一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，包括如下步骤，针对在线学习的任务，采集学生信息并匹配，实时收集学生在线学习过程中的眼动数据；学生移动终端对眼动数据进行分析，计算学生学习的实际关注度，判断学生是否出现厌学现象；计算厌学人数的占比，若该占比小于厌学人数阈值，则学生移动终端进行自动提醒，并推送消息给教师移动终端；反之，教师移动终端切换人工教学模式；若学生移动终端提醒导致厌学人数增加，则教师移动终端控制学生移动终端发出警告提醒；若教师移动终端采用新的教学模式没有改变整体厌学情况，则切换教学模式增加课堂互动环节；统计学生在线学习效率，调整教学内容。本发明专利技术提高了在线课堂的效率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法
本专利技术属于智能教育服务
，具体涉及一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法。
技术介绍
伴随着互联网的渗透率的逐步提高，移动互联网时代催生了基于手机、平板电脑等个人电子设备的移动教育。在线教育用户规模持续扩张，在线教育的市场认可度逐步提高，对线上课程的广度和内容深度要求提高；用户重视学习的有效性，并对线上学习体验不断提出新的要求。尤其是，冠状病毒疫情期间，“停课不停学”教育策略的落实，各大高校、中小学和教育机构等利用在线远程学习的方式展开线上教学。因此，如何提高在线学习过程中学生的学习效率和教师的教学质量显得尤为重要。现有在线教学策略主要依靠设计好的教学流程和策略，对于学生在实际学习过程中产生厌学、缺乏兴趣等现象，无法根据实际情况做精准化的学习模式切换，没有形成符合学生实际状态的智能化在线教学。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，其中：包括如下步骤：步骤S1：针对在线学习的任务，采集学生信息并进行匹配，实时收集学生在线学习过程中的眼动数据，所述眼动数据包括注视点坐标、注视点时间；步骤S2：学生移动终端对实时采集的眼动数据进行分析和识别，根据有效注视点和同一有效注视点的停留时间，计算学生学习的实际关注度，判断学生是否出现厌学现象；步骤S3：计算厌学人数的占比，若该占比小于厌学人数阈值，则学生移动终端进行自动提醒，并推送消息给教师移动终端；反之，教师移动终端切换人工教学模式；步骤S4：若学生移动终端提醒导致厌学人数增加，则教师移动终端控制学生移动终端发出警告提醒；若教师移动终端采用新的教学模式没有改变整体厌学情况，则切换教学模式增加课堂互动环节；步骤S5：统计学生在线学习时间和效率，调整在线学习任务。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，步骤S1具体为：教师移动终端发布在线学习的任务，学生移动终端接收在线学习的任务，学生移动终端验证学生校园卡登录信息，同时将信息发送至教师移动终端，教师移动终端识别并确认现在课堂的具体学生信息，并记录未到场的学生；同时在学习过程中利用眼动仪采集学生的注视点坐标和注视点时间。进一步地，步骤S2具体为：S21：将每一个眼动数据标记为fi＝{(xi，yi)，ti}，如果注视点坐标(xi，yi)在学生移动终端上有效信息的位置范围内，且注视点时间ti在有效的时间范围内，则判断为有效注视点fi，否则，该注视点没有产生学习行为，属于无效注视点；其中，fi表示注视点，(xi，yi)表示注视点fi对应的坐标，ti表示注视点fi在(xi，yi)上的停留时间；S22：将在线课堂时间划分为多段连续的时间窗jT，j∈(1，n)，首先判断时间窗jT哪些注视点产生有效的学习行为，然后对该时间窗内的有效注视点的注视时间ti进行求和，得到学生在时间窗jT内的有效学习时间Dj，最后计算学生在时间窗jT内学习实际兴趣程度Aj＝Dj/T；S23：设定时间窗jT所对应的兴趣程度阈值为Gj，将学生在时间窗jT内学习实际兴趣程度Aj与兴趣程度阈值Gj进行对比，若Aj＜Gj，判断学生已经出现厌学现象。进一步地，步骤S3具体为：S31：教师移动终端统计在时间窗jT内所有产生厌学现象的人数，然后计算厌学人数在当前线上学习人数的占比Zj，S32：设定时间窗jT所对应的厌学人数阈值Mj，若Zj＜Mj，学生移动终端的学习界面将出现抖动或警告声音，让学生重新回到在线学习课堂，同时教师移动终端接收到学生学习情况；S33：若Zj≥Mj，教师移动终端控制学生移动终端停止教学，结合课程的内容和学生学习情况，教师人工调整教学模式，包括发布课堂测试或在线直播。进一步地，步骤S4具体为：S41：若在时间窗jT内，学生移动终端自动给学生发出警告声音后，在下一个时间窗(j+1)T内Zj＜Zj+1，教师移动终端控制学生移动终端给学生发出警告信息窗口，需要学生鼠标点击取消，提示学生重新回到在线学习课堂；S42：若在时间窗jT内，切换人工教学模式后，在下一个时间窗内(j+1)T内Zj+1≥Mj+1，则教师移动终端对人工教学模式进行调整，包括组织学生在线学习讨论、直接点名学生完成实验任务。进一步地，步骤S5具体为：S51：学生移动终端实时记录学生在线学习情况，教师移动端实时反馈学生在线学习情况，根据学生整节课的学习情况进行计算和分析；S52：设定学生课堂中有效学习时间阈值为Wh和最低时间阈值为W1，计算学生在线学习的学习时间若W＞Wh，则学生对在线课程学习关注度过高，学习难度较大；若W＜W1，则学生对在线课程学习关注度较低，缺乏对在线课堂学习兴趣；S53：设定时间窗jT所对应的有效学习时间阈值为Wjh和最低时间阈值为Wj1，分析学生在线学习效率若Dj-Wjh＞0，则学生对时间窗jT内知识点理解困难，需要增加辅助教学资源或降低学习内容难度，进一步优化教学设计方案；若Dj-Wjl＜0，则学生对时间窗jT内知识点缺乏学习兴趣，需要调整在线学习时间或优化教学展现形式，包括视频动态呈现、学习界面布局、PPT美化。