段時(shí)間的樣本腦波數(shù)據(jù)，設(shè)定其有效的α波能量最大采集值為專注度指數(shù)100 ;設(shè)定其有效的Θ波能量最大采集值為放松度指數(shù)100。這樣，專注度指數(shù)值由實(shí)際測量的α波能量值按比例線性量化計(jì)算而來，放松度指數(shù)值也由實(shí)際測量的Θ波能量值按比例線性量化計(jì)算而來。該判定方法，根據(jù)α波和Θ波能量值直接計(jì)算，未考慮其它波段的腦波對其指數(shù)值的影響，故判定精確度稍低。
[0020]在課堂教學(xué)中，采集終端持續(xù)采集被測試學(xué)生腦電波信息經(jīng)無線局域網(wǎng)送至服務(wù)器，服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊先直接從腦電波傳感器上傳的信息中獲取α波、β波和Θ波的能量值以及專注度指數(shù)和放松度指數(shù)；當(dāng)專注度指數(shù)和放松度指數(shù)為0，即無無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析判定時(shí)，采用按比例線性量化計(jì)算出專注度指數(shù)和放松度指數(shù)；再將上述數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，從而保證整個(gè)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的完整性。
[0021]教師電腦中的監(jiān)測終端軟件一方面實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)庫中的最新采集數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)更新顯示各個(gè)被測學(xué)生專注度指數(shù)和放松度指數(shù)。對于某個(gè)學(xué)生出現(xiàn)專注度指數(shù)低于設(shè)定下限值、放松度指數(shù)低于設(shè)定下限值以及放松度指數(shù)高于設(shè)定上限值的情況，將以不同形式在軟件界面中警示。教師可以迅速地看到哪些同學(xué)有注意力不集中、過于緊張或過于放松的情況。
[0022]另一方面，監(jiān)測終端軟件將所有被測學(xué)生的最新采集數(shù)據(jù)求均值，并以折線圖的形式顯示，折線圖的橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，折線圖的縱坐標(biāo)為專注度均值和放松度均值。教師可以直觀地看到被測學(xué)生整體專注度和放松度的波動(dòng)情況。
[0023]作為上述課堂教學(xué)監(jiān)測方法的改進(jìn)實(shí)施例，在課堂教學(xué)開始之前，安排學(xué)生短時(shí)間的靜息，同時(shí)采集學(xué)生的腦電波信息，并以此數(shù)據(jù)作為課堂教學(xué)中采集數(shù)據(jù)分析的參照數(shù)據(jù)。在課堂教學(xué)中，采集并分析得出的專注度指數(shù)和放松度指數(shù)都是相對值，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與參照數(shù)據(jù)的比值。這種方法可以有效減少腦電波采集數(shù)據(jù)因個(gè)體差異引起的誤差。
[0024]綜上可見，根據(jù)上述課堂教學(xué)監(jiān)測方法設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)⒛X電波感應(yīng)裝置應(yīng)用于課堂教學(xué)過程中，為完善教學(xué)過程提供了一種嶄新的客觀的監(jiān)測方法與裝置。
[0025]該系統(tǒng)具備了課堂輔助功能，可以實(shí)時(shí)提供哪些學(xué)生的思維出現(xiàn)了波動(dòng)，講課教師可以據(jù)此及時(shí)提醒這些學(xué)生；還可以實(shí)時(shí)提供整個(gè)班級的思維出現(xiàn)了波動(dòng)，講課教師可以據(jù)此及時(shí)提醒全班學(xué)生或調(diào)整教學(xué)方法。
[0026]此外，系統(tǒng)還具備了課后回溯功能，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中被測學(xué)生的腦電波信息，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)攝像器錄下的課堂視頻，可以為教師及教學(xué)管理者完整地重現(xiàn)課堂教學(xué)情景，為課堂教學(xué)過程的改進(jìn)和評價(jià)提供了真實(shí)的量化的數(shù)據(jù)支持。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施方式，凡是屬于本發(fā)明原理的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理的前提下進(jìn)行的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于腦電波采集的課堂教學(xué)監(jiān)測方法，其特征在于:在課堂教學(xué)中實(shí)時(shí)采集學(xué)生的腦電波信息，通過分析為講課教師提供被采集學(xué)生腦電波的個(gè)體波動(dòng)信息和整體波動(dòng)信息； 所述個(gè)體波動(dòng)信息包括被采集學(xué)生課堂上專注度指數(shù)和放松度指數(shù)的變化情況；當(dāng)某個(gè)被采集學(xué)生的所述專注度指數(shù)低于設(shè)定下限值，判定為該學(xué)生注意力不集中；當(dāng)某個(gè)被采集學(xué)生的所述放松度指數(shù)低于設(shè)定下限值，判定為該學(xué)生過于緊張；當(dāng)某個(gè)被采集學(xué)生的所述放松度指數(shù)高于設(shè)定上限值，判定為該學(xué)生過于放松； 所述整體波動(dòng)信息包括所有被采集學(xué)生課堂上專注度均值和放松度均值的變化情況；當(dāng)專注度均值低于設(shè)定下限值，判定為學(xué)生整體注意力不集中；當(dāng)放松度均值低于設(shè)定下限值，判定為學(xué)生整體過于緊張；當(dāng)放松度均值高于設(shè)定上限值，判定為學(xué)生整體過于放松。