[发明专利]一种基于PC的互动教学系统

权利要求书

1.一种基于PC的互动教学系统，其特征在于，所述互动教学系统包括信息采集模块、人工智能处理模块、信息反馈模块；

所述信息采集模块用于学生在浏览PC时，对学生面部信息及眼球信息进行抓拍、扫描，获取原始信息，对原始信息进行存储；

所述人工智能处理模块用于对所述信息采集模块中的原始信息进行分析、比对、计算以及与信息采集模块、信息反馈模块之间相互通信；

所述信息反馈模块用于教师利用PC上课时，接收所述人工智能模块计算结果、了解学生学习状态和辅助教师完成授课过程；

所述信息采集模块包括客户端PC、图像采集单元、感应单元和存储单元；

所述客户端PC是学生上课时必要硬件设备，用于为学生提供远程教学、在教学过程中完成教师布置的课堂练习、获取课后作业内容；

所述图像采集单元用于采集学生上课过程中的面部图像信息或者眼球注视位置信息；

所述感应单元用于对目光进行针对性感应识别，感应获取学生双眼动作，对双眼注视屏幕区域进行定位，所述学生双眼动作包括：注视屏幕时间、查看屏幕区域次数，辅助所述图像信息采集单元，获取学生眼球状态；

所述存储单元用于存储所述图像采集单元收集到的学生图像信息和所述感应单元收集到眼球信息；

所述图像采集单元包括摄像头和眼球感受器；

所述摄像头用于学生在浏览PC时通过响应教师端发出的指令，完成对学生面部信息进行随机图像采集；

所述眼球感受器用于感应学生眼球位置，获取眼球初始位置，利用摄像头对学生眼球图像进行采集，与所述感应单元中感应获取到的学生双眼动作进行比对，获取具体眼球视线焦点数据，通过人工智能技术对双眼动作计算；

其特征在于，所述人工智能处理模块包括信息分类单元、计算单元、结果生成单元和通信单元；

所述信息分类单元用于对所述存储单元中的信息进行具体类别划分，将摄像头采集到的数据根据图像面部信息和眼球视线焦点数据进行划分；

所述计算单元用于构建不同数据模型，利用所述数据模型对进行好分类处理的数据信息进行计算；

所述结果生成单元，用于对图像面部信息和眼球视线焦点数据进行总结分析，输出计算结果，对于学生出现不良学习状态达到一定频率，将该生学习状态通过通信单元反馈到教师端，提醒教师该学生存在学习问题；对于教学过程中课堂练习结果可以实时反馈到教师端PC；

所述通信单元，用于人工智能处理模块、信息采集模块和教师信息模块之间进行相互通信，所述通信单元通过无线设备或有线连接的方式与所述信息采集模块、所述教师信息模块进行信息交流；

其特征在于，所述计算单元包括眼球数据处理单元和图像数据处理单元；

所述眼球数据处理单元，用于课堂练习过程中，通过构建眼球动作模型对老师布置的课堂习题完成情况进行监测，根据学生双眼动作确定学生眼球注视位置，分析学生动作行为得到课堂练习题的最佳选项；

所述图像数据处理单元，用于对采集到的图像面部信息特征进行分析，通过构建人脸识别模型分析不同面部特征，得出学生在上课过程中的学习状态，所述学习状态包括面部情绪、面部专注程度；

其特征在于，所述眼球数据处理单元用于获取学生眼球视线焦点数据，将客户端PC显示屏分为1、2、3、4四个区域，对应课堂练习题目中的A、B、C、D四个选项，根据学生初始眼球位置信息结合眼球位置转动偏移距离，获取学生眼球运动轨迹，确定学生眼球目光最终停留屏幕位置，所得位置与客户端PC显示屏区域进行匹配；

在每一个做题周期内，所述学生眼球目光对1、2、3、4任一屏幕区域查看次数集合为N＝{n₁,n₂,n₃,n₄},所述学生眼球目光对1、2、3、4任一屏幕区域每次查看时间集合为：

T_A＝{t₁,t₂,…,t_a}；

T_B＝{t₁,t₂,…,t_b}；

T_C＝{t₁,t₂,…,t_c}；

T_D＝{t₁,t₂,…,t_d}；

其中，T_A为学生眼球目光对1屏幕区域查看时间的集合，t₁,t₂,…,t_a分别表示学生每次查看1屏幕区域的时间；

其中，T_B为学生眼球目光对2屏幕区域查看时间的集合，t₁,t₂,…,t_b分别表示学生每次查看2屏幕区域的时间；

其中，T_C为学生眼球目光对3屏幕区域查看时间的集合，t₁,t₂,…,t_c分别表示学生每次查看3屏幕区域的时间；

其中，T_D为学生眼球目光对4屏幕区域查看时间的集合，t₁,t₂,…,t_d分别表示学生每次查看4屏幕区域的时间；

根据公式：

其中，T_总A、T_总B、T_总C、T_总D分别表示学生对1、2、3、4四个屏幕区域查看时间总和；

对屏幕区域查看次数进行冒泡排序，将集合内元素按照排列顺序进行比较，数值大的元素置于集合末位，得出查看次数最多的区域；

计算每一个屏幕区域时间总和，进行冒泡排序，得出查看时间最长的屏幕区域，将查看时间与查看次数计算结果进行比对，二者结果一致学生端PC屏幕自动出现学生选择结果，针对这一结果所述眼球数据处理单元会将学生选择结果通过通信单元反馈到教师端。