AI系列培訓課件-人工智能技術及應用課件第6章

Al+教育——因材施教時間：2020-9-86.1個性化教育——因材施教6.2

寓教于樂——早教機器人6.3模擬仿真——虛擬現(xiàn)實6.4

AI時代教師職責第6章

AI+

教育采集學生作業(yè)練習數(shù)據(jù)抽

照

技

題

技

術采集各種移動學習過程數(shù)據(jù)移

動AP

技

術采集個體生理數(shù)據(jù)與可穿裁技術學習行為數(shù)據(jù)自然、全過程教育大數(shù)據(jù)采集點連數(shù)馬筆技本采集設備狀態(tài)數(shù)據(jù)和學生體質數(shù)據(jù)物

聯(lián)網感知技術在線學習與管理平臺技術采集運維日志日

志

搜

索

與用戶日志數(shù)據(jù)

分析技術教育大數(shù)據(jù)

采集技術采集課堂教學數(shù)據(jù)智能錄播

技術采集各種作業(yè)、

練習、考試數(shù)據(jù)采集各種在線

學習與管理數(shù)據(jù)采集學生學習過

程中的情感數(shù)據(jù)采集學生

考試成績數(shù)據(jù)采集各種校因生活數(shù)據(jù)采集校園

安全數(shù)據(jù)采集教育

奧情數(shù)據(jù)校

因一卡通技術情

感識副技

術視

頻監(jiān)控技術網評網閱技術網絡爬蟲技術通過學生歷史答題記錄，Al可以隨時評測某個知識點的掌握情況，輸出對知識點掌握情況的預估，進而根據(jù)預估明確下一步推送的具體路徑。在人工智能中，我們主要用行為分析。傳統(tǒng)的教室根本沒有辦法將教學過程清晰地展示出來，教師既不能對教學過程進行科學分析，

又很難為學生提供個性化的教學體驗。通過Al技術，圖像、語音、文字等數(shù)據(jù)就可以被很好地識別

出來，并形成一個數(shù)據(jù)匯集平臺。在表情識別技術的基礎上，借助攝像頭捕捉學生上課時的情緒(例如快樂、憤怒、悲傷、平靜等)

及行為(例如聽課、舉手、點頭、搖頭、做練習等)。給予每一個學生充分的關注。行

發(fā)體

行

為多目標動態(tài)人臉

識別買學生行為分析4Al可基于學習情況進行個性化的推送學習方案。根據(jù)歷史學習記錄進行下一步推

送主要基于強化學習。何為強化學習?比如游戲策略中根據(jù)游戲畫面選擇動作使得分最多就是最好的強化思想。而對于學校來說，教育Al根據(jù)學生情況的反饋，推送學

