CN112308748A - 一种基于ai软件系统的教学应用系统、方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于AI软件系统的教学应用系统，所述教学应用系统包括：本地服务器；与本地服务器数据连接的AI软件系统；以及与本地服务器数据连接的智能终端；其中，所述的AI软件系统基于人工智能应用框架进行开发，当智能终端访问本地服务器时，所述智能终端的数据读取运行于本地的服务器上。此外，本发明还公开了一种教学应用方法，所述教学应用方法通过上述的教学应用系统进行教学。另外，本发明还公开了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理执行时实现上述的教学应用方法。
Description
技术领域
本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种教学应用系统、方法及介质。
背景技术
AI人工智能目前在商用服务上的技术是很发达和先进的，例如：具有腾讯AI开放平台、华为ModelArts等商用开放平台，上述商用开放平台具有样本量大，功能丰富，算法领先的优势。
然而，却鲜有涉及针对教学系统的开放程序。而目前随着教育领域对智能化的要求，传统的课堂教学模式越来越难以满足对于当代教育需求。
此外，现有技术中的AI教学存在以下缺点：
1、需要规划建设全新的实验室，对于学校建设规划有较高的要求，需要独立的实验室位置；
2、如果学校想开展AI教学需要升级学生电脑配置，否则不能满足AI教学项目算力的需求，提高学校开展教学的成本和硬件配置门槛。
3、大部分人工智能实验室依赖高门槛的云服务，在大班教学场景下，网络服务会带来一系列问题，当前校园网络带宽与稳定性无法满足多人同时上课，同时云服务平台会进行自动升级迭代，加重备课负担等问题，导致AI教学落地困难。
4、人工智能教学成果展示困难。
基于此，期望获得一种基于AI软件系统的教学应用系统，所述的教学应用系统针对教学场景，可以实现人工智能教学，极好地满足了目前对于智能化教育的需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于AI软件系统的教学应用系统、方法及介质。
为了实现上述目的，本发明提出了一种基于AI软件系统的教学应用系统，所述教学应用系统包括：
本地服务器；
与本地服务器数据连接的AI软件系统；
以及与本地服务器数据连接的智能终端；
其中，所述的AI软件系统基于人工智能应用框架进行开发，当智能终端访问本地服务器时，所述智能终端的数据读取运行于本地的服务器上。
本案发明人分析了目前市场上提供的AI教学解决系统，认为目前的AI教学解决系统主要分为两大方向，一方面是AI应用，另一方面是AI教学方向。其中，AI应用主要偏向智慧校园应用方向，以实现AI门禁打卡、AI智能阅卷等功能为主；而AI教学则主要是实现人工智能知识及项目的教授。
然而，现有技术的难题在于，教育领域对于AI学习的环境要求极高，其需要教学场所具备极高的网络配置，而应用的终端装置例如PC电脑也需要有极高的性能，例如AI学习过程中对于图形处理计算量较大，因而GPU的配置需要较高，这样势必使得教学场所需要投入大量金钱购置硬件。
另外，由于教学应用系统对于相关教学老师的要求也较高，需要及时地更新现有的知识储备，在教学时需要教授较为前沿的理念，因此，教学应用系统需要实时更新。
而本发明所述的教学应用系统极好地解决了现有技术的难题，其通过配置本地服务器，解决了现有技术需要大量硬件配置的难题，此外，简单地通过数据连接既可以做到教学应用系统的及时更新。
优选地，所述AI软件系统根据权限划分账号，所述账号包括超级管理员账号以及一般用户账号，其中，所述超级管理员账号拥有所有功能的访问权限，并可以设置一般用户账号的访问权限。
优选地，所述AI软件系统包括课程学习功能模块、编程模型练习功能模块、课堂管理功能模块以及智能终端部署调试功能模块。
优选地，所述编程模型练习功能模块基于Python编程。
优选地，所述本地服务器被配置为Python 3。
优选地，所述智能终端与本地服务器之间通过数据线缆连接，例如：所述智能终端与接入本地服务器的电脑之间通过数据线缆连接，从而访问本地服务器。
更为优选地，所述的数据线可实现主从机之间相互通信，其通信方式基于双主机pip模式。
此外，本发明还公开了一种教学应用方法，所述教学应用方法通过所述的教学应用系统进行教学。
优选地，所述的教学应用方法包括以下步骤：
通过本地局域对本地服务器进行布局设置；
AI软件系统与本地服务器进行数据连接，以更新本地服务器内的数据参数；
用户通过智能终端与本地服务器进行数据交互。
另外，本发明还公开了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理执行时实现上述的教学应用方法。
与现有技术相比，本发明具有如下所述的优点以及有益效果：
1、本发明为一种应用于教育校内的一套软硬件集成化的AI教学应用系统，能够通过集成化的方式免去上课连接教室电脑、编程控制、算法调试等需要额外接线的问题，采用本地服务器资源调用的方式，以软硬件结合的方式，更好地帮助学校开展AI教学，具有便捷可扩展性、可落地实践操作性。
