DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2109-5042-6185

摘? 要：當(dāng)前，信息化已經(jīng)深入到教育的方方面面，促進信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合都是我國信息化教學(xué)的重中之重?；谌四樧R別技術(shù)的考勤管理分析系統(tǒng)是針對課堂考勤業(yè)務(wù)開發(fā)的綜合解決方案，利用信息技術(shù)實現(xiàn)智能教學(xué)管理，是智能化教室的一部分。系統(tǒng)硬件包括實現(xiàn)考勤展示的智慧班牌、支持自動門禁控制的可編程電磁鎖、支持無感知人像采集的云臺攝像頭。系統(tǒng)實現(xiàn)功能包括交互式智慧班牌顯示、人臉驗證自動開鎖、人像識別與課堂出勤統(tǒng)計分析、電子白板或手機客戶端展示。

關(guān)鍵詞：人臉識別技術(shù)? ?考勤管理? ?互聯(lián)網(wǎng)+? ?智慧教學(xué)評估? ?智慧教學(xué)管理? ?智慧教學(xué)環(huán)境

中圖分類號：TP391.41;TP311.52? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）09（a）-0009-03

Development Scheme of Attendance Management Analysis System Based on Face Recognition Technology

ZHANG Jing

（Changchun Polytechnic， Changchun， Jilin Province， 130033 China）

Abstract： At present， informatization has penetrated into all aspects of education. Promoting the deep integration of information technology and subject teaching is the top priority of information teaching in China. The attendance management analysis system based on face recognition technology is a comprehensive solution developed for classroom attendance business. It uses information technology to realize intelligent teaching management， and it is a part of smart classroom. The system hardware includes smart class card for attendance display， programmable electromagnetic lock supporting automatic access control， and PTZ camera supporting non perceptual portrait acquisition. The functions of the system include interactive smart class card display， automatic face verification and unlocking， portrait recognition and classroom attendance statistical analysis， electronic whiteboard or mobile client display.

Key Word： Face recognition technology; Attendance management; Internet+; Intelligent teaching evaluation; Intelligent teaching management; Intelligent teaching environment

無論是國家宏觀層面的長期目標還是某一地區(qū)教育信息化的短期任務(wù)，促進信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的深度融合都是我國信息化教學(xué)的重中之重。而課堂教學(xué)是教育信息化的主戰(zhàn)場，能否利用技術(shù)來革新學(xué)習(xí)環(huán)境，將先進技術(shù)與教學(xué)融合提高教學(xué)效率將成為改變傳統(tǒng)教學(xué)的核心之一。國家重視各行業(yè)現(xiàn)代化、信息化發(fā)展，自國務(wù)院總理李克強提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃后，“互聯(lián)網(wǎng)+行業(yè)領(lǐng)域”的模式遍地開花，教育領(lǐng)域順應(yīng)時代潮流升級為“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，把教育信息化推向了新高度，智慧教育生態(tài)因此步入快車道[1]?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》提出要建立教育信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展機制，積極吸引企業(yè)參與教育信息化建設(shè)，營造開放靈活的合作環(huán)境，推動校企之間、區(qū)域之間、企業(yè)之間廣泛合作。

1? 現(xiàn)狀分析

教室作為高校師生開展教學(xué)活動的核心場所，為課堂教學(xué)提供了最基礎(chǔ)的空間環(huán)境，是保障教學(xué)內(nèi)容高效傳遞、教學(xué)活動有序開展的重要空間場域。然而在高校，不同類型教學(xué)教育模式持續(xù)革新、師生教學(xué)需求不斷涌現(xiàn)，當(dāng)前的教室環(huán)境難以滿足新時代的教學(xué)需要，也暴露出了以下缺陷和不足：（1）教學(xué)管理缺乏的數(shù)據(jù)支撐，無法實現(xiàn)主動管理;（2）人工點名控制課堂，費時費力;（3）缺乏課堂信息管理、展示平臺;（4）實訓(xùn)室、會議室、考場需要專人門禁管理;（5）設(shè)備管理繁瑣，維護工作量大。

