[發明專利]一種綜合應用人工智能技術的教學診斷分析系統及方法

在審

• 申請號: 201710677105.4
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107609736A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 李昊;黃葉敏
• 申請（專利權）人: 廣州思涵信息科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/20;G10L15/26;G10L17/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于通訊和教育技術領域，更具體地，涉及一種綜合應用人工智能技術的教學診斷分析系統及方法。

背景技術

人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大，可以設想，未來人工智能帶來的科技產品，將會是人類智慧的“容器”。

圖像識別，是指利用計算機對圖像進行處理、分析和理解，以識別各種不同模式的目標和對像的技術。

聲紋識別是生物識別技術的一種。也稱為說話人識別，有兩類，即說話人辨認和說話人確認。不同的任務和應用會使用不同的聲紋識別技術，如縮小刑偵范圍時可能需要辨認技術，而銀行交易時則需要確認技術。聲紋識別就是把聲信號轉換成電信號，再用計算機進行識別。

語音識別技術就是讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變為相應的文本或命令的高技術。語音識別技術主要包括特征提取技術、模式匹配準則及模型訓練技術三個方面。

自然語言處理是計算機科學領域與人工智能領域中的一個重要方向。它研究能實現人與計算機之間用自然語言進行有效通信的各種理論和方法。

現有的技術方案，對于課堂教學進行診斷和分析，有三種方式：一是不使用技術手段，直接通過專家旁聽的方式去記錄老師上課的情況，然后進行主觀評分，屬于全人工；二是通過使用輔助設備來記錄老師上課時和學生互動產生的一些過程性數據信息，這類輔助設備往往需要老師或學生參與到數據的生成之中，屬于半自動；三是采用比較新的一些技術，如視頻跟蹤（常見于錄播系統），或者語音識別，來進行自動判斷。

現有的技術方案中，第一種和第二種均依賴大量的人力參與，缺乏實際應用效果。即使是比較先進的第三種方案，由于其技術應用的局限性，對于課堂教學分析的數據采集均存在局限性和大概率的偏差。而且，在實際應用中，其被局限在一些傳統的教學分析法中（例如S-T教學分析法），對課堂教學的完整過程缺乏準確性描述。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種綜合應用人工智能技術的教學診斷分析系統及方法，利用人工智能技術，建立課堂教學的大數據采集標準，準確獲得課堂教學的分析數據，自動生成分析結果；能夠將教學過程、知識內容分析和學情分析進行關聯，分析出不同教學方式所產生的教學效果。

為解決上述問題，本發明提供的技術方案是：一種綜合應用人工智能技術的教學診斷分析系統，其中，包括以下模塊：

預制課堂指標模塊用于根據本學科的特點，對課堂教學要素進行量化指標設置；

數據采集模塊用于采集課堂上課視頻并完成視頻至音頻的轉換處理；

人臉識別處理模塊與數據采集模塊連接，用于對錄制的視頻進行圖像取樣，依據人臉識別原理，對圖像中的人臉圖像進行特征提取；

聲紋識別處理模塊與數據采集模塊連接，用于對音頻文件進行盲源信號分離處理，提取音頻信號，記錄沒有聲音的時間段，完成音頻分類，并進行特征值標注；

語音識別處理模塊與數據采集模塊連接，用于利用語音識別引擎，將音頻文件進行語音識別，轉換成文本，對文本內容進行語義分析，識別高頻內容并生成實際知識圖譜；

自然語言處理模塊與語音識別處理模塊連接，用于對語音識別處理模塊所生成的文本內容進行二次分析，完成語言特點的分析，利用聚類分析，實現敏感內容的識別、定位與標注；

關聯分析模塊分別與人臉識別處理模塊、聲紋識別處理模塊、語音識別處理模塊、自然語言處理模塊連接，用于以時間值為索引，建立人臉識別處理模塊、聲紋識別處理模塊、語音識別處理模塊、自然語言處理模塊的關聯分析視圖，并生成課堂教學量化指標分析結果；

診斷分析模塊分別與關聯分析模塊、預制課堂指標模塊連接，用于對關聯分析模塊生成的課堂教學量化指標分析結果和預制課堂指標模塊所預置的課堂教學量化指標進行對比分析，以時間值為維度，構建學情、知識內容、教學過程、教學特點的關聯分析視圖，形成教學分析結果。

進一步地，所述的人臉識別處理模塊包括人臉采集單元、人臉特征判斷單元、加入時間標簽單元、專注度換算單元以及學情效果數據生成單元；

所述的人臉采集單元與數據采集模塊連接，用于對錄制的視頻進行圖像取樣；