本专利技术的有益效果：本专利技术一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，通过采集学生在学生移动终端的眼动数据，分析学生的学习关注度，教师移动终端收集各个学生移动终端的数据分析，进行不同教学模式的切换，能够实现在学生学习出现消极现象时候即时给予精准的干预策略，促进他们积极参与学习，提高他们个性化学习的自主性，能够智能地为教师提供学生学习状态反馈信息，提醒教师即时采取干预措施，实现精准化教学互动，提高在线课堂教学的效率和质量；同时对在线课堂的整体情况进行分析，进行课堂教学内容的优化。附图说明图1是本专利技术的流程示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。如图1所示，本专利技术为一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，其中，包括如下步骤：步骤S1：针对在线学习的任务，采集学生信息并进行匹配，实时收集学生在线学习过程中的眼动数据，所述眼动数据包括注视点坐标、注视点时间；具体为：教师移动终端发布在线学习的任务，学生移动终端接收在线学习的任务，学生移动终端验证学生校园卡登录信息，同时将信息发送至教师移动终端，教师移动终端识别并确认现在课堂的具体学生信息，并记录未到场的学生；同时在学习过程中利用眼动仪采集学生的眼动数据。步骤S2：学生移动终端对实时采集的眼动数据进行分析和识别，根据有效注视点的停留时间，计算学生学习的实际关注度，识别学生是否存在厌学现象；具体为：S21：将每一个眼动数据标记为fi＝{(xi，yi)，ti}，(xi，yi)表示为注视点fi在学生移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：针对在线学习的任务，采集学生信息并进行匹配，实时收集学生在线学习过程中的眼动数据，所述眼动数据包括注视点坐标、注视点时间；/n步骤S2：学生移动终端对实时采集的眼动数据进行分析和识别，根据有效注视点和同一有效注视点的停留时间，计算学生学习的实际关注度，判断学生是否出现厌学现象；/n步骤S3：计算厌学人数的占比，若该占比小于厌学人数阈值，则学生移动终端进行自动提醒，并推送消息给教师移动终端；反之，教师移动终端切换人工教学模式；/n步骤S4：若学生移动终端提醒导致厌学人数增加，则教师移动终端控制学生移动终端发出警告提醒；若教师移动终端采用新的教学模式没有改变整体厌学情况，则切换教学模式增加课堂互动环节；/n步骤S5：统计学生在线学习时间和效率，调整在线学习任务。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：针对在线学习的任务，采集学生信息并进行匹配，实时收集学生在线学习过程中的眼动数据，所述眼动数据包括注视点坐标、注视点时间；
步骤S2：学生移动终端对实时采集的眼动数据进行分析和识别，根据有效注视点和同一有效注视点的停留时间，计算学生学习的实际关注度，判断学生是否出现厌学现象；
步骤S3：计算厌学人数的占比，若该占比小于厌学人数阈值，则学生移动终端进行自动提醒，并推送消息给教师移动终端；反之，教师移动终端切换人工教学模式；
步骤S4：若学生移动终端提醒导致厌学人数增加，则教师移动终端控制学生移动终端发出警告提醒；若教师移动终端采用新的教学模式没有改变整体厌学情况，则切换教学模式增加课堂互动环节；
步骤S5：统计学生在线学习时间和效率，调整在线学习任务。


2.根据权利要求1所述的一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，其特征在于：所述步骤S1中，教师移动终端发布在线学习的任务，学生移动终端接收在线学习的任务，学生移动终端验证学生校园卡登录信息，同时将信息发送至教师移动终端，教师移动终端识别并确认现在课堂的具体学生信息，并记录未到场的学生；同时在学习过程中利用眼动仪采集学生的注视点坐标和注视点时间。


3.根据权利要求2所述的一种基于眼动信号的在线教学模式切换方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
S21：将每一个眼动数据标记为fi＝{(xi，yi)，ti}，如果注视点坐标(xi，yi)在学生移动终端上有效信息的位置范围内，且注视点时间ti在有效的时间范围内，则判断为有效注视点fi，否则，该注视点没有产生学习行为，属于无效注视点；
其中，fi表示注视点，(xi，yi)表示注视点fi对应的坐标，ti表示注视点fi在(xi，yi)上的停留时间；
S22：将在线课堂时间划分为多段连续的时间窗jT，j∈(1，n)，首先判断时间窗jT哪些注视点产生有效的学习行为，然后对该时间窗内的有效注视点的注视时间ti进行求和，得到学生在时间窗jT内的有效学习时间Dj，最后计算学生在时间窗jT内学习实际兴趣程度Aj＝Dj/T；
S23：设定时间窗jT所对应的兴趣程度阈值为Gj，将学生在时间窗jT内学习实际兴趣程度Aj与兴趣...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文婷，朱长春，江烨，盛鑫，
申请(专利权)人：江苏开放大学江苏城市职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32