課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)測(cè)對(duì)信息技術(shù)的挑戰(zhàn)

課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)對(duì)信息技術(shù)的挑戰(zhàn)及其帶來的機(jī)遇駱祖瑩教育部虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用工程中心北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院報(bào)告內(nèi)容個(gè)人簡介課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究動(dòng)機(jī)課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究內(nèi)容課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)造成的IT挑戰(zhàn)課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)帶來的IT機(jī)遇1-個(gè)人簡介

學(xué)習(xí)工作的簡歷1985-1992：天津大學(xué)精密儀器專業(yè)，

學(xué)士、碩士。1992-1999：冶金部自動(dòng)化研究院。1999-2002：清華大學(xué)自動(dòng)化系，博士。2002-2004：清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系，博士后。2004-2005：多倫多大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系，二站博士后2005-2007：北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，講師。2014-今：北京師范大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，教授。1-個(gè)人簡介

學(xué)術(shù)研究情況面向集成電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)低功耗設(shè)計(jì)、供電網(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、熱分析、實(shí)時(shí)功耗與溫度管理2009AA01Z126(863)60876025(NSFC)2005--2011集成電路輔助設(shè)計(jì)用于高性能計(jì)算的并行算法研究多節(jié)點(diǎn)機(jī)并行計(jì)算、CPU多線程與GPU眾線程的并行計(jì)算61274033(NSFC)2013.1—2016.122011--2014高性能計(jì)算基于高性能計(jì)算的課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)基于表情和姿態(tài)識(shí)別的學(xué)習(xí)心理識(shí)別家長評(píng)價(jià)的情感分析2014--計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)計(jì)算機(jī)視覺2-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究動(dòng)機(jī)

基礎(chǔ)教育需要課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)教育質(zhì)量監(jiān)測(cè)缺乏動(dòng)態(tài)的課堂教學(xué)評(píng)價(jià)手段，顯著影響了其監(jiān)測(cè)效果課堂教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果是評(píng)定教學(xué)效果、改進(jìn)課堂教學(xué)方法的依據(jù)。目前主要采用測(cè)驗(yàn)、問卷、訪談、觀察、文獻(xiàn)等經(jīng)典教育測(cè)量技術(shù)進(jìn)行課堂教學(xué)評(píng)價(jià)；存在高人力成本、采樣量小、時(shí)效性差、靜態(tài)/間接數(shù)據(jù)過多、無法進(jìn)行全樣本全過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、重視定性評(píng)價(jià)/忽視定量評(píng)價(jià)等諸多問題；在線教育已經(jīng)采用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)構(gòu)建教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè)。采用攝像頭對(duì)學(xué)習(xí)者臉部表情進(jìn)行成像、識(shí)別，來分析學(xué)習(xí)效果；或通過網(wǎng)絡(luò)日志來分析學(xué)習(xí)者的瀏覽軌跡；2-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究動(dòng)機(jī)

課堂教學(xué)效果可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)課堂教學(xué)是基礎(chǔ)教育的主要內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效果自動(dòng)監(jiān)測(cè)就基本上實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)教育質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)課堂教學(xué)采用的教學(xué)模式一般都是老師教、學(xué)生學(xué)；能夠動(dòng)態(tài)產(chǎn)生監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的手持智能設(shè)備由于爭議較大，無法應(yīng)用到課堂教學(xué)過程中。校方、教師、家長對(duì)于高清教學(xué)視頻在線播放存有疑慮；采用并行情感計(jì)算技術(shù)能夠?qū)W(xué)生表情進(jìn)行快速識(shí)別，獲得學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，以評(píng)定課堂教學(xué)效果。并行計(jì)算通過眾線程GPU、多線程CPU、多節(jié)點(diǎn)機(jī)對(duì)計(jì)算密集、數(shù)據(jù)密集的人臉檢測(cè)、人臉識(shí)別、表情識(shí)別進(jìn)行加速；自發(fā)表情識(shí)別技術(shù)的發(fā)展使基于表情的學(xué)習(xí)心理識(shí)別成為可能2-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究動(dòng)機(jī)

北京師范大學(xué)需要課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)教育研究需要新的技術(shù)手段課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)不僅是一種新的教育測(cè)量技術(shù)，而且課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)還可以產(chǎn)生教育大數(shù)據(jù)，用于挖掘深層次的教育規(guī)律；如果能夠?qū)Χ鄠€(gè)附屬學(xué)校構(gòu)建大規(guī)模的課堂教學(xué)效果自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就可以獲得震撼力非常強(qiáng)的基礎(chǔ)教育展示平臺(tái)，體現(xiàn)北師大在教育領(lǐng)域的硬實(shí)力。心理學(xué)研究獲得新的技術(shù)手段和研究方向。課堂教學(xué)效果自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以自動(dòng)獲得課堂環(huán)境下的學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)表情，其表情自動(dòng)獲取技術(shù)是心理學(xué)需要的；基于學(xué)生自發(fā)表情的學(xué)習(xí)心理識(shí)別可以為教育心理學(xué)提供新的研究方向。信息學(xué)科獲得真正的行業(yè)背景。與工科大學(xué)相比，師大信息學(xué)科是弱勢(shì)的，主要體現(xiàn)在沒有行業(yè)背景；課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)需要進(jìn)行并行情感計(jì)算的研究，提供了師大信息學(xué)科發(fā)展所需要的行業(yè)背景。2-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究動(dòng)機(jī)

