基于人工智能的智慧校園建設

董亞蕾

（河北外國語學院，河北 石家莊050000）

1 智慧校園

智慧校園是指以物聯網為基礎的，連接校園網中各個物件，將校園工作、學習和生活一體化的化境，這個一體化環境以各種應用服務系統為載體，將科研、教學、管理和校園生活進行充分整合，為學生、教師提供智慧化、個性化、精細化服務。智慧校園是數字校園的延伸。

智慧校園的建設要借助于新一代的信息技術（云計算、物聯網、互聯網等）來實現教育環境的智能化開發及利用。智慧校園建設能夠為學校教育教學、科研、管理工作的發展提供有效的支持,是現代教育實現信息化發展的必然選擇[2]。

隨著物聯網、云計算、大數據等信息技術的快速發展，越來越多的行業在廣泛使用，世界也從信息化迅速發展為智能化，學校使用的傳統的信息系統像簡單的業務管理、數據查詢已經無法滿足教師學生的需求。教育部也提出《教育信息化2.0 行動計劃》，提倡高校要"以人工智能、大數據、物聯網等新興技術為基礎，依托各類智能設備及網絡，構建數字化、智能化的教育系統[1]。智慧校園的建設已經勢在必行。

智慧校園的應用案列有很多，像手機考勤，課程結束后教師通過后臺數據庫精確學生的出勤情況，既節省時間，又防止出現別人帶簽到問題，給教學管理帶來很大方便；車牌識別，教師、家長開車進出校園通過車牌識別系統，從出入視頻抓拍車輛進行登記，能夠清晰了解校園車倆數量等信息，提高管理人員工作效率和質量，增加校園安全性；手機借書，借助智慧校園系統將學生信息讀入手機卡中，讓同學輕松實現借閱、歸還業務，也可通過微信小程序進行查詢信息等。

2 人工智能

人工智能（Artifical Inteligence,縮寫AI）由人制造出來的機器使用計算機模擬人的思維過程和智能行為。人工智能是計算機學科的一個分支，人工智能還將涉及到計算機科學、哲學方面、生物學、心理學等學科。

人工智能研究的領域包括語音識別、自然語言理解我們在生活中看到的天貓精靈就是用到了人工智能技術中的語音識別；還包括計算機視覺，圖像識別，圖像處理、人臉識別等。

隨著教育信息化2.0 時代的到來，很多學校都加快了智慧校園的建設步伐，人工智能在提高教學管理水平的應用中提供科學決策，利用大數據挖掘出影響教學質量的一些關鍵性指標以及之間的關聯性。

3 人工智能技術中人臉識別在智慧校園建設中的應用

人工智能中計算機視覺技術在不少應用取得令人矚目的成績。如圖像分類、目標檢測、圖像分割、動作識別等。這些技術被廣泛應用于金融、醫學、工業等領域。人臉識別是基于人的面部特征信息進行身份識別的一種方法，人臉識別主要是通過采集人臉的視頻或者是圖片，在視頻或者圖片中追蹤人臉，對檢測到的人臉進行面部識別。人臉識別技術被廣泛應用到很多場景，阿里巴巴的支付寶可以使用刷臉進行支付，利用人臉進行身份驗證，提高支付效率；目前高校管理使用卡片芯片保存學生的信息，實現圖書借閱、宿舍門禁、考勤打卡等，一卡通容易丟失、出現作弊冒用等情況，而人臉識別能夠完美的解決這個弊端問題、提高安全性、考勤效率等。人臉識別技術可以直接通過校園網絡監控獲取視頻、圖片等信息，不用再硬件，這樣可以降低學校的成本，符合我們所追求的智慧校園。

人工智能技術中人臉識別識別在智慧校園建設中可以應用下面幾個場景。（1）安防監控。學生出入宿舍場景。在學生宿舍樓門口設置通道閘機，學生進出宿舍攝像頭捕捉學生人臉信息進行人臉識別后，與數據庫信息進行對比。如果是學生，放行并記錄出入信息，如果是陌生人會產生報警信息。（2）上課管理，幫助老師進行上課簽到，早退，聽講情況判斷等。（3）食堂、超市刷臉完成支付。

