CN111445361A - Ai智慧教育系统 - Google Patents

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CN111445361A CN202010199966.8A CN202010199966A CN111445361A CN 111445361 A CN111445361 A CN 111445361A CN 202010199966 A CN202010199966 A CN 202010199966A CN 111445361 A CN111445361 A CN 111445361A
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Abstract

本发明涉及信息管理技术领域，尤其是一种AI智慧教育系统；监控中心模块，用于对教室内部监控设备拍摄画面进行显示，显示所有的教室的名称及教室对应信息；教务中心模块，用于记录教师姓名、教室信息、登陆账号信息、登录时间、行为记录；通过教师姓名、设置开始时间与结束时间来进行查找；用于添加、修改、查看课表内容；用于通过教室名称搜索教室进行教室预约；统计报表模块，用于展示一定周期内教室使用率；统计并展示一定周期内教师出勤率，教师授课累计课时排行；设备管理模块，用于教室的快速搜索，其实现教室远程集中管理控制，降低教室管理维护工作量，提升管维效率。

Description

AI智慧教育系统
技术领域
本发明涉及信息管理技术领域，尤其是一种AI智慧教育系统。
背景技术
当前，云计算、大数据、物联网、移动计算等新技术不断涌现，各行业信息化步伐不断加快，社会整体信息化程度不断加深，信息技术对教育的革命性影响日趋明显。随着战略推进，对各高校建设以及其学科建设提出了更高要求，高校要培养拔尖创新人才，大力推进个性化培养，全面提升学生的综合素质、国际视野、科学精神和创业意识、创造能力。相应地，学校需要开展对传统教学模式的革新，模式建设需要环境支撑，创新教学环境建设将成为重要一环。
现今，将信息技术与教育教学融合，借助“智慧教室”实施“智慧教学”已经成为了国家和社会发展的宏观需求。智慧教室不仅是国家中长期教育规划中实现教育现代化、培养创新人才、创建学习型社会的关键媒介，还是教育信息化体系架构的核心组成内容。
学校智慧校园建设已颇具成效，给师生带来了极大便利，同时学校也意识到在教室建设层面投入尚显不足，在信息化高速发展、人才培养模式急需变革的今天，现有教室已无法满足师生需求：
问题一：教学模式支撑问题，高教信息化从管理信息化转向教学信息化，服务教学、创新教学模式支撑成为新的建设重点，当前缺少对混合式学习、研讨型教学等模式的有效支撑，老师教学管理工作量大、效率低，课堂学生参与度低，缺少有效工具来提升教学效率和效果，缺少数据分析来提升教学效率。
问题二：教学环境问题，老师使用教室台式机开展教学场景，可靠性低，易感染病毒，造成教学中断，引发教学事故；老师使用自带笔记本开展教学场景，设备转接投屏费时费力，兼容问题显著，影响教学开展，老师手机获取的教学素材，无法有效展示；且老师被讲台绑定，活动范围受限，不利于师生互动。学生缺乏便捷的内容展示途径，互动展示难以常态化。教室人多拥挤，无法提供舒适学习环境，光环境与温度等问题对学生学习状态有明显影响，教室环境缺少数据化精确管控，难以保证师生处于适宜的教学环境
问题三：管理问题：教室设备多、连线复杂、可维护性低、pc病毒问题难解决；教室分散，无法实现可视化集中管理，管理工作量大。
发明内容
鉴于现有技术的缺陷，本发明提供一种AI智慧教育系统，其实现教室远程集中管理控制，降低教室管理维护工作量，提升管维效率。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是AI智慧教育系统，其包括综合管理系统，其包括监控中心模块、教务中心模块、统计报表模块及设备管理模块；
监控中心模块，用于对教室内部监控设备拍摄画面进行显示，显示所有的教室的名称及教室对应信息；
教务中心模块，用于记录教师姓名、教室信息、登陆账号信息、登录时间、行为记录；通过教师姓名、设置开始时间与结束时间来进行查找；用于添加、修改、查看课表内容；用于通过教室名称搜索教室进行教室预约；
统计报表模块，用于展示一定周期内教室使用率；统计并展示一定周期内教师出勤率，教师授课累计课时排行；
设备管理模块，用于教室的快速搜索，教室通信状态监控、查看串口和受控设备情况。
进一步的，所述教室对应信息包括告警事件名称、告警事件描述、解决状态、首次告警时间、最新告警时间、重复次数信息。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括AI教学行为分析系统，其包括教学行为分析模块、学生行为分析模块及学生表情分析模块；
其中，教学行为分析模块，用于对教室内的监控设备采集老师及学生行为，将采集到的教学行为进行分类并且随时间进度对各种类型的教学行为进行生成出现时间及持续时长的教学行为可视化图表；
学生行为分析模块，用于对教室内的监控设备采集到的学生动作进行识别，并可对头部、身体、四肢进行实时分割与追踪，用于对采集到的学生进行整体性动作分析，并输出学生行为变化趋势图表；
