一种基于大数据的智慧课堂系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据的智慧课堂系统，包括：管理模块，用于提供底层数据基础；数据采集模块，用于采集教师与学生的行为数据、语音数据；数据存贮模块，用于存储数据；数据处理模块，用于冗杂脏数据、无效数据的去除和数据的规范化；模型训练模块，用于获取数据处理模块的数据并训练得出评估模型；课堂师生行为分析模块，通过所述评估模型分析师生行为、师生语义、课堂记录；教学分析模块，所述教学分析模块包括教学建议单元和师生重点关注单元，得出教学建议，得出重点关注的师生信息。保证了数据完全来源于系统本身所处的校园环境中，使得数据分析结果更为客观，准确。准确。准确。

A smart classroom system based on big data

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的智慧课堂系统


[0001]本专利技术涉及一种基于大数据的智慧课堂系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着大数据分析处理技术的蓬勃发展，人们对大数据分析处理技术的使用也越发广泛，通过使用大数据分析处理技术对海量数据进行分析处理后得出分析结果可用于指导相关活动的进行或预测某一活动的未来趋势，若将大数据分析处理技术运用于教学领域，获取相关教学数据后进行大数据分析处理，将结果进行数据可视化展示，可为执教人员，乃至学生提供直观有效的教学方向指导，教学效果预测，大幅提升教学效率，例如公布号为CN113535982A的中国专利《一种基于大数据的教学系统》。
[0003]现有的教学大数据系统依靠的数据来源大多为：人为采集数据、用户共享数据或外部系统导入数据，这些数据多非即时性的数据，一般为字符、结构化的数据，数据类型较为单一，分析结果的可靠性偏低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种基于大数据的智慧课堂系统，通过分析教师学生的课堂行为，减少了人工成本的同时保证了数据实时，纯净，保证了数据完全来源于系统本身所处的校园环境中，使得数据分析结果更为客观，准确。
[0005]本专利技术的一种基于大数据的智慧课堂系统，包括：
[0006]管理模块，用于教室信息、课室信息、班级信息、学生信息的管理以及系统参数的配置，提供底层数据基础；
[0007]数据采集模块，用于采集并识别教师与学生的人脸信息，以及采集教师与学生的行为数据、语音数据，并将语音数据进行文字转换；
[0008]数据存贮模块，用于存储人物信息数据、人物行为数据、语音文字数据、系统参数数据以及模型训练数据；
[0009]数据处理模块，用于冗杂脏数据、无效数据的去除和数据的规范化；
[0010]模型训练模块，用于获取数据处理模块的数据并训练得出评估模型；
[0011]课堂师生行为分析模块，通过所述评估模型分析师生行为、师生语义、课堂记录，并进行学生成绩与课堂行为的关联分析以及教师教学效果与课堂行为的关联分析；
[0012]教学分析模块，所述教学分析模块包括教学建议单元和师生重点关注单元，所述教学建议单元用于将所述课堂师生行为分析模块得出结果进行预测分析，得出教学建议，所述师生重点关注单元用于将所述课堂师生行为分析模块的分析结果，结合历史数据进行比对分析，得出重点关注的师生信息。
[0013]本专利技术具有以下优选设计：
[0014]还包括可视化模块，用于可视化展示所述课堂师生行为分析模块的分析结果。
[0015]所述可视化模块包括教师数据可视化单元和学生数据可视化单元。
[0016]本专利技术的所述管理模块包括：
[0017]教师管理单元，用于管理教师信息；
[0018]课室管理单元，用于管理课室信息；
[0019]班级管理单元，用于管理班级信息；
[0020]学生管理单元，用于管理学生信息；
[0021]配置管理单元，用于配置系统参数。
[0022]本专利技术的所述数据采集模块包括：
[0023]人脸识别单元，用于对获取影像中的人脸信息进行识别，并对影像中的人物进行标记；
[0024]教师行为采集单元，用于采集被所述人脸识别单元识别为教师的人物行为数据，包括：行动轨迹、肢体动作；
[0025]学生行为采集单元，用于采集被所述人脸识别单元识别为学生的人物行为数据，包括：行动轨迹、肢体动作；
[0026]语音采集单元，用于采集教师和学生的语音数据；
[0027]语音与文字转换单元，用于将所述语音数据转换为文字数据。
[0028]本专利技术的所述数据存贮模块包括：
[0029]大数据hdfs集群存贮单元，用于将数据文件进行分布式文件数据存储；
[0030]数据湖存贮单元用于存储人物信息数据，人物行为数据，语言文字数据，系统参数数据，并作为模型训练模块训练数据存贮位置。
[0031]本专利技术的所述数据处理模块包括：
[0032]数据清洗单元，用于将所述数据采集模块采集的数据或所述数据存贮模块预存的数据进行清洗，去除冗杂的脏数据以及无效数据；
