一种人工智能教学辅助系统的制作方法

本发明涉及教学辅助系统技术领域，尤其涉及一种人工智能教学辅助系统。

背景技术：

提高教学水平进程中的一个重要环节就是课堂教学水平的提高，而当前存在着教师在授课过程中，不能及时统计学生听课状况的问题，特别是对于大班授课，学生课堂听课状况的实时掌握也显得很困难。

当前教师多数的手段是通过提问和点名来确认考勤及听课状态，并且通过肉眼观察学生状态来确定学生本小节是不是听懂了，难以在授课结束后再回想起各个授课细节。

目前，已有智能教室(申请号:cn201710564230.4)用来统计学生的听课状况和教学质量的关联，但是不能实时给出授课教师关于教学进程中学生状况的实时细致对策提醒；亦有《一种基于人脸分析的教学质量评估系统》(cn201710556784.x)对学生的听课状况做实时分析，但是图像处理领域的技术，没有对教师反馈系统做过多陈述。

技术实现要素：

本发明通过屏幕实时为授课教师提供统计数据分析，实时告诉教师当前有多少学生属于认真听讲状态，可人工设置未听懂或未听课同学比例，超过设定值提醒教师对相应知识点再讲解或维持听课秩序。另一方面，通过麦克风抓取教师的授课语音并进行语音识别分析，查找教师讲解过程中停顿、不流畅较多的地方，并在系统中标记出来。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供一种人工智能教学辅助系统，包括：音频图像采集设备以及具有数据分析系统的计算机终端；

所述音频图像采集设备与所述计算机终端连接；

所述音频图像采集设备安置在教室的指定位置，所述音频图像采集设备采集授课音频及师生面部图像，所述计算机终端显示所述数据分析系统对所述授课音频及师生面部图像的分析数据，所述计算机终端依据设定阈值判断所述分析数据是否为异常情况，当判断为异常情况时发出提醒。

进一步地，所述音频图像采集设备包括人脸识别摄像头和麦克风，所述人脸识别摄像头和所述麦克风的安置数量均为一个或多个，不同的人脸识别摄像头与麦克风之间的数据耦合。

进一步地，所述计算机终端为一台电脑，该电脑界面上的显示信息包括：实时监控画面、授课内容信息窗口、课堂进度条、师生课堂状态实时统计图表以及异常情况实时提醒信息窗口。

进一步地，根据所述电脑界面上的显示信息人工标注某课堂进度下的课堂状态情况。

进一步地，该人工智能教学辅助系统还包括由投影幕布及投影仪组成的投影系统，所述投影系统与所述电脑连接，通过按钮或语音控制所述投影仪将所述电脑界面上显示的授课内容信息投放到所述投影幕布上。

进一步地，所述音频图像采集设备与所述计算机终端通过有线或无线方式连接；所述投影系统与所述电脑通过有线或无线方式连接。

进一步地，所述异常情况提醒的方式为电脑界面弹出提示框和/或电脑音响发出提示音和/或佩戴设备发出提示。

进一步地，所述计算机终端记录每堂课的界面显示信息，用于课后调取回放。

进一步地，所述计算机终端通信连接若干个移动终端，所述计算机终端通过人脸识别摄像头显示考勤情况，所述计算机终端对缺勤人员相应的移动终端发送提醒。

进一步地，所述计算机终端还包括评估分析系统，所述评估分析系统对教师的授课状态进行评估分析，并给出相关授课建议。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明通过人脸识别在完成学生考勤的同时，可通过软件系统对缺勤人员发送提醒功能，维持课堂纪律，对学生的课堂表现做记录，有违规现象出现，及时对授课教师进行提醒。分析学生的听课状态，统计数据在互动电子屏上显示，对学生状态未达到预设值情况时，对教师做出提醒；

通过摄像头和麦克风，对教师的授课状态进行监控，同时通过对比大数据分析，当前授课教师的授课状态(包括但不限于肢体动作，语言节奏，与同学的互动等)，在屏幕上实时显示教师应注意的事项。

课后，数据分析系统通过对整堂课的数据分析，并对教师的授课给出改进意见和建议，教师可调取和回放某课堂的授课信息。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的人工智能教学辅助系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的人工智能教学辅助系统的电脑界面显示信息示意图。

【附图说明】

1-电脑；2-电脑屏幕；3-授课内容信息展示窗口；4-课堂进度条；5-异常情况弹窗提醒；6-当前时间进度条上的提示按钮；7-师生课堂状态统计分析饼图；8-摄像头实时监控显示画面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一：

本发明所述的人工智能教学辅助系统，图1为该系统的结构示意图，如图1所示：音频图像采集设备以及具有数据分析系统的计算机终端；

所述音频图像采集设备与所述计算机终端连接；

所述音频图像采集设备安置在教室的指定位置，所述音频图像采集设备采集授课音频及师生面部图像，所述计算机终端显示所述数据分析系统对所述授课音频及师生面部图像的分析数据，所述计算机终端依据设定阈值判断所述分析数据是否为异常情况，当判断为异常情况时发出提醒。

该人工智能教学辅助系统还包括由投影幕布及投影仪组成的投影系统，所述投影系统与所述电脑连接，通过按钮或语音控制所述投影仪将所述电脑界面上显示的授课内容信息投放到所述投影幕布上。

