[发明专利]脑科学智慧教室

摘要

本发明公开了一种脑科学智慧教室，包括学生工作站、服务器、教师工作站、远程访问端和云系统；其工作流程包括：采集被测试者原始脑电数据；获取被测试者实时的脑认知能力；获得被测试者兴趣度、吸引度、专注度、识记度四项指标；对第三步中的四项指标利用滑动时间窗方法计算其动态变化；通过数据服务器接收来自学生工作站的数据进行分析；通过网页服务器智能推送解决方案。本发明能够更客观、更直接、更实时、更科学地反映出个人或群体的专注力、认知能力、学习能力和教学与培训效果，并根据测评结果自动给予有针对性的解决方案，测评与推送过程人工干预少，简便易行，对实施者的专业要求完全控制在现有教学与培训机构可操作的范围内。

主权项

1.一种脑科学智慧教室，包括学生工作站、服务器、教师工作站、远程访问端和云系统；其特征在于：脑科学智慧教室的工作流程包括以下六个步聚：第一步：在学生工作站让被测试者穿上智能脑电设备，进入给定的认知环境或者进入实际的学习环境，通过智能脑电设备获取被测试者脑电波；脑电波在智能脑电设备中完成模数转换、数字化的脑电波通过蓝牙发送到学生工作站；第二步：学生工作站接收来自脑电设备的数据进行分析，脑电的原始波形看似杂乱无章，通过数据服务器中的脑电波分析软件，算法将原始波形滤波，通过傅里叶变换将时域信号转换到5个频域波段上，得出能量数值；再将这些能量值按时间段的先后安放回时间轴，得到脑电各个波段随时间变化的能量数据；第三步：软件以第二步中的能量数据为基础，计算得到以下核心指标：①由双侧前额叶的alpha频段能量做计算，得到兴趣度；这项指标能反映受测者对培训内容的喜好程度；②由额叶与顶叶的脑电波能量计算，得到吸引度；这项指标反映受测者对培训的投入和浸入程度；③由额叶的beta频段能量做计算，得到专注度；这项指标反映受测者在培训中投入的注意力，即认知负荷；④由theta频段能量做计算，得到识记度；这项指标反映与记忆编码相关的脑活动，受测者对培训内容主动记忆的程度，与被测试者的长期培训效果有关联；第四步：对第三步中的四项指标利用滑动时间窗方法计算其动态变化：以10秒钟为一个时间窗，利用该时间窗内的数据可进行一次效果指标的计算，然后将时间窗移动1秒，用新的时间窗内的数据重新进行效果指标的计算；可以获得时间分辨率为1秒的效果指标的动态变化曲线；该曲线的变化趋势反映培训内容的改变带来的效应；可以实时测得课堂上的每位被测试者是否跟上了课堂节奏、是否在专心听讲、是否对课堂内容感兴趣；第五步：通过数据服务器接收来自学生工作站的数据进行分析，通过数据服务器中的软件并结合应用经验，以及被测试者测评结果数据和当前数据进行比对分析，获得被测试者在实际的学习环境中的兴趣度、吸引度、专注度、识记度等多个维度的数据；服务器实时自动综合分析全班数据，形成反映全班整体课堂状态以及教学效果的数据，并将关键数据上传至云系统；第六步：通过网页服务器智能推送解决方案，以第三步、第四步、第五步中的脑电波数据分析、兴趣度、吸引度、专注度、识记度四项指标，云系统依据被测者数据和大数据模型得出对每个被测试者的个性化解决方案，通过网页服务器将个性化的建议和解决方案推送给学员。