CN113554907A - 学生作业辅助学习系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种学生作业辅助学习系统及方法,该系统包括:终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号并发送给主机端;主机端,用于处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则启动图像采集设备;图像采集设备,用于采集学生正在做的作业照片信息并上传至所述主机端,所述主机端通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。本申请中通过脑电信号分析学生在做题时的紧张焦虑指数,当该指数大于阈值时,说明学生还未掌握该题型,直接生成该题的答题策略,辅助学生学习,减少学生查阅资料的时间,提高学习效率。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种学生作业辅助学习系统及方法,属于智能头环技术领域。
背景技术
当前学生的学习任务繁重,每天每门课程都会布置很多的家庭作业需要完成,目的在于巩固白天课堂学习的知识点内容。但是,因为学生们的天资水平不一而足,每个人花费的时间精力完全不同,学习能力较差的学生往往需要耗费更多的时间和精力去查询资料,反复学习,才能完成相关的作业。这样一方面会导致学生们的精神状态差,睡眠休息不足;另一方面,长时间的学习也对学生们的身体健康,尤其是眼睛使用过渡进而造成近视等病症。而在查询资料的过程中,其本身是价值度不高的机械性操作,因此非常有必要通过技术的手段简化,以辅助学生学习,节约学生时间。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种学生作业辅助学习系统及方法。
本发明所采用的技术方案为:
第一个方面,本申请公开了一种学生作业辅助学习系统,包括:
终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号并发送给主机端;
主机端,用于处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则启动图像采集设备;
图像采集设备,用于采集学生正在做的作业照片信息并上传至所述主机端,所述主机端通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
作为一种可选的技术方案,所述终端设备为穿戴式头环,所述穿戴式头环包括与头部适配的弧形头环本体以及设于所述弧形头环本体上的电极,所述弧形头环本体内集成有与所述电极依次相连的滤波放大电路和模数转换器。
作为一种可选的技术方案,所述主机端包括:脑电信号处理模块,用于实时接收采集的脑电信号,并通过接收的脑电信号获取学生的紧张焦虑指数,当紧张焦虑指数达到阈值时,生成拍照指令并发送给所述图像采集设备。
作为一种可选的技术方案,所述主机端还包括:
图像处理模块,用于通过图像识别技术获取处理后的照片中的关键词,提取知识点内容;
信息处理模块,用于针对提取的知识点内容生成答题策略,并在本次作业完成后,生成作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,并推送至家长端或老师端。
作为一种可选的技术方案,所述主机端还包括:
脑电信号监控模块,用于实时监控脑电信号的传输与连接的物理状态,并判断是否存在连接障碍;
设备预警模块,用于在存在连接障碍时进行报警。
作为一种可选的技术方案,所述图像采集设备包括一设于所述弧形头环本体上的摄像头。
第二个方面,本申请还公开了一种学生作业辅助学习方法,包括以下步骤:
采集学生做作业时的脑电信号;
处理并解析所述脑电信号以得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则进入下一步;
采集学生正在做的作业照片信息,并通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
作为一种可选的技术方案,该方法还包括以下步骤:
实时监控脑电信号的传输与连接的物理状态,并判断是否存在连接障碍;
若存在连接障碍,则发出报警信号。
作为一种可选的技术方案,该方法还包括以下步骤:在本次作业完成后,生成作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,并推送至家长端或老师端。
第三个方面,本申请还公开了另一种架构的学生作业辅助学习系统,包括:终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号,处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则采集学生正在做的作业照片信息,最后通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
