摘要：随着计算机技术的快速发展与广泛应用，人工智能技术已经被广泛应用于各种领域。本文旨在利用计算机高速发展的成果开发一种智能化辅助教学的系统，能够把传统教学生活中老师承担的非必要性的工作，交给智能计算机系统帮助处理完成。

本文首先对教学生活中存在的现象进行分析，完成了对于教辅系统的功能分析。再将所实现相关功能所涉及到的技术进行技术分析，论证了本系统实现的可行性。最后，结合现有条件完成了实物的制作。本文所设计的教辅系统，以树莓派作为主控系统，用以实现教学辅助系统所要实现的三大方面功能：建设个性化成长数据平台、实现良好人机交互的智能语音对话平台、建设现代化智慧教室。在实物制作方面，本文初步实现了部分关键功能：智能对话，利用百度API接口实现语音识别功能，利用图灵机器人作为问答机制，实现简单的问答功能；智能考勤，通过树莓派USB摄像装置，利用人脸识别技术，在已经建立好的学生人脸信息库中搜索得到考勤同学的身份。主要是给学生上课签到使用，既减少教师的考勤工作，又可有效防止替人签到情况的发生；监测环境，环境质量的好坏直接影响着教室内人员的舒适感，本文根据走访询问制订了评判环境质量的标准，并使用相关传感器检测教室环境，并设置了超标报警等提醒模块。新时代下对于教辅系统的开发，是对实现智能化教学方式的积极探索，可以让教学双方都大有益处，从而能让双方相辅相成，相得益彰。

关键词 Raspiberry；AI；教辅系统；智能对话；智慧教室；物联网

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景及意义-1

1.2 课题存在问题-1

1.3 本文研究内容-2

1.4 文章结构-3

1.5 本章小结-3

2 教辅系统的功能与技术分析-4

2.1 功能分析-4

2.2 技术分析-4

3 个性化成长数据平台设计-9

3.1 总体设计-9

3.2 学习库设计-9

3.3 学习库的实现方法-10

3.4 心理库设计-13

3.5 心理库的实现方法-13

3.6 就业推荐库设计与实现方法-15

4 智能对话平台的设计-17

4.1 自动语言识别-18

4.2 自然语言理解-19

4.3 对话状态跟踪-19

4.4 自然语言生成-19

4.5 语音合成-20

5 智慧教室系统的设计-21

5.1 硬件系统设计-21

5.2 监控平台的设计-30

6 部分功能的实物制作-32

6.1 系统硬件选型-33

6.2 系统软件使用及配置-39

7 系统软件设计-43

7.1 智能对话平台设计-43

7.2 人脸考勤-46

7.3 环境监测-47

8 系统结果分析-49

8.1 系统运行环境-49

8.2 运行流程与结果-49

9 总结与展望-52

9.1 总结-52

9.2 展望-52

致谢-53