[发明专利]基于学习行为的智能科技教学系统及控制方法

说明书

本发明属于智能教学领域，具体涉及了一种基于学习行为的智能科技教学系统及控制方法，旨在解决现有科技教学系统对学生综合测评效果不佳，导致课程和教学推荐建议难以满足要求的问题。本发明包括：数据采集与存储子系统，采集学习者视频并提取行为特征以及采集每个元件在学习过程中的移动信息后进行信息存储；数据分析与处理子系统，对信息进行数据降维后计算学习者各科技素质测评结果，并生成可视化的图形、图表，通过推荐机制生成课程及教学方法建议。本发明综合视频数据和物联网数据，结合学习认知行为的测评模型，对学习者知识水平、思维能力、科技素养进行综合评价，通过推荐机制为教学者和学习者提供教学和学习推荐，支持科技教育的个性化。

技术领域

本发明属于智能教学领域，具体涉及了一种基于学习行为的智能科技教学系统及控制方法。

背景技术

随着国家新一代人工智能发展战略和教育综合改革的推进，产学研各界积极投入，掀起了全民科技教育的大潮，校内校外各类科技类课程和教育装备大量推出。特别是针对中小学生的人工智能启蒙教育最为火热，这使得学生学习到了基础科技知识、锻炼了动手实践能力，并磨练出了解决问题的思维能力。然而，当前良莠不齐的教学设备与教学课程也凸显出科技教育测评标准的缺失，如何有效评价科技教育对学生综合素养的提升作用，制定个性化培养方案，是一个亟待解决的问题。

在科技教育领域，传统评测学生综合素养的方法是统计学生的纸质或计算机考试试卷，对学生各方面的素质和能力进行多个维度方向的综合评判，得到可视化的结果。然而，由于试题测试时间和内容有限，使得这种方法不能全面反映学生的知识、能力和素养。同时，考试仅能代表结果性评价，不能深层展示学习过程的动手实践和思维技能，由考试所体现出的短期教学的效果，难以反映学生的综合知识水平和素质能力结构，更不能预测学生的发展潜力和未来优势。

近年来，随着机器学习和深度学习技术的重大突破，计算机在视觉处理、图像处理、语音识别等多种应用场景均取得超越人类的能力。基于视频的学习行为识别技术已经开始应用到智能在线教育平台、智慧教室、智能监考等方面，并取得显著效果。然而，视频行为识别对于遮挡、快速移动等行为会出现识别不准确或者错误的情况，所以仅仅依靠视频行为识别技术开展学生综合测评效果不佳。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有科技教学系统对学生的学习过程数据采集不全，从而导致综合测评效果不佳及个性化教学策略和学习策略推荐难以满足需求的问题，本发明提供了一种基于学习行为的智能科技教学系统，该智能科技教学系统包括数据采集与存储子系统和数据分析与处理子系统；

所述数据采集与存储子系统，用于采集学习者视频行为信息并提取行为特征，通过设置于学习者学习过程元件中的接触式传感器，获取每个元件在学习过程中的移动信息，并存储提取的学习者视频行为信息对应的行为特征以及每个元件在学习过程中的移动信息；

所述数据分析与处理子系统，用于对所述学习者视频行为信息对应的行为特征以及每个元件在学习过程中的移动信息进行数据降维，并计算学习者各科技素质测评结果后，生成可视化的图形、图表；还用于根据可视化的学习者各科技素质测评结果，通过推荐机制生成课程及教学方法建议。

在一些优选的实施例中，所述数据采集与存储子系统包括视频信息采集单元、视频行为提取单元、模块移动信息采集单元、学习行为数据存储单元；

所述视频信息采集单元，用于采集学习者视频行为信息；

所述视频行为提取单元，基于所述视频信息采集单元采集的学习者视频行为信息，通过基于深度学习的方法提取行为特征；

所述模块移动信息采集单元，通过设置于学习者学习过程元件中的接触式传感器，获取每个元件在学习过程中的移动信息；

所述学习行为数据存储单元，用于存储提取的学习者视频行为信息对应的行为特征以及每个元件在学习过程中的移动信息。