CN114255516A - 一种学生课堂表现评测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于教学管理技术领域，具体涉及一种学生课堂表现评测系统及方法，一种学生课堂表现评测系统，包括摄像单元、控制单元、储存单元和随身单元，摄像单元内置有摄像模块与音频收集模块，控制单元内置有判断模块、信息录入模块、人脸识别模块和计分模块，随身单元内置有睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块，当老师处于讲话授课状态，且捕捉到学生面部表情数量超过二之分一时，判断出此时老师处于授课状态需要学生看向黑板，然后自动判断出此时未看向黑板的学生的身份信息，从而进行扣分处理，当检测到上课期间存在睡觉状态时可针对该学生身份信息进行扣分处理，当发现学生在老师授课时存在讲话行为时，可对学生进行扣分处理。

Description

一种学生课堂表现评测系统及方法
技术领域
本发明属于教学管理技术领域，具体涉及一种学生课堂表现评测系统及方法。
背景技术
教学管理是运用管理科学和教学论的原理与方法，充分发挥计划、组织、协调、控制等管理职能，对教学过程各要素加以统筹，使之有序运行，提高效能的过程。教育行政部门和学校共同承担教学管理工作。教学管理涉及教学计划管理、教学组织管理、教学质量管理等基本环节，如今学生的课堂表现教学管理重要的重要环节，然而在日常教学过程中不便于对学生的课堂表现进行测评，学生上课的状态、是否睡觉和是否在老师授课时讲话，均是课堂表现的重要测评条款。
发明内容
本发明的目的是：旨在提供一种学生课堂表现评测系统及方法，用于解决背景技术中所提出的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种学生课堂表现评测系统，包括摄像单元、控制单元、储存单元和随身单元，所述摄像单元内置有摄像模块与音频收集模块，所述控制单元内置有判断模块、信息录入模块、人脸识别模块和计分模块，所述随身单元内置有睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块；
所述摄像模块用于对学生人脸实时进行识别；
所述音频收集模块用于对老师的声音进行收集；
所述判断模块用于对信息进行判断，并生成信息和发送信息；
所述信息录入模块用于将老师声音特征、学生人脸特征和学生声音特征进行录入；
所述人脸识别模块用于对摄像模块拍摄画面中的人脸进行识别；
所述计分模块用于根据判断模块发送的信息对学生课堂表现进行计分；
所述睡眠检测模块用于对学生是否进入睡眠状态进行检测；
所述心率检测模块用于实施对学生的心率进行识别；
所述声音采集模块用于对学生的说话音频信号进行录音；
所述储存单元用于储存信息。
所述随身单元内置有时间提醒模块。当判断模块判断出达到上课时间后，给随身单元发生信息，使时间提醒模块提醒学生达到上课时间了。
所述控制单元信号连接有教学管理端，所述摄像单元内置有扩音器。教学管理人员可通过教学管理端可向控制单元发送语音信息，控制单元将语音信息发送给扩音器，从而可远程向教师内发生通报。
所述控制单元信号连接有家长管理端。控制单元可将摄像模块拍摄的画面传输给家长管理端供家长查看，便于家长了解自己孩子的学习状态。
所述随身单元内置有定位模块，所述摄像单元内置有与定位模块信号连接的定位接收模块。定位模块时刻会给定位接收模块发送信息，若定位模块与定位接收模块之间的距离超过设定范围，定位接收模块便不能接收定位模块发送的信息，当达到上课时间时若定位接收模块发送的信息，从而判断模块可判断出在上课时学生不在教室，从而判断出学生上课迟到，由于随身单元与佩戴随身单元的学生身份对应，因此可判断出迟到的学生身份信息，将学生信息发给计分模块进行扣分处理。
所述评测方法包括以下步骤：
步骤一：将所有教师的音频通过信息录入模块录入控制单元内，由于每个教师的声音音频信号不同，将每个教师的音频信号与教师身份信息相对应的储存在储存单元内，将需要评测班级课程表通过信息录入模块录入控制单元内；将每节课的上课时间和下课时间依次通过信息录入模块录入控制单元内，且储存在储存单元内；将每个同学的面部特征信息和声音音频信息通过信息录入模块录入控制单元内，且面部特征信息和声音音频信息与学生的身份信息相对应的储存在储存单元内，且通过信息录入模块，将每个随身单元与佩戴者的身份信息进行录入绑定，最后将摄像单元安装在教室黑板上侧的墙壁上，并保证能够对所有学生进行摄像；