学生表情分析模块，用于对教室内的监控设备采集到的学生扫描面部动作、扫描肌肤变化的纹理，并结合可变形点的星系建立面部详细模型并反馈，输出表情信息。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括教学课堂大数据模块，用于根据所述教学行为分析模块输出的教学行为可视化图表、学生行为分析模块输出的学生行为变化趋势图表以及学生表情分析模块输出的表情信息生成课堂质量报告。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括多屏调度系统，用于切换授课模式及小组讨论模式；所述授课模式为所有屏幕显示老师授课内容，所述小组讨论模式为屏幕显示组内学生分享内容。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括智能控制中心，用于通过无线连接控制教室内设备，所述教室内设备包括LED灯、智能开关、智能温度计、电动窗帘、空调及投影仪。
基于上述技术方案，建设教室物联网控制系统，灯光、空调、窗帘统一管理和控制，适用于多种教学场景，环境感知，智能控制，使师生处于舒适的教学环境，进行愉悦有效的教与学。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括互动教学系统，其包括课堂互动模块、作业管理模块；
其中课堂互动模块，用于老师在课堂上发起课堂互动题目；用于老师开启弹幕和同屏；
作业管理模块，用于老师在平台上布置作业后，学生收到作业提醒，学生通过终端设备提交作业，查看老师的批阅结果和成绩。
对本发明的进一步说明，本发明实现信息技术与教学模式的深度融合，打造新型教学空间，全面支持与推动混合式学习和研讨型课堂等新型教学模式开展，真正实现以学生为主体，能力培养为目标的高教教学新生态。教室设备高度集成，减少故障点，提升整体稳定性。实现教室远程集中管理控制，降低教室管理维护工作量，提升管维效率。将AI算法融入课前、课中、课后的教学实践中，基于互动教学，在学生不自知的情况下，通过AI算法将教学过程中真实、自然的教师与学生的行为数据、位置数据、肢体动作、表情数据等数据实时捕捉，结合实际教学现状与需求，进行多维度标签化的的数据分析，最终将非结构化数据标签化输出，实现教师教学评估、学生学习评测、教学管理决策支撑等功能，通过数据图表的方式将教学环节种的教学数据可视化还原在系统中，为提供课前、课中、课后多维度提升教学质量提供数据分析支撑。
本发明的有益效果：实现教室远程集中管理控制，降低教室管理维护工作量，提升管维效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。
图1为本发明逻辑架构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
AI智慧教育系统，其包括综合管理系统，其包括监控中心模块、教务中心模块、统计报表模块及设备管理模块；
监控中心模块，用于对教室内部监控设备拍摄画面进行显示，显示所有的教室的名称及教室对应信息；
教务中心模块，用于记录教师姓名、教室信息、登陆账号信息、登录时间、行为记录；通过教师姓名、设置开始时间与结束时间来进行查找；用于添加、修改、查看课表内容；用于通过教室名称搜索教室进行教室预约；
实现全校教室的远程集中管控，采用BS架构，管理员可以在任何可接入互联网的地点对所有智慧教室进行集中管理。能够实现远程教室巡课、设备监控、故障告警，远程管理与配置，教室预约，统计报表（教室使用率、设备使用率、设备故障分析、教师考勤）；支持与原有排课系统对接；支持对接学校原有一卡通系统等多项功能。
统计报表模块，用于展示一定周期内教室使用率；统计并展示一定周期内教师出勤率，教师授课累计课时排行；
设备管理模块，用于教室的快速搜索，教室通信状态监控、查看串口和受控设备情况。
进一步的，所述教室对应信息包括告警事件名称、告警事件描述、解决状态、首次告警时间、最新告警时间、重复次数信息。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括AI教学行为分析系统，其包括教学行为分析模块、学生行为分析模块及学生表情分析模块；
其中，教学行为分析模块，用于对教室内的监控设备采集老师及学生行为，将采集到的教学行为进行分类并且随时间进度对各种类型的教学行为进行生成出现时间及持续时长的教学行为可视化图表；
学生行为分析模块，用于对教室内的监控设备采集到的学生动作进行识别，并可对头部、身体、四肢进行实时分割与追踪，用于对采集到的学生进行整体性动作分析，并输出学生行为变化趋势图表；
学生表情分析模块，用于对教室内的监控设备采集到的学生扫描面部动作、扫描肌肤变化的纹理，并结合可变形点的星系建立面部详细模型并反馈，输出表情信息。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括教学课堂大数据模块，用于根据所述教学行为分析模块输出的教学行为可视化图表、学生行为分析模块输出的学生行为变化趋势图表以及学生表情分析模块输出的表情信息生成课堂质量报告。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括多屏调度系统，用于切换授课模式及小组讨论模式；所述授课模式为所有屏幕显示老师授课内容，所述小组讨论模式为屏幕显示组内学生分享内容。
