一种生物信息感知式二语听力授课教具及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种生物信息感知式外语听力授课教具及使用方法，对脑电和心率信息进行比对分类，判断学生在听力授课过程的精神集中、放松、疲倦状态，不仅能够在耳罩上显示相应状态，而且通过无线传输至教师终端。该教具主体外形为耳罩，内置耳机、脑电和心率信息采集装置，能够根据脑波数据和心率数据做出分析，判断学习者的状态，并传输至显示终端。本发明专利技术的有益效果：解决了现有的二语教学过程的学生专注程度、生理、句段关注度等问题，可在授课过程中指出具体句段学生关注程度，相关数据可为教师调节授课内容、授课方式和节奏提供条件，同时本发明专利技术装置部件较少、结构简单，安装简单且操作简便，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种生物信息感知式二语听力授课教具及使用方法
本专利技术涉及教学领域，特别涉及语言教学场合中的一种生物信息感知式二语听力授课教具及使用方法。
技术介绍
对于语言教学，尤其是外语教学过程中，十分需要研究语言教学的可行性及应用方式，如纠错反馈与二语习得的内部活动环境及外部活动环境，分析纠错反馈与二语习得的生理基础、心理基础和社会基础，对描述性知识、隐性知识和显性知识进行界定等内容。不同水平的英语学习者的“实际发展水平”和“潜在发展水平”是不同的，需要老师根据两者之间的差距向学生提供符合个体发展特点的帮助，引导学生缩小、弥合差距，以接近或达到“潜在发展水平”。通常情况下，在现实的二语听力教学授课过程中，老师在一遍遍地放录音，学生也在一遍遍地被动输入，从普遍反映角度看，老师不能准确掌握学生的听力难点，学生也不能向老师提供即时信息，效率仍然难以提高。这是因为在授课过程中，师生难以在深层次获得即时语言输入状态信息，如心理感受、接收状态的及时反馈；如果需要进一步统计班级全部学生相关数据，更是费时费力，不仅难以得到可靠数据，而且会影响整个教学进程、降低教学效率因此设计出一种既能够最大程度反映学生专注/随意、紧张/放松、难点区分统计等信息的辅助教学装备十分重要，对提高二语教学水平的教学质量，促进我国外语教学水平成了一个迫在眉睫的重要任务。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种应用于外语听力授课的生物信息感知教具，在语音教学过程，对学习者的心率数据、难易反馈信息和脑波数据进行分类统计，基于学生的精力集中、放松、疲倦时所对应的语句段的难易状态反馈，为教师提供学习者的综合信息反馈，以利于教师上课方式、内容和节奏的调整。本专利技术所述的外语听力授课装置的主要工作流程如下：（1）教师选择需要播放的句段；（2）判断教师是否按下播放按钮；如果按下了，进行下一步；如果没有按下，返回本步判断；（3）播放相应句段，同时与各节点通讯；（4）获取各节点反馈的难度信息、精力状态信息、心率信息；（5）按句段顺序统计各节点难度信息；（6）按句段顺序统计各节点精力状态；（7）按句段顺序统计各节点心率状态；（8）统计并记录所有节点中，相应句段所属的难度、精力状态的九种不同组合所对应的百分比；（9）教师终端显示所有节点中，相应句段所属的难度、精力状态的九种不同组合所对应的百分比；（10）判断是否播放结束，如果播放没有结束，返回步骤（3）继续播放；如果播放结束，返回第步骤（1），等待教师选择新的句段。该教具主体为单节点、教师终端、实时按钮板、专用耳罩等组成。脑波传感模块和心率检测模块用于检测学习者的脑电信息和心率信息；专用耳罩的左右两侧均设置脑波传感模块与心率检测模块，且位于耳罩内接近于耳垂位置，用于实时采集相关生理信息；实时按钮板用于学习者对具体句段的难易程度进行实时反馈，单片机控制板模块用于对上述信息进行汇总之后，采用心率异常指示灯和综合状态指示灯进行显示，同时把学习者的状态通过无线收发模块A至教师终端。教师终端收到数据后，对集中、放松、疲倦三种状态与困难、正常、容易三种难度状态进行统计，并计算出个组合状态所占的百分比，为教师授课进度及内容的调整提供参考数据。脑电信息用于学习者的精力集中、心态轻松、疲倦状态，反馈学习者具体的状态，为教师教学研究提供信息，以利于综合判断与后期改进。单节点在耳机内部，脑波传感模块和心率检测模块分别对脑波信号、心率信号进行处理，并通过串口连接至单片机控制模块；实时按钮板信号也输出至单片机控制模块；单片机控制模块对频率分析结果、难度信号进行处理；单片机控制模块的输出信号连接至心率异常指示灯和综合状态指示灯。实时按钮板用于学习者对正在讲授的具体句段进行评价，反馈困难、中等、容易三种状态。学习者的状态处于精力集中时，当学习者按下学习困难按钮时，综合状态指示灯显示绿色快闪，当学习者按下难度正常按钮时，综合状态指示灯显示绿色常亮；当学习者按下学习容易按钮时，综合状态指示灯显示绿色慢闪。学习者的状态处于精力放松时，当学习者按下学习困难按钮时，综合状态指示灯显示蓝色快闪，当学习者按下难度正常按钮时，综合状态指示灯显示蓝色常亮；当学习者按下学习容易按钮时，综合状态指示灯显示蓝色慢闪。学习者的状态处于精力疲倦时，当学习者按下学习困难按钮时，综合状态指示灯显示红色快闪，当学习者按下难度正常按钮时，综合状态指示灯显示红色常亮；当学习者按下学习容易按钮时，综合状态指示灯显示红色慢闪。心率信息用于反馈学习者的实时生理信息，为教师提供教学科研信息，以利于综合判断与后期处理；当学习者的心率信号超过或低于标准值范围时，发出预警信号，心率异常指示灯变黄，否则熄灭。