秦淮區區域課堂AI常態錄播建設初探

黃震

摘要：隨著科學技術地不斷進步，2017年AI概念迅速升溫，伴隨著科技的進步教育事業也得到了發展，AI進入校園，建設智慧校園已然成為新的趨勢，他能給教育教學帶來更多的可能性，使得教師更好多了解學生，實現共性化教學。該文就秦淮區區域課堂AI常態錄播進行簡單分析。

關鍵詞：課堂AI;常態錄播;建設

中圖分類號：6642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）29-0219-02

1建設背景

2017年南京市啟動了智慧校園創建工作，要求到2020年全市的中小學100%創建成為智慧校園。本次智慧校園創建工作重在應用，特別是智慧課堂的應用。圍繞秦淮區智慧校園創建工作的總體規劃，本著以應用推動硬件建設的原則，結合區域內各學校的實際情況，我們在2017年下半年開始了AI課堂錄播系統的建設與探索。

2建設思路

錄播教室一直是裝備建設中的一個痛點，以往建設的錄播教室裝修豪華，設備先進，但是往往逃不開“建了沒人用，錄了沒人看”的現實狀況。為了改變這種現狀，我區開始探索在人工智能背景下錄播教室的建設。這次一改以往重硬件的思路，改為重軟件、重數據、重常態化，投入較少的資金，以常態化錄播教室為工具，持續的收集課堂教與學的第一手數據，結合人工智能的技術，利用大數據模型，為課堂教學提供數據支撐，指導教師改善自己的教，幫助學生更好的學。

3設備選型

2018年秦淮區結合智慧校園創建工作，第一批共建設了9所學校的9間教室，在籌備建設的前期，我們首先開始了設備選型工作。通過中心組合議，我們確定了以下需求：

硬件需求：

（1）攝像機分辨率4K以上，教室全景、學生特寫、面部識別攝像頭組合在一起。

（2）攝制時攝像頭不能轉動（會影響學生注意力）;

（3）安裝方便，不影響教室美觀。

（4）服務器部署在區域城域網中，保護數據的私密性。

軟件需求：

（1）能夠通過人臉識別系統采集課堂學生行為數據，教師行為數據。

（2）能夠導入班級課表，自動歸類抓取的數據。

（3）能夠根據獲取的數據，建立課堂狀態、教師狀態、學生狀態等數據模型，并提供相應的報表。

當時能夠提供AI常態化錄播系統的廠家還不多，能夠滿足我們功能需求的更少，為了更好地完成這項建設任務，我們采用了和廠家共同研發的方式，選取了三家研發實力較強的國內知名廠家合作。通過為期三個月的測試，最終選取了合作廠家，完成了這個項目的建設。

4建設實例

圖1是某一個班半個月時間所收集到的課堂原始數據。

從圖1中我們能夠看出這段時間總共收集到21185條數據，包括閱讀、書寫、舉手、起立等行為數據，還包括高興、厭惡、難過、憤怒等表情數據，通過數據建模就能夠進行一些簡單的統計，如圖2所示。

除了簡單統計功能之外，我們還能夠通過人工智能的分析做出一些高級的判斷，比如以下是中山小學某個班使用AI錄播教室后，根據產生的數據做出的課堂學生專注度指數的分析。

圖3中顯示的是該班語文課上學生專注度的指數情況，中間的白線是這個班的平均專注度指數，綠色的點是這個班孩子分布的情況，上面的兩個孩子（橙色的點）明顯高于班級的平均值，與中山小學李萬青校長溝通后得知，這兩個孩子是這個班的兩名學優生，上課時格外認真;最下面的一個孩子（橙色的點）是這個班的學困生，上課基本不聽。數據呈現的結果與實際情況相符，李校長非常高興，認為這個數據非常有價值，便于他及時了解每一個學生階段性的學習狀況。

