[發明專利]基于學習行為的智能科技教學系統及控制方法

在審

• 申請號: 202010441433.6
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111429044A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 王飛躍;劉希未;羅紀龍;宮曉燕;荊思鳳;唐瑛;熊剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/20;G06N20/00;G09B5/02
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種基于學習行為的智能科技教學系統，其特征在于，該智能科技教學系統包括數據采集與存儲子系統和數據分析與處理子系統；

所述數據采集與存儲子系統，用于采集學習者視頻行為信息并提取行為特征，通過設置于學習者學習過程元件中的接觸式傳感器，獲取每個元件在學習過程中的移動信息，并存儲提取的學習者視頻行為信息對應的行為特征以及每個元件在學習過程中的移動信息；

所述數據分析與處理子系統，用于對所述學習者視頻行為信息對應的行為特征以及每個元件在學習過程中的移動信息進行數據降維，并計算學習者各科技素質測評結果后，生成可視化的圖形、圖表；還用于根據可視化的學習者各科技素質測評結果，通過推薦機制生成課程及教學方法建議。

2.根據權利要求1所述的基于學習行為的智能科技教學系統，其特征在于，所述數據采集與存儲子系統包括視頻信息采集單元、視頻行為提取單元、模塊移動信息采集單元、學習行為數據存儲單元；

所述視頻信息采集單元，用于采集學習者視頻行為信息；

所述視頻行為提取單元，基于所述視頻信息采集單元采集的學習者視頻行為信息，通過基于深度學習的方法提取行為特征；

所述模塊移動信息采集單元，通過設置于學習者學習過程元件中的接觸式傳感器，獲取每個元件在學習過程中的移動信息；

所述學習行為數據存儲單元，用于存儲提取的學習者視頻行為信息對應的行為特征以及每個元件在學習過程中的移動信息。

3.根據權利要求1所述的基于學習行為的智能科技教學系統，其特征在于，所述數據分析與處理子系統包括數據降維單元、各素質評分計算單元、素質可視化顯示單元、課程及教學方法建議單元；

所述數據降維單元，用于對所述學習者視頻行為信息對應的行為特征以及每個元件在學習過程中的移動信息進行數據降維；

所述各素質評分計算單元，用于基于降維后的數據，計算學習者各科技素質測評結果，并生成可視化的圖形、圖表；

所述素質可視化顯示單元，用于顯示所述學習者各科技素質測評結果對應的可視化的圖形、圖表；

所述課程及教學方法建議單元，根據可視化的學習者各科技素質測評結果，通過推薦機制生成課程及教學方法建議。

4.根據權利要求1或2所述的基于學習行為的智能科技教學系統，其特征在于，所述行為特征包括學習者坐姿；

所述坐姿包括：趴著、仰著、轉身、躺著、正坐。

5.根據權利要求1所述的基于學習行為的智能科技教學系統，其特征在于，所述數據采集與存儲子系統和數據分析與處理子系統通過有線網絡、4G網絡、GPRS網絡、WIFI網絡中的一種過多種方式進行數據傳輸。

6.一種基于學習行為的智能科技教學系統控制方法，其特征在于，基于權利要求1-5任一項所述的基于學習行為的智能科技教學系統，該方法包括：

步驟S10，采集學習者視頻行為，并通過基于深度學習的方法提取對應的行為特征；采集學習者學習過程中元件的移動信息；

步驟S20，存儲所述學習者視頻行為對應的行為特征和學習者學習過程中元件的移動信息；

步驟S30，進行所述學習者視頻行為對應的行為特征和學習者學習過程中元件的移動信息的特征降維；

步驟S40，基于降維后的數據，計算學習者各科技素質測評結果，并生成可視化的圖形、圖表；

步驟S50，基于可視化的學習者各科技素質測評結果，通過推薦機制獲取學習者課程方面的建議以及教學者教學方法方面的建議。

7.根據權利要求6所述的基于學習行為的智能科技教學系統控制方法，其特征在于，步驟S30中“進行所述學習者視頻行為對應的行為特征和學習者學習過程中元件的移動信息的特征降維”，其方法為：

通過主成分分析方法、線性判別分析LDA方法、局部線性嵌入LLE方法中的一種方法實現信息的特征降維。