AI系列培训课件-人工智能技术及应用课件第6章

Al+教育——因材施教时间：2020-9-86.1个性化教育——因材施教6.2

寓教于乐——早教机器人6.3模拟仿真——虚拟现实6.4

AI时代教师职责第6章

AI+

教育采集学生作业练习数据抽

照

技

题

技

术采集各种移动学习过程数据移

动AP

技

术采集个体生理数据与可穿裁技术学习行为数据自然、全过程教育大数据采集点连数马笔技本采集设备状态数据和学生体质数据物

联网感知技术在线学习与管理平台技术采集运维日志日

志

搜

索

与用户日志数据

分析技术教育大数据

采集技术采集课堂教学数据智能录播

技术采集各种作业、

练习、考试数据采集各种在线

学习与管理数据采集学生学习过

程中的情感数据采集学生

考试成绩数据采集各种校因生活数据采集校园

安全数据采集教育

奥情数据校

因一卡通技术情

感识副技

术视

频监控技术网评网阅技术网络爬虫技术通过学生历史答题记录，Al可以随时评测某个知识点的掌握情况，输出对知识点掌握情况的预估，进而根据预估明确下一步推送的具体路径。在人工智能中，我们主要用行为分析。传统的教室根本没有办法将教学过程清晰地展示出来，教师既不能对教学过程进行科学分析，

又很难为学生提供个性化的教学体验。通过Al技术，图像、语音、文字等数据就可以被很好地识别

出来，并形成一个数据汇集平台。在表情识别技术的基础上，借助摄像头捕捉学生上课时的情绪(例如快乐、愤怒、悲伤、平静等)

及行为(例如听课、举手、点头、摇头、做练习等)。给予每一个学生充分的关注。行

发体

行

为多目标动态人脸

识别买学生行为分析4Al可基于学习情况进行个性化的推送学习方案。根据历史学习记录进行下一步推

送主要基于强化学习。何为强化学习?比如游戏策略中根据游戏画面选择动作使得分最多就是最好的强化思想。而对于学校来说，教育Al根据学生情况的反馈，推送学

习的内容，学生完成后进行反馈，这是最大化知识掌握程度的过程，也是强化学习个性化教学的过程。Al模

式布置作业而有了大数据的分析

帮助，老师可以做到对每

个学生的个性和特点都有

了充分的了解，有针性地

布置个性化作业。老师可根据不同题目

的考点和学生答题情况，

准确了解每个学生的知识

漏洞，有效诊断学生的学

习问题，继而进行针对性

讲练。私人教练模块是手段，是最终实现教育Al的步骤，

即具体如何实施。学生今天做什么题，

推送什么样的知识点。运

用学习模拟器可以自动构

造学生的学习数据，在有

一定的数据后再根据智能

教学的模块，对比真实的

学生去指导学习，从而提

升效率。传统教育模式下老师

布置作业的方式是：“请

同学们完成XX

页第

一题

到第十题。"个性化教学私人教练传统方式

布置作业6(1)智能教育环境。利用普适计算技术实现物理空间和虚拟空间的融合、基于人工智能技术作

为智能引擎，建立支持多样化学习需求的智能感知能力和服务能力，实现以泛在性、社会性、

情境性、适应性、连接性等为核心特征的泛在学习。(2)智能学习过程支持。各类人工智能技术的支持下，构建认知模型、知识模型、情境模型，

并在此基础上针对学习过程中的各类场景进行智能化支持，形成诸如智能学科工具、智能机器

人学伴与玩具、特殊教育智能助手等学习过程中的支持工具，从而实现学习者和学习服务的交

流、整合、重构、协作、探究和分享。如小智机器人，基于深度学习的语音唤醒以及远场语音

交互能力，

WIFI加红外的组合，通吃传统和新兴的智能家电，实现一机智能。人工智能+教育的五个典型场景(3)智能教育评价。人工智能技术不仅仅会在试题生成、自动批阅、学习问题诊断等方面发挥重要的评价作用。(4)智能教师助理。人工智能将替代教师日常工作中重复的、单调的、规则的工作，缓解教师各

