AI系列培訓(xùn)課件-人工智能技術(shù)及應(yīng)用課件第6章

Al+教育——因材施教時(shí)間：2020-9-86.1個(gè)性化教育——因材施教6.2

寓教于樂——早教機(jī)器人6.3模擬仿真——虛擬現(xiàn)實(shí)6.4

AI時(shí)代教師職責(zé)第6章

AI+

教育采集學(xué)生作業(yè)練習(xí)數(shù)據(jù)抽

照

技

題

技

術(shù)采集各種移動(dòng)學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)移

動(dòng)AP

技

術(shù)采集個(gè)體生理數(shù)據(jù)與可穿裁技術(shù)學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)自然、全過程教育大數(shù)據(jù)采集點(diǎn)連數(shù)馬筆技本采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和學(xué)生體質(zhì)數(shù)據(jù)物

聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)在線學(xué)習(xí)與管理平臺(tái)技術(shù)采集運(yùn)維日志日

志

搜

索

與用戶日志數(shù)據(jù)

分析技術(shù)教育大數(shù)據(jù)

采集技術(shù)采集課堂教學(xué)數(shù)據(jù)智能錄播

技術(shù)采集各種作業(yè)、

練習(xí)、考試數(shù)據(jù)采集各種在線

學(xué)習(xí)與管理數(shù)據(jù)采集學(xué)生學(xué)習(xí)過

程中的情感數(shù)據(jù)采集學(xué)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(shù)情

感識(shí)副技

術(shù)視

頻監(jiān)控技術(shù)網(wǎng)評(píng)網(wǎng)閱技術(shù)網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)通過學(xué)生歷史答題記錄，Al可以隨時(shí)評(píng)測(cè)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，輸出對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握情況的預(yù)估，進(jìn)而根據(jù)預(yù)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(xué)過程清晰地展示出來，教師既不能對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行科學(xué)分析，

又很難為學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)體驗(yàn)。通過Al技術(shù)，圖像、語音、文字等數(shù)據(jù)就可以被很好地識(shí)別

出來，并形成一個(gè)數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)。在表情識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，借助攝像頭捕捉學(xué)生上課時(shí)的情緒(例如快樂、憤怒、悲傷、平靜等)

及行為(例如聽課、舉手、點(diǎn)頭、搖頭、做練習(xí)等)。給予每一個(gè)學(xué)生充分的關(guān)注。行

發(fā)體

行

為多目標(biāo)動(dòng)態(tài)人臉

識(shí)別買學(xué)生行為分析4Al可基于學(xué)習(xí)情況進(jìn)行個(gè)性化的推送學(xué)習(xí)方案。根據(jù)歷史學(xué)習(xí)記錄進(jìn)行下一步推

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

習(xí)的內(nèi)容，學(xué)生完成后進(jìn)行反饋，這是最大化知識(shí)掌握程度的過程，也是強(qiáng)化學(xué)習(xí)個(gè)性化教學(xué)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(duì)每

個(gè)學(xué)生的個(gè)性和特點(diǎn)都有

了充分的了解，有針性地

布置個(gè)性化作業(yè)。老師可根據(jù)不同題目

的考點(diǎn)和學(xué)生答題情況，

準(zhǔn)確了解每個(gè)學(xué)生的知識(shí)

漏洞，有效診斷學(xué)生的學(xué)

習(xí)問題，繼而進(jìn)行針對(duì)性

講練。私人教練模塊是手段，是最終實(shí)現(xiàn)教育Al的步驟，

即具體如何實(shí)施。學(xué)生今天做什么題，

推送什么樣的知識(shí)點(diǎn)。運(yùn)

用學(xué)習(xí)模擬器可以自動(dòng)構(gòu)

造學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，在有

一定的數(shù)據(jù)后再根據(jù)智能

教學(xué)的模塊，對(duì)比真實(shí)的

學(xué)生去指導(dǎo)學(xué)習(xí)，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(qǐng)

同學(xué)們完成XX

頁第

一題

到第十題。"個(gè)性化教學(xué)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(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理空間和虛擬空間的融合、基于人工智能技術(shù)作

為智能引擎，建立支持多樣化學(xué)習(xí)需求的智能感知能力和服務(wù)能力，實(shí)現(xiàn)以泛在性、社會(huì)性、

情境性、適應(yīng)性、連接性等為核心特征的泛在學(xué)習(xí)。(2)智能學(xué)習(xí)過程支持。各類人工智能技術(shù)的支持下，構(gòu)建認(rèn)知模型、知識(shí)模型、情境模型，