教师终端由控制模块，串口液晶显示模块，语音播报模块，无线收发模块B，播放按钮，停止按钮组成；教师终端通过无线定时接受各节点发送出来的信息后，立即统计各学习者的精力集中、放松、疲倦、困难、正常、容易、心率数据，计算9种状态组合数目，并计算各组合状态占全体学习者数量的百分比。在装置工作时，多个学习者同时学习，即多个节点同时工作，各个单节点与教师终端之间通过无线模块，并采用Modbus协议进行通讯。有益效果：本专利技术解决了现有的二语教学过程的学生专注程度、生理、句段关注度等问题，本专利技术可在授课过程中实时检测脑波和心率数据，并根据句段出现时序，指出具体句段学生关注程度，相关数据可为教师调节授课内容、授课方式和节奏提供条件，同时本专利技术装置部件较少、结构简单，安装简单且操作简便，实用性强。附图说明图1为本专利技术主要工作流程；图2为本专利技术主要结构示意图；图3为本专利技术耳罩结构示意图。图4为单节点主要部件连接关系；图5为教师终端主要部件连接关系；图6为本专利技术综合状态显示规则；图7为状态组合统计数据表。1-单节点；1-1脑波传感模块；1-2单片机控制模块；1-3心率检测模块；1-4无线收发模块A；2教师终端；7-实时按钮板；7-1困难按钮；7-2正常按钮；7-3容易按钮；8-专用耳罩；9-电源开关；10-心率异常指示灯；11-综合状态指示灯；12-耳机支架；14-心率检测led；15-脑波电极；20-控制模块；21-串口液晶显示模块；22-语音播报模块；23-无线收发模块B；24-播放按钮；25-停止按钮。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。如图2、图3所示，该外语听力授课装置的结构由单节点1与教师终端2组成，单节点1具备正常的语音输入输出功能，其主要部件为实时按钮板7，其包括困难按钮7-1；正常按钮7-2；容易按钮7-3；专用耳罩8；电源开关9；心率异常指示灯10；综合状态指示灯11；耳机支架12。该听力授课装置的正常的语音输入输出功能是通用技术，可以购买体积较大的耳机实现。如图4所示，单片机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物信息感知式外语听力授课教具的使用方法，其特征在于，其主要工作流程为：/n（1）教师选择需要播放的句段；/n（2）判断教师是否按下播放按钮；如果按下了，进行下一步；如果没有按下，返回本步判断；/n（3）播放相应句段，同时与各节点通讯；/n（4）获取各节点反馈的难度信息、精力状态信息、心率信息；/n（5）按句段顺序统计各节点难度信息；/n（6）按句段顺序统计各节点精力状态；/n（7）按句段顺序统计各节点心率状态；/n（8）统计并记录所有节点中，相应句段所属的难度、精力状态的九种不同组合所对应的百分比；/n（9）教师终端显示所有节点中，相应句段所属的难度、精力状态的九种不同组合所对应的百分比；/n（10）判断是否播放结束，如果播放没有结束，返回步骤（3）继续播放；如果播放结束，返回步骤（1），等待教师选择新的句段；/n教师终端通过无线接受各节点发送出来的信息并汇总后，为教师提供学习者的状态反馈，以利于上课方式、内容和节奏的调整。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物信息感知式外语听力授课教具的使用方法，其特征在于，其主要工作流程为：
（1）教师选择需要播放的句段；
（2）判断教师是否按下播放按钮；如果按下了，进行下一步；如果没有按下，返回本步判断；
（3）播放相应句段，同时与各节点通讯；
（4）获取各节点反馈的难度信息、精力状态信息、心率信息；
（5）按句段顺序统计各节点难度信息；
（6）按句段顺序统计各节点精力状态；
（7）按句段顺序统计各节点心率状态；
（8）统计并记录所有节点中，相应句段所属的难度、精力状态的九种不同组合所对应的百分比；
（9）教师终端显示所有节点中，相应句段所属的难度、精力状态的九种不同组合所对应的百分比；
（10）判断是否播放结束，如果播放没有结束，返回步骤（3）继续播放；如果播放结束，返回步骤（1），等待教师选择新的句段；
教师终端通过无线接受各节点发送出来的信息并汇总后，为教师提供学习者的状态反馈，以利于上课方式、内容和节奏的调整。


2.根据权利要求1所述的一种生物信息感知式外语听力授课教具的使用方法，其特征在于，步骤（5）中各节点的难度信息由教具使用者手动判断。


3.一种生物信息感知式外语听力授课教具，其特征在于，包括：单节点、教师终端、实时按钮板、专用耳罩、电源开关、心率异常指示灯、综合状态指示灯和耳机支架，所述单节点设置在专用耳罩内，两个专用耳罩通过耳机支架固定，在二级支架上设置有心率异常指示灯和综合状态指示灯，实时按钮板与单节点信号连接，电源开关、心率异常指示灯及综合状态指示灯与单节点连接，若干所述单节点与教师终端信号连接。


4.根据权利要求3所述的一种生物信息感知式外语听力授课教具，其特征在于，所述单节点还包括心率检测led、脑波电极、脑波传感模块、单片机控制模块、心率检测模块和无线收发模块A；心率检测led和脑波电极分别设置在耳罩内侧靠近使用者耳垂处，心率检测led和脑波电极分别连接脑波传感模块和心率检测模块，脑波传感模块、心率检测模块和无线收发模块A均连接到单片机控制模块上，无线收发模块A与教师终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽，曾景婷，王栋，吴迪，陈书锦，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32