在一个具体的实施例中，所述音频图像采集设备包括人脸识别摄像头和麦克风，所述人脸识别摄像头和所述麦克风的安置数量均为一个或多个，不同的人脸识别摄像头与麦克风之间的数据耦合。

由于教师在教室内位置不固定，摄像头要求能采集到教师的全部音频及面部图像，可按照实际授课教室位置，分别在教室及讲台四周一个但不限于一个角度进行图像和声音采集。

对于采集教师音频的麦克风，让其实现扩音和音频采集的功能。对于采集学生音频数据的麦克风，只实现音频采集功能即可。

在一个具体的实施例中，所述计算机终端为一台电脑1，图2为电脑界面2的显示信息示意图，如图2所示：该电脑界面2上显示实时监控画面8、授课内容信息3窗口(例如ppt)、课堂进度条4、师生课堂状态实时统计图表7(例如分析饼图)以及异常情况实时提醒信息弹窗5。

可以提前预设一个课程安排时间，授课进度，进度条上显示当前时间按钮6，进度条的某个时间点可以预设备注提示信息。

在一个具体的实施例中，根据所述电脑界面上的显示信息人工标注某课堂进度下的课堂状态情况。

学生的课堂状态情况包含但不限于：睡觉人数、专心听讲人数、走神人数、听懂人数、说话人数，积极回答问题人数。

教师的授课状态包含但不限于：授课声音大小，面带微笑时长，提问次数，和同学互动次数，面向同学授课时间，低头时间，照本宣科时长，板书演绎时长等。

在一个具体的实施例中，所述音频图像采集设备与所述计算机终端通过有线或无线方式连接；所述投影系统与所述电脑通过有线或无线方式连接。

在一个具体的实施例中，所述异常情况提醒的方式为电脑界面弹出提示框和/或电脑音响发出提示音和/或佩戴设备发出提示。

教师佩戴可穿戴设备，如手环，在需要时，通过手环震动提醒。

在一个具体的实施例中，所述计算机终端记录每堂课的界面显示信息，用于课后调取回放。

在一个具体的实施例中，所述计算机终端通信连接若干个移动终端，所述计算机终端通过人脸识别摄像头显示考勤情况，所述计算机终端对缺勤人员相应的移动终端发送提醒。

对未上课的同学，发送包括但不限于短信、邮件等形式提醒，对于缺勤记录即将被取消考试资格的同学，重点提醒。

所述数据分析系统为一个软件系统，基于人工智能的大数据分析来处理和识别采集到的图像和音频，软件通过学习或基于数据包的更新得到数据识别的判据。

实施例二：

采用智能监控机器人，例如人形结构，该监控机器人有显示屏，有摄像头有音响有麦克风，如果教室内摆放多个智能机器人并且把这些机器人数据联网，并且对联网采集的数据进行统一处理，也能实现上述发明的内容。

综上所述，本发明实施例通过屏幕实时为授课教师提供统计数据分析，通过摄像头抓取图像，对学生面部表情的进行分析，实时告诉教师当前有多少学生属于认真听讲状态，有多少同学属于不专心，有多少同学睡觉，另外，专心听讲的同学，有多少属于脸上没有困惑表情，是听明白了的。可通过系统，设置未听懂或未听课同学比例，超过设定值提醒教师对相应知识点再讲解或维持听课秩序。另一方面，通过麦克风抓取教师的授课语音并进行语音识别分析，查找教师讲解过程中停顿、不流畅较多的地方，并在系统中标记出来。

考勤方面，可通过软件系统对缺勤人员发送提醒功能，可以是短信提醒，微信提醒，邮件提醒等。

维持课堂纪律，对学生的课堂表现做记录，有违规现象出现，及时对授课教师进行提醒。

识别学生的听课状态，统计数据在互动电子屏上显示：已整堂课上课时间为轴，在时间轴上标示；通过饼图或柱状图(不限于此)反映统计数据。

对学生状态未达到预设值情况时，对教师做出提醒，包括但不限于大屏幕显示，震动，嗡鸣音。

对教师状态进行监控，通过摄像头和麦克风，对教师的授课状态进行监控，同时通过对比大数据分析，当前授课教师的授课状态(包括但不限于肢体动作，语言节奏，与同学的互动等)，在屏幕上实时显示教师应注意的事项。

课后，软件系统，即评估分析系统通过对整堂课的数据评估分析，提供包括但不限于学生听课状况，出勤状况，教师授课状况的分析报告，并对教师的授课给出改进意见和建议，以上需软件系统基于大数据进行分析。

本发明旨在为教师课后改进教学内容而设定，基于对数据的分析，并依托于教学运行过程中的大数据采集，给教师进一步提升教学水平的合理化建议，希望达到的目的就是类似于一个听课专家坐在那里，能够给教师提出提升教学水平的具体化一件，但是不同于真人教学专家，本发明同时能完成监控课堂教学活动和给教师提醒的作用，相当于老师上课的时候多了一双眼睛，这双眼睛还能时刻为上课的老师提供它观察到的统计数据，在课后，也能给教师提供查阅。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。