習的內容，學生完成后進行反饋，這是最大化知識掌握程度的過程，也是強化學習個性化教學的過程。Al模

式布置作業(yè)而有了大數(shù)據(jù)的分析

幫助，老師可以做到對每

個學生的個性和特點都有

了充分的了解，有針性地

布置個性化作業(yè)。老師可根據(jù)不同題目

的考點和學生答題情況，

準確了解每個學生的知識

漏洞，有效診斷學生的學

習問題，繼而進行針對性

講練。私人教練模塊是手段，是最終實現(xiàn)教育Al的步驟，

即具體如何實施。學生今天做什么題，

推送什么樣的知識點。運

用學習模擬器可以自動構

造學生的學習數(shù)據(jù)，在有

一定的數(shù)據(jù)后再根據(jù)智能

教學的模塊，對比真實的

學生去指導學習，從而提

升效率。傳統(tǒng)教育模式下老師

布置作業(yè)的方式是：“請

同學們完成XX

頁第

一題

到第十題。"個性化教學私人教練傳統(tǒng)方式

布置作業(yè)6(1)智能教育環(huán)境。利用普適計算技術實現(xiàn)物理空間和虛擬空間的融合、基于人工智能技術作

為智能引擎，建立支持多樣化學習需求的智能感知能力和服務能力，實現(xiàn)以泛在性、社會性、

情境性、適應性、連接性等為核心特征的泛在學習。(2)智能學習過程支持。各類人工智能技術的支持下，構建認知模型、知識模型、情境模型，

并在此基礎上針對學習過程中的各類場景進行智能化支持，形成諸如智能學科工具、智能機器

人學伴與玩具、特殊教育智能助手等學習過程中的支持工具，從而實現(xiàn)學習者和學習服務的交

流、整合、重構、協(xié)作、探究和分享。如小智機器人，基于深度學習的語音喚醒以及遠場語音

交互能力，

WIFI加紅外的組合，通吃傳統(tǒng)和新興的智能家電，實現(xiàn)一機智能。人工智能+教育的五個典型場景(3)智能教育評價。人工智能技術不僅僅會在試題生成、自動批閱、學習問題診斷等方面發(fā)揮重要的評價作用。(4)智能教師助理。人工智能將替代教師日常工作中重復的、單調的、規(guī)則的工作，緩解教師各

項工作的壓力，成為教師的貼心助理。人工智能技術還可以增強教師的能力，使得教師能夠處理以

前無法處理的復雜事項，對學生提供以前無法提供的個性化、精準的支持，傳授知識效率大幅度提

升，有更多的時間與精力來關注每個學生的身心全面發(fā)展。(5)教育智能管理與服務。通過大數(shù)據(jù)的收集和分析建立起智能化的管理手段，管理者與人工智

能協(xié)同，形成人機協(xié)同的決策模式，有效提升教育質量并促進教育公平。人工智能+教育的五個典型場景6.1

個性化教育——因材施教6.2

寓教于樂——早教機器人6.3模擬仿真——虛擬現(xiàn)實6.4

AI時代教師職責第6章

AI+

教育這是一款編程機器人，旨在激發(fā)中小

學生的程序設計興趣，引導青少年進

一步學習Python

語言。這款玩具機器

人的尺寸只有手掌大小，通過液晶顯

示屏上顯示的兩只眼睛和手臂動作，能表現(xiàn)1000多種感情，還能識別人臉、

語音、物體，利用左右履帶靈活自在

動作。如與平板終端等聯(lián)機，還能一

起玩游戲。Cozmo

編程機器人Sphero2.0是一款支持iOS

和Android設備的球形遙控玩具。除了最基本的

控制功能之外，Sphero

還可以與眾多

應用程序進行配合游戲，比如遙控穿

越不同區(qū)域、用平板進行現(xiàn)實互動游

戲、自主編程設定球的行進路線等，

樂趣十足。這是一款從純娛樂應用到

幫助教學機器人編程與宏指令的教育型應用智能玩具。Sphero

2.0智能小球Sphero

的BB-8機器人外形取自電影

《星球大戰(zhàn)》中的BB-8

機器人，雖然

智能比不上電影里的“原裝貨”,但

卻是真真正正的機器人。除了能到處

跑之外，BB-8

還自帶揚聲器，可以發(fā)

