羅甜，羅福龍，丁朝陽，許行虎，范堃

（1.武昌工學(xué)院，湖北 武漢 430000；2.中國移動通信集團設(shè)計院有限公司湖北分公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

縱觀國內(nèi)外的教育發(fā)展態(tài)勢，現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展已經(jīng)在一定程度上改變了以往傳統(tǒng)的教學(xué)形式。在學(xué)生的主體地位、學(xué)校教師的主導(dǎo)地位不變的情況下，教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”在觀念及形式上均已發(fā)生了極大的改變。教師的“教”已不再是簡單的知識輸出，而是需要根據(jù)實際學(xué)情進行有針對性的“教”，而學(xué)生的“學(xué)”也不再是簡單的接收知識，而是根據(jù)知識的特點對其進行理解與運用。而以上的“教”與“學(xué)”均離不開教育的信息化，只有實現(xiàn)了教育的信息化才能進一步實現(xiàn)教育的現(xiàn)代化和教育質(zhì)量的提升。從教育發(fā)展史中不難看出，科學(xué)技術(shù)的進步對教育的變革有著深遠的影響，新的科技會融入和不斷促進教育體系的革新。現(xiàn)如今以人工智能為核心的科技革命正在引領(lǐng)第四次工業(yè)革命，其將對教育現(xiàn)代化變革產(chǎn)生積極而深遠的影響[1]。

1 課堂管理現(xiàn)狀分析

1.1 傳統(tǒng)考勤費時費力

在課堂教學(xué)過程中，考勤是第一步也是重要的一步，學(xué)生的出勤率會直接影響教學(xué)工作的正常開展以及學(xué)校的學(xué)風(fēng)建設(shè)。在日常教學(xué)工作中，考勤工作會受到課堂環(huán)境、參與人數(shù)等因素的影響，因此具有一定的特殊性[2]。目前大多數(shù)學(xué)校的考勤依然采用傳統(tǒng)的方式進行，如手工考勤，近年來還出現(xiàn)了一卡通考勤、指紋考勤等方式，但是以上考勤方式均存在一定的弊端：

（1）手工考勤：最傳統(tǒng)也是應(yīng)用最為廣泛的一種考勤方式，由教師根據(jù)各班點名冊進行口頭點名并做記錄。這種考勤方式的優(yōu)點是較為簡單，不需要借助外部設(shè)備進行考勤。但是其缺點是時間成本較高，容易受外部環(huán)境的影響，且存在較高的人工統(tǒng)計失誤的風(fēng)險。

（2）一卡通考勤：即利用學(xué)校統(tǒng)一設(shè)置的一卡通設(shè)備進行刷卡識別并記錄的一種考勤方式。這種考勤方式的優(yōu)點是速度快，效率比較高，考勤數(shù)據(jù)可以直接上傳到后臺考勤系統(tǒng)中，便于后期考勤數(shù)據(jù)的整體統(tǒng)計分析。但是其缺點是對于考勤作弊的現(xiàn)象無法進行有效防范[3]。

（3）指紋考勤：即借助外部生物指紋識別設(shè)備，對每個人獨有的生物指紋進行識別并記錄的考勤方式。這種考勤方式的優(yōu)點是因為指紋的唯一性，能有效避免考勤作弊的現(xiàn)象。但是指紋考勤是直接接觸式識別，考勤方式不友好，特別是在疫情情況下，這種考勤方式存在較高的風(fēng)險。

1.2 學(xué)生課堂行為無法量化，學(xué)習(xí)效果難以保證

課堂是教學(xué)活動的主要場所，是學(xué)生獲取知識的主要陣地。在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)過程中，教師很難量化地掌握所有學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，更多的是根據(jù)目光所及的范圍和印象來評估當下的教學(xué)工作。這種寬泛式的評估方式無法做到對學(xué)生學(xué)情的客觀統(tǒng)計及評價，也就無法根據(jù)學(xué)生學(xué)情及時調(diào)整教學(xué)，繼而無法保證整體教學(xué)質(zhì)量[4]。

1.3 教師行為管理松懈，課堂教學(xué)難以評估

如上所述，課堂是學(xué)生獲取知識的重要場所，同時也是教師進行專業(yè)知識技能傳播的重要陣地。學(xué)校要想保障學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也需要規(guī)范教師的言行及舉止，特別是在學(xué)習(xí)氛圍較為寬松，且沒什么升學(xué)壓力的高校中，會出現(xiàn)一些教師遲到、早退，甚至讓別人代課或讓學(xué)生自習(xí)的現(xiàn)象。