系统构建于研讨型教室，每个学生小组配备一台交互智能平板，搭载RG-WLS-S1软件，与教师交互智能平板实现显示内容一键调度与分享，老师根据授课场景可以实现显示模式一键切换。
系统提供以下显示模式：
授课模式：所有屏幕显示老师授课内容，实现内容有效传递，使朝向不同方向就坐的学生、距离讲台远近不同的学生都可以清晰看到教师的授课内容，提供舒适的学习环境和氛围。
小组讨论模式：屏幕用于组内分享,显示组内学生分享内容，学生可以使用小组OPS参与教学互动，也可以使用自带PC、手机、Pad等终端通过无线投屏的方式参与教学活动，可以便捷地进行个人内容展示分享与讨论。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括智能控制中心，用于通过无线连接控制教室内设备，所述教室内设备包括LED灯、智能开关、智能温度计、电动窗帘、空调及投影仪。
需要说明的是，智能控制中心提供12口千兆自适应网口，其中有8口支持POE/POE+供电；提供2路交流220V电压输出，用于控制幕布的升降；支持串行通信1路RS232和6路RS485，分别用于控制外接设备，如大屏、门禁、智能物联网控制器等；提供直流12V电压输出，用于给相应外接设备供电，如门禁等；考虑到可扩展性，提供6路可编程I/O口，如智能楼宇控制的引入。
进一步的，所述AI智慧教育系统包括互动教学系统，其包括课堂互动模块、作业管理模块；
其中课堂互动模块，用于老师在课堂上发起课堂互动题目；用于老师开启弹幕和同屏；
作业管理模块，用于老师在平台上布置作业后，学生收到作业提醒，学生通过终端设备提交作业，查看老师的批阅结果和成绩。
互动教学系统解决教学上多种形式的课堂即时互动、课堂表现记录、课堂实时反馈和考勤记录等即时性课堂互动和教学过程记录。
解决教学上的作业布置、收集、查重、批改、分享和讲评的过程管理问题。解决教学上的在线话题讨论、师生私信等课堂时空延伸的即时交流问题。解决了教学上的测试无纸化和智能批改问题。解决了教学上资料的信息量大、多样化、碎片化、结构化、学习进度管理问题。解决了大班授课学生管理和助教协助的问题。解决了成绩可过程化、可量化的成绩管理问题。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.AI智慧教育系统，其特征在于：包括综合管理系统，其包括监控中心模块、教务中心模块、统计报表模块及设备管理模块；
监控中心模块，用于对教室内部监控设备拍摄画面进行显示，显示所有的教室的名称及教室对应信息；
教务中心模块，用于记录教师姓名、教室信息、登陆账号信息、登录时间、行为记录；通过教师姓名、设置开始时间与结束时间来进行查找；用于添加、修改、查看课表内容；用于通过教室名称搜索教室进行教室预约；
统计报表模块，用于展示一定周期内教室使用率；统计并展示一定周期内教师出勤率，教师授课累计课时排行；
设备管理模块，用于教室的快速搜索，教室通信状态监控、查看串口和受控设备情况。
2.根据权利要求1所述AI智慧教育系统，其特征在于：所述教室对应信息包括告警事件名称、告警事件描述、解决状态、首次告警时间、最新告警时间、重复次数信息。
3.根据权利要求1所述AI智慧教育系统，其特征在于：所述AI智慧教育系统包括AI教学行为分析系统，其包括教学行为分析模块、学生行为分析模块及学生表情分析模块；
其中，教学行为分析模块，用于对教室内的监控设备采集老师及学生行为，将采集到的教学行为进行分类并且随时间进度对各种类型的教学行为进行生成出现时间及持续时长的教学行为可视化图表；
学生行为分析模块，用于对教室内的监控设备采集到的学生动作进行识别，并可对头部、身体、四肢进行实时分割与追踪，用于对采集到的学生进行整体性动作分析，并输出学生行为变化趋势图表；
学生表情分析模块，用于对教室内的监控设备采集到的学生扫描面部动作、扫描肌肤变化的纹理，并结合可变形点的星系建立面部详细模型并反馈，输出表情信息。
4.根据权利要求3所述的AI智慧教育系统，其特征在于：所述AI智慧教育系统包括教学课堂大数据模块，用于根据所述教学行为分析模块输出的教学行为可视化图表、学生行为分析模块输出的学生行为变化趋势图表以及学生表情分析模块输出的表情信息生成课堂质量报告。
5.根据权利要求1所述AI智慧教育系统，其特征在于：所述AI智慧教育系统包括多屏调度系统，用于切换授课模式及小组讨论模式；所述授课模式为所有屏幕显示老师授课内容，所述小组讨论模式为屏幕显示组内学生分享内容。
6.根据权利要求1所述AI智慧教育系统，其特征在于：所述AI智慧教育系统包括智能控制中心，用于通过无线连接控制教室内设备，所述教室内设备包括LED灯、智能开关、智能温度计、电动窗帘、空调及投影仪。
7.根据权利要求1所述AI智慧教育系统，其特征在于：所述AI智慧教育系统包括互动教学系统，其包括课堂互动模块、作业管理模块；
其中课堂互动模块，用于老师在课堂上发起课堂互动题目；用于老师开启弹幕和同屏；
作业管理模块，用于老师在平台上布置作业后，学生收到作业提醒，学生通过终端设备提交作业，查看老师的批阅结果和成绩。
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