一种心理学教学辅助装置的制作方法

1.本发明涉及心理学教学设备技术领域，具体而言，涉及一种心理学教学辅助装置。


背景技术：

2.心理学是一门研究人类心理现象及其影响下的精神功能和行为活动的科学，兼顾突出的理论性和应用(实践)性。心理学包括基础心理学与应用心理学，其研究涉及知觉、认知、情绪、思维、人格、行为习惯、人际关系、社会关系，人工智能，iq，性格等许多领域，也与日常生活的许多领域——家庭、教育、健康、社会等发生关联。在心理学教学时教学人员会使用教学辅助工具进行心理学教学。
3.心理学一方面尝试用大脑运作来解释个体基本的行为与心理机能，同时，心理学也尝试解释个体心理机能在社会行为与社会动力中的角色；同时它也与神经科学、医学、生物学等科学有关，因为这些科学所探讨的生理作用会影响个体的心智。心理学家从事基础研究的目的是描述、解释、预测和影响行为。应用心理学家还有第五个目的——提高人类生活的质量。这些目标构成了心理学事业的基础。
4.然而心理学是一个相对比较抽象的学科，在教学过程中，通常使用心理学教学书本为学生进行讲解，十分枯燥，也有通过教学视频进行教学的，但学生有时往往难以产生共情，观看过程中老师只能根据自己的感受对其进行讲解和点评，学生的参与感较低，且不能深刻并直观的感知到自己的情绪与教学内容的必然联系，教学效果较差。
5.因此，针对于现有技术的不足，提供一种能解决上述背景技术中提出的问题的心理学教学辅助装置是很有必要的。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种心理学教学辅助装置，其能够针对现有技术中的不足之处，提出解决方案，具有能提高与学生之间的教学互动，交互沉浸式教学能提高教学效果，使学生对心理学中情绪判别有深刻的认识等特点。
7.本发明的实施例是这样实现的：
8.一种心理学教学辅助装置，包括体验教学机构和教学板；
9.所述体验教学机构包括座椅、伸缩杆和显示屏，所述显示屏设于所述伸缩杆的顶端，所述座椅设于所述显示屏的前侧，所述显示屏上设有摄像头和手环，所述摄像头内设有面部表情采集模块，所述面部表情采集模块用于采集学生的面部图像数据；所述手环可拆卸设于所述显示屏的侧边，并与所述显示屏通过电线连接，所述手环内设有生理信号采集模块，所述生理信号采集模块用于采集佩戴者的生理数据；所述显示屏内设有处理模块，所述面部表情采集模块和所述生理信号采集模块的输出端分别与所述处理模块的输入端连接；
10.所述教学板位于所述显示屏的后侧，所述教学板的顶部设有投影仪，所述投影仪用于将所述处理模块处理后的数据信息投影在所述教学板上。
11.在本发明的一些实施例中，所述生理信号采集模块包括设置在所述手环内的心电传感器、心率传感器和皮电传感器，分别用于采集教学过程中佩戴者的心电、心率和皮电三种生理数据。
12.在本发明的一些实施例中，所述处理模块包括依次连接的生理信号预处理模块、生理信号特征提取模块、情绪识别模块和情绪状态反馈模块，所述面部表情采集模块的输出端与所述情绪识别模块的输入端连接。
13.在本发明的一些实施例中，所述生理信号预处理模块用于对三种所述生理数据进行数据切分，去噪之后传输至所述生理信号特征提取模块。
14.在本发明的一些实施例中，所述生理信号特征提取模块用于对三种所述生理数据分别进行特征提取，并将提取到的所述特征输送至所述情绪识别模块，其中，所述特征包括线性特征、非线性特征、时域特性和频域特征。
15.在本发明的一些实施例中，所述情绪识别模块用于对所述面部图像数据和三种所述生理数据进行情绪识别，基于一个预设时间段内的所述面部图像数据和所述生理数据输出一个情绪状态给所述情绪状态反馈模块。
16.在本发明的一些实施例中，所述情绪状态反馈模块用于将教学过程中获取到的所述情绪状态进行整合，并绘制为与时间对应的图表信息；将所述图表信息通过所述投影仪投影到所述教学板上。
17.在本发明的一些实施例中，所述显示屏上还设有音频播放器，所述音频播放器用于播放教学音频。
18.在本发明的一些实施例中，所述座椅为人体工学异形座椅，所述伸缩杆的底端固定在所述人体工学异形座椅的底板上。
19.在本发明的一些实施例中，所述显示屏的侧边设有支架，所述手环套设于所述支架上。
20.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