出和電影里完全一致的音效。

一大亮

點是，不需要插口來充電，而是高大

上的感應式充電底座。除了手機操控

外，BB-8還具備聽取語音指令的能力。

除了指令移動，你還可以命令它進入

巡邏模式，然后它就會自發(fā)地在家中

轉來轉去。星球大戰(zhàn)BB-8

機器人OZOBOT

是一款小巧可愛、能和我們

一起玩的小機器人。具有自動追蹤軌

跡的功能，可以根據(jù)顏色和線條決定

移動的方式，比如沿著直線走，遇到

不同顏色時還會做出不同的動作。除

了機器人硬件外，與之配套的還有一

套軟件會提供各種有意思的玩法。玩

家可以通過設立線路和不同顏色的點

讓OZOBOT

在PC、

平板或手機的屏幕

上自由運動。Ozobot

智能游戲迷你機器人這是一款旨在讓小朋友一邊玩一邊學

會編程的機器人玩具。這款機器人外

形可愛，其中Dash的個頭稍大，配有

三個輪子，可以自由的行走，定位為

探索世界，Dot

的尺寸較小，像是一個

大眼睛，自己不能活動，主要負責講

故事。這款編程玩具真正的精髓在于

Wonder

Workshop充分考慮了不同年

齡段小朋友的需求和理解能力，為他

們準備了循序漸進的學習體系—Go、Path

、Wonder和

Blockly,

不同的難

度可以讓小朋友一直保持著熱情，不斷的進行探索。Dash&Dot智能兒童機器人Cubelets讓組裝一個機器人的過程像

“搭積木”一般簡單、有趣、靈活。Cubelets

由不同的模塊組成。每個模

塊的外形是一個小巧的正方體，可以

輕易連接在一起不分開，而不同功能

的模塊被涂上不同的顏色。該玩具的

出現(xiàn)進一步降低了孩子們組裝家用機

器人的門檻。具體來說就是，他們只

需要把固定的模塊加上藍牙模塊組裝

在一起，就可以通過手機控制機器人，

且在這一過程中不需要用到任何編程

知

識

。Cubelets4M

涂鴉機器人是一款會畫畫的機器人，

使用產生的振動和旋轉運動創(chuàng)造藝術作品，可以調整機器人彩色筆的角度

和高度，創(chuàng)作不同的畫作。涂鴉機器

人充滿活力的旋轉，可以讓寶寶盡情發(fā)揮自己的想象力，在家里隨意作畫。你唯一需要擔心的是你家的桌面，床

面，地面了。4M

涂鴉機器人歐美市場家喻戶曉的科技玩具品牌“赫寶”(HEXBUG)的制造商—美國創(chuàng)

首國際于2007年開始推出機器寵物玩

具產品。為了讓孩子們從小體驗科學的奧秘，啟發(fā)他們探索自然科學和工

程知識的好奇心，公司旗下的每個產

品都在功能、外觀以及包裝的設計上

下足了功夫?！凹{諾蟲”(Nano)

雖然

不像其它的編程機器人玩具那樣具有

明顯的教育目的，但卻深受孩子們喜

愛。赫寶的納諾蟲V2暢銷全球的智能互動機器人品牌WowWee,為全世界的孩子及機器人

愛好者提供全新的娛樂體驗。

MiP

玩具

機器人內置手勢感應尖端科技，可以

感知手勢，向你引導的方向行進。你

也可以啟動自動模式讓他自己散散步。7種游戲模式搭配免費APP,

用你的智

能設備遠程遙控MiP,與他玩互動游戲，

教他跳舞，叫上你們朋友們，來一場機器人大戰(zhàn)。WowWee

的MiP玩具機器人銳曼能夠在嘈雜環(huán)境中準確識別您說

的每一句話，在任意角度呼喚都會轉

身面向您5m

遠場識音。影視影音互動

聊天機器人能回答主人提出的問題還

會主動料，一個人再也不孤單貝博體

育bb6e.CC智能同步網絡視頻資源視頻

監(jiān)控配合手機APP隨時隨地觀察家里

的情況，可控制銳曼游走家里的每一

個角落全面無死角。APP手機遠程控

制掃描二維碼，APP

綁定遠程控制銳

曼享受更多樂趣。同步

智能

微信

教材回答語聊：23.早教機器人視

頻銳曼翻譯

功能兒歌

故事6.1個性化教育——因材施教6.2寓教于樂——早教機器人6.3

模擬仿真——虛擬現(xiàn)實6.4AI時代教師職責第6章

AI+

教育高度發(fā)展的虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)今已

經實現(xiàn)了VR

模擬駕駛培訓的效果，在

VR中你可以身臨其境地培訓，而且場

景可以任意選擇喜歡的場景。在不同的

場景中學習，增加駕駛的娛樂性，使得

體驗者體驗起來更加有趣。不僅如此，通過VR虛擬現(xiàn)實的技

術，集合汽車的傳感器，模擬各種復雜

的路面情況及場景，以提高駕駛者的專

注力和面對緊急情況的應對能力。這對

于駕駛員培訓機構來說，身臨其境的培

訓場景可以讓學員充分學習在不同道路

行駛的技巧，也可以根據(jù)虛擬現(xiàn)實技術

設定的培訓場景加深交通安全培訓知識，

形成良好的駕駛修養(yǎng)，從而在將來成為

一個遵紀守法的好司機。VR

模擬駕駛VR

解剖實驗室是為了更好的幫助

使用者了解與學習人體生理結構而開發(fā)

的一款VR

軟件。在軟件開發(fā)時我們運

用了先進的UE4引擎來更加細致的展現(xiàn)

