阅读说明：本技术 一种基于互动的课堂教学分析系统及方法 (Classroom teaching analysis system and method based on interaction ) 是由 陈俞伶 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于互动的课堂教学分析系统及方法,所述分析系统包括语音采集模块、语音识别模块、动作采集模块、头部状态检测模块和监测结果发送模块,所述语音采集模块用于采集课堂上的即时语音信息,所述语音识别模块用于识别语音采集模块采集到的语音信息是否为老师的提问,所述动作采集模块用于采集各个学生的动作姿态并据此选取监测对象,所述头部状态监测模块用于采集监测对象的头部状态,根据监测对象的头部状态变换判断监测对象是否存在传小纸条行为,所述监测结果发送模块在判断监测对象存在传小纸条行为时,获取监测对象的座位位置,并将监测对象的座位位置发送给老师。(The invention discloses a classroom teaching analysis system and method based on interaction, the analysis system comprises a voice acquisition module, a voice recognition module, an action acquisition module, a head state detection module and a monitoring result sending module, the voice acquisition module is used for acquiring instant voice information in a classroom, the voice recognition module is used for recognizing whether the voice information acquired by the voice acquisition module is a question of a teacher, the action acquisition module is used for acquiring action postures of students and selecting a monitoring object according to the action postures, the head state monitoring module is used for acquiring the head state of the monitoring object, judging whether the monitoring object has the behavior of transmitting the small paper slips according to the head state change of the monitoring object, when the monitoring result sending module judges that the monitoring object has the behavior of transmitting the small paper slips, the seat position of the monitoring object is acquired, and the seat position of the monitoring object is sent to a teacher.)

一种基于互动的课堂教学分析系统及方法

技术领域

本发明涉及课堂教学分析领域，具体是一种基于互动的课堂教学分析系统及方法。

背景技术

中小学生由于年级尚小，自制力不够强，在课堂上不认真学习，常常发生发呆、传小纸条等影响上课学习的行为，老师在上课的时候除了要教学还要分心观察管理学生的学习状态，从而降低了老师的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于互动的课堂教学分析系统及方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于互动的课堂教学分析系统，所述分析系统包括语音采集模块、语音识别模块、动作采集模块、头部状态检测模块和监测结果发送模块，所述语音采集模块用于采集课堂上的即时语音信息，所述语音识别模块用于识别语音采集模块采集到的语音信息是否为老师的提问，所述动作采集模块用于采集各个学生的动作姿态并据此选取监测对象，所述头部状态监测模块用于采集监测对象的头部状态，根据监测对象的头部状态变换判断监测对象是否存在传小纸条行为，所述监测结果发送模块在判断监测对象存在传小纸条行为时，获取监测对象的座位位置，并将监测对象的座位位置发送给老师。

较优化地，所述语音识别模块包括语音特征识别模块和语音语气识别模块，所述语音特征识别模块用于将语音采集模块采集到语音信息与预存的老师的语音特征进行匹配，判断语音信息是否是老师的语音，所述语音语气识别模块在判断采集到的语音信息是老师的语音时，对语音信息进行文本转换得到相应的文本，对所述文本进行分词处理，并获取相应的分词结果，根据分词结果中是否包含疑问词判断语音信息是否为老师的提问。

较优化地，所述动作采集模块包括举手判断模块、第一距离判断模块和监测对象选取模块，所述举手判断模块采集各个学生的动作姿态并据此识别教室内各个学生是否举手，所述第一距离判断模块用于采集没有举手的学生的座位位置与老师即时位置之间的第一距离，并比较第一距离与监管距离阈值之间的关系，所述监测对象选取模块在第一距离大于监管距离阈值时，选取没有举手的学生为第一监测对象，并选取与第一监测对象相邻的没有举手的学生为第二监测对象。

较优化地，所述头部状态监测模块包括第二距离判断模块、头部图像采集模块、头部状态识别模块、时间点采集模块和间隔时长比较模块，所述第二距离判断模块用于在选取监测对象后采集老师的即时位置，并在判断老师的即时位置与第一监测对象的座位位置之间的第二距离大于监管距离阈值时，传输信息给头部图像采集模块，所述头部图像采集模块采集监测第一监测对象和第二监测对象的头部图像，所述头部状态识别模块根据头部图像采集模块采集到的图像识别第一监测对象和第二监测对象的头部状态是否发生变化，是否由低头转换成抬头或者由抬头转换成低头，所述时间点采集模块用于分别采集第一监测对象和第二监测对象头部状态发生变化的时间点，所述间隔时长比较模块计算时间点采集模块采集到的时间点的间隔时间差，并将间隔时间差与时间差阈值进行比较，根据比较结果判断第一监测对象和第二监测对象是否在传小纸条。