21.本发明通过体验教学机构和教学板；所述体验教学机构包括座椅、伸缩杆和显示屏，所述显示屏设于所述伸缩杆的顶端，所述座椅设于所述显示屏的前侧，所述显示屏上设有摄像头和手环，所述摄像头内设有面部表情采集模块，所述面部表情采集模块用于采集学生的面部图像数据；所述手环可拆卸设于所述显示屏的侧边，并与所述显示屏通过电线连接，所述手环内设有生理信号采集模块，所述生理信号采集模块用于采集佩戴者的生理数据；所述显示屏内设有处理模块，所述面部表情采集模块和所述生理信号采集模块的输出端分别与所述处理模块的输入端连接；所述教学板位于所述显示屏的后侧，所述教学板的顶部设有投影仪，所述投影仪用于将所述处理模块处理后的数据信息投影在所述教学板上。本发明通过显示屏播放教学视频，摄像头采集学生观看教学视频时的面部图像数据，手环采集学生观看教学视频时的生理数据，通过处理模块对采集到的面部图像数据和生理数据进行分析处理，获得学生的情绪状态，并将情绪状态通过投影仪投影到教学板上，视频观看结束后由老师根据学生的情绪状态对照视频内容进行心理学讲解，解决了教学书本的枯燥教学，更加直观且深刻的将教学内容传输给学生，提高学生在课堂上的互动，使学生更加容易理解和掌握心理学课程，是一种交互沉浸式教学方式。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明实施例一种心理学教学辅助装置的结构示意图；
24.图2为图1中a处的局部放大示意图；
25.图3为本发明实施例一种心理学教学辅助装置的结构框图；
26.图4为本发明实施例一种心理学教学辅助装置的结构框图。
27.附图标记：1、座椅；2、液压伸缩杆；3、显示屏；4、摄像头；5、音频播放器；6、手环；7、支架；8、教学板；9、投影仪；10、面部表情采集模块；11、生理信号采集模块；12、处理模块；120、生理信号预处理模块；121、生理信号特征提取模块；122、情绪识别模块；123、情绪状态反馈模块。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
33.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
34.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据
具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.实施例
36.请参照图1-图4，图1为本发明实施例一种心理学教学辅助装置的结构示意图；图2为图1中a处的局部放大示意图；图3为本发明实施例一种心理学教学辅助装置的结构框图；图4为本发明实施例一种心理学教学辅助装置的结构框图；
37.在本技术的实施例中，一种心理学教学辅助装置，具体包括：体验教学机构和教学板8；
38.体验教学机构包括座椅1、伸缩杆和显示屏3，显示屏3设于伸缩杆的顶端，座椅1设于显示屏3的前侧，显示屏3上设有摄像头4和手环6，摄像头4内设有面部表情采集模块10，面部表情采集模块10用于采集学生的面部图像数据；手环6可拆卸设于显示屏3的侧边，并与显示屏3通过电线连接，手环6内设有生理信号采集模块11，生理信号采集模块11用于采集佩戴者的生理数据；显示屏3内设有处理模块12，面部表情采集模块10和生理信号采集模块11的输出端分别与处理模块12的输入端连接；
39.教学板8位于显示屏3的后侧，教学板8的顶部设有投影仪9，投影仪9用于将处理模块12处理后的数据信息投影在教学板8上。
40.本发明通过体验教学机构和教学板8；体验教学机构包括座椅1、伸缩杆和显示屏3，显示屏3设于伸缩杆的顶端，座椅1设于显示屏3的前侧，显示屏3上设有摄像头4和手环6，摄像头4内设有面部表情采集模块10，面部表情采集模块10用于采集学生的面部图像数据；手环6可拆卸设于显示屏3的侧边，并与显示屏3通过电线连接，手环6内设有生理信号采集模块11，生理信号采集模块11用于采集佩戴者的生理数据；显示屏3内设有处理模块12，面部表情采集模块10和生理信号采集模块11的输出端分别与处理模块12的输入端连接；教学板8位于显示屏3的后侧，教学板8的顶部设有投影仪9，投影仪9用于将处理模块12处理后的数据信息投影在教学板8上。本发明通过显示屏3播放教学视频，摄像头4采集学生观看教学视频时的面部图像数据，手环6采集学生观看教学视频时的生理数据，通过处理模块12对采集到的面部图像数据和生理数据进行分析处理，获得学生的情绪状态，并将情绪状态通过投影仪9投影到教学板8上，视频观看结束后由老师根据学生的情绪状态对照视频内容进行心理学讲解，解决了教学书本的枯燥教学，更加直观且深刻的将教学内容传输给学生，提高学生在课堂上的互动，使学生更加容易理解和掌握心理学课程，是一种交互沉浸式教学方式。
41.下面，将对本示例性实施例中一种心理学教学辅助装置作进一步地说明。