2? 建設(shè)目標

基于人臉識別技術(shù)的考勤管理分析系統(tǒng)利用安卓可交互式智慧班牌（電子顯示屏）、可編程電磁鎖、可編程變焦式人像采集云臺攝像頭、中央電子白板等硬件設(shè)備，結(jié)合集成化系統(tǒng)管理與數(shù)據(jù)分析軟件平臺，來實現(xiàn)多媒體顯示、無打擾教學(xué)巡視、教室人像門禁控制、課堂智能化人像簽到、課堂上課狀態(tài)采集與實時分析等多種功能[2]。

3? 系統(tǒng)架構(gòu)

基于人臉識別技術(shù)的考勤管理分析系統(tǒng)從基礎(chǔ)設(shè)施層→業(yè)務(wù)層→管理分析層進行一體化設(shè)計，實現(xiàn)從下至上的縱向打通，符合目前主流的智慧校園基礎(chǔ)→數(shù)據(jù)→業(yè)務(wù)→大數(shù)據(jù)分析的設(shè)計框架。圖1為智能教室邏輯架構(gòu)。

3.1 智慧教學(xué)評估

面向管理者，提供全面、實時、精要、直觀地分析視圖和動態(tài)督導(dǎo)信息?？闪炕⒁赘兄?，實時精準地了解課堂教學(xué)的運行情況，通過智慧課堂教學(xué)活動沉淀的教學(xué)數(shù)據(jù)，即時全面地了解教學(xué)質(zhì)量情況。

3.2 智慧教學(xué)管理

契合政策引導(dǎo)和高校切實需求，打造覆蓋教學(xué)全環(huán)節(jié)，貫穿課堂的學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)自動采集分析服務(wù)平臺。通過即時的教學(xué)過程記錄分析，為課堂教學(xué)提供教學(xué)管理數(shù)據(jù)支持。利于教師、學(xué)生、教學(xué)管理者等教育參與人員掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)，及時做出處理。

3.3 智慧教學(xué)環(huán)境

3.3.1 教學(xué)空間設(shè)計

由人臉識別考勤模塊、集成化學(xué)生狀態(tài)采集模塊、中央電子白板顯示模塊組成，為課堂教學(xué)營造一個適合教學(xué)、易用穩(wěn)定的教學(xué)空間環(huán)境。為課堂教學(xué)營造一個適合教學(xué)、易用穩(wěn)定的教學(xué)空間環(huán)境。能夠?qū)崟r反饋教室設(shè)施的運行狀態(tài)，并可進行遠程、批量、場景化控制，為教學(xué)管理提供更加智能便捷、觸手可及的應(yīng)用服務(wù)[3]。

3.3.2 智能管控

由智慧班牌展示模塊、自動門鎖控制模塊、遠程設(shè)備監(jiān)控模塊組成。通過與其他相關(guān)系統(tǒng)異構(gòu)接口技術(shù)的對接，顯示課程教學(xué)信息;通過信息系統(tǒng)權(quán)限管理技術(shù)的支持，刷卡刷臉控制開啟門鎖;通過遠程監(jiān)控技術(shù)的軟硬件支持，實時反饋教室設(shè)施的運行狀態(tài)，為教學(xué)管理提供更加智能便捷的管理服務(wù)。

3.3.3 軟硬一體化

由智慧班牌、自動門鎖、可變焦攝像頭、中央白板等硬件，輔以交互式智慧班牌信息管理系統(tǒng)、可編程門禁管理系統(tǒng)、無感知人臉識別考勤分析系統(tǒng)、學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)采集云平臺、智能教室App等實現(xiàn)課堂考勤、學(xué)分狀態(tài)管理、教學(xué)管理數(shù)據(jù)分析等教學(xué)應(yīng)用。通過完整的智慧環(huán)境構(gòu)建，可更好地提升教學(xué)管理[4]。

4? 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 交互式智慧班牌顯示

在學(xué)校教室、實驗室、機房或辦公區(qū)會議室門前安放基于安卓系統(tǒng)的固定的可交互式電子顯示屏。開發(fā)與當(dāng)前學(xué)校的教務(wù)管理系統(tǒng)、會議室預(yù)約系統(tǒng)通信的顯示子系統(tǒng)，實現(xiàn)相關(guān)信息的顯示功能，具體如下。