较优化地，所述监测结果发送模块包括位置获取模块和位置发送模块，所述位置获取模块用于获取判定在传小纸条的监测对象的座位位置并将座位位置传输给位置发送模块，所述位置发送模块将传小纸条的监测对象的座位位置发送给老师。

一种基于互动的课堂教学分析方法，所述分析方法包括以下步骤：

步骤S1：采集课堂上的即时语音信息，在确定即时语音信息为老师的提问时，采集各个学生的动作姿态；

步骤S2：根据所采集到学生的动作姿态选取监测对象；

步骤S3：采集监测对象的头部状态，根据监测对象的头部状态变换判断监测对象是否存在传小纸条行为；

步骤S4：当判断监测对象存在传小纸条行为时，获取监测对象的座位位置，并将监测对象的座位位置发送给老师。

较优化地，所述步骤S1进一步包括：

采集课堂上的即时语音信息，将即时语音信息与预存的老师的语音特征进行匹配，判断即时语音信息是否是老师的语音，如果判断采集到的语音信息是老师的语音，对所述语音信息进行文本转换得到相应的文本，对所述文本进行分词处理，获取相应的分词结果，如果分词结果中包含疑问词，确定即时语音信息为老师的提问，采集各个学生的动作姿态。

较优化地，所述步骤S2进一步包括：

根据采集各个学生的动作姿态识别教室内各个学生是否举手，如果存在某个学生没有举手，采集该学生的座位位置与老师即时位置之间的第一距离，如果第一距离大于监管距离阈值那么选取该学生为第一监测对象，分别采集与第一监测对象相邻的学生的动作姿态，

如果存在与第一监测对象相邻的学生没有举手，那么与第一监测对象相邻的没有举手的学生为第二监测对象。

较优化地，所述步骤S3进一步包括：

获取老师的即时位置，如果老师的即时位置与第一监测对象的座位位置之间的第二距离大于监管距离阈值时，分别开始采集监测第一监测对象和第二监测对象的头部图像，根据第一监测对象和第二监测对象的头部状态变化判断第一监测对象和第二监测对象在传小纸条。

较优化地，所述步骤S3还包括：

当首次采集到第一监测对象和第二监测对象中仅存在一个监测对象低头时，设低头的监测对象为接收方，另一个监测对象为发送方，

判断发送方是否处于抬头状态，如果发送方处于抬头状态，监测接收方的头部状态，当监测到接收方由低头转换成抬头时，采集当前时间为第一时间，此时开始监测发送方的头部状态，如果发送方由抬头转换成低头时，采集当前时间为第二时间，计算第一时间与第二时间的间隔时间差，如果间隔时间差大于等于时间差阈值，判定第一监测对象和第二监测对象在传小纸条。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对老师提问时学生的举手状态来选取疑似传纸条的对象，并开始监测疑似传纸条对象的头部状态，根据疑似传纸条对象的低头和抬头情况判断他们是否传纸条，在判定学生传纸条的时候获取学生的位置，并将位置发送给老师，不需要老师自己去观察同学行为，从而能够提高老师的工作效率。

附图说明

图1为本发明一种基于互动的课堂教学分析系统的模块示意图；

图2为本发明一种基于互动的课堂教学分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于互动的课堂教学分析系统，所述分析系统包括语音采集模块、语音识别模块、动作采集模块、头部状态检测模块和监测结果发送模块，所述语音采集模块用于采集课堂上的即时语音信息，所述语音识别模块用于识别语音采集模块采集到的语音信息是否为老师的提问，所述动作采集模块用于采集各个学生的动作姿态并据此选取监测对象，所述头部状态监测模块用于采集监测对象的头部状态，根据监测对象的头部状态变换判断监测对象是否存在传小纸条行为，所述监测结果发送模块在判断监测对象存在传小纸条行为时，获取监测对象的座位位置，并将监测对象的座位位置发送给老师。

所述语音识别模块包括语音特征识别模块和语音语气识别模块，所述语音特征识别模块用于将语音采集模块采集到语音信息与预存的老师的语音特征进行匹配，判断语音信息是否是老师的语音，所述语音语气识别模块在判断采集到的语音信息是老师的语音时，对语音信息进行文本转换得到相应的文本，对所述文本进行分词处理，并获取相应的分词结果，根据分词结果中是否包含疑问词判断语音信息是否为老师的提问。