42.在作为一种本实施例中的一种实施方式中，上述体验教学机构包括座椅1、伸缩杆和显示屏3，上述座椅1为人体工学异形座椅1，上述伸缩杆为液压伸缩杆2，液压伸缩杆2的底端固定在人体工学异形座椅1的底板上，且液压伸缩杆2与人体工学异形座椅1垂直设置，上述显示屏3设于液压伸缩杆2的顶端，显示屏3内设有储存卡，储存卡内储存有教学内容，显示屏3用于播放教学视频或图片，上述座椅1设于显示屏3的前侧，通过学生的高度调节液压伸缩杆2的伸缩，从而调节显示屏3位于学生面部的正前方，使学生不必低头或抬头，能够保持最自然的状态；上述显示屏3内设有处理模块12，用于分析处理数据，具体地，上述处理模块12包括依次连接的生理信号预处理模块120、生理信号特征提取模块121、情绪识别模块122和情绪状态反馈模块123。
43.在作为一种本实施例中的一种实施方式中，上述显示屏3上还设有音频播放器5，音频播放器5用于播放教学音频，通过视觉和听觉双重感受增加学生的沉浸式体验感。
44.在作为一种本实施例中的一种实施方式中，上述显示屏3上设有摄像头4，调节上述显示屏3的高度能够使显示屏3上的摄像头4更加精准的采集到学生的面部表情；上述摄像头4设于显示屏3的屏幕上方，与学生面部呈直线设置，上述摄像头4内设有面部表情采集模块10，上述面部表情采集模块10的输出端与情绪识别模块122的输入端连接，上述面部表情采集模块10用于采集学生的面部图像数据，并将采集到的面部图像数据输送给显示屏3内的处理模块12，对面部图像数据进行分析处理。
45.在一具体实施例中，当学生观看教学视频时，面部的微表情会随着教学视频内容的变化而产生变化，摄像头4通过预设的间隔时间段对学生的面部微表情进行拍照采集，获得多个时间段内的多组面部微表情数据，将该数据发送给处理模块12中的情绪识别模块122进行数据处理，输出对应的情绪状态。
46.在作为一种本实施例中的一种实施方式中，上述显示屏3上设有手环6，手环6可拆卸设于显示屏3的侧边，具体地，上述显示屏3的侧边设有支架7，上述支架7固定连接在显示屏3的外侧壁，且支架7的末端呈向上弯曲的弧形，上述手环6套设于支架7上，使用方便，手环6通过电线与显示屏3连接；上述手环6内设有生理信号采集模块11，生理信号采集模块11用于采集佩戴者的生理数据。
47.作为一种示例，上述生理信号采集模块11包括设置在手环6内的心电传感器、心率传感器和皮电传感器，分别用于采集教学过程中佩戴者的心电、心率和皮电三种生理数据。
48.作为一种示例，上述生理信号预处理模块120用于对三种生理数据进行数据切分，去噪之后传输至生理信号特征提取模块121，具体地，对三种生理数据进行预处理，包括信号放大、去噪处理，得到相对纯净的生理信号。
49.作为一种示例，上述生理信号特征提取模块121用于对三种生理数据分别进行特征提取，并将提取到的特征输送至情绪识别模块122，其中，特征包括线性特征、非线性特征、时域特性和频域特征；具体地，对预处理之后的生理信号提取相应的生理参数，计算心电数据的线性、非线性、时域、频域特征参数，以及心率数据和皮电数据的统计特征参数，得到三种生理数据的特征参数。
50.作为一种示例，上述情绪识别模块122用于对面部图像数据和三种生理数据进行情绪识别，基于一个预设时间段内的面部图像数据和生理数据输出一个情绪状态给情绪状态反馈模块123；使用不同的分类器，分别对在预设时间段内采集到的面部图像数据和当前佩戴者的三种生理数据的特征参数进行情绪识别，得到当前佩戴者的情绪标签。
51.在一具体实现中，教学视频时长为5min，摄像头4以及手环6采集数据的预设时间段为间隔5s采集一次，采集时长为30s，观看完整教学视频后采集到若干组面部图像数据和生理数据，使用不同的分类器，将每个时间段内的面部图像数据和生理数据(经生理信号预处理模块120和生理信号特征提取模块121处理后的数据)的特征进行情绪识别，得到若干组情绪标签，如难过、十分难过、感动、高兴、兴奋等情绪标签，并得到相应的情绪值。
52.在作为一种本实施例中的一种实施方式中，上述教学板8位于显示屏3的后侧，教学板8的顶部设有投影仪9，投影仪9通过固定架固定在教学板8的顶部，投影仪9用于将处理模块12处理后的数据信息投影在教学板8上。
53.作为一种示例，上述情绪状态反馈模块123用于将教学过程中获取到的情绪状态进行整合，并绘制为与时间对应的图表信息；将图表信息通过投影仪9投影到教学板8上。
54.在一具体实现中，以时间为横轴，获得的情绪值为竖轴，获得对应的情绪起伏曲线图，并在每个情绪起伏点标记对应的情绪标签，使获得的情绪状态更加直观的显示在教学板8上，心理学教师依据曲线图对教学视频内容以及学生的情绪状态进行点评或讲解，使学生更加容易理解和掌握教学视频的内容，更加深刻的感知自己的情绪状态与教学内容之间的联系，更好的获得教学知识，采用上述交互沉浸式教学方式能够大大提高教学效果。
55.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。