本发明的有益效果为:
(1)通过本系统的终端设备头环可实时采集学生的脑电信号,尤其是对还没有熟练掌握的知识点而造成的不安,获取学生对家庭作业的紧张焦虑指数。
(2)通过本系统的图像采集设备可拍摄家庭作业。
(3)通过本系统的主机端图像处理模块可建立基于学生放松度的脑电紧张焦虑指数,进而对指数较高的知识点生成答题策略并反馈给相关学生参考学习。包括答案、知识点所在页面信息、网络上相关知识点的信息,如来历、实例、定义及释义等,形成该知识点的完整的知识网,提升学生的学习效果。
(4)通过本系统的信息处理模块,可生成大数据分析报告分享至家长,进一步了解孩子学习情况,相关知识点的掌握情况。
附图说明
图1是一个实施例中系统的原理框图。
图2为实施例中方法的流程示意图。
图3是另一个实施例中系统的原理框图。
图4是一个实施例中系统的架构图。
图5是另一个实施例中系统的架构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例
如图1所示,第一个方面,本实施例公开了一种学生作业辅助学习系统,包括:
终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号并发送给主机端;
主机端,用于处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则启动图像采集设备;
图像采集设备,用于采集学生正在做的作业照片信息并上传至所述主机端,所述主机端通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
作为一种可选的实施方式,所述终端设备为穿戴式头环,所述穿戴式头环包括与头部适配的弧形头环本体以及设于所述弧形头环本体上的电极,所述弧形头环本体内集成有与所述电极依次相连的滤波放大电路和模数转换器。
作为一种可选的实施方式,所述主机端包括:脑电信号处理模块,用于实时接收采集的脑电信号,并通过接收的脑电信号获取学生的紧张焦虑指数,当紧张焦虑指数达到阈值时,生成拍照指令并发送给所述图像采集设备。
作为一种可选的实施方式,所述主机端还包括:
图像处理模块,用于通过图像识别技术获取处理后的照片中的关键词,提取知识点内容;
信息处理模块,用于针对提取的知识点内容生成答题策略,并在本次作业完成后,生成作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,并推送至家长端或老师端。
作为一种可选的实施方式,所述主机端还包括:
脑电信号监控模块,用于实时监控脑电信号的传输与连接的物理状态,并判断是否存在连接障碍;
设备预警模块,用于在存在连接障碍时进行报警。
作为一种可选的实施方式,所述图像采集设备包括一设于所述弧形头环本体上的摄像头。
如图2所示,第二个方面,本实施例还公开了一种学生作业辅助学习方法,包括以下步骤:
采集学生做作业时的脑电信号;
处理并解析所述脑电信号以得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则进入下一步;
采集学生正在做的作业照片信息,并通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
作为一种可选的实施方式,该方法还包括以下步骤:
实时监控脑电信号的传输与连接的物理状态,并判断是否存在连接障碍;
若存在连接障碍,则发出报警信号。
作为一种可选的实施方式,该方法还包括以下步骤:在本次作业完成后,生成作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,并推送至家长端或老师端。
第三个方面,本实施例还公开了另一种架构的学生作业辅助学习系统,包括:终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号,处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则采集学生正在做的作业照片信息,最后通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。其中,终端设备为穿戴式头环,头环内设有MCU、脑电信号监控模块、设备预警模块、脑电信号处理模块、图像采集模块以及信息处理模块,如图3所示。
为了更好地理解本申请,下面对本实施例中第一个方面的系统和第二方面的方法所涉及的技术方案进行进一步地说明。
如图4所示,一种学生作业辅助学习系统,专注于对学生在完成家庭作业过程中,因情绪紧张、焦虑而造成的学习困难提出的技术改进。该系统包括主机端、终端设备以及图像采集设备。其中,主机端为内置有脑电信号监控模块与脑电信号处理模块的智能设备,可以是电脑、平板或其他智能移动设备,进一步的,主机端还包括设备预警模块、图像处理模块和信息处理模块;终端设备为集成脑电信号采集模块的头环,还可以是其他具备脑电信号采集功能的设备;图像采集设备为高清摄像头,可以为独立设备,也可以集成在终端设备头环中。主机端与终端设备之间为一对多通信连接,可以是无线、蓝牙或其他连接方式。
