基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统的制作方法

技术特征：
1.基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，其特征在于，包括服务器(1)、听课状态管理系统(2)、电脑管理终端(3)以及移动终端(4)，听课状态管理系统(2)包括摄像头组、控制主机(105)、第一体感传感器(104)和第二体感传感器(108)，其中；所述服务器(1)位于学校教务处，其与听课状态管理系统(2)、电脑管理终端(3)以及移动终端(4)交互；其采集和处理课堂教学表征信息，并将课堂教学表征信息进行处理发送至电脑管理终端(3)和移动终端(4)；所述服务器(1)用于进行信息的储存和管理；其内部存储有学生的基本信息、学籍档案、教学计划以及教学安排的资料；所述教学表征信息包括上课学生在课堂的平均愉悦度x
平
、平均专注率z
平
、愉悦度x以及专注率z，还包括动态排序前n名与后n名学生的、授课教师课堂授课与学生互动时的图像文件、授课教师在课堂的精神饱满度j、讲台活跃步长数b、讲台活跃度h、授课内容关键词重复次数c以及语速；以便具有操作权限的人员查看；系统在每个计算周期计算每位学生在课堂的愉悦度x和专注率z，进行排序后保存前n名与后n名学生的课堂抓拍图像，替换保存文件；所述听课状态管理系统(2)通过设置于教室内的可旋转摄像头组采集的学生脸部特征，采用人工智能图像识别技术，识别学生的身份，并结合第一体感传感器(104)识别学生的听课状态，结合第二传感器(108)识别教师的授课状态；所述听课状态管理系统(2)还通过识别学生的脸部表情并计算学生听课的愉悦度x和专注率z；听课状态还包括：看手机、打瞌睡以及相互聊天；所述愉悦度x由学生面带微笑的人数x
w
、表情平和的人数x
p
、面带愁容的人数x
c
以及学生的总人数n计算而成，计算公式为如下公式(1)：所述听课专注率z由学生看手机人数z
sj
、打瞌睡人数z
ks
、相互聊天人数z
lt
以及学生的总人数n计算而成，计算公式为如下公式(2)：所述听课状态管理系统(2)，可以识别并计算授课教师的精神饱满度j、讲台活跃步长数b、讲台活跃度h、授课内容关键词重复次数c；所述授课教师的精神饱满度j，由授课教师在课堂上呈现的面部表情次数来计算，每堂课时长为m分钟，听课状态管理系统每分钟统计三次授课教师的面部表情，精神饱满记为“2”；表情平和记为“1”；状态不佳记为“0”，对三次状态累加后得到当前一分钟的面部表情次数x
(i)
；在每五分钟对x
(1)-x
(5)
进行排序，并取其排序结果的中间值作为本五分钟授课教师的面部表情次数x
(j)
；则授课教师的精神饱满度j为如下公式(3)：
授课教师的讲台活跃步长数b为每节课授课教师在讲台上运动的距离；在系统运行时由第二体感传感器(108)的定位功能来计算授课教师的讲台活跃步长数b；本校本专业授课教师的上课平均讲台运动距离为h
p
，某位教师本节课的上课讲台运动距离为b
i
，则授课教师的讲台活跃度(h)为如下公式(4)：授课内容关键词重复次数c中，关键词预设于系统；所述电脑管理终端(3)安装有app程序，教师可采用电脑管理终端(3)上的app程序进行用户注册，并依据自己的操作权限进行数据管理操作；所述电脑管理终端(3)可用于使用者在不同地点进行登录，以便查看和管理；所述移动终端(4)上安装有app程序，教师可采用移动终端(4)上的app程序进行用户注册，并依据自己的操作权限进行数据管理操作；电脑管理终端(3)和移动终端(4)的用户注册，均需要采集工号或学号、姓名、性别、身份证号以及人脸信息。2.根据权利要求1所述的基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，其特征在于，所述听课状态管理系统(2)包括第一可旋转摄像头(101)、第二可旋转摄像头(102)、第三可旋转摄像头(103)、第一体感传感器(104)、控制主机(105)、显示器(106)、第四可旋转摄像头(107)以及第二体感传感器(108)；所述可旋转摄像头组用于：对学生进行人脸识别，将人脸特征信息传输至控制主机(105)；在上课前后被控制主机(105)自动控制旋转面向出门学生，识别、统计上课早退学生的情况，并与第一体感传感器(104)一起识别学生的听课状态，同时可以识别学生的脸部表情并计算学生听课的愉悦度和专注率，并将识别信息传输至控制主机(105)；所述第一体感传感器(104)与可旋转摄像头组共同识别学生的脸部表情并将识别信息传输至控制主机(105)；所述控制主机(105)用于接受可旋转摄像头组及第一体感传感器(104)检测的学生脸部特征信息以及学生的听课状态信息，并将信息发送至服务器(1)；所述显示器(106)用于显示控制主机(105)的输出信息；所述第二体感传感器(108)用于采集授课教师的授课状态，并将其上传至控制主机(105)，所述控制主机(105)计算授课教师的精神饱满度j、讲台活跃步长数b、讲台活跃度h以及授课内容关键词重复次数c。3.根据权利要求1所述的基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，其特征在于，所述第一体感传感器(104)，用于识别感知跟踪人体的骨骼和关节位置，可以捕捉声源位置和音频波方向，识别学生面部表情、听课坐姿，将识别感知的信息输入至控制主机(105)。4.根据权利要求1所述的基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，其特征在于，所述控制主机(105)，通过第二体感传感器(108)的麦克风，计算和存储授课教师的讲课语速。5.根据权利要求1所述的基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，其特征在于，所述控制主机(105)可通过第二体感传感器(108)的麦克风：计算和存储授课教师
的声纹信息，收集语音文本数据，分析提取数据特征并自动建模，以便听课状态管理系统(2)自动识别该授课教师的授课声音。6.根据权利要求1所述的基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，其特征在于，所述控制主机(105)用于借助服务器(1)的数据关联统计当前本节课学生看手机、打瞌睡、相互聊天者的人数，学生课前及课后的听课心情愉悦度，并将信息发送至服务器(1)；所述控制主机(105)还可以借助服务器(1)的数据关联保存、统计当前本节课学生课前及课后听课心情愉悦度及愉悦曲线，并将信息发送至服务器(1)；所述控制主机(105)用于，在课后将本次教学的教学状态信息发送至服务器(1)，进而由服务器(1)发送至对应的师生账户；所述控制主机(105)用于，将课堂授课视频实况进行现场视频录制并将录制的视频保存上传至服务器(1)。

技术总结
本发明公开了基于工程教育认证理念的课堂教学质量持续改进系统，包括服务器、听课状态管理系统、电脑管理终端以及智能移动终端，系统依据摄像头组、体感传感器组识别课堂教学状态，统计学生的出勤的人数，统计对应学生听课状态的姓名和学号等，进而统计学生的听课的愉悦度和专注率，同时识别授课教师的面部表情、授课步态、授课内容关键词重复次数等，并计算授课教师的精神饱满度、讲台活跃步长数、讲台活跃度、授课内容关键词重复次数以及语速，服务器在课后，将课堂教学表征信息发送至师生相关账户下，及时提醒师生采用相关互动措施或改变以及改进授课/学习方法，达到持续改进课堂教学质量的目的。堂教学质量的目的。堂教学质量的目的。


技术研发人员：董富强 陈玉兰 李忍哲 徐向荣
受保护的技术使用者：西安鹏迪信息科技有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/6/10