圖4是大光路小學某個班使用后，根據產生的數據做出的課堂學生專注度指數的分析。

這個圖左下角的龍彥竹同學是這個班成績最好的學生，但是數據顯示她上課時專注度卻不高，與班主任了解后發現，這個孩子非常聰明，一學就會，上課時許多知識她都了解，所以聽課時不是很專注，通過分析可以看出這個孩子存在“吃不飽”的狀況，老師可以額外的給這個孩子“加量”了。另外，圖中橙色點的學生也有一些與他們實際學習情況不符。

通過以上兩個例子可以看出，常態化AI錄播系統能夠采集并分析出一些有價值的課堂數據，它的價值至少體現下以下3個方面：

（1）教學管理“有跡可循”。如何評價一位教師是否認真教學、積極工作，僅僅看考試成績是不科學也不夠合理的。有了錄播系統反饋的數據，教導處可以看出這個班級學生的綜合學習狀態，如果上每一節課學生的專注度都不高，此時可以提醒班主任，需要在學習習慣上加強教育;如果是某一門學科學生專注度離散較大，則可以通過進一步聽課，觀察該名教師的授課情況，進而做出合理的評價。

（2）教學設計“有據可依”。教師進行教學設計，應該是針對班級學生的特點對教材進行個性化重組。然而現實中，很多老師都是按照教材“照本宣科”，為了完成任務的教學對學生來說起不到任何促進的作用。現在有了課堂反饋數據的分析，可以引導教師反思為什么這節課學生專注度不高，采用怎樣的教學方式才能吸引學生的注意。及時總結教學中的得與失，提煉有用的教學策略，積累足夠的教學經驗，讓自己的教學設計更加合理高效。

（3）家校溝通“有話可說”。面對家長的詢問，教師在溝通時一般說的都是“套話”——“還不錯”“挺好的”“上課不認真”……學生不聽課，注意力不集中，具體到什么程度呢？教師說不出來。有了課堂數據的分析，教師再和家長溝通時，就可以用數據說話，可以拿孩子的專注度和全班平均值進行比較，還可以告訴家長孩子在不同學科中或者不同時間段中專注度的差異，以此尋找解決學習問題的方法。

這套系統使用后，校長和任課老師對這樣的形式都非常認同，也認為這些分析數據是有價值的。但是我們覺得光有課堂數據還不能對一個學生做出全面客觀的分析，還是會有分析與實際情況不符的現象，這時候就需要其它系統數據的支持，比如作業數據、考試數據、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年我們正在構建秦淮區教育大數據系統，希望建立統一的數據標準，把各個系統的數據能夠匯集起來，如果成功，對我們的教學將會起到更加明顯的促進作用。

5存在的不足

（1）人工智能技術在課堂教與學方面發展得還不夠快，分析的模型還不夠多，分析的結論有時候不夠準確，我們希望相關的企業能夠與教育主管部門積極溝通，加速推進AI課堂錄播系統的研發，為提高教育質量、促進教育公平做出更大的貢獻。

（2）此次常態化錄播系統部署過程中我們發現，部分學校的領導仍然把錄播教室當作面子工程來做，希望建設的豪華，并不能理解常態化錄播相對傳統精品錄播產生的變革;部分教學第一線的教師，還不能接受這種新興的事物，錯誤地認為這是監視、管控他們的工具。我們要進一步加大宣傳的力度，提升校長和教師們的信息素養，希望在2019年的智慧校園建設中，常態化AI智慧錄播教室能夠走進更多的普通教室。

6結束語

通過此次建設的嘗試，我們認為區域推動AI常態化錄播教室建設的優勢更加明顯，能夠使教育主管部門及時地了解各個學校之間教學狀態的差異，及時調配教育資源，促進教育公平;提升學校整體教育質量，幫助學校針對性的加強教學管理;幫助教師掌握班級學習情況，推進個性化教學。未來，AI常態化錄播系統必將走進更多的智慧教室。