步骤二：摄像单元安装在教室中通过摄像模块实时对教室内进行摄像，当根据录入课程信息和上课时间信息判断出达到上课时间后，判断模块给音频收集模块、睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块发送信号，使音频收集模块、睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块开始工作，音频收集模块实时对教室中的声音进行收集，并传输给控制单元，睡眠检测模块实时对学生是否处于睡眠状态进行检测，当检测到学生处于睡眠状态时将信号传输给控制单元，心率检测模块实时对学生的心率进行检测，从而判断出学生是否正确佩戴随身单元，当未检测到学生心率后，将检测信号传输控制单元，声音采集模块实时对佩戴随身单元的学生音频进行采集，并传输给控制单元，当处于下课时间时，判断模块给音频收集模块、睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块发送停止工作信号；
步骤三：判断模块实时对音频收集模块收集的音频音频信号识别，当识别到该教师内有音频信号与该堂课的教师音频信号特征一致时，判断出此时该堂课的教师正在进行上课，在进行上课期间，当摄像模块实时对教室内的场景进行拍摄，判断模块对视频信号中的人脸特征进行识别，当识别到超过学生总数二分之一的人脸特征，且与此同时，判断模块判断出音频收集模块实时的采集的音频信号中纯在教师的声音音频特征时，判断出此时处于教师授课状态，需要学生看向黑板，此时对摄像模块拍摄的画面中学生人脸特征进行识别，得到看向黑板的学生的身份信息，反推便可得到此时未看向黑板的学生的身份信息，此时将未看向黑板的学生的信息发送给计分模块，计分模块对学生进行扣分处理，在判断出教师正在授课需要学生看向黑板的状态下每十秒重新对未看向黑板的学生身份信息进行识别提取，发送给计分模块对学生进行新的扣分处理；
步骤四：当处于上课时间段时，若睡眠检测模块检测到学生处于睡眠状态时，睡眠检测模块给控制单元中的计分模块发送睡觉学生的身份信息，从而使计分模块对该学生进行扣分处理；
步骤五：当在上课时间段，若音频收集模块采集到教师的音频信息时，此时随身单元中的声音采集模块音频信号发送给判断模块，当判断模块识别到学生的声音音频信号时，判断有学生在老师授课时讲话，然后根据事先录入的学生声音音频特征信号进行对比，识别出上课讲话的学生身份信息，并将该学生信息传输给计分模块，计分模块对该学生进行扣分处理。
步骤六：当心率检测模块未检测到行心率时，将信号传输给判断模块，判断模块判断出学生未佩戴随身单元，从而给计分模块发送未未佩戴随身单元的学生身份信息，进行扣分处理。
当检测到学生在上课时存在睡觉状态时，计分模块针对该学生做扣2分处理，当检测到依次学生在教师授课过程中讲话时，计分模块针对该学生做扣0.5分处理，满分一百分，直到月末计分模块计算出学生的得分总数。
当计分模块每月月末根据班级中每个学生的身份信息计算出每个学生的该月得分总数，并可发送给教学管理人员查看。
当上课时间内音频收集模块采集到教师的声音音频特征信息后，一段教师的音频信息前后5秒内均认定为教师的上课讲话授课时间。
本发明设计合理，当老师处于讲话授课状态，且捕捉到学生面部表情数量超过二之分一时，判断出此时老师处于授课状态需要学生看向黑板，然后自动判断出此时未看向黑板的学生的身份信息，从而进行扣分处理，同时还能在上课时学生是否处于睡觉状态进行监控，当检测到上课期间存在睡觉状态时可针对该学生身份信息进行扣分处理，还能在老师授课状态时，学生是否有上课讲话的行为发生，当发现学生在老师授课时存在讲话行为时，可对学生进行扣分处理，这样的设计，可对学生课堂表现进行测评，便于教师后期的集中管理。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为本发明一种学生课堂表现评测系统及方法实施例的流程结构示意图一；