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的課堂教學(xué)監(jiān)測方法，其特征在于:在課堂教學(xué)開始之前，安排學(xué)生短時(shí)間的靜息，同時(shí)采集學(xué)生的腦電波信息，作為參照數(shù)據(jù)；在課堂教學(xué)中，所述專注度指數(shù)和放松度指數(shù)都是相對值，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與參照數(shù)據(jù)的比值。3.—種基于腦電波采集的課堂教學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)包括用于腦電波感應(yīng)與傳輸?shù)牟杉K端、用于構(gòu)建無線局域網(wǎng)絡(luò)的無線路由器、用于存儲(chǔ)腦電波數(shù)據(jù)的服務(wù)器、用于為講課教師提供分析數(shù)據(jù)的監(jiān)測終端和用于記錄課堂情況的網(wǎng)絡(luò)攝像器； 所述采集終端包括腦波感應(yīng)器、微處理器模塊、WIFI模塊，所述微處理器模塊通過腦波感應(yīng)器獲取被采集學(xué)生的腦電波數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理組幀后，經(jīng)WIFI模塊從無線局域網(wǎng)送至服務(wù)器； 所述服務(wù)器運(yùn)行有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理模塊，將采集終端上傳的腦波數(shù)據(jù)解析并存入數(shù)據(jù)庫中； 所述監(jiān)測終端經(jīng)局域網(wǎng)從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中獲取并在監(jiān)測終端顯示各采集終端的腦波數(shù)據(jù)，為講課教師實(shí)時(shí)提供被采集學(xué)生腦電波的個(gè)體波動(dòng)信息和整體波動(dòng)信息； 所述網(wǎng)絡(luò)攝像器安裝于課堂的多個(gè)位置，記錄教師和被采集學(xué)生教與學(xué)的過程；所述網(wǎng)絡(luò)攝像器的記錄時(shí)間與所述服務(wù)器系統(tǒng)時(shí)間同步； 所述個(gè)體波動(dòng)信息包括被采集學(xué)生課堂上專注度指數(shù)和放松度指數(shù)的變化情況，并在監(jiān)測終端顯示；當(dāng)某個(gè)被采集學(xué)生的所述專注度指數(shù)低于設(shè)定下限值，將顯示該學(xué)生注意力不集中的警示；當(dāng)某個(gè)被采集學(xué)生的所述放松度指數(shù)低于設(shè)定下限值，將顯示該學(xué)生過于緊張的警示；當(dāng)某個(gè)被采集學(xué)生的所述放松度指數(shù)高于設(shè)定上限值，將顯示該學(xué)生過于放松的警示； 所述整體波動(dòng)信息為所有被采集學(xué)生課堂上專注度均值和放松度均值的曲線圖，在監(jiān)測終端上顯示；當(dāng)專注度均值低于設(shè)定下限值，將顯示學(xué)生整體注意力不集中的警示；當(dāng)放松度均值低于設(shè)定下限值，將顯示學(xué)生整體過于緊張的警示；當(dāng)放松度均值高于設(shè)定上限值，將顯示學(xué)生整體過于放松的警示。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的課堂教學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:在課堂教學(xué)開始之前，安排學(xué)生短時(shí)間的靜息，同時(shí)采集學(xué)生的腦電波信息，作為參照數(shù)據(jù)；在課堂教學(xué)中，所述專注度指數(shù)和放松度指數(shù)都是相對值，即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與參照數(shù)據(jù)的比值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于腦電波采集的課堂教學(xué)監(jiān)測方法及系統(tǒng)，主要監(jiān)測課堂教學(xué)中學(xué)生腦電波的波動(dòng)情況。系統(tǒng)的采集終端通過腦波感應(yīng)器獲取被采集學(xué)生的腦電波數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理組幀后，經(jīng)WIFI模塊從無線局域網(wǎng)送至服務(wù)器。系統(tǒng)的監(jiān)測終端經(jīng)局域網(wǎng)從服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中獲取并顯示各采集終端的腦波數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示被采集學(xué)生腦電波的個(gè)體波動(dòng)信息和整體波動(dòng)信息。該系統(tǒng)可以為講課教師提供學(xué)生聽課中真實(shí)客觀的反應(yīng)，還可以為教師及教學(xué)管理者完整地重現(xiàn)課堂教學(xué)情景，為課堂教學(xué)過程的改進(jìn)和評價(jià)提供了真實(shí)的量化的數(shù)據(jù)支持。
【IPC分類】G09B5/00
【公開號】CN105139695
【申請?zhí)枴緾N201510629507
【發(fā)明人】許 鵬, 沈曉燕, 蔡燕, 許林祥, 王美玉, 王洋, 浦晶晶, 朱峰, 朱建雄
【申請人】南通大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月28日