并在此基礎(chǔ)上針對(duì)學(xué)習(xí)過程中的各類場景進(jìn)行智能化支持，形成諸如智能學(xué)科工具、智能機(jī)器

人學(xué)伴與玩具、特殊教育智能助手等學(xué)習(xí)過程中的支持工具，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)服務(wù)的交

流、整合、重構(gòu)、協(xié)作、探究和分享。如小智機(jī)器人，基于深度學(xué)習(xí)的語音喚醒以及遠(yuǎn)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(shí)現(xiàn)一機(jī)智能。人工智能+教育的五個(gè)典型場景(3)智能教育評(píng)價(jià)。人工智能技術(shù)不僅僅會(huì)在試題生成、自動(dòng)批閱、學(xué)習(xí)問題診斷等方面發(fā)揮重要的評(píng)價(jià)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(fù)的、單調(diào)的、規(guī)則的工作，緩解教師各

項(xiàng)工作的壓力，成為教師的貼心助理。人工智能技術(shù)還可以增強(qiáng)教師的能力，使得教師能夠處理以

前無法處理的復(fù)雜事項(xiàng)，對(duì)學(xué)生提供以前無法提供的個(gè)性化、精準(zhǔn)的支持，傳授知識(shí)效率大幅度提

升，有更多的時(shí)間與精力來關(guān)注每個(gè)學(xué)生的身心全面發(fā)展。(5)教育智能管理與服務(wù)。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(jī)協(xié)同的決策模式，有效提升教育質(zhì)量并促進(jìn)教育公平。人工智能+教育的五個(gè)典型場景6.1

個(gè)性化教育——因材施教6.2

寓教于樂——早教機(jī)器人6.3模擬仿真——虛擬現(xiàn)實(shí)6.4

AI時(shí)代教師職責(zé)第6章

AI+

教育這是一款編程機(jī)器人，旨在激發(fā)中小

學(xué)生的程序設(shè)計(jì)興趣，引導(dǎo)青少年進(jìn)

一步學(xué)習(xí)Python

語言。這款玩具機(jī)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(dòng)作，能表現(xiàn)1000多種感情，還能識(shí)別人臉、

語音、物體，利用左右履帶靈活自在

動(dòng)作。如與平板終端等聯(lián)機(jī)，還能一

起玩游戲。Cozmo

編程機(jī)器人Sphero2.0是一款支持iOS

和Android設(shè)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(yīng)用程序進(jìn)行配合游戲，比如遙控穿

越不同區(qū)域、用平板進(jìn)行現(xiàn)實(shí)互動(dòng)游

戲、自主編程設(shè)定球的行進(jìn)路線等，

樂趣十足。這是一款從純娛樂應(yīng)用到

幫助教學(xué)機(jī)器人編程與宏指令的教育型應(yīng)用智能玩具。Sphero

2.0智能小球Sphero

的BB-8機(jī)器人外形取自電影

《星球大戰(zhàn)》中的BB-8

機(jī)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(jī)器人。除了能到處

跑之外，BB-8

還自帶揚(yáng)聲器，可以發(fā)

出和電影里完全一致的音效。

一大亮

點(diǎn)是，不需要插口來充電，而是高大

上的感應(yīng)式充電底座。除了手機(jī)操控

外，BB-8還具備聽取語音指令的能力。

除了指令移動(dòng)，你還可以命令它進(jìn)入

巡邏模式，然后它就會(huì)自發(fā)地在家中

轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去。星球大戰(zhàn)BB-8

機(jī)器人OZOBOT

是一款小巧可愛、能和我們

一起玩的小機(jī)器人。具有自動(dòng)追蹤軌

跡的功能，可以根據(jù)顏色和線條決定

移動(dòng)的方式，比如沿著直線走，遇到

不同顏色時(shí)還會(huì)做出不同的動(dòng)作。除

了機(jī)器人硬件外，與之配套的還有一

套軟件會(huì)提供各種有意思的玩法。玩

家可以通過設(shè)立線路和不同顏色的點(diǎn)

讓OZOBOT

在PC、

平板或手機(jī)的屏幕

上自由運(yùn)動(dòng)。Ozobot

智能游戲迷你機(jī)器人這是一款旨在讓小朋友一邊玩一邊學(xué)

會(huì)編程的機(jī)器人玩具。這款機(jī)器人外

形可愛，其中Dash的個(gè)頭稍大，配有

三個(gè)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(gè)

大眼睛，自己不能活動(dòng)，主要負(fù)責(zé)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(zhǔn)備了循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)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(jìn)行探索。Dash&Dot智能兒童機(jī)器人Cubelets讓組裝一個(gè)機(jī)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(gè)模