在教室門口的互動式電子顯示屏上可顯示當(dāng)前教室的基本信息、授課信息、任課教師信息、當(dāng)前應(yīng)到課的學(xué)生信息，通過與人像識別系統(tǒng)和統(tǒng)計分析系統(tǒng)交互，顯示當(dāng)前教室實際到課人數(shù)，已到與未到人信息。顯示屏還可以顯示通知信息、生活信息、屏幕廣告等內(nèi)容。

以上顯示內(nèi)容可與當(dāng)前學(xué)校教務(wù)管理系統(tǒng)通信，通過教務(wù)管理系統(tǒng)獲取課程、教師及學(xué)生信息等[5]。

4.2 人臉驗證自動開鎖

教室、實訓(xùn)室、考場管理人員通過在教室門口的探頭掃描，進行人臉識別認證自動開鎖。

其中，教室、實訓(xùn)室、考場管理人員信息通過與當(dāng)前學(xué)校的教務(wù)管理系統(tǒng)接口讀取證件照片、教師課程信息、教室、實訓(xùn)室考場使用信息等數(shù)據(jù)進行身份驗證，確認權(quán)限，自動打開門鎖。

4.3 人像識別與到課堂出勤統(tǒng)計分析

上課前，云平臺接收攝像頭傳送的視頻流，進行人像比對，記錄人員的進入信息、時間，統(tǒng)計到課人數(shù)，并將結(jié)果傳送給智慧班牌及中央電子白板大屏幕控制系統(tǒng)進行顯示，同時傳送給教務(wù)系統(tǒng)和App客戶端。

開始上課時，不間斷獲取學(xué)生影像數(shù)據(jù)。通過算法計算出學(xué)生的上課情緒，分析學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成分析結(jié)果與報表，供教學(xué)管理部門提取使用。課堂出勤分析還可與院校教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)對接，提供數(shù)據(jù)參考。

4.4 電子白板或手機客戶端展示

電子白板用來顯示當(dāng)前到課實時情況，供上課者了解到課狀態(tài)是否被記錄。授課教師了解實時到課情況，并做出相應(yīng)操作。

也可以使用手機客戶端程序，上課接收自己的簽到信息，授課教師通過App或小程序獲得實時到課情況[6]。

5? 結(jié)語

當(dāng)前，信息化已經(jīng)深入教育的方方面面?；谌四樧R別技術(shù)的考勤管理分析系統(tǒng)是針對課堂考勤業(yè)務(wù)開發(fā)的綜合解決方案，利用信息技術(shù)實現(xiàn)智能教學(xué)管理，是智能化教室的一部分。系統(tǒng)包括實現(xiàn)考勤展示的智慧班牌、支持自動門禁控制的可編程電磁鎖、支持無感知人像采集的云臺攝像頭。系統(tǒng)的實現(xiàn)能夠減少教師的工作量，能夠幫助教師把更多的精力投入到教學(xué)中，從而提升教學(xué)質(zhì)量;同時能夠收集學(xué)生考勤數(shù)據(jù)，輸入學(xué)校大數(shù)據(jù)中心，為領(lǐng)導(dǎo)、管理者的決策、管理提供分析數(shù)據(jù);是智慧校園建設(shè)的重要組成部分。數(shù)據(jù)即資源，預(yù)期產(chǎn)生的學(xué)術(shù)價值、應(yīng)用價值廣闊。

參考文獻

[1] 李朋，宋婉玉，宋雙.基于人臉識別的實驗室考勤系統(tǒng)[J].信息技術(shù)與信息化，2021（8）：257-260.

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[3] 衛(wèi)潔.基于人臉識別的課堂自動化考勤系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2020.

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[5] 張靜，于艷華.船舶航行數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)設(shè)計[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2020，42（6）：49-51.

[6] 許春艷.基于智能圖文識別的書法學(xué)習(xí)平臺建設(shè)[J].信息技術(shù)與信息化，2021（7）：243-245.