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川大網紅教授時隔四年發明“看臉色神器”,能抓學生走神打盹

楊雪 張超/華西都市報
2016-09-12 08:36
來源:澎湃新聞
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2012年,因為一個課堂上“徒手劈磚”的視頻,四川大學計算機科學系的年輕教師魏驍勇一夜走紅。第二年,因為發明“刷臉打卡”的上課神器,他再次進入公眾視野,幾乎成為一名“網紅教授”。

最近,這名30多歲的年輕大學教師又出新招——在每堂課上,他都會錄下學生的聽課視頻,并且運用面部識別系統,分析學生們的聽講程度,專注還是走神、思考還是打盹,全都無所遁形。

時隔四年,“劈磚教授”魏驍勇又來“搞事”,效果如何還有待時間檢驗。

圖為四川大學計算機科學系的年輕教師魏驍勇“徒手劈磚”。

一種新“神器”

上課效果好不好 要看學生“臉色”

魏驍勇的新發明,被學生們稱為“看臉色神器”——即通過捕捉視頻中學生們的面部表情變化,可以分析上課效果到底好不好——魏驍勇稱呼它為“基于深度學習的課堂行為分析模型”。

9月9日上午,就在第32個教師節的前一天,華西都市報記者探訪了魏驍勇的實驗室。在視頻中,數名學生臉上都有一個黃色的框,頭上頂著的“happy(高興)”和“neutral(一般)”隨著他們的大笑、沉默而變化。

“目前我們設定的表情只有兩種,以后會再具體細分。”魏驍勇指著電腦上的動態視頻解釋說,這個軟件可以捕捉每個人的面部表情,然后加以區別和記錄,“一個畫面中會有很多人,我們最終根據他們的平均數據,來記錄當前時段的‘整體心情狀況’。”

根據這些學生的“臉色”,魏驍勇可以統計出,在什么時間學生們的積極性最高,什么時間學生們普遍“缺乏互動”。“上課效果好不好、怎么講更好、更容易被理解和接受,可以說,看他們的‘臉色’就知道。”魏驍勇說。

通過捕捉視頻中學生們的面部表情變化,可以分析上課效果到底好不好。

兩個小研究

課堂人際交往越活躍,學生成績越好?

實驗結論:是的雖然面部識別系統并不算特別前沿的技術,一系列的“神器”看起來也不是很正經,但事實上,它們的作用比想象中更大。

魏驍勇的“刷臉神器”,事實上并未用來打卡考勤,而是從問世后不久,就開始用來“研究學生之間的人際關系”。“一個學生上課坐在哪里,都不是隨機的,這關乎他和班上其他同學的互動程度。”魏驍勇發現,有的學生座位固定、交往伙伴固定;有的學生和多個圈子都有交際;有的學生比較內向孤僻,幾乎和同學沒有互動……“刷臉神器”將學生們的常用座位、和同學的交際情況等都記錄下來,形成數據庫,最終經過數據分析,可以得出該學生性格是偏內向還是外向,甚至可以畫出學生之間的關系網絡。

在對324名學生進行長期跟蹤分析后,魏驍勇發現,學生的期末成績和他課堂上人際交往的活躍程度成正比,“在課堂上和更多的人來往、互動越頻繁的學生,成績基本都不錯。”

上課座位離老師近,成績更好?

實驗結論:不見得而最直觀的“證偽”案例,則是許多人迷信的“學霸位置”。“很多人認為,上課坐得離老師最近的,成績越好,結果我們發現不一定。”魏驍勇說,每到開學季,家長們紛紛請求班主任給自己的娃娃留一個中間靠前的位置,“離老師越近學習越好”的理論也得到很多教師贊成,但事實上一直沒有很科學的理論支撐。

在研究300多名學生的常用座位和成績之間的關系后,魏驍勇發現,有些學生離得再近成績也一般,有些自學能力強的學生即使離老師很遠成績也不錯。“坐得遠的,有些很善于自學;坐得近的,也不見得學得進去。”根據數據分析結果,雖然有不少人并不完全符合這樣的行為模式,但大部分學生符合“越近成績越好”的規律,“對絕大部分普通人來說,還是坐得離老師近一點好,因為只要他們沒聽懂,老師一看表情和眼神就知道,隨之會調整講課內容和進度。相當于課程內容是為這些學生‘定制’的。”魏驍勇說。

四川大學計算機科學系教師魏驍勇。

一個小目標

走神打盹想心事一個都跑不掉

終極形態:預測犯罪

除了分析學生上課的興奮點在哪里,“看臉色神器”還能有什么作用?采訪中魏驍勇說:“我就是看看,同學們上課時的專注度,開不開心啊,開小差有沒有啊。要是有人睡覺,我好講小聲點啊。”

事實上,“看臉色神器”前景廣闊。“以后,學生上課的表情可以細分為走神、打盹、想心事等等……基于這些表情分析,我們可以做很多的數據統計。”在魏驍勇的設想里,捕捉學生上課的面部表情,在給日常教學提供數據支持的同時,可以應用在很多方面,“比如在公共場合的廣告牌前安個攝像頭,通過捕捉受眾的表情,可以分析廣告的效果如何。”

2002年美國科幻電影《少數派報告》曾展開想象:基于面部識別系統,通過表情、行為分析和大數據統計,對犯罪證據進行解析、跟蹤,在罪犯犯罪前就對其進行干預,以達到預測、防止犯罪的目的。對此,魏驍勇說,“那是一個終極結果。”