项工作的压力，成为教师的贴心助理。人工智能技术还可以增强教师的能力，使得教师能够处理以

前无法处理的复杂事项，对学生提供以前无法提供的个性化、精准的支持，传授知识效率大幅度提

升，有更多的时间与精力来关注每个学生的身心全面发展。(5)教育智能管理与服务。通过大数据的收集和分析建立起智能化的管理手段，管理者与人工智

能协同，形成人机协同的决策模式，有效提升教育质量并促进教育公平。人工智能+教育的五个典型场景6.1

个性化教育——因材施教6.2

寓教于乐——早教机器人6.3模拟仿真——虚拟现实6.4

AI时代教师职责第6章

AI+

教育这是一款编程机器人，旨在激发中小

学生的程序设计兴趣，引导青少年进

一步学习Python

语言。这款玩具机器

人的尺寸只有手掌大小，通过液晶显

示屏上显示的两只眼睛和手臂动作，能表现1000多种感情，还能识别人脸、

语音、物体，利用左右履带灵活自在

动作。如与平板终端等联机，还能一

起玩游戏。Cozmo

编程机器人Sphero2.0是一款支持iOS

和Android设备的球形遥控玩具。除了最基本的

控制功能之外，Sphero

还可以与众多

应用程序进行配合游戏，比如遥控穿

越不同区域、用平板进行现实互动游

戏、自主编程设定球的行进路线等，

乐趣十足。这是一款从纯娱乐应用到

帮助教学机器人编程与宏指令的教育型应用智能玩具。Sphero

2.0智能小球Sphero

的BB-8机器人外形取自电影

《星球大战》中的BB-8

机器人，虽然

智能比不上电影里的“原装货”,但

却是真真正正的机器人。除了能到处

跑之外，BB-8

还自带扬声器，可以发

出和电影里完全一致的音效。

一大亮

点是，不需要插口来充电，而是高大

上的感应式充电底座。除了手机操控

外，BB-8还具备听取语音指令的能力。

除了指令移动，你还可以命令它进入

巡逻模式，然后它就会自发地在家中

转来转去。星球大战BB-8

机器人OZOBOT

是一款小巧可爱、能和我们

一起玩的小机器人。具有自动追踪轨

迹的功能，可以根据颜色和线条决定

移动的方式，比如沿着直线走，遇到

不同颜色时还会做出不同的动作。除

了机器人硬件外，与之配套的还有一

套软件会提供各种有意思的玩法。玩

家可以通过设立线路和不同颜色的点

让OZOBOT

在PC、

平板或手机的屏幕

上自由运动。Ozobot

智能游戏迷你机器人这是一款旨在让小朋友一边玩一边学

会编程的机器人玩具。这款机器人外

形可爱，其中Dash的个头稍大，配有

三个轮子，可以自由的行走，定位为

探索世界，Dot

的尺寸较小，像是一个

大眼睛，自己不能活动，主要负责讲

故事。这款编程玩具真正的精髓在于

Wonder

Workshop充分考虑了不同年

龄段小朋友的需求和理解能力，为他

们准备了循序渐进的学习体系—Go、Path

、Wonder和

Blockly,

不同的难

度可以让小朋友一直保持着热情，不断的进行探索。Dash&Dot智能儿童机器人Cubelets让组装一个机器人的过程像

“搭积木”一般简单、有趣、灵活。Cubelets

由不同的模块组成。每个模

块的外形是一个小巧的正方体，可以

轻易连接在一起不分开，而不同功能

的模块被涂上不同的颜色。该玩具的

出现进一步降低了孩子们组装家用机

器人的门槛。具体来说就是，他们只

需要把固定的模块加上蓝牙模块组装

在一起，就可以通过手机控制机器人，

且在这一过程中不需要用到任何编程

知

识

。Cubelets4M

涂鸦机器人是一款会画画的机器人，

使用产生的振动和旋转运动创造艺术作品，可以调整机器人彩色笔的角度

和高度，创作不同的画作。涂鸦机器

人充满活力的旋转，可以让宝宝尽情发挥自己的想象力，在家里随意作画。你唯一需要担心的是你家的桌面，床

面，地面了。4M

涂鸦机器人欧美市场家喻户晓的科技玩具品牌“赫宝”(HEXBUG)的制造商—美国创

首国际于2007年开始推出机器宠物玩

具产品。为了让孩子们从小体验科学的奥秘，启发他们探索自然科学和工

程知识的好奇心，公司旗下的每个产

品都在功能、外观以及包装的设计上

下足了功夫。“纳诺虫”(Nano)

