2023年解决方案AI课堂系统解决方案.doc

【解决方案】AI课堂系统解决方案 AI课堂系统解决方案 目录 第一章背景分析 1 1.1理念背景 1 1.2政策分析 1 1.3现状与需求 2 1.4总体目标 4 第二章方案总体思路 5 2.1设计原那么 5 2.2设计依据 6 第三章方案总体设计 7 3.1总体架构 7 3.2亮点优势 8 3.2.1先进的AI Cloud技术框架 8 3.2.2领先的视频图像处理技术 8 3.2.3便捷的Poe供电模式 8 3.2.4无感式学生人脸点名 8 3.2.5精准地师生行为分析 9 3.2.6丰富的场景业务应用 9 3.2.7高价值的业务数据 9 第四章系统详细设计 10 4.1学生人脸点名系统 10 4.1.1系统架构 10 4.1.2安装示意图 11 4.1.3设备组成 11 4.1.4功能亮点 13 4.2学生行为分析系统 14 4.2.1系统架构 14 4.2.2安装示意图 15 4.2.3设备组成 15 4.2.4功能亮点 17 4.3 2机位AI课堂系统 18 4.3.1系统架构 18 4.3.2安装示意图 19 4.3.3设备组成 20 4.3.4功能亮点 24 4.4 3机位AI课堂系统 26 4.4.1系统架构 26 4.4.2安装示意图 27 4.4.3设备组成 27 4.4.4功能亮点 32 第五章业务详细设计 35 5.1业务概述 35 5.2课堂考勤 35 5.2.1业务背景 35 5.2.2业务方案 36 5.3课堂督查 40 5.3.1业务背景 40 5.3.2应用功能 41 5.4资源管理 43 5.4.1应用现状 43 5.4.2应用功能 44 5.5课堂分析 51 5.5.1应用现状 51 5.5.2 AI分析维度 53 5.5.3课堂行为分析 54 5.5.4课堂专注度分析 56 5.6班牌发布 59 5.7信息查询 60 第六章成功案例 61 6.1上海杨浦高级中学 61 6.2济南市平阴县职业中等专业学校 61 6.3杭州第11中学 62 第七章项目配单 64 图片目录 图1.业务总体架构 7 图2.系统架构1 10 图3.安装示意图 11 图4.二代学生人脸抓拍机 11 图5.课堂人脸比对效劳器 12 图6.系统架构2 14 图7.二代学生人脸抓拍机 15 图8.课堂人脸比对效劳器 16 图9.系统架构3 19 图10.安装示意图 19 图11. K系列智能录播主机〔poe〕20 图12.教师4K深眸摄像机〔poe〕21 图13.二代学生人脸抓拍机 22 图14.抗回音拾音器 23 图15.录播触控键盘〔无线接入〕23 图16.系统架构4 26 图17. K系列智能录播主机〔poe〕28 图18.教师4K深眸摄像机〔poe〕29 图19.学生4K深眸摄像机〔poe〕30 图20.二代学生人脸抓拍机 31 图21.抗回音拾音器 32 图22.录播触控键盘〔无线接入〕32 图23.考勤管理的重要性 36 图24.教师画面 37 图25.教师考勤记录 37 图26.学生画面 38 图27.人脸点名结果 38 图28.考勤分析报表 39 图29.巡查内容 40 图30.实时巡课示意图 41 图31.实时巡课评价示意图 42 图32.智能巡课 42 图33.巡课分析报表 43 图34.全校课程 44 图35. CS客户端 45 图36. BS端直播 45 图37. 客户端直播 46 图38.课程点播 47 图39.校级优课评选 47 图40.评选课程列表 48 图41.评论打分 48 图42.评论打分 49 图43.个人中心 49 图44.视频编辑 50 图45.传统课堂 51 图46. AI课堂 52 图47. AI分析维度 53 图48.行为分析种类 54 图49.班级行为统计分析 54 图50.班级行为比照分析 55 图51.班级行为趋势分析 55 图52.全校行为统计分析 56 图53.学生专注度分析原理 57 图54.学生专注度指数比照图 57 图55.班级专注度比照图 58 图56.班级专注度趋势图 58 图57.成绩与专注度指数碰撞分析 59 图58.电子班牌 59 图59.消息推送 60 图60.上海杨浦高级中学 61 图61.平阴县职业中等专业学校 61 图62.杭州第11中学 62 第 一 章 背景分析 1.1 理念背景 因材施教是教学中一项重要的教学方法和教学原那么，在教学中根据不同学生的认知水平、学习能力以及自身素质，教师选择适合每个学生特点的学习方法来有针对性的教学，发挥学生的长处，弥补学生的缺乏，激发学生学习的兴趣，树立学生学习的信心，从而促进学生全面开展。因材施教的教育理念最早出自论语·先进篇。 子路问：“闻斯行诸？〞 子曰：“有父兄在，如之何其闻斯行之？〞 冉有问：“闻斯行诸〞 子曰：“闻斯行之。〞 公西华曰：“由也问，闻斯行诸？子曰，‘有父兄在’；求也问闻斯行诸，子曰‘闻斯行之’。赤也惑，敢问。〞 子曰：“求也退，故进之；由也兼人，故退之。〞 上文讲述的是孔子与其弟子的一段对话，孔子面对不同弟子提出的同一问题，根据他们不同的秉性和条件，给出了不同的答案，可见“因材施教〞这一理念对于教师、家长、学校以及教育公平的实现都具有重要意义。 