塊的外形是一個(gè)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(jìn)一步降低了孩子們組裝家用機(jī)

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(lán)牙模塊組裝

在一起，就可以通過手機(jī)控制機(jī)器人，

且在這一過程中不需要用到任何編程

知

識(shí)

。Cubelets4M

涂鴉機(jī)器人是一款會(huì)畫畫的機(jī)器人，

使用產(chǎn)生的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造藝術(shù)作品，可以調(diào)整機(jī)器人彩色筆的角度

和高度，創(chuàng)作不同的畫作。涂鴉機(jī)器

人充滿活力的旋轉(zhuǎn)，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(dān)心的是你家的桌面，床

面，地面了。4M

涂鴉機(jī)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(jī)器寵物玩

具產(chǎn)品。為了讓孩子們從小體驗(yàn)科學(xué)的奧秘，啟發(fā)他們探索自然科學(xué)和工

程知識(shí)的好奇心，公司旗下的每個(gè)產(chǎn)

品都在功能、外觀以及包裝的設(shè)計(jì)上

下足了功夫?！凹{諾蟲”(Nano)

雖然

不像其它的編程機(jī)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(dòng)機(jī)器人品牌WowWee,為全世界的孩子及機(jī)器人

愛好者提供全新的娛樂體驗(yàn)。

MiP

玩具

機(jī)器人內(nèi)置手勢(shì)感應(yīng)尖端科技，可以

感知手勢(shì)，向你引導(dǎo)的方向行進(jìn)。你

也可以啟動(dòng)自動(dòng)模式讓他自己散散步。7種游戲模式搭配免費(fèi)APP,

用你的智

能設(shè)備遠(yuǎn)程遙控MiP,與他玩互動(dòng)游戲，

教他跳舞，叫上你們朋友們，來一場機(jī)器人大戰(zhàn)。WowWee

的MiP玩具機(jī)器人銳曼能夠在嘈雜環(huán)境中準(zhǔn)確識(shí)別您說

的每一句話，在任意角度呼喚都會(huì)轉(zhuǎn)

身面向您5m

遠(yuǎn)場識(shí)音。影視影音互動(dòng)

聊天機(jī)器人能回答主人提出的問題還

會(huì)主動(dòng)料，一個(gè)人再也不孤單貝博體

育bb6e.CC智能同步網(wǎng)絡(luò)視頻資源視頻

監(jiān)控配合手機(jī)APP隨時(shí)隨地觀察家里

的情況，可控制銳曼游走家里的每一

個(gè)角落全面無死角。APP手機(jī)遠(yuǎn)程控

制掃描二維碼，APP

綁定遠(yuǎn)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(jī)器人視

頻銳曼翻譯

功能兒歌

故事6.1個(gè)性化教育——因材施教6.2寓教于樂——早教機(jī)器人6.3

模擬仿真——虛擬現(xiàn)實(shí)6.4AI時(shí)代教師職責(zé)第6章

AI+

教育高度發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在現(xiàn)今已

經(jīng)實(shí)現(xiàn)了VR

模擬駕駛培訓(xùn)的效果，在

VR中你可以身臨其境地培訓(xùn)，而且場

景可以任意選擇喜歡的場景。在不同的

場景中學(xué)習(xí)，增加駕駛的娛樂性，使得

體驗(yàn)者體驗(yàn)起來更加有趣。不僅如此，通過VR虛擬現(xiàn)實(shí)的技

術(shù)，集合汽車的傳感器，模擬各種復(fù)雜

的路面情況及場景，以提高駕駛者的專

注力和面對(duì)緊急情況的應(yīng)對(duì)能力。這對(duì)

于駕駛員培訓(xùn)機(jī)構(gòu)來說，身臨其境的培

訓(xùn)場景可以讓學(xué)員充分學(xué)習(xí)在不同道路

行駛的技巧，也可以根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

設(shè)定的培訓(xùn)場景加深交通安全培訓(xùn)知識(shí)，

形成良好的駕駛修養(yǎng)，從而在將來成為

一個(gè)遵紀(jì)守法的好司機(jī)。VR

模擬駕駛VR

解剖實(shí)驗(yàn)室是為了更好的幫助

使用者了解與學(xué)習(xí)人體生理結(jié)構(gòu)而開發(fā)

的一款VR

軟件。在軟件開發(fā)時(shí)我們運(yùn)

用了先進(jìn)的UE4引擎來更加細(xì)致的展現(xiàn)

