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錄播系統(tǒng)記錄課堂全過(guò)程，是教學(xué)資源積累的早期方式。隨著AI視頻分析技術(shù)的成熟，技術(shù)與教育更深入的融合，教育信息化2.0對(duì)常態(tài)化錄播系統(tǒng)提出了更高的要求，記錄只是信息技術(shù)在課堂教學(xué)應(yīng)用的開(kāi)始。
將從常態(tài)化錄播面臨的挑戰(zhàn)、AI升級(jí)錄播的關(guān)鍵技術(shù)、AI升級(jí)錄播的4個(gè)方面，闡述AI如何升級(jí)常態(tài)化錄播，為教育工作者提供參考。
常態(tài)化錄播面臨的挑戰(zhàn)
課堂錄播為整堂課的視頻錄制和播放提供支持，但面對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)教研的需求，常態(tài)化錄播存在以下2點(diǎn)局限：
1、回顧課堂視頻費(fèi)時(shí)費(fèi)力
一堂課通常有45分鐘，教師或管理者在復(fù)盤(pán)/回顧課堂視頻時(shí)需要花費(fèi)大量時(shí)間，卻得不到直接有效的結(jié)果。這使教師使用錄播進(jìn)行教學(xué)研究、學(xué)情分析的積極性大打折扣。
2、缺少數(shù)據(jù)作為教研依據(jù)
除了整堂課的視頻沒(méi)有標(biāo)記（如課堂視頻在某個(gè)時(shí)間段涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)）、回顧費(fèi)時(shí)費(fèi)力以外，常態(tài)化錄播只有錄制和播放功能，不能提供數(shù)據(jù)分析作為教研、教學(xué)管理的依據(jù)。
AI升級(jí)常態(tài)化錄播的關(guān)鍵技術(shù)
1、基礎(chǔ)教育知識(shí)圖譜
知識(shí)圖譜一般分成通用知識(shí)圖譜和領(lǐng)域知識(shí)圖譜，基礎(chǔ)教育知識(shí)圖譜屬于領(lǐng)域知識(shí)圖譜。基礎(chǔ)教育知識(shí)圖譜的構(gòu)建有準(zhǔn)確性、全學(xué)科、全覆蓋、可用性四個(gè)方面的要求。
準(zhǔn)確性要求圖譜中的基礎(chǔ)教育知識(shí)必須準(zhǔn)確，其知識(shí)來(lái)源必須是教材等權(quán)威資源；全學(xué)科要求圖譜必須覆蓋中國(guó)K12教育的主要九門(mén)學(xué)科（語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、歷史、地理、政治、生物、物理、化學(xué)）；全覆蓋要求每門(mén)學(xué)科的知識(shí)必須覆蓋教育部頒布的學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的全部知識(shí)點(diǎn)；可用性指圖譜中的知識(shí)檢索與訪問(wèn)效率要足夠高。
2、專(zhuān)注力分析
專(zhuān)注力可以反映出學(xué)生是否進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。傳統(tǒng)課堂，老師通過(guò)提高音量、增加互動(dòng)、改進(jìn)內(nèi)容等方式提高學(xué)生的專(zhuān)注力，但由于教學(xué)任務(wù)重、班級(jí)人數(shù)多、精力有限，老師無(wú)法細(xì)致地了解每位學(xué)生每堂課的專(zhuān)注力情況。
伴隨式采集課堂教學(xué)視頻后（不干擾課堂教學(xué)），通過(guò)頭部姿態(tài)估計(jì)技術(shù)，推斷出學(xué)生頭部在三維空間的姿態(tài)參數(shù)，建立頭部三維空間姿態(tài)模型，通過(guò)頭部姿態(tài)在不同坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換，判斷學(xué)生群體的頭部朝向。
再利用頭部姿態(tài)追蹤人眼的視線方向，對(duì)匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析，從而計(jì)算出學(xué)生的社交專(zhuān)注保持力，這也是目前學(xué)習(xí)認(rèn)知領(lǐng)域的分析技術(shù)。
3、情感計(jì)算
1997年，MIT（麻省理工）媒體實(shí)驗(yàn)室的Rosalind Picard教授提出了“情感計(jì)算”的概念，她把“情感計(jì)算”定義為：針對(duì)人類(lèi)的外在表現(xiàn)，能夠進(jìn)行測(cè)量和分析并能對(duì)情感施加影響的計(jì)算。事實(shí)證明，情感計(jì)算與認(rèn)知研究密不可分。