2、本发明所述的教学应用系统满足AI教学功能，操作简便，安全性高监控性强，智能，权限管理机制完善。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的流程示意图；
图2示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的智能终端的数据传输结构；
图3示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的智能终端的结构；
图4示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用方法在一种实施方式下的系统架构图；
图5示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的系统框架图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，在本实施例中，所述教学应用方法采用如图5所示的教学应用系统进行教学，其包括如下步骤：
通过本地局域对本地服务器进行布局设置；
AI软件系统(即图中所示的格物象教学实践平台)与本地服务器进行数据连接，以更新本地服务器内的数据参数；
用户通过智能终端与本地服务器进行数据交互。
具体来说，所述教学应用方法具有以下优点：
1、建立了合理的分权管理机制：根据需要设置管理角色，管理角色分为超级管理员以及一般用户，其中，超级管理员：拥有所有功能的最高权限。而一般用户(例如学生账号)：拥有除学生管理中心的其他功能。
2、信息管理规范真实高效：实时更新，数据库方式存储，根据需要在前台显示；
3、平台下所有操作，易学易用，操作简便，软件跳转简单。
4、资源分配技术合理：满足教学中最高56人的教学场景使用，人数可以进行后台设置，满足同时多人并发计算的教学场景。
而对于本发明所述的技术方案，其内部程序中内置了课程学习，实现了智能终端可以访问学习的功能，并且智能终端可以实现Python程序编写。
并且，还可以通过连通服务器，以调用模型数据。
此外，还可以通过智能终端(即图中的拿铁熊猫智能终端的连通)实现人机间的交互。
另外，本发明所述的技术方案还可以通过对一般用户的账号管理，实现班级组管理以及学生账号管理。
关于本发明所述的AI软件系统，其在本实施例中采用的是格物象教学实践平台，但是可以想到的是在一些其他的实施方式中，本领域内技术人员也可以根据实施方式的具体情况，设置其他适用于本系统的逻辑规则的AI软件。
在本实施方式中，格物象教学实践平台可以设置在学生电脑端，通过局域网访问本地服务器，而所有课程和模型训练、数据读取都运行在AI服务器上，不受学生机配置限制。
所述的课程包括了基于全国陆续发布6个版本的高中人工智能教材及《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中《人工智能初步》的课程标准要求，在格物象教学实践平台中，提供了20余节系统课程内容，覆盖AI人工智能核心算法、AI应用领域计算机视觉、自然语音处理等原理，老师和学生可以登录格物象教学实践平台，进行图文并茂的核心算法和原理学习。
例如，在课程中，可以通过动画交互的形式能够让学生直观地感知到搜索算法的运算过程，同时可以对照学习课程中对应的Python核心代码，有效地降低了学习难度；每节课程还设置有学生拓展实践环节，理论与实践相结合。
此外，在本实施方式中，格物象教学实践平台还可以实现Python编辑以及AI项目训练。具体来说，格物象教学实践平台基于应用广泛的人工智能应用框架开发，学生可以快速进行项目制作与课程实践，平台提供官方应用案例，覆盖了经典算法、人脸识别、语音识别等应用方向。
另外，格物象教学实践平台还有基于电脑的在线运行体验项目，例如：猫狗识别，该项目运用了图像分类算法模型，制作一个猫狗识别分类器，可对图片中的猫狗进行识别分类；会议记录项目，基于语音识别算法模型，识别出录制的英文语音，模拟会议记录工具，让学生了解语音识别的工作原理。
另外，本发明所述的教学应用系统可以通过智能终端进行部署与调试，具体来说，学生使用提供的离线硬件——即智能终端，部署模型进行离线项目呈现，实现日常教学项目与AI比赛项目的无缝衔接，完美地解决了学生AI项目难以展示的问题。
再者，可以通过本发明所述的教学应用系统进行课堂管理，老师可通过服务器信息中查看AI服务器中配置资源情况，并且实时掌握资源占用并进行管理，更加优化服务器资源的利用。
老师具有班级管理功能，因此，如图1所示，当判断该账号为教师账号时，会判定其具有超级管理员权限，使得拥有教师账号的使用者可以进行班级管理以及服务器资源管理的权项，以方便老师随时随地设置班级信息，查看学生的储存资源，对于资源占比较大的可以进行删除和资源重置，更好的保证当前上课的学生使用情况。
图2示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的智能终端的数据传输结构；图3示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的智能终端的结构；