人體各個(gè)部分。以VR

的方式輔助人體醫(yī)學(xué)解剖教學(xué)，

有助于緩解目前醫(yī)學(xué)院捐贈(zèng)遺體資源稀

缺的困境，并替代傳統(tǒng)的人體模型、教

學(xué)掛畫和視頻等教學(xué)模式，以低成本大

幅度的提高教學(xué)效率。我們旨在將醫(yī)科大學(xué)里的書本知識(shí)搬運(yùn)到身臨其境的

VR

游戲互動(dòng)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(xué)。VR解剖實(shí)驗(yàn)室VR

技術(shù)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合，不僅能夠加

深對(duì)動(dòng)植物生長的了解。植物生長VR

實(shí)驗(yàn)VR

全稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種可以創(chuàng)

建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，

它利用計(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)

視景和實(shí)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(chǎn)生的，顯示在不同的顯示器上

。有的系統(tǒng)采用單個(gè)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(chǎn)生了立體感。AR

全名為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)

算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖

像、視頻、3D

模型的技術(shù)，這種技術(shù)的目

標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并

進(jìn)行互動(dòng)?？偟貋碚f，VR

與

AR

最明顯的區(qū)別在于VR是帶我們走進(jìn)了全虛擬的世界，而AR

將虛

擬和現(xiàn)實(shí)相結(jié)合VR與AR6.1個(gè)性化教育——因材施教6.2寓教于樂——早教機(jī)器人6.3

模擬仿真——虛擬現(xiàn)實(shí)6.4

AI時(shí)代教師職責(zé)第6章

AI+

教育在Al時(shí)代，教師必須擁有一定的危機(jī)意識(shí)，一旦有了這樣的意識(shí)，

教師就會(huì)想方設(shè)法提升教學(xué)的創(chuàng)新性。那么,教學(xué)的創(chuàng)新性究竟應(yīng)該

如何提升呢?。提高教學(xué)的創(chuàng)新性

提高教學(xué)的創(chuàng)新性在傳統(tǒng)教學(xué)當(dāng)中，教師一般都會(huì)、

采取啟發(fā)式、情景式等方法，讓學(xué)生

學(xué)會(huì)應(yīng)該掌握的知識(shí)。但這些方法很

難讓學(xué)生主動(dòng)地接受知識(shí)，而且還不

利于培養(yǎng)學(xué)生的各方面能力。因此需要實(shí)現(xiàn)教學(xué)方法的創(chuàng)新，

教師既讓學(xué)生“學(xué)會(huì)”知識(shí)，又讓學(xué)生“

會(huì)學(xué)”知識(shí)，而其中最關(guān)鍵的是學(xué)習(xí)方

法的指導(dǎo)。具體來說，教師應(yīng)該教會(huì)

學(xué)生怎樣獲取和鞏固知識(shí)及怎樣將這

些知識(shí)應(yīng)用到具體問題中去。創(chuàng)新師生關(guān)系在傳統(tǒng)的師生關(guān)系當(dāng)中，教師處

于主動(dòng)狀態(tài)，而學(xué)生則處于被動(dòng)狀態(tài)，

長此以往，學(xué)生的主體地位、創(chuàng)新精

神、創(chuàng)新思維難免會(huì)被扼殺，所以要

想提高教學(xué)的創(chuàng)新性，教師就必須將

自己的主導(dǎo)作用充分發(fā)揮出來，與學(xué)

生形成一種平等、合作的關(guān)系。讓自

己成為學(xué)生探索知識(shí)的助力者。同時(shí)，保證學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生自主、輕松、活潑地進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考，并從

中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。一個(gè)完美的問題情境設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生對(duì)問題有更加強(qiáng)烈的興趣，這是提升學(xué)生創(chuàng)造力的一個(gè)重要條件。為此，教師先要營造一個(gè)比較舒適的教育氛圍，形成一個(gè)可以吸引

學(xué)生的良好環(huán)境，同時(shí)還要根據(jù)不同學(xué)科的具體情況，使問題情境得到進(jìn)一步創(chuàng)新。在Al時(shí)代，創(chuàng)新似乎是一個(gè)非常關(guān)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(diǎn)對(duì)教師也同樣適用。具體來說，教師必須盡快提高教學(xué)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(shí)代中找到屬于自己的那一方天地。提高教學(xué)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(shù)(NLP,NaturalLanguage

Processing)的能力也越來越強(qiáng)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示

,2012年，自然語音處理的錯(cuò)誤率約為33%,截至2016年

,自然語言處理的錯(cuò)誤率已經(jīng)下降到5%左右。未來，這一

錯(cuò)誤率肯定還會(huì)更低，與此同時(shí)，自然語言處理的效率則會(huì)更高。在教育領(lǐng)域，借助自然語言處理技術(shù)，教學(xué)語言轉(zhuǎn)化