基于脑机接口的辅助学习方法、终端及计算机存储介质技术

本发明专利技术涉及教育技术领域，公开了一种基于脑机接口的辅助学习方法、终端及计算机存储介质，其公开了步骤：辅助学习终端显示教学画面，并通过脑电图头环接收学习者的脑电波；辅助学习终端根据脑电波中的稳态视觉诱发电位识别学习者的意图；辅助学习终端监测学习者的脑电波，通过神经反馈技术辅助学习者进行深度放松；在用户进入深度放松或睡眠状态时，辅助学习终端终端设备检测到学习者脑电波中是否出现慢波峰，并在会出现检测到慢波峰时，随即通过音频重复播放学习内容，让用户在深度放松或者睡眠的状态下学习。本发明专利技术降低了脑机互动过程对学习者的专注力要求，且可通过慢波学习帮助学习者掌握学习内容，提高学习效率。

【技术实现步骤摘要】
基于脑机接口的辅助学习方法、终端及计算机存储介质
本专利技术涉及教育
，特别是涉及一种基于脑机接口的辅助学习方法及计算机存储介质。
技术介绍
脑机交互技术，或脑机界面(Brain-ComputerInterface,BCI)技术，是借助非侵入式的脑电图(EEG)头环(带有多个电极)，对用户脑电波进行监测，并分析脑电波波型，根据脑电波中特殊的波型做出相应的反应。目前脑机交互技术主要用于外部设备控制(即通过脑电波控制轮椅等外设工作)和游戏交互。而此类的脑机交互技术在教育上多用于用户的专注力训练。在专注力训练过程中，用户必须在大脑中先想象自己在移动四肢，让脑电设备探测到大脑在想象时出现的特殊的波型，随后软件会记录下这些波型，并把它们作为信号，让用户在接下来的游戏过程中，用想象自己肢体的移动来控制游戏中的对象。由于用户必须注意力高度集中才能实现用脑电波来控制游戏中的对象，所以这样的方法能够训练专注力。而在现有的教学过程中，学习内容(例如英语单词)主要是通过阅读(主动式)、教员教学或音视频输入(被动式)进行学习记忆。然而此类学习方法的效率较低，特别是对于一些专注力较差的学生尤为明显。可见，现有教育的学习方法效率低，对需要记忆的内容不易掌握，对于一些专注力较差的学生尤为明显。并且，现有的脑机交互技术应用单一，仅用于游戏交互或外部设备控制，由于专注力训练过程中，用户的每一个动作都需要非常集中注意力，所以每完成一个稍微复杂一点的任务都会让用户筋疲力尽。
技术实现思路
为此，需要提供一种基于脑机接口的辅助学习方法，用于解决现有技术中传统学习方法效率低，以及脑机交互技术应用单一，且易疲劳的技术问题。为实现上述目的，专利技术人提供了一种基于脑机接口的辅助学习方法，包括以下步骤：辅助学习终端显示教学画面，并通过脑电图头环接收学习者的脑电波；辅助学习终端根据脑电波中的稳态视觉诱发电位识别学习者的意图，并根据所识别的意图与学习者进行学习互动；辅助学习终端监测学习者的脑电波，并通过神经反馈技术辅助学习者进行深度放松；在用户进入深度放松或睡眠状态时，辅助学习终端检测到学习者脑电波中是否出现慢波峰，并在检测到慢波峰时，通过音频重复播放学习内容。进一步的，辅助学习终端显示教学画面包括英文字母或词根；辅助学习终端根据识别到的学习者的意图进行词根拼写。进一步的，还包括步骤：辅助学习终端通过机器学习分类器识别学习者的脑电波中包含的情绪信息；辅助学习终端识别出学习者出现疲劳走神或焦躁等情绪时，播放特定的音乐或者展示特定的图片调节学习者情绪。进一步的，所述机器学习分类器包括：监督机器学习的Fisher、贝叶斯、SVM中的一种以上，或无监督机器学习的DBN分类器；进一步的，所述辅助学习终端显示教学画面包括虚拟空间图像，所述虚拟空间图像中包括虚拟对象，以及在虚拟空间图像的不同位置标记有不同的知识点；辅助学习终端根据识别到的学习者的意图，控制所述虚拟对象活动，辅助学习者将知识点与虚拟空间图像关联。进一步的，所述辅助学习终端内预存有所述虚拟空间图像，所述虚拟空间图像为学习者熟悉的3D空间模型的图像。进一步的，所述辅助学习终端通过检测学习者的脑电波中低频率的α波和θ波数量，以及波形的幅度变化速度，判断学习者是否已进入深度放松状态。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了另一技术方案：一种基于脑机接口的辅助学习终端，所述辅助学习终端包括：播放模块、脑电波接收模块和处理模块；所述播放模块用于显示教学画面；所述脑电波接收模块用于通过脑电图头环接收学习者的脑电波；所述处理模块用于根据脑电波中的稳态视觉诱发电位识别学习者的意图，并根据所识别的意图与学习者进行学习互动；以及监测学习者的脑电波，并通过神经反馈技术辅助学习者进行深度放松；在用户进入深度放松或睡眠状态时，辅助学习终端检测到学习者脑电波中是否出现慢波峰，并在检测到慢波峰时，通过音频重复播放学习内容。进一步的，所述播放模块显示的教学画面包括虚拟空间图像，所述虚拟空间图像中包括虚拟对象，以及在虚拟空间图像的不同位置标记有不同的知识点；所述处理模块还用于根据识别到的学习者的意图，控制所述虚拟对象活动，辅助学习者将知识点与虚拟空间图像关联。