虽然

不像其它的编程机器人玩具那样具有

明显的教育目的，但却深受孩子们喜

爱。赫宝的纳诺虫V2畅销全球的智能互动机器人品牌WowWee,为全世界的孩子及机器人

爱好者提供全新的娱乐体验。

MiP

玩具

机器人内置手势感应尖端科技，可以

感知手势，向你引导的方向行进。你

也可以启动自动模式让他自己散散步。7种游戏模式搭配免费APP,

用你的智

能设备远程遥控MiP,与他玩互动游戏，

教他跳舞，叫上你们朋友们，来一场机器人大战。WowWee

的MiP玩具机器人锐曼能够在嘈杂环境中准确识别您说

的每一句话，在任意角度呼唤都会转

身面向您5m

远场识音。影视影音互动

聊天机器人能回答主人提出的问题还

会主动料，一个人再也不孤单贝博体

育bb6e.CC智能同步网络视频资源视频

监控配合手机APP随时随地观察家里

的情况，可控制锐曼游走家里的每一

个角落全面无死角。APP手机远程控

制扫描二维码，APP

绑定远程控制锐

曼享受更多乐趣。同步

智能

微信

教材回答语聊：23.早教机器人视

频锐曼翻译

功能儿歌

故事6.1个性化教育——因材施教6.2寓教于乐——早教机器人6.3

模拟仿真——虚拟现实6.4AI时代教师职责第6章

AI+

教育高度发展的虚拟现实技术在现今已

经实现了VR

模拟驾驶培训的效果，在

VR中你可以身临其境地培训，而且场

景可以任意选择喜欢的场景。在不同的

场景中学习，增加驾驶的娱乐性，使得

体验者体验起来更加有趣。不仅如此，通过VR虚拟现实的技

术，集合汽车的传感器，模拟各种复杂

的路面情况及场景，以提高驾驶者的专

注力和面对紧急情况的应对能力。这对

于驾驶员培训机构来说，身临其境的培

训场景可以让学员充分学习在不同道路

行驶的技巧，也可以根据虚拟现实技术

设定的培训场景加深交通安全培训知识，

形成良好的驾驶修养，从而在将来成为

一个遵纪守法的好司机。VR

模拟驾驶VR

解剖实验室是为了更好的帮助

使用者了解与学习人体生理结构而开发

的一款VR

软件。在软件开发时我们运

用了先进的UE4引擎来更加细致的展现

人体各个部分。以VR

的方式辅助人体医学解剖教学，

有助于缓解目前医学院捐赠遗体资源稀

缺的困境，并替代传统的人体模型、教

学挂画和视频等教学模式，以低成本大

幅度的提高教学效率。我们旨在将医科大学里的书本知识搬运到身临其境的

VR

游戏互动中，将可以看到更加逼真

，

更加震撼，且更加系统化的人体解剖教

学。VR解剖实验室VR

技术与农业相结合，不仅能够加

深对动植物生长的了解。植物生长VR

实验VR

全称虚拟现实技术，是一种可以创

建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，

它利用计算机生成一种模拟环境，是一

种多源信息融合的、交互式的三维动态

视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸

到该环境中。在VR

系统中，双目立体视觉起了很大

作用。用户的两只眼睛看到的不同图像

是分别产生的，显示在不同的显示器上

。有的系统采用单个显示器，但用户带上特殊的眼镜后，

一只眼睛只能看到奇

数帧图像，另一只眼睛只能看到偶数帧

图像，奇、偶帧之间的不同也就是视差

就产生了立体感。AR

全名为增强现实技术，是一种实时地计

算摄影机影像的位置及角度并加上相应图

像、视频、3D

模型的技术，这种技术的目

标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并

进行互动。总地来说，VR

与

AR

最明显的区别在于VR是带我们走进了全虚拟的世界，而AR

将虚

拟和现实相结合VR与AR6.1个性化教育——因材施教6.2寓教于乐——早教机器人6.3

模拟仿真——虚拟现实6.4

AI时代教师职责第6章

AI+

教育在Al时代，教师必须拥有一定的危机意识，一旦有了这样的意识，

教师就会想方设法提升教学的创新性。那么,教学的创新性究竟应该

如何提升呢?。提高教学的创新性

提高教学的创新性在传统教学当中，教师一般都会、

采取启发式、情景式等方法，让学生

学会应该掌握的知识。但这些方法很

难让学生主动地接受知识，而且还不

利于培养学生的各方面能力。因此需要实现教学方法的创新，

教师既让学生“学会”知识，又让学生“

会学”知识，而其中最关键的是学习方

法的指导。具体来说，教师应该教会

学生怎样获取和巩固知识及怎样将这

些知识应用到具体问题中去。创新师生关系在传统的师生关系当中，教师处

于主动状态，而学生则处于被动状态，

长此以往，学生的主体地位、创新精

神、创新思维难免会被扼杀，所以要

想提高教学的创新性，教师就必须将

自己的主导作用充分发挥出来，与学

生形成一种平等、合作的关系。让自

己成为学生探索知识的助力者。同时，保证学生的主体地位，让学生自主、轻松、活泼地进行学习和思考，并从

中培养学生的创新能力。一个完美的问题情境设计可以让学生对问题有更加强烈的兴趣，这是提升学生创造力的一个重要条件。为此，教师先要营造一个比较舒适的教育氛围，形成一个可以吸引

学生的良好环境，同时还要根据不同学科的具体情况，使问题情境得到进一步创新。在Al时代，创新似乎是一个非常关键的字眼，只有不断创新、积极创新，才可以跟

上潮流，这一点对教师也同样适用。具体来说，教师必须尽快提高教学的创新能力，才

能在一定程度上保证自己不被Al取代，才能在Al时代中找到属于自己的那一方天地。提高教学的创新性创新问题情境随着Al的不断发展，自然语言处理技术(NLP,NaturalLanguage

Processing)的能力也越来越强。相关数据显示

,2012年，自然语音处理的错误率约为33%,截至2016年

,自然语言处理的错误率已经下降到5%左右。未来，这一

错误率肯定还会更低，与此同时，自然语言处理的效率则会更高。在教育领域，借助自然语言处理技术，教学语言转化