中学课堂人脸识别考勤技术应用实践

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了中学课堂人脸识别考勤技术应用实践范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：从湖南省新高考改革背景下选课走班教学模式的需求出发，研究探索了一种基于人脸识别技术的课堂无感考勤系统，此种考勤是通过教室已有的高清摄像头自动采集人脸数据进行，整个考勤过程无须刷卡、排队和人工干预。研究通过与原有的考勤方式对比，总结出了人脸识别考勤技术具有更精准、更便捷、更省时等特点。

关键词：人脸识别；考勤数据；选课走班

在新高考改革的背景下，随着2019年八省市高考改革新方案“3+1+2”模式的出台，我校已正式开始实行选课走班教学，每名学生都可以根据自身学习规划，科学合理地选择课程，以适应新高考。此举在促使学生全面而有个性地发展的同时，也不可避免地为教学管理带来了一些问题。例如：同一班级的学生可能选修不同的科目，根据课程去不同的教室上课，上课学生的流动性以及学生座位的不确定性给课堂考勤带来一定麻烦，若用原有点名的方式则会浪费大量宝贵的上课时间。这使以往的班级管理、教学一体化的模式面临着巨大的挑战。而课堂考勤是教学过程中的一个重要环节，严谨高效的课堂考勤管理工作是塑造良好的学习风气、提升学生的学习积极性、维护课堂教学秩序的基础。人脸识别技术作为一种新兴技术被应用到考勤管理系统中，为提高学生考勤管理制度的执行效果，保障教学活动的质量与效率提供了高效且可靠的技术支撑。

一、人脸识别考勤技术

人脸识别技术是生物特征识别领域中的一个重要的研究分支，在具体应用过程中，需要结合专用的硬件采集设备将人体面部的主要特征信息采集到识别系统中，然后依据相应的特征识别算法对人体面部进行特征检测和识别，最终锁定到现实生活中某一特定的人类对象，最后围绕该对象建立相应的信息记录，并通过数据库进行存储和管理[1]。本文涉及的人脸识别系统主要指人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等技术集成体。考勤内容主要包括对到班的人脸识别、确认学生身份、核对人数、反馈相关信息等。课堂考勤管理从过去的“教师点名”模式向自动化、网络化、信息化的方向发展。此种转变在节省考勤时间、提高课堂考勤管理工作效率的同时，还可以实现相关数据的信息化存储与共享，为后续的大数据分析、数据挖掘等工作积累基础数据[2]。本次研究对象选取长沙市第十一中学2018级K1803，K1804，K1806，K1810四个班级进行试点。