使用时,学生佩戴头环,启动主机端开始做家庭作业。头环实时采集学生的脑电信号并反馈至主机端,主机端内的脑电信号监控模块实时监控脑电信号的传输与连接等物理状态,如发生连接障碍则通过设备预警模块进行报警,提醒用户调试校正设备。脑电信号处理模块实时接收学生的脑电信号,并通过该脑电信号获取学生的紧张焦虑指数。当该指数达到阈值时,主机端向图像采集设备发出拍照指令,对家庭作业进行拍照。主机端内的信息处理模块通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略,该策略包括三个方面:一是根据题库直接给出答案,二是根据国家标准课本提示知识点所在页面信息供学生自主查阅,三是在网络中搜索关联度最高的释义讲解,分享给相关的学生和家长。当然,答题策略是系统软件的三种属性,由家长监督设置。在家庭作业完成后,主机端的信息处理模块自动生成本次作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,通过手机端APP分享的方式反馈家长,进而让家长后续更有针对性的监督学生学习状况。
另外,如上述实施例中第三个方面所描述的,本系统中也可以取消主机端,将每个终端设备扩展为主机端架构,实现相同的功能与效果,如图5所示。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内,凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.学生作业辅助学习系统,其特征在于,包括:
终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号并发送给主机端;
主机端,用于处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则启动图像采集设备;
图像采集设备,用于采集学生正在做的作业照片信息并上传至所述主机端,所述主机端通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
2.根据权利要求1所述的学生作业辅助学习系统,其特征在于:所述终端设备为穿戴式头环,所述穿戴式头环包括与头部适配的弧形头环本体以及设于所述弧形头环本体上的电极,所述弧形头环本体内集成有与所述电极依次相连的滤波放大电路和模数转换器。
3.根据权利要求1所述的学生作业辅助学习系统,其特征在于:所述主机端包括:脑电信号处理模块,用于实时接收采集的脑电信号,并通过接收的脑电信号获取学生的紧张焦虑指数,当紧张焦虑指数达到阈值时,生成拍照指令并发送给所述图像采集设备。
4.根据权利要求1所述的学生作业辅助学习系统,其特征在于,所述主机端还包括:
图像处理模块,用于通过图像识别技术获取处理后的照片中的关键词,提取知识点内容;
信息处理模块,用于针对提取的知识点内容生成答题策略,并在本次作业完成后,生成作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,并推送至家长端或老师端。
5.根据权利要求1所述的学生作业辅助学习系统,其特征在于,所述主机端还包括:
脑电信号监控模块,用于实时监控脑电信号的传输与连接的物理状态,并判断是否存在连接障碍;
设备预警模块,用于在存在连接障碍时进行报警。
6.根据权利要求2所述的学生作业辅助学习系统,其特征在于:所述图像采集设备包括一设于所述弧形头环本体上的摄像头。
7.学生作业辅助学习方法,其特征在于,包括以下步骤:
采集学生做作业时的脑电信号;
处理并解析所述脑电信号以得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则进入下一步;
采集学生正在做的作业照片信息,并通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
8.根据权利要求7所述的学生作业辅助学习方法,其特征在于,该方法还包括以下步骤:
实时监控脑电信号的传输与连接的物理状态,并判断是否存在连接障碍;
若存在连接障碍,则发出报警信号。
9.根据权利要求7所述的学生作业辅助学习方法,其特征在于,该方法还包括以下步骤:在本次作业完成后,生成作业大数据分析报告,汇总学生学习困难的知识点,并推送至家长端或老师端。
10.学生作业辅助学习系统,其特征在于,包括:终端设备,用于采集学生做作业时的脑电信号,处理并解析所述脑电信号得到紧张焦虑指数,并判断所述紧张焦虑指数是否大于阈值,若是,则采集学生正在做的作业照片信息,最后通过图像识别技术获取照片中的关键词,提取知识点内容,生成答题策略。
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