在課堂場(chǎng)景中，利用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)課堂教學(xué)過(guò)程進(jìn)行分析。通過(guò)采集設(shè)備獲取教學(xué)過(guò)程的圖像序列，利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)人臉位置區(qū)域，進(jìn)一步識(shí)別人臉關(guān)鍵點(diǎn)，根據(jù)教學(xué)場(chǎng)景的特性進(jìn)行面部表情識(shí)別。然后再結(jié)合教學(xué)方法進(jìn)行深度分析，幫助學(xué)校了解教師授課風(fēng)格及學(xué)生情感狀態(tài)變化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)，改進(jìn)教學(xué)效果。
AI升級(jí)常態(tài)化錄播的4個(gè)方面
1、從人工檢索到自動(dòng)標(biāo)記
錄播完成后，教師通過(guò)完整的課堂教學(xué)視頻回顧教學(xué)內(nèi)容。但是如果教師想要回顧講到某個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，學(xué)生的課堂表現(xiàn)，則需要來(lái)回拖動(dòng)視頻進(jìn)度條，這是一個(gè)人工檢索信息的過(guò)程，視頻只完成了記錄的工作，為實(shí)際使用帶來(lái)了很大的困難。
利用基礎(chǔ)教育知識(shí)圖譜技術(shù)，將整堂課的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記，由計(jì)算機(jī)代替人工，教師在回顧知識(shí)點(diǎn)時(shí)就會(huì)更加高效。除了標(biāo)記知識(shí)點(diǎn)，課堂專(zhuān)注力、學(xué)生情感變化也能直接呈現(xiàn)在視頻中。
2、從回顧視頻到查看數(shù)據(jù)
在回顧課堂視頻的基礎(chǔ)上，利用AI技術(shù)為教師和學(xué)校管理者提供課堂專(zhuān)注度、師生發(fā)言明細(xì)、教師的授課模式、學(xué)生的情緒變化等數(shù)據(jù)，能提高教學(xué)復(fù)盤(pán)的效率，從回顧視頻到查看數(shù)據(jù)，為教師成長(zhǎng)、教學(xué)管理提供數(shù)據(jù)支持。
3、更有效的教學(xué)資源積累
完整的課堂視頻是一種教學(xué)資源，但是這種教學(xué)資源利用難度大。利用AI技術(shù)為教師提供課堂教學(xué)視頻剪輯，用短視頻替代長(zhǎng)視頻，分享更使教學(xué)資源得到更有效地利用。
同時(shí)，AI技術(shù)自動(dòng)提取板書(shū)、整理課堂語(yǔ)音筆記、提取知識(shí)點(diǎn)等功能，不僅讓課堂教學(xué)資源得到有效積累，還可以直觀、清晰地反映教師的授課邏輯。
4、量化過(guò)程性教學(xué)評(píng)價(jià)
常態(tài)化錄播視頻也被學(xué)校管理者用作教師教學(xué)過(guò)程的評(píng)價(jià)，管理者逐一觀看錄制好的課堂視頻，再進(jìn)行打分和評(píng)價(jià)。常態(tài)化錄播只解決了時(shí)間和地點(diǎn)的問(wèn)題，并沒(méi)有從根本上解決過(guò)程性評(píng)價(jià)缺少量化數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
教育評(píng)價(jià)是量化評(píng)價(jià)與質(zhì)性評(píng)價(jià)的結(jié)合，量化評(píng)價(jià)是指將評(píng)價(jià)內(nèi)容化為可以量化的數(shù)據(jù)，并通過(guò)量化統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析這些數(shù)據(jù)，得到結(jié)果;而質(zhì)性評(píng)價(jià)關(guān)注評(píng)價(jià)主體與客體之間的互動(dòng)與理解。
過(guò)程性評(píng)價(jià)也應(yīng)該從量化與質(zhì)性兩方面進(jìn)行，AI技術(shù)為過(guò)程性評(píng)價(jià)提供了分析框架，可以幫助管理者更好地對(duì)課堂錄像進(jìn)行分析與理解，使過(guò)程性評(píng)價(jià)可用。