人體各個部分。以VR

的方式輔助人體醫(yī)學解剖教學，

有助于緩解目前醫(yī)學院捐贈遺體資源稀

缺的困境，并替代傳統(tǒng)的人體模型、教

學掛畫和視頻等教學模式，以低成本大

幅度的提高教學效率。我們旨在將醫(yī)科大學里的書本知識搬運到身臨其境的

VR

游戲互動中，將可以看到更加逼真

，

更加震撼，且更加系統(tǒng)化的人體解剖教

學。VR解剖實驗室VR

技術與農業(yè)相結合，不僅能夠加

深對動植物生長的了解。植物生長VR

實驗VR

全稱虛擬現(xiàn)實技術，是一種可以創(chuàng)

建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，

它利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一

種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)

視景和實體行為的系統(tǒng)仿真使用戶沉浸

到該環(huán)境中。在VR

系統(tǒng)中，雙目立體視覺起了很大

作用。用戶的兩只眼睛看到的不同圖像

是分別產生的，顯示在不同的顯示器上

。有的系統(tǒng)采用單個顯示器，但用戶帶上特殊的眼鏡后，

一只眼睛只能看到奇

數(shù)幀圖像，另一只眼睛只能看到偶數(shù)幀

圖像，奇、偶幀之間的不同也就是視差

就產生了立體感。AR

全名為增強現(xiàn)實技術，是一種實時地計

算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖

像、視頻、3D

模型的技術，這種技術的目

標是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實世界并

進行互動。總地來說，VR

與

AR

最明顯的區(qū)別在于VR是帶我們走進了全虛擬的世界，而AR

將虛

擬和現(xiàn)實相結合VR與AR6.1個性化教育——因材施教6.2寓教于樂——早教機器人6.3

模擬仿真——虛擬現(xiàn)實6.4

AI時代教師職責第6章

AI+

教育在Al時代，教師必須擁有一定的危機意識，一旦有了這樣的意識，

教師就會想方設法提升教學的創(chuàng)新性。那么,教學的創(chuàng)新性究竟應該

如何提升呢?。提高教學的創(chuàng)新性

提高教學的創(chuàng)新性在傳統(tǒng)教學當中，教師一般都會、

采取啟發(fā)式、情景式等方法，讓學生

學會應該掌握的知識。但這些方法很

難讓學生主動地接受知識，而且還不

利于培養(yǎng)學生的各方面能力。因此需要實現(xiàn)教學方法的創(chuàng)新，

教師既讓學生“學會”知識，又讓學生“

會學”知識，而其中最關鍵的是學習方

法的指導。具體來說，教師應該教會

學生怎樣獲取和鞏固知識及怎樣將這

些知識應用到具體問題中去。創(chuàng)新師生關系在傳統(tǒng)的師生關系當中，教師處

于主動狀態(tài)，而學生則處于被動狀態(tài)，

長此以往，學生的主體地位、創(chuàng)新精

神、創(chuàng)新思維難免會被扼殺，所以要

想提高教學的創(chuàng)新性，教師就必須將

自己的主導作用充分發(fā)揮出來，與學

生形成一種平等、合作的關系。讓自

己成為學生探索知識的助力者。同時，保證學生的主體地位，讓學生自主、輕松、活潑地進行學習和思考，并從

中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。一個完美的問題情境設計可以讓學生對問題有更加強烈的興趣，這是提升學生創(chuàng)造力的一個重要條件。為此，教師先要營造一個比較舒適的教育氛圍，形成一個可以吸引

學生的良好環(huán)境，同時還要根據(jù)不同學科的具體情況，使問題情境得到進一步創(chuàng)新。在Al時代，創(chuàng)新似乎是一個非常關鍵的字眼，只有不斷創(chuàng)新、積極創(chuàng)新，才可以跟

上潮流，這一點對教師也同樣適用。具體來說，教師必須盡快提高教學的創(chuàng)新能力，才

能在一定程度上保證自己不被Al取代，才能在Al時代中找到屬于自己的那一方天地。提高教學的創(chuàng)新性創(chuàng)新問題情境隨著Al的不斷發(fā)展，自然語言處理技術(NLP,NaturalLanguage

Processing)的能力也越來越強。相關數(shù)據(jù)顯示

,2012年，自然語音處理的錯誤率約為33%,截至2016年

,自然語言處理的錯誤率已經下降到5%左右。未來，這一

錯誤率肯定還會更低，與此同時，自然語言處理的效率則會更高。在教育領域，借助自然語言處理技術，教學語言轉化