一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法技术

本发明专利技术公开了一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法，包括如下步骤：(一)模型构建；(二)总体框架设计；(三)可视化编程系统设计；(四)中小学人工智能素质教育知识体系设计；(五)创意课程体系设计。本专利的优点在于：本发明专利技术提出构建人工智能素质教育服务平台，试图构建集艺术创造、智能感知、互动交互和虚实体验等功能于一体，包括可视化编程系统、线下实训系统、创意课程体系和教学管理与服务系统等组成中小学人工智能素质教育服务平台。平台的特征在于艺术创造力与人工智能技术融汇，平台定位为中小学人工智能素质教育提供技术和应用支撑，在人工智能素质教育服务平台的总体设计方面具有一定的创新性。设计方面具有一定的创新性。设计方面具有一定的创新性。

【技术实现步骤摘要】
一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法


[0001]本专利技术涉及一种软件平台的设计方法，具体是一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法。

技术介绍

[0002]辽宁师范大学计算机与信息技术学院杜锦绣的论文“人工智能时代下关于AI+教育平台的研究”人工智能与识别技术2019年第4期。研究了人工智能技术带给网络教育平台的有效策略与发展趋势，指出来从虚拟交互、智能分析，情感识别、个性化定制和虚化制度、强化监督、提升学位质量等三个方面构建AI+教育平台的思路。
[0003]北京大学外国语学院原千惠等人的论文“人工智能教学平台的分析与建议”教育家2020年1月。综述了人工智能教学平台的发展，论述了目前人工智能教学平台大多包括：编程环境，提供编写程序的开发环境——支持以Scratch为基础的图形编程(或积木编程)和以Python语言、C语言、R语言等为基础的文本编程。硬件设备，除了给平台上创作空间中的动画形象编程，学生还可以通过蓝牙或无线网络把程序与LED灯、各式传感器、小车、机器人等开源硬件连接起来，让程序效果真实可感。课程资源，平台可以提供一些教学资源，如人工智能公开课和编程教程。交流社区，绝大多数现有的人工智能教育平台都设置了“社区”，为使用者提供展示、交流的空间。
[0004]暨南大学网络与教育技术中心炀七平等人论文“人工智能背景下在线教学平台的演变与展望”中国教育信息化2020.15。论文分析了人工智能肤哦教育创新的影响，研究了在线教学平台演变历程。研究发现：在线教学平台在人工智能背景下将向着功能完备化、定位精准化、管理集成化与全面化的趋势发展，预测将会出现开放联通的教务系统、学生行为捕捉与分析系统、智能在线教育生态系统以及其他智能教学工具等，使得在线教育活动体现智能化、个性化、深化学习内容的交互性，提高教育管理的科学性与准确性。
[0005]广东外语外贸大学英语教育学院魏斌论文“人工智能教育服务平台等设计与实现”电脑知识与技术VoL.16,No,34December.2020。从功能设计和实现路线两方面论述了人工智能教育综合服务平台的设计与实现。功能设计主要包括：AI社区、AI实验实训平台和AI云服务模块。实现路线主要包括基于VUE的前端设计、基于Node的KOA框架的服务端设计和基于DCloud的UniAPP的跨平台移动端设计。
[0006]宿州学院信息工程学院高铭悦等人论文“人工智能专业实训教学系统研究与设计”鄂州大学学报2019年7月。提出了人工智能专业实训教学系统的建设方案，设计了实训教学系统总体架构，分析了架构的特点，并对实训教学系统的功能和课程体系结构进行研究，设计了教师功能和学生功能。
[0007]四川生学教育科技有限公司2018年研发的“基于人工智能的K12教育服务平台”遵循教育信息化建设和软件工程标准,深度融合K12教育行业与人工智能+大数据,搭建涵盖随时随地线上线下课程点播、在线直播、即时在线分享、课程推荐、内容推送、网络阅卷、教学质量诊断监测等服务功能的教育云平台,结合底层物联智能基础设施层,向上支撑智慧
教育基础平台提供PaaS模式服务,全面覆盖PC、智能终端等互联网终端,为学生、家长、教师、社会提供全方位、立体化的“人工智能+教育”大数据公共服务平台,将海量权威K12教育资源信息进行有机、智能的收集,打造K12教育资源的快速入口,为广大的教育用户提供精准、优质的K12教育资源服务。
[0008]上述系统或平台普遍存在功能单一的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法，包括如下步骤：
[0012](一)模型构建
[0013]基于“思维+设计+创意+体验”的人工智能素质教育模式的理念，提出和设计了中小学人工智能素质教育的教学功能模型和学习功能模型。
[0014]1.教学功能模型
[0015]中小学人工智能素质教育服务平台的教学功能模型由三部分组成，一是教学部分，由教学目标、教学计划和教学课程组成；二是管理部分，由学习管理和学生管理等组成；三是实训部分，由可视化编程系统、实训系统和学习分析等组成，如图1所示。
[0016]2.学习功能模型
[0017]中小学人工智能素质教育服务平台的学习功能模型由两部分组成，一是学习部分，由培养目标、我的学习、我的考试和我的收藏等组成；二是学习方式，由线下线上学习和学习分析等组成，如图2所示：
[0018](二)总体框架设计
[0019]平台的设计思路是采用云计算技术构建一个高弹性和高可靠的信息化素质教育服务平台，实现“六个统一、五个开放、三个特点、一个目标”的建设思路：
