基于AI技術的課堂考勤系統的研究與設計

趙慧瑩 楊曉光 朱奕璇 羅寧

摘要：傳統的到場點名方式耗費了教師大量的時間和精力，特別是針對課堂人數多，學生群體多樣的這種點名考勤方式越來越不適用，同時傳統的點名考勤無法避免代簽代答的現象，極大的降低了考勤效率。隨著人臉識別技術在我們的日常生活的廣泛應用，這種AI技術勢必會走進各大高校的課堂。一套基于AI技術的課堂考勤系統，將所有學生信息加入到考勤的數據庫當中，系統基于教室的攝像頭進行人臉識別，對上課的學生完成考勤，并且及時將考勤結果傳輸到后臺的考勤系統中，更加方便老師隨時調取信息來掌握自己課堂的出勤率。基于AI技術的課堂考勤以較高的準確率實現了快捷的課堂考勤，更加節省人力和時間，可適用性強，能夠滿足日常課堂考勤的需求。

關鍵詞：AI技術;課堂考勤

進入21世紀以后，人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）技術發展迅速，以中國和美國為首的眾多國家都投入了大量資源進行人工智能技術的研發，并成功將其應用于一些技術和產品之中，例如智能機器人等。然而，人工智能技術還沒有能夠做到服務于人們的日常生活，技術要服務于大眾，未來幾年人工智能技術會朝著普及化的方向發展。

人工智能自從前兩年首次被寫入政府工作報告以來，在2019年的兩會政府工作報告中，最熱的人工智能再一次被寫入報告，這已經是連續三次人工智能被寫入兩會政府工作報告，并且在這次的兩會中，人工智能與機器人技術絕對是2019的高頻熱詞，而且頻頻被頂上熱搜，如： AI機器人上兩會、AI合成主播上崗、智能眼、全能耳助力兩會等等，這些充分運用了信息革命成果的新傳播方式，成為了最吸睛的亮點。而去年教育部辦公廳發布了《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》，根據教育部辦公廳發布的《2019年教育信息化和網絡安全工作要點》的指示，推進信息技術在教學中的深入普遍應用，中小學及高中生都要全面普及。國家政策支持：機器人編程成為必修課程。

人臉識別是一項熱門的人工智能研究領域，它屬于生物特征識別技術，是對生物體本身的生物特征來區分生物體個體。生物特征識別技術所研究的生物特征包括臉、指紋、手掌紋、虹膜、視網膜、聲音、體形、個人習慣等，相應的識別技術就有人臉識別、指紋識別、掌紋識別、虹膜識別、視網膜識別、語音識別、體形識別、鍵盤敲擊識別、簽字識別等。

隨著人工智能在各個領域的廣泛應用和飛速發展，人臉識別變得越來越觸手可及，越來越多的企業和工廠開始啟用人臉打卡考勤，但是在高校環境中現有設備并不能很好的發揮作用，如果能夠將人臉考勤與教室中的攝像頭進行結合將極大程度的解決高校傳統考勤方式低效的問題，并且極大地提高課堂考勤的準確度。

課堂考勤作為監督學生出勤率是提高課堂質量的關鍵環節，在日常高校教學生活中起著非常重要的作用。目前大部分高校采用的基于紙質、學生答到的傳統考勤方式，多數情況下難以有效避免學生代答代簽的情況，而且點名的過程中占用了大量寶貴的課堂時間。對于學生并不能起到預期的督促效果，對于學校和教師則是一種需要耗費極大精力和時間但是準確率得不到保證、低效的考勤方式。隨著課堂的人數與日俱增，傳統的上課點名答到的考勤方式的效率變得越來越低。因此，通過人臉識別的人工智能設備，實現學生上課的智能打卡，可以記錄上課、下課情況，還可以排除學生中間外出的情況。不僅能夠提高出勤率還可以實現實時記錄學生到達教室的時間，是否遲到和遲到的時間都可以有明確的記錄，老師可以根據實際情況來記錄學生的考勤。

基于AI技術的課堂考勤既快捷又節省時間，不需要學生帶任何證件，只需要出現在一個能夠被攝像頭監測到的位置，就可以完成課堂簽到。可利用攝像頭的靈活性，根據學生所處的位置轉動，進行人臉匹配完成簽到，這樣能夠降低學生角度不對而造成簽到失敗的幾率。攝像頭由智能的時間控制系統進行控制，當該教室有課時，由學生點擊簽到按鈕啟動考勤系統，上課期間系統全程處于工作狀態，下課系統自動關閉，其余時間處于休眠狀態，這樣更大程度上的節約資源。此系統不僅對學生簽到帶來方便，對于老師也非常便捷，老師具有管理員身份，可以登錄這個系統自行下載自己課堂的考勤記錄，對課堂狀態進行分析。也可以設定在每節課結束后以郵件的方式及時反饋到該課程教師的考勤系統中，數據也可在期末直接導出，自動生成分析報告。

基于AI技術的課堂考勤系統在日常的使用中不僅僅局限于課堂上的出勤檢測，也可以實時監測學生的上課狀態，通過攝像頭的多角度檢測，能夠全方位的對教室中的學生進行狀態檢測，后臺會根據人臉識別的結果和后臺的數據庫中的數據進行匹配，自動導出結果數據，老師能夠在系統上通過分析數據來掌握不同學生的上課狀態，針對得出的數據制定相應的計劃和解決方案，有針對性的對學生的學習制定一個詳細的提高方案，并且能夠對班上同學的總體學習狀況有一個大概的了解，能夠有針對性的對個別同學進行督促，更好的提高整個班的學習效率。這種通過AI技術進行人臉識別和系統內部的學生信息進行匹配，實時監測學生的上課狀態，更加能夠提升學生們上課的抬頭率。

基于AI技術的課堂考勤系統不僅僅只針對高校的課堂考勤，也可以針對中小學生，考勤制度是每個學校必不可少的一部分，而對于中小學生可以有更高級的設定。學校可以根據需求設定離校通知功能，當攝像頭檢測到學生下課離開的同時，家長會收到一條學生已經離開學校的短信通知，對于中小學生的人身安全有所保障，家長掌握孩子的實時動向。

基于AI技術的課堂考勤系統，也可以適用于考場當中，在考試過程中啟動系統，可以減少作弊抄襲的情況，當前教室系統和老師的手機系統連接，當考生出現異常，老師手機系統會接收到提醒。

本文設計的系統已經基本實現高校課堂考勤所需的功能，但是技術及能力限制，還無法將本系統做到足以完全取代傳統考勤方式的程度，后續還需在AI技術與攝影技術結合方面、采集設備智能化方面、數據庫檢索技術方面進行進一步完善。

參考文獻

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