一种基于人工智能的虚拟教学管理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于人工智能的虚拟教学管理方法及装置，涉及教学管理技术领域。本发明专利技术中以教师的课堂教学风格和学生在该课堂教学风格中听取课堂内容时的心理波动为基础，分别基于语音情绪、面部情绪和肢体情绪的多维度特征进行融合构建课堂专注度评价模型计算课堂氛围评价值，本发明专利技术合理利用课堂中教师和学生双方的不同维度的特征进行融合，以达到比用单一特征更准确的情绪识别结果。同时基于课堂氛围评价值对应的预警等级采取相应的措施进行教学管理，不仅能够有效促进学生学习，帮助教师进行教学反思，还能够通过分析视频本身的特点对教学方案持续优化。同时也为提升教学质量、确定教育改革方向提供了良好的基础数据支撑。支撑。支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工智能的虚拟教学管理方法及装置


[0001]本专利技术涉及教学管理
，具体而言，涉及一种基于人工智能的虚拟教学管理方法及装置。

技术介绍

[0002]教学管理是运用管理科学和教学论的原理与方法，充分发挥计划、组织、协调、控制等管理职能，对教学过程各要素加以统筹，使之有序运行，提高效能的过程。教育行政部门和学校共同承担教学管理工作。教学管理涉及教学计划管理、教学组织管理、教学质量管理等基本环节。
[0003]在现有的课堂教学管理中，由于教学管理者不能及时了解学生在学校的学习状态，无法及时的为学生的学习状态进行指导与调整。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于人工智能的虚拟教学管理方法及装置，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请提供了一种基于人工智能的虚拟教学管理方法，包括：
[0006]获取全景教学视频并进行视频分割，分别得到教师语音数据和教学图像数据；
[0007]基于所述教师语音数据进行情绪评分，得到语音情绪值；
[0008]基于人工智能技术对所述教学图像数据进行提取并做情绪评价，得到教师对应的第一情绪值和学生对应的第二情绪值；
[0009]基于所述语音情绪值、所述第一情绪值、所述第二情绪值和预设权重值进行计算，得到课堂氛围评价值；所述预设权重值是学生和教师分别对课堂氛围产生影响的关切值；
[0010]基于所述课堂氛围评价值进行教学管理。
[0011]第二方面，本申请还提供了基于人工智能的虚拟教学管理装置，包括获取模块、语音模块、图像模块、评价模块和管理模块，其中：
[0012]获取模块：用于获取全景教学视频并进行视频分割，分别得到教师语音数据和教学图像数据；
[0013]语音模块：用于基于所述教师语音数据进行情绪评分，得到语音情绪值；
[0014]图像模块：用于基于人工智能技术对所述教学图像数据进行提取并做情绪评价，得到教师对应的第一情绪值和学生对应的第二情绪值；
[0015]评价模块：用于基于所述语音情绪值、所述第一情绪值、所述第二情绪值和预设权重值进行计算，得到课堂氛围评价值；所述预设权重值是学生和教师分别对课堂氛围产生影响的关切值；
[0016]管理模块：用于基于所述课堂氛围评价值进行教学管理。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术中以教师的课堂教学风格和学生在该课堂教学风格中听取课堂内容时的
心理波动为基础，分别基于语音情绪、面部情绪和肢体情绪的多维度特征进行融合构建课堂专注度评价模型计算课堂氛围评价值，与单方面的教师或学生对应情绪特征相比，本专利技术合理利用课堂中教师和学生双方的不同维度的特征进行融合，以达到比用单一特征更准确的情绪识别结果。且与通过分析学习者眼睛疲劳特征状态来判别是否专注的方法相比，本文可通过低分辨率摄像头便捷、快速检测相应特征以表征专注度，成本较低。同时基于课堂氛围评价值对应的预警等级采取相应的措施进行教学管理，有利于对后续课堂教学的实施进行管控，不仅能够有效促进学生学习，帮助教师进行教学反思，还能够通过分析视频本身的特点对教学方案持续优化。同时也为提升教学质量、确定教育改革方向提供了良好的基础数据支撑。
[0019]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本实施例中所述的基于人工智能的虚拟教学管理方法的框图；
[0022]图2为本实施例中所述的基于人工智能的虚拟教学管理装置的框图；
[0023]图3为本实施例中所述的基于人工智能的虚拟教学管理设备的框图。
[0024]图中：710
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获取模块；720
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语音模块；721
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分割单元；722
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转化单元；723
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第一处理单元；724
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第二处理单元；725
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第三处理单元；730
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图像模块；731
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裁剪单元；732
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标准化单元；733
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去噪单元；734
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构建单元；735