1.2 政策分析 2023年8月29日中共中央政治局审议通过了关于深化考试招生制度改革的实施意见，意见中明确提出“增强高考与高中学习的关联度，考生总成绩由统一高考的语文、数学、外语3个科目成绩和高中学业水平考试3个科目成绩组成。保持统一高考的语文、数学、外语科目不变、分值不变，不分文理科，外语科目提供两次考试时机。计入总成绩的高中学业水平考试科目，由考生根据报考高校要求和自身特长，在思想政治、历史、地理、物理、化学、生物等科目中自主选择〞。 2023年1月国务院印发的国家教育事业开展“十三五〞规划为各学校校园信息化建设指明了方向，规划中明确指出“要遵循教书育人规律、遵循学生成长规律，以学生为主体，以教师为主导，创新育人模式，培育和践行社会主义核心价值观，不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养，让学生成为德才兼备、全面开展的人才；全力推动信息技术与教育教学深度融合。建设课程教学与应用效劳有机结合的优质在线开放课程和资源库，全面推进“优质资源班班通〞，鼓励教师利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资源。深入推进“网络学习空间人人通〞，形成线上线下有机结合的网络化泛在学习新模式。引导学校与教师依托网络学习空间记录学生学习过程，进行教学综合分析，创新教学管理方式。鼓励学校利用大数据技术开展对教育教学活动和学生行为数据的收集、分析和反响，为推动个性化学习和针对性教学提供支持。支持各级各类学校建设智慧校园，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。鼓励高等学校基于互联网开展学历与非学历继续教育。〞 2023年4月13日教育部印发的教育信息化2.0行动方案中明确指出“以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为根底，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构；构建智慧学习支持环境。加强智慧学习的理论研究与顶层设计，推进技术开发与实践应用，提高人才培养质量。大力推进智能教育，开展以学习者为中心的智能化教学支持环境建设，推动人工智能在教学、管理等方面的全流程应用，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，探索泛在、灵活、智能的教育教学新环境建设与应用模式。〞 这一系列政策有效地促进了人工智能技术与课堂教学的结合，这种结合不再是单一系统的建设，而是具备环境全面感知、网络无缝互通、海量数据支撑、开放学习环境、师生个性效劳等特征。 1.3 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，选择自身开展的层次班级上课，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技术的不断开展，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 教学质量的上下关系到学校的生存和开展，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上下之分；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/弱项上进行改良提升，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气氛，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。 1.4 总体目标 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。 第 二 章 方案总体思路 2.1 设计原那么 系统建设一般遵循如下几点原那么： 1) 统一标准，资源共享原那么 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，充分利用网络根底、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) 开放性原那么 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，那么系统维护的本钱就会不断增加。 3) 无缝集成原那么 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) 先进性原那么 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开展的挑战时，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