情况不符。

通过以上两个例子可以看出，常态化AI录播系统能够采集并分析出一些有价值的课堂数据，它的价值至少体现下以下3个方面：

（1）教学管理“有迹可循”。如何评价一位教师是否认真教学、积极工作，仅仅看考试成绩是不科学也不够合理的。有了录播系统反馈的数据，教导处可以看出这个班级学生的综合学习状态，如果上每一节课学生的专注度都不高，此时可以提醒班主任，需要在学习习惯上加强教育;如果是某一门学科学生专注度离散较大，则可以通过进一步听课，观察该名教师的授课情况，进而做出合理的评价。

（2）教学设计“有据可依”。教师进行教学设计，应该是针对班级学生的特点对教材进行个性化重组。然而现实中，很多老师都是按照教材“照本宣科”，为了完成任务的教学对学生来说起不到任何促进的作用。现在有了课堂反馈数据的分析，可以引导教师反思为什么这节课学生专注度不高，采用怎样的教学方式才能吸引学生的注意。及时总结教学中的得与失，提炼有用的教学策略，积累足够的教学经验，让自己的教学设计更加合理高效。

（3）家校沟通“有话可说”。面对家长的询问，教师在沟通时一般说的都是“套话”——“还不错”“挺好的”“上课不认真”……学生不听课，注意力不集中，具体到什么程度呢？教师说不出来。有了课堂数据的分析，教师再和家长沟通时，就可以用数据说话，可以拿孩子的专注度和全班平均值进行比较，还可以告诉家长孩子在不同学科中或者不同时间段中专注度的差异，以此寻找解决学习问题的方法。

这套系统使用后，校长和任课老师对这样的形式都非常认同，也认为这些分析数据是有价值的。但是我们觉得光有课堂数据还不能对一个学生做出全面客观的分析，还是会有分析与实际情况不符的现象，这时候就需要其它系统数据的支持，比如作业数据、考试数据、兴趣爱好、阅读、社交等等，这也是我们下一阶段努力的方向，2019年我们正在构建秦淮区教育大数据系统，希望建立统一的数据標准，把各个系统的数据能够汇集起来，如果成功，对我们的教学将会起到更加明显的促进作用。

5存在的不足

（1）人工智能技术在课堂教与学方面发展得还不够快，分析的模型还不够多，分析的结论有时候不够准确，我们希望相关的企业能够与教育主管部门积极沟通，加速推进AI课堂录播系统的研发，为提高教育质量、促进教育公平做出更大的贡献。

（2）此次常态化录播系统部署过程中我们发现，部分学校的领导仍然把录播教室当作面子工程来做，希望建设的豪华，并不能理解常态化录播相对传统精品录播产生的变革;部分教学第一线的教师，还不能接受这种新兴的事物，错误地认为这是监视、管控他们的工具。我们要进一步加大宣传的力度，提升校长和教师们的信息素养，希望在2019年的智慧校园建设中，常态化AI智慧录播教室能够走进更多的普通教室。

6结束语

通过此次建设的尝试，我们认为区域推动AI常态化录播教室建设的优势更加明显，能够使教育主管部门及时地了解各个学校之间教学状态的差异，及时调配教育资源，促进教育公平;提升学校整体教育质量，帮助学校针对性的加强教学管理;帮助教师掌握班级学习情况，推进个性化教学。未来，AI常态化录播系统必将走进更多的智慧教室。