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肢体识别单元；736
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表情识别单元；737
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教师情绪单元；738
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学生情绪单元；739
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学生综合情绪单元；740
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评价模块；750
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管理模块；751
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设置单元；752
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匹配单元；753
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判断单元；800
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基于人工智能的虚拟教学管理设备；801
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处理器；802
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存储器；803
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多媒体组件；804
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I/O接口；805
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通信组件。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]实施例1：
[0028]参见图1，图1为本实施例中基于人工智能的虚拟教学管理方法的框图。图1中示出了本方法包括步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4和步骤S5。
[0029]步骤S1、获取全景教学视频并进行视频分割，分别得到教师语音数据和教学图像数据。
[0030]可以理解的是，在本步骤中，通过GOLDWAVE、Cooledit和剪映等软件从直播视频中分别提取语音本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人工智能的虚拟教学管理方法，其特征在于，包括：获取全景教学视频并进行视频分割，分别得到教师语音数据和教学图像数据；基于所述教师语音数据进行情绪评分，得到语音情绪值；基于人工智能技术对所述教学图像数据进行提取并做情绪评价，得到教师对应的第一情绪值和学生对应的第二情绪值；基于所述语音情绪值、所述第一情绪值、所述第二情绪值和预设权重值进行计算，得到课堂氛围评价值；所述预设权重值是学生和教师分别对课堂氛围产生影响的关切值；基于所述课堂氛围评价值进行教学管理。2.根据权利要求1所述的基于人工智能的虚拟教学管理方法，其特征在于，基于所述教师语音数据进行情绪评分，得到语音情绪值包括：利用高斯混合模型和贝叶斯信息准则检测所述教师语音数据中的停顿点和跳变点并进行分割，得到语音片段；基于每个所述语音片段进行文本数据转化，并根据所述文本数据计算平均语速；基于每个所述语音片段利用倒普法计算，得到基音频率；基于教师性别，根据每个所述语音片段对应的语义、所述平均语速、所述基音频率分别进行情绪识别，并得到片段情绪值；基于所有所述片段情绪值计算平均值，得到语音情绪值。3.根据权利要求1所述的基于人工智能的虚拟教学管理方法，其特征在于，所述第一情绪值和所述第二情绪值的获得方法包括：基于人工智能技术分别对所述教学图像数据进行面部表情和人体姿态识别，构建每个教师对应的第一关节点图像，以及学生对应的第二关节点图像；基于每个所述第一关节点图像和所述第二关节点图像分别提取动作向量特征，对应得到第一肢体情绪值和第二肢体情绪值；基于每个所述第一关节点图像和所述第二关节点图像，分别利用面部情绪识别算法进行识别，对应得到第一情绪概率值和第二情绪概率值；基于所述第一肢体情绪值和所述第一情绪概率值的乘积进行判断，得到第一情绪值；基于所述第二肢体情绪值和所述第二情绪概率值的乘积进行判断，得到每个学生对应的课堂情绪值；基于所有学生对应的所述课堂情绪值的平均值，得到第二情绪值。4.根据权利要求3所述的基于人工智能的虚拟教学管理方法，其特征在于，所述基于人工智能技术分别对所述教学图像数据进行面部表情和人体姿态识别之前还包括：基于所述教学图像数据利用YOLOv5s目标检测算法做多人目标检测并做剪切处理，得到固定大小的目标图像；基于所述目标图像进行数据归一化和灰度化处理，得到灰度图像；基于所述灰度图像利用加权引导滤波算法进行预处理后，再利用混合核函数模糊聚类算法进行处理，得到去噪图像。5.根据权利要求1所述的基于人工智能的虚拟教学管理方法，其特征在于，基于所述课堂氛围评价值进行教学管理包括：基于所述课堂氛围评价值，对教师和相应班级对应设置等级标签；
基于时间窗口信息，利用时间窗口的滑动将所述等级标签和预设标签进行匹配；所述时间窗口信息包括窗口大小信息和滑动时间间隔信息；所述预设标签是教学课堂氛围有待改进的等级标签；若检测到所述等级标签与所述预设标签一致，则基于所述等级标签进行教学管理。6.一种基于人工智能的虚拟教学管理装置，其特征在于，包括：获取模块：用于获取全景教学视频并进行视频分割，分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振宇，
申请(专利权)人：西昌学院，
类型：发明
国别省市：