一戰成名

演示“科學的力量”劈磚劈到手紅腫

2012年,在四川大學計算機科學系讀本科的趙俊杰聽同學說,本系出了個“手劈板磚”的猛人,還是個老師。“他那時候可火了,走到哪兒都聽別人說起他,到處都是視頻。”

這個猛人就是魏驍勇。2012年10月,他在課堂上演示徒手劈磚的視頻在網上走紅,經此一役,他開始被網民稱為“劈磚教授”。兩年后,趙俊杰成為他的研究生,隨后參與到“基于深度學習的課堂行為分析模型”(即“看臉色神器”)項目中來。

“我那時候上‘工程實踐’課,為了讓學生更直觀了解科學的力量,鼓勵他們平時學以致用,就想了這么個辦法。”說起當年的經歷,魏驍勇撓了撓頭,有點羞澀,“其實這是個簡單的物理原理,是桌子把磚劈開了。”

走紅后,媒體蜂擁而至,實誠的魏驍勇為了告訴公眾,自己表演的不是武術,而是用的科學原理,在一天的時間里重演了數次,劈了不下10塊磚直到手紅腫。除了對手腫感到煩惱,魏驍勇更不適應的是高度的社會關注:“我不是劈磚教授,只是一個普通的高校教師。”

再戰江湖

“刷臉神器”打考勤“刷女神器”幫聯誼

魏驍勇的第二次走紅,是因為發明了“刷臉打卡”的大殺器。

“魏老師,我每天都來聽你課,結果你都不點名,我覺得自己好吃虧。”2013年,在一些學生開玩笑的抱怨中,魏驍勇受到觸動,開發了一個“刷臉神器”。

“學生太多了,一個一個點名,太浪費時間。如果能夠直接面部識別,會簡單很多。”在學生一句玩笑話下,他推出了“基于人臉識別的考勤系統”,可以通過面部識別,來記錄學生出勤情況。“事實上,最終沒用來考勤,我沒有點名的習慣。但是,這個系統為后來很多研究打下了基礎,比如用數據收集、分析,可以分析學生的人際關系、行為方式,還能用來進行心理學和教育學的研究。”魏驍勇說。

在“刷臉神器”后,為學生操碎心的魏驍勇緊接著又迷上了當“紅娘”。“我發現有些男生太靦腆,參加聯誼會,招呼都不敢和女娃娃打。咋整?”魏驍勇開發出一款新軟件——聯誼會之前,工作人員經過女生同意后錄入女生信息,不敢開口打招呼的靦腆男生們,可以通過拍照上傳照片來識別女生的信息,“這下就一目了然了嘛。”

沒架子有氣場

擅長“看學生臉色”的魏驍勇,8年前沒想過,自己會成為一名老師。

“按照我讀書時候的規劃,我最大的可能,是再去美國讀個博士后,然后像我的師兄們一樣,找個硅谷的大公司上班。”魏驍勇職業規劃的轉折點,是2008年的汶川地震,“我爸媽都在成都,當時地震后,作為兒子的我不在身邊,老人睡在大街上,我知道后很難受。”為了盡孝,魏驍勇最終選擇回成都就業。

作為教師,學生們給魏驍勇的評價集中在這樣幾個關鍵詞上:有趣,沒架子,有氣場。在2012年“一劈成名”后,剛報了魏驍勇研究生的張昭旭從師兄處聽說了這件事,第一感覺是“果然是他做得出來的事”。“他做人、做項目都有意思,對學生的要求也是有想法有創意,反而不怎么在意你功課好不好。從來不強迫我們做什么事,把我們當伙伴,不太像個老師。”張昭旭憑借“基于深度學習的課堂行為分析模型”這一項目順利畢業,她回想起大四時參加研究生導師宣講會、選擇報考導師時,看見魏驍勇的第一印象是,“講的東西很前沿,人看起來有氣場,就是他了。”

2013年,張昭旭正式成為魏驍勇的研究生,即將開始“看臉色”項目的研究。就在同一年,“劈磚教授”魏驍勇獲得“中國搞笑諾貝爾獎”的菠蘿ME獎,72歲的2011年諾貝爾化學獎得主丹·舍特曼親自給他頒獎。他的獲獎理由是:“劈得一手好磚,刷得一手好臉,相得一門好親。”

魏驍勇

現為四川大學計算機學院教授、計算機科學系系主任。2009年畢業于香港城市大學電腦科學系,獲博士學位,其后曾于美國加州伯克利大學從事博士后研究。主要從事多媒體計算及相關方向的研究,為多媒體計算方向國際著名團隊VIREO的奠基成員之一。其相關著作多次發布在多媒體計算方向的頂級國際會議上。現任中國圖像圖形學會技術專業委員會委員、中國計算機學會多媒體技術專業委員會委員。2013年入選教育部新世紀人才計劃。

教學過程中堅持以實踐為核心的講授方式,提高學生動手意識和能力,獨特的教學方式曾被包括中央電視臺、鳳凰衛視、新加坡亞洲新聞臺、香港翡翠互動新聞臺、華西都市報等在內的100多家海內外媒體廣泛報道。2012年被科學網評選為“2012中國科學年度新聞人物”的30個候選人之一,并于2013年獲浙江科技館頒發的“菠蘿科學獎”,表彰其在科學傳播上的貢獻。

(本文原題為《川大劈磚教授看學生臉色上課》)

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