人臉識別的工作原理是進行圖像采集，在圖像中進行人臉檢測，將采集到的人臉圖像進行特征提取，將其存儲在數據庫中；通過攝像頭捕捉人臉圖像，進行圖像的處理，將處理后的圖像與之前存儲在數據庫的人臉進行特征對比，得到識別的結果。人臉識別的步驟主要為首先對人臉檢測定位，獲得單獨的人臉圖像，然后對人臉圖像進行預處理、第三步使用特征提取人臉特征進行對比識別。最后使用高精度分類算法進行精確分類[3]。

4 借助人工智能中的視頻識別實現智慧校園中教師對學生的評價

學生的學習狀態是教學中非常重要的一個環節，學生的狀態如果只通過考試成績來判斷并不全面，僅僅依靠老師在上課過程中也不能完成對每一個同學學習狀態的全面觀察和評價，借助視頻識別可以幫助教師客觀對學生學習過程的學習進行評價，這正符合實現智慧校園建設中要求的以大數據來進行校園建設。

面部表情是我們最要的交流方式，通過我們的面部表情可以分析每一個人的心理狀態，學生在上課過程中碰到自己喜歡的課程，會表現的積極高興喜悅，比如面帶微笑；如果遇到不喜歡的課程，學生面部會表現出消極的表情，比如撅嘴、皺眉等。通過視頻獲取學生的表情進行分析，可以更加客觀分辨出學生學習過程中的興趣所在。

面部表情是人工智能領域的一個重要組成部分，是機器視覺的重要基礎。通過教師攝像頭錄取學生上課過程中的圖像表情，通過對表情進行分析幫助教師實現對學生學習狀態的客觀評價。

首先采集學生在教學活動中的視頻，視頻中包含學生學習過程中表現出來的面部表情和特征，篩選有效幀進行面部特征分析，學生面部表情的分析是利用計算機檢測人臉，對面部表情進行信息提取分析，獲得表征學生學習情緒的特征，最后利用支持向量機（SVM）方法對課堂中的表情進行分類，幫助教師獲得學生的興趣所在[4]。

通過人工智能技術中視頻分析進行表情判別分類，一方面，可以對學生在課堂中的表情表現分析評價進行評價，另一方面，也可以讓教師可以對每一次的課堂、教學環節進行分析、評價，讓教師根據分析結果進行自我調整完善，最終能夠形成最優的教學效果。

5 利用人工智能技術打造智能化教學平臺的智慧校園

智能化教學平臺是一種以人工智能技術(包括語音識別、人臉識別、情感計算、機器學習以及數據挖掘等)為主體，將各種智能化的應用融入各類教學或管理中的系統。其主要過程是通過智能感知層獲取學習者的學習狀態和學習內容等，并將數據中心部署在云平臺，利用云平臺結合人工智能的算法為學習者提供個性化學習內容及學習方案，當然還可以在教學、科研、管理等方面進行應用。

近幾年隨著人工智能快速的發展，很多教育平臺推出自己的智能教學平臺。

如中國慕課、愛課程、愛課堂等等，這些教學平臺為教師學生提供了個性服務、針對大家興趣推送課程、精準教學。各個學校在建設智慧校園時，可以打造智能教育平臺，促進教學模式和教學手段的改革，進而提高教學質量。

6 結論

人工智能技術越來越成熟，已經在各行各業廣泛應用。隨著國家教育部大力推進智慧校園建設，智慧校園建設也將是時代發展的趨勢。高校將人工智能技術應用在智慧校園建設，必將給校園建設帶來深遠的影響，學校應抓住機遇，充分利用好人工智能技術。為學校的教師學生及管理者提供更好的服務。