如图2和图3所示，在本发明所述的技术方案中，数据线缆为双主机pip模式开发使用的主从机之间相互通信的连接线(即PIP AI Cable)，其内置虚拟网络芯片，支持USB转以太网，并兼容任何远程控制协议，如NX、RDP和VNC。通过pip形式实现了平时的学生电脑系统与教学应用系统之间的无缝交互。
通过该数据线缆可以使得学生电脑与智能终端之间实现数据传输和远程有线调试，无需额外的配置，并且并不影响学生电脑及能终端设备的联网功能。
并且进一步参考图2可以看出，智能终端上包括可触摸显示屏、可分离控制MIC以及一体摄像头，从而实现视觉、语音等领域项目，同时具有良好的扩展性，可通过卡片式扩展口1外接例如小车移动平台以及开源硬件，扩展快捷稳定，实现更加丰富的AI应用项目，呈现AI人工智能相关比赛需求无压力。
此外，智能终端上还包括舵机云台，所述舵机云台与一体摄像头和/或麦克风连接。
此外，在本发明所述的技术方案中，在智能终端上设有扩展口，扩展口的方式首次尝试采用卡片式连接的方式，易于拔插的电子元件连接基座设计，创新了在教育领域中开源硬件的连接方法，能够稳定且快速，减少课堂使用操作用时。
此外，本案中的智能终端设备上的一体摄像头，通过磁吸式固定方式与主体进行固定，能方便拆卸，即一体摄像头非常便于在智能终端上使拆卸使用，当拆卸下来时，一体摄像头可以接在学生电脑的USB口，作为普通摄像头使用，因为在AI项目中有大量图像识别的项目需要电脑具有摄像头设备，但是目前校内的学生机设备大多没有摄像头设备，因此，优选地，可以在智能终端设备上设置摄像头。
图4示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用方法在一种实施方式下的系统架构图。
如图4所示，本发明所述的基于AI系统的教学应用系统包括了服务器以及与服务器连接的若个用户端，其中用户端包括了与服务器连接的智能终端以及通过智能终端与服务器连接的PC端，PC端根据用户权限的不同，分为了老师电脑以及学生电脑。
需要说明的是，在本实施方式中，服务器通过AI教学服务器对基础设备进行设置，即通过本地局域对本地服务器进行布局设置，使得本案的教学应用系统可以满足五十六个人的使用。
使用时，格物象教学实践平台与本地服务器进行数据连接，以更新本地服务器内的数据参数；而用户通过智能终端可与本地服务器进行数据交互。
图5示意了本发明所述的基于AI软件系统的教学应用系统在一种实施方式下的系统框架图。
如图5所示，AI教学服务器可以配有高性能GPU，以有利于进行AI模型训练、模型的数据存储运算，教学过程中可以无需访问云端服务器，即可实现本地化模型训练的需求。
而通过局域访问，使得应用本案的格物象教学实践平台可以实现数据打标签以及模型训练。
而通过PIP AI Cable的数据连接，使得智能终端可以被一键部署。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。
此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种基于AI软件系统的教学应用系统，其特征在于，所述教学应用系统包括：
本地服务器；
与本地服务器数据连接的AI软件系统；
以及与本地服务器数据连接的智能终端；
其中，所述的AI软件系统基于人工智能应用框架进行开发，当智能终端访问本地服务器时，所述智能终端的数据读取运行于本地的服务器上。
2.根据权利要求1所述的教学应用系统，其特征在于，所述AI软件系统根据权限划分账号，所述账号包括超级管理员账号以及一般用户账号，其中，所述超级管理员账号拥有所有功能的访问权限，并可以设置一般用户账号的访问权限。
3.根据权利要求1所述的教学应用系统，其特征在于，所述AI软件系统包括课程学习功能模块、编程模型练习功能模块、课堂管理功能模块以及智能终端部署调试功能模块。
4.根据权利要求3所述的教学应用系统，其特征在于，所述编程模型练习功能模块基于Python编程。
5.根据权利要求1所述的教学应用系统，其特征在于，所述本地服务器被配置为Python3。
6.根据权利要求1所述的教学应用系统，其特征在于，所述智能终端与接入本地服务器的电脑之间通过数据线缆连接，从而访问本地服务器。
7.根据权利要求6所述的教学应用系统，其特征在于，所述的数据线可实现主从机之间相互通信，其通信方式基于双主机pip模式。
8.一种教学应用方法，其特征在于，所述教学应用方法通过如权利要求1-7中任意一项所述的教学应用系统进行教学。
9.根据权利要求8所述的教学应用方法，其特征在于，所述的教学应用方法包括以下步骤：
通过本地局域对本地服务器进行布局设置；
AI软件系统与本地服务器进行数据连接，以更新和访问本地服务器内的数据参数；
用户通过智能终端与本地服务器进行数据交互。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时实现如权利要求8或9所述的教学应用方法。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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