中小學(xué)生的情感外露與傳染3-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究內(nèi)容

基于高清攝像機(jī)的課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)課堂教學(xué)節(jié)點(diǎn)：教學(xué)視頻收集與發(fā)送拍攝學(xué)生聽課效果的高清攝像機(jī)課堂教學(xué)效果自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)拍攝教師授課效果的攝像機(jī)前端節(jié)點(diǎn)2：家長評(píng)價(jià)文本的情感分析節(jié)點(diǎn)1：表情識(shí)別、學(xué)習(xí)心理識(shí)別節(jié)點(diǎn)機(jī)n-1節(jié)點(diǎn)機(jī)n交換機(jī)路由器教育視頻點(diǎn)播后臺(tái)支持系統(tǒng)交換機(jī)前端節(jié)點(diǎn)1：視頻存儲(chǔ)、上傳、更新存檔3-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究內(nèi)容

課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的在線播放網(wǎng)站構(gòu)建3-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)的研究內(nèi)容

課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研制面向中小學(xué)的課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)眾學(xué)生低分辨率人臉的并行人臉識(shí)別與表情識(shí)別中小學(xué)的學(xué)生聽課時(shí)、學(xué)習(xí)心理分類與識(shí)別基于文本情感識(shí)別的課堂教學(xué)效果的家長文本情感分析課堂教學(xué)視頻庫自然表情的并行識(shí)別學(xué)生表情的評(píng)價(jià)值表情的學(xué)習(xí)心理識(shí)別課堂教學(xué)高清視頻家長反饋的評(píng)價(jià)文本家長文本的評(píng)價(jià)值在線播放網(wǎng)站用戶注冊(cè)與登錄模塊1模塊2模塊3模塊4模塊5模塊6模塊7模塊8模塊9用于課堂教學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的眾人臉表情識(shí)別的并行算法架構(gòu)雙路視頻采集左路視頻幀的人臉檢測(cè)人臉識(shí)別表情區(qū)預(yù)處理表情識(shí)別幀選取表情識(shí)別右路視頻幀的人臉檢測(cè)人臉識(shí)別表情區(qū)預(yù)處理表情識(shí)別個(gè)體左右表情合并固定時(shí)段內(nèi)的個(gè)體表情統(tǒng)計(jì)該時(shí)刻的群體表情統(tǒng)計(jì)個(gè)體表情強(qiáng)化識(shí)別雙GPU卡的眾線程并行計(jì)算輸出考勤及聽課表情CPU多線程并行計(jì)算用于課堂教學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的眾人臉表情識(shí)別系統(tǒng)用于課堂教學(xué)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)的家長評(píng)價(jià)文本情感增量式分析算法架構(gòu)分詞與詞性標(biāo)注特征詞提取情感詞提取程度詞提取否定詞提取家長評(píng)價(jià)輸入文本情感計(jì)算值家長評(píng)價(jià)值觀看教學(xué)視頻分詞工具軟件特征詞庫情感詞庫程度詞庫否定詞庫誤差<15%是輸出否人工手動(dòng)調(diào)試用于課堂教學(xué)效果實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的學(xué)生學(xué)習(xí)心理分類

4-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)造成的IT挑戰(zhàn)

課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)測(cè)所帶來的挑戰(zhàn)人臉識(shí)別與表情識(shí)別的實(shí)時(shí)性需求要將課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)測(cè)投入實(shí)用，就必須保證實(shí)時(shí)性。人臉識(shí)別作為表情識(shí)別的預(yù)處理環(huán)節(jié)，必須實(shí)現(xiàn)超實(shí)時(shí)識(shí)別課堂中有30-50名學(xué)生，盡管都是低分辨率的小臉，但人數(shù)眾多，必須進(jìn)行并行處理；人臉識(shí)別與表情識(shí)別的低分辨率問題采用特征融合技術(shù)提高低分辨率小臉的識(shí)別率；可以采用群體表情進(jìn)行個(gè)體表情的增強(qiáng)識(shí)別；基于表情識(shí)別的學(xué)習(xí)心理分類問題學(xué)習(xí)心理的外露表情存在著學(xué)生個(gè)體差異性；合理的學(xué)習(xí)心理分類可以降低個(gè)體差異性的影響；

5-課堂教學(xué)自動(dòng)評(píng)價(jià)造成的IT機(jī)遇

課堂教學(xué)自動(dòng)