所述动作采集模块包括举手判断模块、第一距离判断模块和监测对象选取模块，所述举手判断模块采集各个学生的动作姿态并据此识别教室内各个学生是否举手，所述第一距离判断模块用于采集没有举手的学生的座位位置与老师即时位置之间的第一距离，并比较第一距离与监管距离阈值之间的关系，所述监测对象选取模块在第一距离大于监管距离阈值时，选取没有举手的学生为第一监测对象，并选取与第一监测对象相邻的没有举手的学生为第二监测对象。

所述头部状态监测模块包括第二距离判断模块、头部图像采集模块、头部状态识别模块、时间点采集模块和间隔时长比较模块，所述第二距离判断模块用于在选取监测对象后采集老师的即时位置，并在判断老师的即时位置与第一监测对象的座位位置之间的第二距离大于监管距离阈值时，传输信息给头部图像采集模块，所述头部图像采集模块采集监测第一监测对象和第二监测对象的头部图像，所述头部状态识别模块根据头部图像采集模块采集到的图像识别第一监测对象和第二监测对象的头部状态是否发生变化，是否由低头转换成抬头或者由抬头转换成低头，所述时间点采集模块用于分别采集第一监测对象和第二监测对象头部状态发生变化的时间点，所述间隔时长比较模块计算时间点采集模块采集到的时间点的间隔时间差，并将间隔时间差与时间差阈值进行比较，根据比较结果判断第一监测对象和第二监测对象是否在传小纸条。

所述监测结果发送模块包括位置获取模块和位置发送模块，所述位置获取模块用于获取判定在传小纸条的监测对象的座位位置并将座位位置传输给位置发送模块，所述位置发送模块将传小纸条的监测对象的座位位置发送给老师。

一种基于互动的课堂教学分析方法，所述分析方法包括以下步骤：

步骤S1：采集课堂上的即时语音信息，在确定即时语音信息为老师的提问时，采集各个学生的动作姿态：

采集课堂上的即时语音信息，将即时语音信息与预存的老师的语音特征进行匹配，判断即时语音信息是否是老师的语音，如果判断采集到的语音信息是老师的语音，对所述语音信息进行文本转换得到相应的文本，对所述文本进行分词处理，获取相应的分词结果，如果分词结果中包含疑问词，确定即时语音信息为老师的提问，采集各个学生的动作姿态。

步骤S2：根据采集各个学生的动作姿态识别教室内各个学生是否举手，如果存在某个学生没有举手，采集该学生的座位位置与老师即时位置之间的第一距离，如果第一距离大于监管距离阈值那么选取该学生为第一监测对象，分别采集与第一监测对象相邻的学生的动作姿态，

如果存在与第一监测对象相邻的学生没有举手，那么与第一监测对象相邻的没有举手的学生为第二监测对象；

步骤S3：获取老师的即时位置，如果老师的即时位置与第一监测对象的座位位置之间的第二距离大于监管距离阈值时，分别开始采集监测第一监测对象和第二监测对象的头部图像，

当首次采集到第一监测对象和第二监测对象中仅存在一个监测对象低头时，设低头的监测对象为接收方，另一个监测对象为发送方，

判断发送方是否处于抬头状态，如果发送方处于抬头状态，监测接收方的头部状态，当监测到接收方由低头转换成抬头时，采集当前时间为第一时间，此时开始监测发送方的头部状态，如果发送方由抬头转换成低头时，采集当前时间为第二时间，计算第一时间与第二时间的间隔时间差，如果间隔时间差大于等于时间差阈值，判定第一监测对象和第二监测对象在传小纸条；

老师提问时，相邻的两个学生没有举手回答时，判定这两个学生有可能存在传小纸条的行为，便开始监测这两个学生的行为；在老师离学生比较近的时候，学生为了不让老师发现往往不会传小纸条，所以当老师离得比较远时才会传纸条，当来回传纸条时，学生需要低头看纸条，因此通过监测两个学生是否轮流低头来判断这两个学生是否有传纸条的行为。

步骤S4：当判断监测对象存在传小纸条行为时，获取监测对象的座位位置，并将监测对象的座位位置发送给老师，当监测到学生存在传小纸条行为时，直接将学生的座位位置发送给老师，省去了老师自己去观察学生的行为过程，减轻了老师教学时的负担。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。