图2为本发明一种学生课堂表现评测系统及方法实施例的流程结构示意图二；
图3为本发明一种学生课堂表现评测系统及方法实施例的流程结构示意图三；
图4为本发明一种学生课堂表现评测系统及方法实施例的流程结构示意图四；
图5为本发明一种学生课堂表现评测系统及方法实施例的流程结构示意图五；
主要元件符号说明如下：
摄像单元1、摄像模块11、音频收集模块12、扩音器13、控制单元2、判断模块21、信息录入模块22、人脸识别模块23、计分模块24、储存单元3、随身单元4、睡眠检测模块41、心率检测模块42、声音采集模块43、时间提醒模块44、教学管理端5、家长管理端6。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1-5所示，本发明的一种学生课堂表现评测系统，包括摄像单元1、控制单元2、储存单元3和随身单元4，摄像单元1内置有摄像模块11与音频收集模块12，控制单元2内置有判断模块21、信息录入模块22、人脸识别模块23和计分模块24，随身单元4内置有睡眠检测模块41、心率检测模块42和声音采集模块43；
摄像模块11用于对学生人脸实时进行识别；
音频收集模块12用于对老师的声音进行收集；
判断模块21用于对信息进行判断，并生成信息和发送信息；
信息录入模块22用于将老师声音特征、学生人脸特征和学生声音特征进行录入；
人脸识别模块23用于对摄像模块11拍摄画面中的人脸进行识别；
计分模块24用于根据判断模块21发送的信息对学生课堂表现进行计分；
睡眠检测模块41用于对学生是否进入睡眠状态进行检测；
心率检测模块42用于实施对学生的心率进行识别；
声音采集模块43用于对学生的说话音频信号进行录音；
储存单元3用于储存信息。
随身单元4内置有时间提醒模块44。当判断模块21判断出达到上课时间后，给随身单元4发生信息，使时间提醒模块44提醒学生达到上课时间了。
控制单元2信号连接有教学管理端5，摄像单元1内置有扩音器13。教学管理人员可通过教学管理端5可向控制单元2发送语音信息，控制单元2将语音信息发送给扩音器13，从而可远程向教师内发生通报。
控制单元2信号连接有家长管理端6。控制单元2可将摄像模块11拍摄的画面传输给家长管理端6供家长查看，便于家长了解自己孩子的学习状态。
随身单元4内置有定位模块45，摄像单元1内置有与定位模块45信号连接的定位接收模块14。定位模块45时刻会给定位接收模块14发送信息，若定位模块45与定位接收模块14之间的距离超过设定范围，定位接收模块14便不能接收定位模块45发送的信息，当达到上课时间时若定位接收模块14发送的信息，从而判断模块21可判断出在上课时学生不在教室，从而判断出学生上课迟到，由于随身单元4与佩戴随身单元4的学生身份对应，因此可判断出迟到的学生身份信息，将学生信息发给计分模块24进行扣分处理。
评测方法包括以下步骤：
步骤一：将所有教师的音频通过信息录入模块22录入控制单元2内，由于每个教师的声音音频信号不同，将每个教师的音频信号与教师身份信息相对应的储存在储存单元3内，将需要评测班级课程表通过信息录入模块22录入控制单元2内；将每节课的上课时间和下课时间依次通过信息录入模块22录入控制单元2内，且储存在储存单元3内；将每个同学的面部特征信息和声音音频信息通过信息录入模块22录入控制单元2内，且面部特征信息和声音音频信息与学生的身份信息相对应的储存在储存单元3内，且通过信息录入模块22，将每个随身单元4与佩戴者的身份信息进行录入绑定，最后将摄像单元1安装在教室黑板上侧的墙壁上，并保证能够对所有学生进行摄像；
步骤二：摄像单元1安装在教室中通过摄像模块11实时对教室内进行摄像，当根据录入课程信息和上课时间信息判断出达到上课时间后，判断模块21给音频收集模块12、睡眠检测模块41、心率检测模块42和声音采集模块43发送信号，使音频收集模块12、睡眠检测模块41、心率检测模块42和声音采集模块43开始工作，音频收集模块12实时对教室中的声音进行收集，并传输给控制单元2，睡眠检测模块41实时对学生是否处于睡眠状态进行检测，当检测到学生处于睡眠状态时将信号传输给控制单元2，心率检测模块42实时对学生的心率进行检测，从而判断出学生是否正确佩戴随身单元4，当未检测到学生心率后，将检测信号传输控制单元2，声音采集模块43实时对佩戴随身单元4的学生音频进行采集，并传输给控制单元2，当处于下课时间时，判断模块21给音频收集模块12、睡眠检测模块41、心率检测模块42和声音采集模块43发送停止工作信号；
