【活動報導】AI翻轉教室,提升教學成效!

作者:王姵文

因為疫情影響,無法實施實體課程,遠端智慧學習以及智慧教室等相關內容更受到注重,再加上近年教育部致力推動打造「智慧校園」與「智慧教室」,都是希望讓AI成為老師們教育與創新的助力。8/26(四) Edge AI線上社聚便邀請到兩位專家李盛安教授和Wilson Lin來做分享。

智慧教室的AI導入需求與開發

第一位講者為開南大學健康產業管理學系副教授李盛安老師,「OpenVINO™這個套件所內建的模型,過去1~2年在機器視覺方面提供一些做好的模型可以讓大家快速導入,大幅度減輕了初學者要入門的難度。」李盛安分享指出,過去有很多初學者問他要如何入門,或接觸文件時看不懂,他以OpenVINO™各種訓練優化工具運作流程做解釋,入門第一步是已經訓練好的模型,接著則是有易上手的開發環境。

Intel推出的OpenVINO™這個開源平台裡面附的工具軟體套件,確實有助於大幅度減輕初學者的入門難度,以前初學者要學習很多模型再去使用,但時常會有相容性或其他問題,對大部分初學者來說起步是非常困難的,但他認為只要學會如何配置模型就能使用OpenVINO™。

李盛安老師分享OpenVINO™各種訓練優化工具運作流程

「在OpenVINO™透過各種框架模型轉換至Inference Engine執行架構時,我們下載的模型要去符合OpenVINO™的格式和樣式,會需要有.xml和.bin的檔案。」李盛安老師解釋.xml檔案負責描述模型的類神經網路架構,最主要的紀錄檔在.xml這個檔案,.bin是整個模型的所有數值型的資料,執行時一定要有.xml和.bin的檔案,重要的是訓練一次模型轉換成OpenVINO™的架構後,通過推論引擎就可以在Intel不同的硬體上面去執行。

李盛安老師分享自己在學校教學上的經驗,電腦教室裡有幾種常見的教學模式,第一種是廣播系統,第二種是讓學生照老師做好的投影片(非同步教學)來操作,第三種是全遠距的模式(同步教學)。「在電腦教室的課程主要是通過操作來學習,但有個最大的問題是老師很難掌握學生的學習狀況,可能是被電腦擋住或其他原因。」李盛安老師點出在教學上遇到的難題。

現在透過電腦視覺可以提供一些協助,李盛安老師在OpenVINO™下載了4個模型,分別是物件偵測、眼睛視角偵測、人體姿態、互動式臉部偵測。有了這些便可以針對電腦教室的人流紀錄、學生盯電腦畫面的時間紀錄與分析、於座位出席的時間變化紀錄與分析、Google ClassRoom 繳交課堂單元練習的電腦作業時間、同學進入教室後有無全程戴口罩的觀察與分析、電腦課中的人流紀錄、小組討論中組員的情緒變化與專注度紀錄與分析。

李盛安對此表示:「其中一些項目在過去很難做到偵測和分析,但透過電腦視覺便可以大幅度解決老師教學上所面臨的問題。」

李盛安老師分享他藉由OpenVINO™偵測電腦教室內學生的學習狀態

AI智慧教室系統架構與建置實務

第二位講者是iBASE廣積科技協理Wilson Lin,他說:「我們希望AI智慧教室系統架構的解決方案,能讓人們更專注於學習,這是我們的目標。」

Wilson Lin表示透過這套系統能夠解決一些現在看到的或強化需要改進的問題。第一點是降低教學人員一般性事務之工作量,能專注於教學,例如老師進到教室後還要點名或在上課中注意學生是否有專心聽講,這些都會分散老師教學的精力;第二點是讓學習者擁有專用化與最適化之學習經驗,透過這個系統可以事後分析學習者的行為或情緒,讓學習者藉此修正或改進;第三點是可量化之指標有助於教與學之內容改進與優化。

由於透過AI分析出來的所有資料都可以量化和指標化,對於現在和未來的教學內容的改善和優化是非常好的參考依據,而且它是即時且完整的資訊,這是iBASE推出AI智慧教室系統架構希望達到的目的。

Wilson Lin分享AI智慧教室系統架構的解決方案

Wilson Lin提到這套AI智慧教室系統的解決方案有兩種架構,一個架構是邊緣運算系統(AIER102E),安裝於各個教室中,偵測分析對象之情緒與行為並收集為資料來源,和臉部辨識基礎之點名功能,單機即可輸出資料。另一個架構是中央管理伺服系統(AIER100C),安裝在行政管理單位,為各邊緣系統(AIER102E)之中央管理系統,可綜合各邊緣系統之輸出資料進行分析,中央管理系統可以透過區域網路同步邊緣管理系統。

系統在操作介面上可為學習者註冊臉孔ID和為多個學習者註冊ID,將課程表輸入為時間表,為每一堂課設定起始時間與結束時間,且為課程設定週期性時間,還有即時偵測點名系統,以及即時偵測課程中的學習者,並能觀看單一學習者之分析數據,或取消對特定學習者的即時偵測或整個課程。

小結

靠著電腦視覺化技術日漸普及,能讓初步自動化資料蒐集更容易完成,AI也可以成為老師在教學上輔助了助力,成功翻轉教室,讓教育也能變得更聰明。

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王姵文

Author: 王姵文

從滿腦子都是韓劇和KPOP的愛追劇迷妹,意外踏入Maker圈,期許有一天這方面的知識量也能如數家珍。

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