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了另一技术方案：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上任一项技术方案所述的步骤。区别于现有技术，上述技术方案将脑机接口技术应用于学习中，通过脑电波中的稳态视觉诱发电位识别学习者的在学习过程中的意图，并进行教学互动，相对于现有脑机交互过程中，用户需要想象自己的肢体移动来控制游戏中的对象，本方案大大降低了脑机互动过程对学习者的专注力要求。并且，本方案还包括深度放松或睡眠状态下的学习环节，在学习者注意力不集中时，通过神经反馈技术辅助学习者进行深度放松，并在检测到学习者脑电波中会出现慢波峰时，通过音频重复播放学习内容，不但提升学习效率，还解决了学习者长时间学习的抵触情绪，并把休息时间充分利用起来。附图说明图1为具体实施方式所述辅助学习终端的模块示意图；图2为具体实施方式所述基于脑机接口的辅助学习方法的流程图；图3为具体实施方式所述辅助学习终端在使用时的示意图；图4为具体实施方式所述基于脑机接口的辅助学习方法的示意图；图5为具体实施方式所述深度放松时慢波学习的示意图；图6为具体实施方式所述深度放松时慢波学习时脑电波与播放内容的时序图；图7为具体实施方式所述情绪监控和调节流程图；图8为具体实施方式所述“记忆宫殿”学习法的示意图；图9为具体实施方式基于脑机接口的辅助学习方法用于英语学习的流程图；图10为具体实施方式计算同可读存储介质的示意图；附图标记说明：20、辅助学习终端；21、播放模块；22、处理模块；23、脑电波接收模块；100、计算机可读存储介质；具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1至图10，本实施例了一种基于脑机接口的辅助学习方法、终端及计算机可读存储介质。如图1所示，为辅助学习终端的模块示意图，该辅助学习终端融合了脑机交互技术，通过脑机接口技术接收并处理学习者的脑电波，并对学习者的脑电波进行分析处理，然后再应用于学习过程的交互中。该基于脑机接口的辅助学习终端20包括：播放模块21、脑电波接收模块23和脑机信号处理模块22。其中，播放模块21用于播放学习过程中的音视频数据，播放模块21可包括用于显示图像信息的显示器，以及用于播放音频信息的扬声器，例如，在英语学习过程中，播放模块21可用于播放英语的词根图片、词根的发音以及教员的讲解等等。所述脑电波接收模块23用于地监测学习本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于脑机接口的辅助学习方法，其特征在于，包括以下步骤：/n辅助学习终端显示教学画面，并通过脑电图头环接收学习者的脑电波；/n辅助学习终端根据脑电波中的稳态视觉诱发电位识别学习者的意图，并根据所识别的意图与学习者进行学习互动；/n辅助学习终端监测学习者的脑电波，并通过神经反馈技术辅助学习者进行深度放松；在用户进入深度放松或睡眠状态时，辅助学习终端检测到学习者脑电波中是否出现慢波峰，并在检测到慢波峰时，通过音频重复播放学习内容。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于脑机接口的辅助学习方法，其特征在于，包括以下步骤：
辅助学习终端显示教学画面，并通过脑电图头环接收学习者的脑电波；
辅助学习终端根据脑电波中的稳态视觉诱发电位识别学习者的意图，并根据所识别的意图与学习者进行学习互动；
辅助学习终端监测学习者的脑电波，并通过神经反馈技术辅助学习者进行深度放松；在用户进入深度放松或睡眠状态时，辅助学习终端检测到学习者脑电波中是否出现慢波峰，并在检测到慢波峰时，通过音频重复播放学习内容。


2.根据权利要求1所述的基于脑机接口的辅助学习方法，其特征在于，辅助学习终端显示教学画面包括英文字母或词根；
辅助学习终端根据识别到的学习者的意图进行词根拼写。


3.根据权利要求1所述的基于脑机接口的辅助学习方法，其特征在于，还包括步骤：
辅助学习终端通过机器学习分类器识别学习者的脑电波中包含的情绪信息；
辅助学习终端识别出学习者出现疲劳走神或焦躁等情绪时，播放特定的音乐或者展示特定的图片调节学习者情绪。


4.根据权利要求3所述的基于脑机接口的辅助学习方法，其特征在于，所述机器学习分类器包括：监督机器学习的Fisher、贝叶斯、SVM中的一种以上，或无监督机器学习的DBN分类器。


5.根据权利要求1所述的基于脑机接口的辅助学习方法，其特征在于，所述辅助学习终端显示教学画面包括虚拟空间图像，所述虚拟空间图像中包括虚拟对象，以及在虚拟空间图像的不同位置标记有不同的知识点；
辅助学习终端根据识别到的学习者的意图，控制所述虚拟对象活动，辅助学习者将知识点与...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林文，
申请(专利权)人：周林文，
类型：发明
国别省市：福建;35