步骤三：判断模块21实时对音频收集模块12收集的音频音频信号识别，当识别到该教师内有音频信号与该堂课的教师音频信号特征一致时，判断出此时该堂课的教师正在进行上课，在进行上课期间，当摄像模块11实时对教室内的场景进行拍摄，判断模块21对视频信号中的人脸特征进行识别，当识别到超过学生总数二分之一的人脸特征，且与此同时，判断模块21判断出音频收集模块12实时的采集的音频信号中纯在教师的声音音频特征时，判断出此时处于教师授课状态，需要学生看向黑板，此时对摄像模块11拍摄的画面中学生人脸特征进行识别，得到看向黑板的学生的身份信息，反推便可得到此时未看向黑板的学生的身份信息，此时将未看向黑板的学生的信息发送给计分模块24，计分模块24对学生进行扣分处理，在判断出教师正在授课需要学生看向黑板的状态下每十秒重新对未看向黑板的学生身份信息进行识别提取，发送给计分模块24对学生进行新的扣分处理；
步骤四：当处于上课时间段时，若睡眠检测模块41检测到学生处于睡眠状态时，睡眠检测模块41给控制单元2中的计分模块24发送睡觉学生的身份信息，从而使计分模块24对该学生进行扣分处理；
步骤五：当在上课时间段，若音频收集模块12采集到教师的音频信息时，此时随身单元4中的声音采集模块43音频信号发送给判断模块21，当判断模块21识别到学生的声音音频信号时，判断有学生在老师授课时讲话，然后根据事先录入的学生声音音频特征信号进行对比，识别出上课讲话的学生身份信息，并将该学生信息传输给计分模块24，计分模块24对该学生进行扣分处理。
步骤六：当心率检测模块42未检测到行心率时，将信号传输给判断模块21，判断模块21判断出学生未佩戴随身单元4，从而给计分模块24发送未未佩戴随身单元4的学生身份信息，进行扣分处理。
当检测到学生在上课时存在睡觉状态时，计分模块24针对该学生做扣2分处理，当检测到依次学生在教师授课过程中讲话时，计分模块24针对该学生做扣0.5分处理，满分一百分，直到月末计分模块24计算出学生的得分总数。
当计分模块24每月月末根据班级中每个学生的身份信息计算出每个学生的该月得分总数，并可发送给教学管理人员查看。
当上课时间内音频收集模块12采集到教师的声音音频特征信息后，一段教师的音频信息前后5秒内均认定为教师的上课讲话授课时间。
上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种学生课堂表现评测系统，其特征在于：包括摄像单元、控制单元、储存单元和随身单元，所述摄像单元内置有摄像模块与音频收集模块，所述控制单元内置有判断模块、信息录入模块、人脸识别模块和计分模块，所述随身单元内置有睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块；
所述摄像模块用于对学生人脸实时进行识别；
所述音频收集模块用于对老师的声音进行收集；
所述判断模块用于对信息进行判断，并生成信息和发送信息；
所述信息录入模块用于将老师声音特征、学生人脸特征和学生声音特征进行录入；
所述人脸识别模块用于对摄像模块拍摄画面中的人脸进行识别；
所述计分模块用于根据判断模块发送的信息对学生课堂表现进行计分；
所述睡眠检测模块用于对学生是否进入睡眠状态进行检测；
所述心率检测模块用于实施对学生的心率进行识别；
所述声音采集模块用于对学生的说话音频信号进行录音；
所述储存单元用于储存信息。
2.根据权利要求1所述的一种学生课堂表现评测系统，其特征在于：所述随身单元内置有时间提醒模块。
3.根据权利要求1所述的一种学生课堂表现评测系统，其特征在于：所述控制单元信号连接有教学管理端，所述摄像单元内置有扩音器3。
4.根据权利要求1所述的一种学生课堂表现评测系统，其特征在于：所述控制单元信号连接有家长管理端。
5.根据权利要求1所述的一种学生课堂表现评测系统，其特征在于：所述随身单元内置有定位模块，所述摄像单元内置有与定位模块信号连接的定位接收模块。