[0020]六个统一：统一传输网络、统一安全保障、统一运维管理、统一身份认证、统一备份、统一恢复；
[0021]五个开放：在建设中要遵循开放的技术架构、开放的技术规范、开放的应用接口、开放的服务平台、开放的基础资源；
[0022]三个特点：建立高弹性、高可用、高可靠的开放的共享和服务平台；实现按需服务，按质、按量付费；分层架构，共享互备，分层交付；
[0023]一个目标：实现教育信息化建设“一切皆为服务”的思想。
[0024]1.平台信息框架设计
[0025]中小学人工智能素质教育服务平台信息框架架构由线下体验环境、线上虚拟体验环境、AI素质教育体系和数据集中四部分组成。线下体验环境由智能交互、虚实体验、线下体验和艺术创造组成。线上虚拟体验环境由在线创作系统、可视化编程系统、音乐智能教学系统和线下体验环境组成。AI素质教育体系由教学体系、教学模式、课程体系和课程结构组成。数据集中由AI素质教育数据库、知识图谱和AI创意素材库组成。中小学人工智能素质教育服务平台信息框架架构如图3所示：
[0026]2.总体设计
[0027]平台采用前后端分离的架构开发,其中前端开发采用Vue+Element UI组件实现,后端系统采用Spring Boot框架开发，前后端之间通过Restful架构的接口进行通信。Restful架构是遵循统一Rest风格接口原则的Web服务，使用标准的Http方法如Get，Post和Delete对URL资源进行增删改查的操作。系统总体结构如图4所示:
[0028]3.总体框架
[0029]中小学生素质教育平台总体框架由“六层一库”组成，“六层”为：基础设施层、服务层、应用层、接入层、展现层、用户层。“一库”为数据资源库。平台总体框架如图5所示：
[0030]综合门户是平台的服务功能入口和使用向导，为用户提供全面的服务目录、准确的功能搜索、便捷的线上交流的功能特性。综合门户分为前台应用和后台管理两部分。
[0031]前台应用主要有新闻动态、报名中心、课程展示、作品展示、热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中小学人工智能素质教育服务平台设计方法，包括如下步骤：(一)模型构建基于“思维+设计+创意+体验”的人工智能素质教育模式的理念，提出和设计了中小学人工智能素质教育的教学功能模型和学习功能模型：1).教学功能模型中小学人工智能素质教育服务平台的教学功能模型由三部分组成，一是教学部分，由教学目标、教学计划和教学课程组成；二是管理部分，由学习管理和学生管理组成；三是实训部分，由可视化编程系统、实训系统和学习分析组成；2).学习功能模型中小学人工智能素质教育服务平台的学习功能模型由两部分组成，一是学习部分，由培养目标、我的学习、我的考试和我的收藏组成；二是学习方式，由线下线上学习和学习分析组成；(二)总体框架设计六个统一：统一传输网络、统一安全保障、统一运维管理、统一身份认证、统一备份、统一恢复；五个开放：在建设中要遵循开放的技术架构、开放的技术规范、开放的应用接口、开放的服务平台、开放的基础资源；三个特点：建立高弹性、高可用、高可靠的开放的共享和服务平台；实现按需服务，按质、按量付费；分层架构，共享互备，分层交付；一个目标：实现教育信息化建设“一切皆为服务”的思想；1).平台信息框架设计中小学人工智能素质教育服务平台信息框架架构由线下体验环境、线上虚拟体验环境、AI素质教育体系和数据集中四部分组成；线下体验环境由智能交互、虚实体验、线下体验和艺术创造组成；线上虚拟体验环境由在线创作系统、可视化编程系统、音乐智能教学系统和线下体验环境组成；AI素质教育体系由教学体系、教学模式、课程体系和课程结构组成；数据集中由AI素质教育数据库、知识图谱和AI创意素材库组成；2).总体设计平台采用前后端分离的架构开发,其中前端开发采用Vue+Element UI组件实现,后端系统采用Spring Boot框架开发，前后端之间通过Restful架构的接口进行通信；Restful架构是遵循统一Rest风格接口原则的Web服务，使用标准的Http方法如Get，Post和Delete对URL资源进行增删改查的操作；3).总体框架中小学生素质教育平台总体框架由“六层一库”组成，“六层”为：基础设施层、服务层、应用层、接入层、展现层、用户层。“一库”为数据资源库；综合门户是平台的服务功能入口和使用向导，为用户提供全面的服务目录、准确的功能搜索、便捷的线上交流的功能特性；综合门户分为前台应用和后台管理两部分；前台应用主要有新闻动态、报名中心、课程展示、作品展示、热门讲师、帮助中心、友情链接、注册登录、教师认证、班级管理、作业管理、留言管理、微课管理、考试管理、课程管理、学员管理功能；
后台管理主要有用户管理、权限管理、日志管理、报表管理、系统字典、菜单管理、参数管理功能；4).平台技术架构平台技术架构基于HTML5标准开发，其技术架构由表现层、数据交换层、服务支持层、服务实现层、存储层和运行环境组成，前台应用VUE开发，后台采用先进的基于SpringBoot的单体式相结合的技术架构开发；系统数据库采用MySql数据库和Neo4j图形数据库相结合的方法；5).平台功能设计中小学人工智能素质教育服务平台功能设计，主要包括平台总体功能、门户端功能、教师端功能、学生端功能和管理端功能的设计：6).平台代码结构设计基于Vue.js组件化的构建思想，一个系统或平台可以由多个页面组件构成，同时一个页面组件也可以由多个功能组件构成，服务平台基于组件化的思想进行开发；门户端主组件App.vue是由头部导航组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚弟，周敏，陈晓磊，谢帅，刘昌伟，韦祖兴，
申请(专利权)人：北京亦心科技有限公司，
类型：发明
国别省市：