二、人脸识别考勤技术在中学课堂的应用

1.技术支持本研究采用人脸识别比对无感式课堂考勤系统，是利用教室里安装好的监控摄像头的“一机双镜头”功能，通过不断扫描抓拍，将抓取图片与后台人脸图片进行比对，快速地分析出考勤结果，再将这些数据通过统一的管理平台进行展示，并通过移动端及时推送给教务处、班主任及相关科任教师。2.实施方式学生入学时，采集好他们的面部图像，存储在数据库中，并将这些图像预处理后导入学生人脸特征数据库中。在上课登记考勤(尤其是走班课考勤)时，摄像头自动扫描采集教室里的学生人脸信息，并根据系统里预设好的走班学生信息进行比对，如果身份识别正常，则在考勤数据库中标记出勤信息，不然就标记为异常(考勤出现异常通常为学生未在教室区域或学生脸部被遮挡导致人脸识别失败)。上课5分钟后，系统将考勤情况推送给相关管理者和教师，班主任便能掌握异常考勤学生的信息，上课的教师也可安心于教学，大大提高了管理效率。3.实施案例以2019年10月8日K1803班第二节物理课考勤情况为例(见表1)，根据我校的作息时间表，第二节课的时间是8:45—9:25。系统于8:45启动考勤，最早考勤成功的是袁**(8:45:06)，最后一位考勤成功的是许**(8:50:34)。此种无感考勤的形式是基于对学生的人脸识别实现的，学生可能由于低头、伏睡等情况而影响考勤的记录。在本节课中，刘**考勤异常，待所有考勤结束后(记录时间在5分钟之内)，系统会将考勤数据推送给班主任、科任教师和管理者，班主任查看数据以后可以将异常考勤学生标记为请假或者旷课，及时发现问题并采取相应措施。相关管理者也可以直接快速地获得全校学生的课堂考勤情况，减少人力投入。通过对9至10月的系统考勤数据取样分析发现，人脸识别考勤的准确率达到99%，异常率(指取样时间内系统提示考勤异常的次数)为5%。经人工核查，准确度未能达到100%的原因是初次导入的少数照片质量有问题，导致系统识别不准确。经后期调整，此问题解决。导致考勤出现异常的情况主要有以下几种。一是数据未及时更新：如有个别学生转学或走班课学生中途改变选择科目，管理人员没有及时获得信息调整系统数据，或者临时调课导致课程与学生对应不上。二是特殊课程未提前标记：如物理、化学、生物等科目有实验课，学生可能不在教室上课。三是学生请假未及时在系统标记(此项工作由班主任完成)。四是受课型影响：如周考的时候学生全部低头答题，检测不到人脸。五是受导入的照片质量影响，前期少数学生持续考勤异常。六是学生伏睡未抬头，导致人脸检测不到。针对以上异常情况的出现进行分析研究，得出了如下解决措施。一是对于照片质量问题导致的异常，可以通过修正数据库解决。二是对于数据未更新和特殊课程提前未标记的人为问题，只能靠管理员及时收集信息，需要各部门配合工作，暂时还未得到很好解决。4.优势分析以往的纸质点名方式或查学生证的方式不仅耗时、耗力，且在选课走班式教学模式下，教师对学生熟悉度不够，考勤过程中可能出现冒名顶替、扰乱正常教学秩序的情况。而刷卡考勤的方式则依赖学生随身佩戴的卡片，课间时间短，学生走班排队刷卡易造成拥堵，此外还会出现学生卡片丢失导致无法完成考勤，或他人代打考勤等情况。本研究使用的人脸识别比对无感式课堂考勤系统则可以很好地规避这些问题，相对于以往的考勤方式，它既省时省力，同时又不干扰正常的教学过程，学生只需进入教室区域就能完成签到。这样不仅极大地节省了课堂时间，又保证了考勤的准确率，为学生考勤管理提供了方便快捷的方法。此外，在选课走班教学背景下，系统可及时推送考勤信息，让管理者及时了解学生的到课情况，及时发现问题，对学生的在校安全管理也是一种很好的途径。5.推广价值人脸识别技术是人工智能的典型应用。在政策支持下，中国的人工智能技术近几年在国内迅速发展，科技巨头扎堆布局，越来越多的产业资本开始关注这项技术，人脸识别技术逐渐在智慧城市、公共安全、轨道交通、政府治理等领域得到广泛应用，如公安系统的出入境安检、刑侦等，交通领域的机场、火车站、汽车站等，教育领域的人脸考勤、校门和宿舍出入管理、幼儿园接送等。在新高考改革选课走班教学模式的背景下，高效规范的考勤方式可解学校的燃眉之急。经调查，目前多数学校采用的仍是口头点名、刷卡等形式进行考勤，其弊端显而易见，而人脸识别考勤则可以有效解决其中的问题。同时，人脸识别考勤的硬件是依托教室已有的监控摄像头实现的，技术和财力投入小，安装便捷，可复制性强，本研究结果具有很强的推广价值和意义。

三、结语

1.分析发现考勤效率与教师的教学组织关系较大，如教师要求严格的课堂，考勤准确度高，异常情况少，考勤所用时间短。此外，系统操作开发应更人性化，如考勤异常情况中的学生请假标记需要班主任来处理，本次研究中发现，班主任因为工作繁忙或其他原因基本无法对请假学生进行及时标记，这个问题有待系统进一步优化。2.问题反思此课题所研究的基于人脸识别的无感式考勤技术在中学课堂中尚属新兴应用，没有丰富的理论指导和实例参考，尤其是在系统架构方面，属于“摸着石头过河”。由于前期考虑不足，多数细节、功能都是边实践边完善的：从开始在微信公众号推送消息，实践后发现公众号不能满足实际需求，到研发专用的App来进行终端服务。此外，在此研究基础上，笔者也将继续探究基于人脸识别技术的智能监考和课堂教学行为分析等功能。3.思考存疑人脸识别技术给工作和生活带来了极大便利，但是，关于人脸识别数据采集是否侵犯个人隐私的问题也受到社会的广泛关注，并成为一个值得思考的问题。

参考文献

[1]秦瑞红.人脸识别软件中的关键算法研究[J].科技资讯,2017(8):110-112.

[2]姬翠萍.人脸识别技术在课堂考勤管理中的应用研究[J].网络安全技术与应用,2019(5):40-41.

[3]吴宗胜.基于人脸识别的课堂视频考勤系统设计[J].物联网技术,2019,9(6):87-89.

[4]宋爽.人脸识别技术在校园管理中的应用[J].通讯世界,2019,26(1):184-185.

[5]陈鸿飞,严忱君,俞宝福.基于人脸识别的中学课堂考勤系统的设计[J].科技传播,2015,7(15):91-92.

作者：李辉 单位：湖南省长沙市第十一中学