6.根据权利要求1-5所述的一种学生课堂表现评测方法，其特征在于：所述评测方法包括以下步骤：
步骤一：将所有教师的音频通过信息录入模块录入控制单元内，由于每个教师的声音音频信号不同，将每个教师的音频信号与教师身份信息相对应的储存在储存单元内，将需要评测班级课程表通过信息录入模块录入控制单元内；将每节课的上课时间和下课时间依次通过信息录入模块录入控制单元内，且储存在储存单元内；将每个同学的面部特征信息和声音音频信息通过信息录入模块录入控制单元内，且面部特征信息和声音音频信息与学生的身份信息相对应的储存在储存单元内，且通过信息录入模块，将每个随身单元与佩戴者的身份信息进行录入绑定，最后将摄像单元安装在教室黑板上侧的墙壁上，并保证能够对所有学生进行摄像；
步骤二：摄像单元安装在教室中通过摄像模块实时对教室内进行摄像，当根据录入课程信息和上课时间信息判断出达到上课时间后，判断模块给音频收集模块、睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块发送信号，使音频收集模块、睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块开始工作，音频收集模块实时对教室中的声音进行收集，并传输给控制单元，睡眠检测模块实时对学生是否处于睡眠状态进行检测，当检测到学生处于睡眠状态时将信号传输给控制单元，心率检测模块实时对学生的心率进行检测，从而判断出学生是否正确佩戴随身单元，当未检测到学生心率后，将检测信号传输控制单元，声音采集模块实时对佩戴随身单元的学生音频进行采集，并传输给控制单元，当处于下课时间时，判断模块给音频收集模块、睡眠检测模块、心率检测模块和声音采集模块发送停止工作信号；
步骤三：判断模块实时对音频收集模块收集的音频音频信号识别，当识别到该教师内有音频信号与该堂课的教师音频信号特征一致时，判断出此时该堂课的教师正在进行上课，在进行上课期间，当摄像模块实时对教室内的场景进行拍摄，判断模块对视频信号中的人脸特征进行识别，当识别到超过学生总数二分之一的人脸特征，且与此同时，判断模块判断出音频收集模块实时的采集的音频信号中纯在教师的声音音频特征时，判断出此时处于教师授课状态，需要学生看向黑板，此时对摄像模块拍摄的画面中学生人脸特征进行识别，得到看向黑板的学生的身份信息，反推便可得到此时未看向黑板的学生的身份信息，此时将未看向黑板的学生的信息发送给计分模块，计分模块对学生进行扣分处理，在判断出教师正在授课需要学生看向黑板的状态下每十秒重新对未看向黑板的学生身份信息进行识别提取，发送给计分模块对学生进行新的扣分处理；
步骤四：当处于上课时间段时，若睡眠检测模块检测到学生处于睡眠状态时，睡眠检测模块给控制单元中的计分模块发送睡觉学生的身份信息，从而使计分模块对该学生进行扣分处理；
步骤五：当在上课时间段，若音频收集模块采集到教师的音频信息时，此时随身单元中的声音采集模块音频信号发送给判断模块，当判断模块识别到学生的声音音频信号时，判断有学生在老师授课时讲话，然后根据事先录入的学生声音音频特征信号进行对比，识别出上课讲话的学生身份信息，并将该学生信息传输给计分模块，计分模块对该学生进行扣分处理。
步骤六：当心率检测模块未检测到行心率时，将信号传输给判断模块，判断模块判断出学生未佩戴随身单元，从而给计分模块发送未未佩戴随身单元的学生身份信息，进行扣分处理。
7.根据权利要求6所述的一种学生课堂表现评测方法，其特征在于：当检测到学生在上课时存在睡觉状态时，计分模块针对该学生做扣2分处理，当检测到依次学生在教师授课过程中讲话时，计分模块针对该学生做扣0.5分处理，满分一百分，直到月末计分模块计算出学生的得分总数。
8.根据权利要求7所述的一种学生课堂表现评方法，其特征在于：当计分模块每月月末根据班级中每个学生的身份信息计算出每个学生的该月得分总数，并可发送给教学管理人员查看。
9.根据权利要求6所述的一种学生课堂表现评测方法，其特征在于：当上课时间内音频收集模块采集到教师的声音音频特征信息后，一段教师的音频信息前后5秒内均认定为教师的上课讲话授课时间。
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