2 智慧課堂系統(tǒng)分析

我國教育部部長陳寶生曾指出：“這個時代是信息化時代、全球化時代、新的科技革命時代，這一段時間，人工智能異軍突起，引起各方面的高度關(guān)注。這就要求我們對人才培養(yǎng)的模式進行改革和創(chuàng)新。努力讓每個學(xué)生都能享有公平而有質(zhì)量的教育?！睘榱烁庙憫?yīng)教育部關(guān)于人工智能助力教育升級的精神，目前市場上涌現(xiàn)出了很多關(guān)于智慧課堂的綜合解決方案及落地項目，其主要功能有智能考勤、課堂行為分析、綜合教學(xué)管理等[5]。

2.1 基于人臉識別的智能考勤

為解決手工考勤、一卡通考勤、指紋考勤等方式中存在的缺點，目前市場上已推出了基于人臉識別的考勤管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過前端攝像機無感知地采集學(xué)生人臉信息進行考勤，與以上較為傳統(tǒng)的考勤方式相比，這種基于人臉識別的考勤方式不需要學(xué)生主動配合，能做到無接觸式、無感知的自動考勤。此外，隨著通信技術(shù)及計算機視覺技術(shù)等的不斷成熟，這種考勤方式的實時性較好，準確率較高，且采集到的圖片及后臺分析數(shù)據(jù)可用于后期的時間溯源，給學(xué)生考勤管理提供了有力支撐[6]。

2.2 基于人體行為分析的學(xué)情統(tǒng)計與反饋

在正常課堂教學(xué)中，系統(tǒng)通過前端部署的攝像機對學(xué)生的表情及行為舉止進行捕捉，再通過計算機視覺分析技術(shù)分析出學(xué)生目前的表情（高興、驚訝、困惑、難過、憤怒、害怕等）、行為（趴桌子、玩手機、舉手、講話、站立、書寫等），以便及時反映真實的課堂情況與學(xué)情，幫助教師根據(jù)數(shù)字化行為及學(xué)情信息進行及時的教學(xué)調(diào)整。該系統(tǒng)還可以根據(jù)學(xué)生目前的表情及行為舉止對其心理及行為進行預(yù)測并制定學(xué)生行為及情緒檔案，以便對學(xué)生進行客觀的全面評價，此外系統(tǒng)可以根據(jù)課堂總體情況生成課堂教學(xué)畫像、課堂分析報告和學(xué)生個人行為情緒分析報告，以幫助輔導(dǎo)員及教師及時了解課堂及學(xué)生情緒變化，適時對學(xué)生進行相應(yīng)的個性化輔導(dǎo)[7]。

2.3 基于人臉及行為數(shù)字化的教學(xué)綜合管理與評估

以上基于人臉識別的智能考勤和基于人體行為分析的統(tǒng)計與反饋除了可應(yīng)用于教學(xué)活動中的學(xué)生外，還可應(yīng)用于課堂教學(xué)中的教師。教師是教學(xué)活動中的重要一員，其行為舉止將深深影響著學(xué)生對客觀世界的認知。因此，可對教師的教學(xué)行為進行一定范圍的約束，如對遲到、早退、無報備代課、體罰侮辱學(xué)生等不符合教學(xué)規(guī)范的現(xiàn)象進行約束。如同學(xué)?？梢罁?jù)系統(tǒng)考勤和課堂表現(xiàn)對學(xué)生進行系統(tǒng)評估一樣，學(xué)校也可參考系統(tǒng)平臺中的教師課堂表現(xiàn)數(shù)據(jù)對其日常教學(xué)進行合理評估[8]。

3 結(jié)語

基于“深度學(xué)習(xí)”和“計算機視覺”等IT技術(shù)的人臉識別技術(shù)，有著較好的發(fā)展及應(yīng)用前景，其利用人獨有的面部特征進行身份辨識，是目前所有生物識別技術(shù)中對使用者影響最小的技術(shù)。人臉是區(qū)分個人的最重要的特征，較之于其他的生物識別方法，人臉面部特征具有唯一性和穩(wěn)定性，并且具有“攜帶”便利的特點?；谌四樧R別的智慧課堂系統(tǒng)通過智能考勤能在考勤上幫助教師和管理者節(jié)省大量的時間成本與人力成本；通過人臉及行為分析，能幫助教師實時掌握學(xué)情及課堂動態(tài)，以便及時調(diào)整教學(xué)策略以提高教學(xué)質(zhì)量；通過對人的行為及表情進行分析與預(yù)測，可對異常情況及時提醒和預(yù)警，以便幫助教師及管理者快速關(guān)注到異常人員，做到及時規(guī)避風(fēng)險；數(shù)字化的行為數(shù)據(jù)，能給學(xué)校管理者提供管理和決策依據(jù)，做到心里有數(shù)、決策有據(jù)。