一种学生课堂参与度检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种学生课堂参与度检测系统，包括学生智能终端、签到用摄像头、签到计算机、注意力检测用摄像头和视频处理计算机；签到用摄像头的输出端连接签到计算机的输入端，签到计算机的输出端连接视频处理计算机的输入端，注意力检测用摄像头的输出端连接视频处理计算机的输入端，智能终端用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签到并自动登陆课堂互动系统。应用本实用新型专利技术，可对学生实施智能签到，并客观地、实时地、准确地对课堂上学生的参与度进行监控与分析，为授课教师提供实时反馈，帮助其及时调整教学方式以提高教学效果。

【技术实现步骤摘要】


本技术属于教育信息化
，具体涉及一种学生课堂参与度检测系统。

技术介绍

传统教学中，对于学习行为的观察、分析手段大多停留在传统的问卷调查或案例等人工分析的基础上，其评价结果较为主观，且需要经过较长时间的统计分析，不能实时反馈以改善教学行为。如果授课老师能够在课堂上实时了解学生课堂参与度的情况，如学生课堂互动、注意力状况，表情状态，便能及时掌握学生的学习状态(包括对授课主题的兴趣、投入以及掌握程度)，调整教学进度，势必有效提高教学效果。而现有的教室监控系统中多数围绕对学生的出勤情况进行监控，很少涉及到对学生的课堂参与度的多方面信息进行分析，从而不能够全面掌握学生的学习状态。

