[发明专利]一种基于智能坐垫群采集课堂综合信息的系统及方法

说明书

本发明一种基于智能坐垫群采集课堂综合信息的系统及方法，具体指一种基于测量多个教室、多个学生动作信息而后评估课堂综合信息系统及方法，涉及具身认知在教育大数据应用技术领域。其包括个体动作采集模块，局域现场处理模块，云端存储分析模块以电信号方式连接；其中，个体动作采集模块包括智能坐垫等；局域现场处理模块为收集处理同一教室场所多个智能坐垫数据的现场计算机；云端存储分析模块收集存储分析由个体动作采集模块和现场局域模块传输的数据。本发明克服了：人工观测方法的费用相对昂贵；视频录制分析方法需要专业人员花费大量精力；可穿戴传感器方法导致用户不舒服体验及基于问卷调查因答卷者的主观意愿影响研究客观性等问题。

技术领域

本发明涉及具身认知在教育大数据应用技术领域，具体指一种基于测量多个教室、多个学生动作信息而后评估课堂综合信息系统及方法。

背景技术

无论课堂学习或自己学习，动作信息，具体而言是坐姿及其变化率是一个重要的指标，学生学习越专注，一般而言坐姿变化也少，效率越高。用各种技术测量课堂里学生的动作信息一直是教育研究的方法。测量方法基本上有四种：基于人工观测的方法、基于视频录制分析的方法、基于可穿戴传感器的方法和基于主观问卷调查的方法。分析存在以下问题主要：

1、人工观测的方法主要是专业人员用绘画、照相或者文字描述的方式记录人的坐姿，以待后续分析。其缺陷是费用相对昂贵，主观而间断性的姿势记录过程会减低姿势检测的精度。观察者对被观察者会造成干扰。

2、基于视频录制分析的方法主要是用计算机或者录像仪器来记录学生被试者的工作姿势和活动情况，然后采用人工或计算机分析学生被试者的姿势。其中部分方法能达到实时监测记录。但是此类方法需要专业人员花费大量精力分析坐姿录像视频；自动计算机视频分析以目前的技术仅能识别有限的人类动作和表情，而且需要很强的运算能力，对摄像机的位置和分辨率要求很高，也干扰被观察者，使得该类方法目前推广受限。

3、基于可穿戴传感器的方法是在被试者身上需要配置传感器用以采集学生被试者坐姿信息。但是此类方法会导致学生被试者在实验或者使用过程中因为佩戴传感器而导致的不舒服用户体验，甚至可能因为可穿戴传感器的侵入而改变用户日常的行为而导致实验数据的误差。该类可佩带的传感器往往需要专业仪器的支持，无论对于大规模的科研实验还是民用推广，该类专业仪器的费用都在可承受范围之外。

4、基于主观问卷调查的方法是科研人员向用户发放专业问卷，让用户自行评估在职业环境中的身体工作负荷、身体不适反应以及自身坐姿情况。但是用户大量带有主观意愿而非专业性的选择会带来负面的影响。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失或不足，提出一种基于智能坐垫群采集课堂综合信息的系统及方法。

本发明根据人体解剖学，具身认知心理学和生理学，设计了智能坐垫和靠垫，在坐垫和靠垫上铺满压力传感器矩阵，根据压力矩阵收到的实时数据经过简单处理，由现场模块收集后直接上传云端，在后期研究中对原始数据和其他相关数据进行统计关联，从而获取课堂的综合信息。

本发明一种基于智能坐垫群采集课堂综合信息的系统，包括个体动作采集模块，局域现场处理模块，云端存储分析模块以电信号方式连接；其中，

所述个体动作采集模块为利用遍布座椅的压力传感器矩阵，用前端MCU不断读取传感器矩阵的信号，感知座椅上的压力情况，将数据简单整理后，通过通信模块发往局域现场处理模块。

所述个体动作采集模块至少装备一个教室。

所述局域现场处理模块为管理局域现场的所有个体动作采集模块，并收集数据；其具有基本人机交互功能，并将整理的数据送往云端存储分析模块，每个教室配置一个。

所述云端存储分析模块存于云端的数据库和服务器程序，分析和处理所有局域现场发送的数据。