[0033]数据计算单元，用于将数据清洗单元清洗完毕后的数据根据系统预设的算法进行计算整合得出所需数据；
[0034]数据整理单元，用于将所述数据清洗单元或所述数据计算单元清洗计算后的数据进行规范化。
[0035]本专利技术的所述模型训练模块包括：
[0036]模型与权重设置单元，用于设置模型类型与参数权重；
[0037]模型训练评估单元，用于训练评估模型，所述评估模型包括分类模型、关联模型和预测模型。
[0038]本专利技术的所述课堂师生行为分析模块包括：
[0039]师生行为分析单元，用于分析教师和学生的行为数据，包括教师与学生互动的行为数据；
[0040]师生语义分析单元，用于分析教师和学生的语音数据，包括教师与学生的语音交流数据；
[0041]课堂记录分析单元，用于分析课堂记录数据，包括课堂到课率变化趋势；
[0042]学生成绩与课堂行为关联分析单元，用于学生成绩数据与课堂行为数据的关联分析，包括学生成绩数据变化趋势与学生课堂行为数据的关联分析；
[0043]教师教学效果与课堂行为关联分析单元，用于教师教学效果与教师课堂行为数据
的关联分析，包括教师教学效果数据变化趋势与教师课堂行为数据的关联分析。
[0044]本专利技术的操作过程如下：
[0045](1)用户通过管理模块设置教学相关数据，如教师信息，学生信息等并录入人脸信息。
[0046](2)数据采集模块通过对影像，影音等资料进行人脸识别，行为分析，语音文字转换等操作，得到所需数据并存贮于数据存贮模块中。
[0047](3)数据采集入数据存贮模块中后进入数据处理模块，通过如下步骤完成处理：
[0048]S1：数据清洗，粗糙数据通过数据清洗单元去除冗杂的脏数据以及无效数据；
[0049]SS1：数据若需进行计算则传递至数据计算单元，否则进入数据整理单元整理数据；
[0050]S2：数据计算，清洗后的数据通过数据计算单元进行数据计算整合得出所需数据；
[0051]S3：数据整理，清洗后或计算后的数据通过数据整理单元进行数据整理，规范化数据；
[0052](4)经过数据处理后的数据导入模型训练模块，根据设置的模型及权重等参数进行模型训练，并评估，得出后续数据分析所需的模型。
[0053](5)经过数据处理后的数据导入课堂师生行为分析模块，进行预设的数据分析步骤，如师生行为分析，师生语义分析等。
[0054](6)经过数据分析后的数据分析结果导入教学分析模块，进行预测分析，得出教学建议，并将数据分析结果结合历史数据进行比对分析，得出需重点关注的师生信息。
[0055](7)经过数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的智慧课堂系统，其特征在于，包括：管理模块，用于教室信息、课室信息、班级信息、学生信息的管理以及系统参数的配置，提供底层数据基础；数据采集模块，用于采集并识别教师与学生的人脸信息，以及采集教师与学生的行为数据、语音数据，并将语音数据进行文字转换；数据存贮模块，用于存储人物信息数据、人物行为数据、语音文字数据、系统参数数据以及模型训练数据；数据处理模块，用于冗杂脏数据、无效数据的去除和数据的规范化；模型训练模块，用于获取数据处理模块的数据并训练得出评估模型；课堂师生行为分析模块，通过所述评估模型分析师生行为、师生语义、课堂记录，并进行学生成绩与课堂行为的关联分析以及教师教学效果与课堂行为的关联分析；教学分析模块，所述教学分析模块包括教学建议单元和师生重点关注单元，所述教学建议单元用于将所述课堂师生行为分析模块得出结果进行预测分析，得出教学建议，所述师生重点关注单元用于将所述课堂师生行为分析模块的分析结果，结合历史数据进行比对分析，得出重点关注的师生信息。2.根据权利要求1所述的基于大数据的智慧课堂系统，其特征在于：还包括可视化模块，用于可视化展示所述课堂师生行为分析模块的分析结果。3.根据权利要求2所述的基于大数据的智慧课堂系统，其特征在于：所述可视化模块包括教师数据可视化单元和学生数据可视化单元。4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于大数据的智慧课堂系统，其特征在于，所述管理模块包括：教师管理单元，用于管理教师信息；课室管理单元，用于管理课室信息；班级管理单元，用于管理班级信息；学生管理单元，用于管理学生信息；配置管理单元，用于配置系统参数。5.根据权利要求4所述的基于大数据的智慧课堂系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：人脸识别单元，用于对获取影像中的人脸信息进行识别，并对影像中的人物进行标记；教师行为采集单元，用于采集被所述人脸识别单元识别为教师的人物行为数据，包括：行动轨迹、肢体动作；学生行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郄彬，郑伯涛，
申请(专利权)人：广州城建职业学院，
类型：发明
国别省市：