技术实现思路

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种学生课堂参与度检测系统，对学生实施智能签到，并客观地、实时地、准确地对课堂上学生的参与度进行监控与分析，为授课教师提供实时反馈，帮助其及时调整教学方式以提高教学效果。
一种学生课堂参与度检测系统，包括学生智能终端、签到用摄像头、签到计算机、注意力检测用摄像头、视频处理计算机和课堂互动服务器；签到用摄像头的输出端连接签到计算机的输入端，签到计算机的输出端连接视频处理计算机的输入端，注意力检测用摄像头的输出端连接视频处理计算机的输入端，视频处理计算机的输出端网络连接课堂互动服务器，学生智能终端用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签到并自动登陆课堂互动服务器。
进一步地，还包括用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签到并自动登陆课堂互动服务器的教师智能终端。
进一步地，所述签到用摄像头为具有USB接口的摄像头或无线摄像头。
进一步地，所述签到用摄像头架设在教室门口，所述注意力检测用摄像头为多个且安装于教室天花板上，每个摄像头用于教室内某一区域的场景图像捕获。
进一步地，所述学生智能终端为智能手机、ipad、平板电脑和笔记本中的任意一种。
总体而言，通过本技术构思的以上技术方案与现有技术比，具有以下有益效果：综合了学生智能签到、师生课堂互动问答、学生注意力等多模态信息全面描述学生的课堂参与度情况。通过二维码技术自动匹配学生身份信息，完成签到登录的功能；通过计算机视觉和机器学习方法分析课堂上每个学生的注意力分布，检测获取学生对学习内容的注意力和兴趣程度，以帮助教师掌握学生学习状态以便提高课堂教学效果。
附图说明
图1是本技术结构图。
具体实施方式
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本技术较佳实施例结构图，学生课堂参与度检测系统包括：智能终端(包括学生智能终端和教师智能终端)、签到用摄像头、签到计算机、注意力检测用摄像头和视频处理计算机；签到用摄像头的输出端连接签到计算机的输入端，签到计算机的输出端连接视频处理计算机的输入端，注意力检测用摄像头的输出端连接视频处理计算机的输入端，视频处理计算机的输出端网络连接课堂互动服务器，智能终端用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签到并自动登陆课堂互动平台。
签到用摄像头架设在教室门口，采集上课学生的身份和图像信息。签到用摄像头自动采集学生的面部图像传入签到计算机，通过人脸识别技术，与后台数据匹配，识别人物身份信息；最后根据人物身份，自动生成动态签到二维码，学生智能终端通过扫描动态二维码完成签到并自动登陆课堂互动服务器。学生通过签到二维码可以登录一个课堂互动服务器，对教师发布的题目进行答题并提交答案。同时，学生可以通过自己终端查看自己答题的详细情况，以及当前教室的所有学生答题正确率。除此之外，学生可以在自己的终端查看本教室内授课教师以及其他学生的基本信息方便课后进行交流讨论。教师则可以通过教师终端，完成签到和登录，在自己的终端上查看学生答题的正确率，回答学生提问，与学生进行课堂或课后交流。
注意力检测用摄像头在课堂教学过程中使用，采集学生的图像信息并传送给视频处理计算机。视频处理计算机从签到计算机接收签到的学生信息，并通过图像数据处理分析学生的注意力和兴趣度。具体而言，包括以下步骤：学生定位；头部姿态估计；注意力识别。首先在课堂的场景下，检测人脸并提取学生脸部与服装特征，将其与签到学生数据库中存储的脸部与服装特征进行匹配实现学生的位置定位；在场景图像中计算人脸朝向姿态，将人脸在图像中的二维位置换算为其在教室内坐高基准平面的二维位置，并加入学生坐高先验值得到人脸在教室内的三维空间位置；结合人脸在教室内的三维空间位置和人脸朝向姿态计算学生在教学展示板上的注意力点。视频处理计算机将学生的注意力和兴趣度信息传送给课堂互动服务器，教师可通过教师终端查看，以相应地调整教学模式和内容，改善教学效果。
签到用摄像头可以为普通的具有USB接口的摄像头，也可以为无线摄像头。
注意力检测用摄像头根据教室空间大小布置多个安装于天花板上，每个摄像头负责某一区域的场景图像捕获，多个摄像头的拍摄场景尽量遍及整个教室场景，其采集监测区域内含有多名学生的场景图像。
学生智能终端可以是智能手机、ipad、平板电脑、笔记本中的任意一种。
实施例：
实施例由一个签到用摄像头、一台签到计算机、四个注意力检测用摄像头和一台视频处理计算机组成。签到用摄像头通过USB接口与所述签到计算机相连接，布置在教室入口位置；签到用摄像头架设的高度为90厘米至150厘米，以便拍摄到清晰的人脸视频图像。注意力检测用摄像头固定于天花板；根据教室面积选用四个高清摄像头以使得整个教室都在高清摄像头的监控范围内。视频处理计算机布置在讲台或机房等位置。所述签到计算机通过网络与所述视频处理计算机传送信息；所述高清摄像头组向所述视频处理计算机传送其所采集的教学场景视频数据。视频处理计算机对教学场景视频数据进行学生注意力和兴趣度分析，并将分析结果传送给课堂互动服务器。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种学生课堂参与度检测系统，其特征在于，包括学生智能终端、签到用摄像头、签到计算机、注意力检测用摄像头、视频处理计算机和课堂互动服务器；签到用摄像头的输出端连接签到计算机的输入端，签到计算机的输出端连接视频处理计算机的输入端，注意力检测用摄像头的输出端连接视频处理计算机的输入端，视频处理计算机的输出端网络连接课堂互动服务器，学生智能终端用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签到并自动登陆课堂互动服务器。

【技术特征摘要】
1.一种学生课堂参与度检测系统，其特征在于，包括学生智能终端、签到用摄像头、签到计算机、注意力检测用摄像头、视频处理计算机和课堂互动服务器；签到用摄像头的输出端连接签到计算机的输入端，签到计算机的输出端连接视频处理计算机的输入端，注意力检测用摄像头的输出端连接视频处理计算机的输入端，视频处理计算机的输出端网络连接课堂互动服务器，学生智能终端用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签到并自动登陆课堂互动服务器。
2.根据权利要求1所述的学生课堂参与度检测系统，其特征在于，还包括用于扫描签到计算机生成的二维码以完成签...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈靓影，刘乐元，张坤，刘三女牙，杨宗凯，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42