[發明專利]用于在線學習學生行為分析的多源信息采集系統

在審

• 申請號: 202110765551.7
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113419633A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 于薇薇;姜民;張曉坤;蔡聞峰;任志軍;金典;李振杰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06Q50/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明提出一種用于在線學習學生行為分析的多源信息采集系統，包括眼動信息采集系統、計算機操作信息采集系統、學生面部圖像信息采集系統；眼動信息采集系統采集學生學習過程的眼動信息；計算機操作信息采集系統包括學習過程錄屏系統、鼠標事件記錄系統、鍵盤事件記錄系統、群組討論及留言記錄系統，分別采集計算機錄屏數據、鼠標事件信息、鍵盤事件信息以及群組討論及留言信息；學生面部圖像信息采集系統采集面部圖像信息；三個系統采用多線程方法進行多源數據的同步采集。利用本發明可以實現多種信號數據的同步采集、記錄和回放，分析學生在線上課程中的學習行為，有效挖掘學生學習內容難點、評估學生學習狀態、預測學習表現。

技術領域

本發明涉及多源數據同步采集，特別是用于在線學習學生行為分析的多源信息采集系統。

背景技術

隨著信息技術的快速發展與廣泛普及，線上學習已經成為各類教育教學的新常態。但同時也產生了很多新問題，線上學習環境缺乏監督，各種課程存在高輟學率、學習任務低完成率、網絡環境下學習者存在無助感等。因此，對于線上學習的學生的交互信息的采集與分析就變得十分必要，可以動態了解學生的學習過程，以及對于學生的學習狀態和學習表現作出評估。

眼動記錄技術，通過一種直接的無創性測量技術，實現對學習者學習過程的實時測量，較為精準地揭示學習者的認知心理活動。眼動數據包括注視點位置、注視點軌跡、注視時間、注視次數、瞳孔直徑等，可以根據這些數據來分析學生的認知狀態和學習表現。面部圖像作為一種外顯心理狀態可以在一定程度上反應情緒，并且人臉檢測和表情識別技術對檢測者造成的心理干擾較小，面部信息采集系統采集學生面部圖像信息，這些面部圖像信息可以用來分析學生的面部表情，從而分析學生的學習狀態。

申請公告號為CN 108664932 A的中國發明專利公開了一種基于多源信息融合的學習情感狀態識別方法，該方法包括：從線上學習平臺收集學習者的面部圖像圖像和交互行為數據；申請公告號為CN 110807585 A的中國發明專利公開提供了一種學員課堂學習狀態線上評估方法及系統，同步采集學員的視頻圖像及聲音信號。這些專利只涉及到一部分交互數據的采集，且沒有將交互數據與學習內容進行關聯分析。分析線上課程學習中學生的學習行為需要對眼動信息、計算機操作信息、面部圖像信息和群組討論及留言數據等多源信息的關聯分析，但是，不同的信息采集需要相應的設備進行采集、記錄，這就導致多源信息的采集需要多種不同的采集設備。而且不同信息采集設備的采樣頻率、傳輸頻率也存在差異，這也使得多源信息關聯分析存在相當的難度，因此，對多源信息進行同步采集是十分必要的，實現了多源信息的同步采集才能更好地對這些信息進行關聯分析，進而更加準確、全面地分析線上課程學習中學生的學習行為。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于在線學習學生行為分析的多源信息采集系統，可用于眼動信息、計算機操作信息和學生面部圖像信息等多種信號數據的同步采集、記錄和回放，分析學生在線上課程中的學習行為，有效挖掘學生學習內容難點、評估學生學習狀態、預測學習表現，更重要的是可以用來改進線上教學內容與組織形式，實現更加高效的線上教學人機交互。

本發明的技術方案為：

所述一種用于在線學習學生行為分析的多源信息采集系統，包括：眼動信息采集系統、計算機操作信息采集系統、學生面部圖像信息采集系統；

所述眼動信息采集系統采集學生學習過程的眼動信息；

所述計算機操作信息采集系統包括學習過程錄屏系統、鼠標事件記錄系統、鍵盤事件記錄系統、群組討論及留言記錄系統，分別采集學生學習過程的計算機錄屏數據、鼠標事件信息、鍵盤事件信息以及群組討論及留言信息；所述計算機錄屏數據包括計算機界面操作信息、瀏覽器搜索記錄、線上課程觀看信息，用于回放以分析學生的學習行為；

所述學生面部圖像信息采集系統采集學生學習過程中的面部圖像信息；

眼動信息采集系統、計算機操作信息采集系統以及學生面部圖像信息采集系統采用多線程方法進行多源數據的同步采集。