[发明专利]一种课堂注意力评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种课堂注意力评估方法及系统，包括：S1、对采集到的一节课的课堂视频按帧进行头部姿态检测，得到各帧图像中学生所在的位置框以及头部姿态；获取各帧图像中的学生人数，将各帧图像中学生人数的众数记为学生总人数；S2、基于各帧图像中学生的头部姿态以及学生总人数，计算该节课的正抬头率和活跃指数；其中，正抬头率为头部姿态为正抬头的学生人数与学生总人数比值的平均值；活跃指数为学生头部姿态从非正抬头变为抬头姿态的频率的平均值；S3、计算该节课的正抬头率和活跃指数的乘积，得到该节课的注意力估计值。本发明设计了用来刻画课堂活跃状态的活跃指数，活跃指数与抬头率相互补充来评估课堂注意力，使得评估结果更加准确。

技术领域

本发明属于教育信息化技术领域，更具体地，涉及一种课堂注意力评估方法及系统。

背景技术

随着信息技术的发展，利用计算机监测分析课堂学习行为的方法系统也在不断出现。其中，课堂注意力的研究在教学研究领域的接受程度较高，通过对课堂注意力的分析研究可以达到辅助老师进行有效教学评估和教学反思的目的。

目前对于课堂注意力的研究通常有两种方法。一种是对学生脸部表情进行识别，建立起不同表情与注意力的关联关系，这种多适用于单人、近距离的在线教学场景；另一种则是对脸部或头部姿态的分析来完成，这种方法更适用于真实的课堂教学场景，而且其观测的内容也与人的主观感受比较接近，更容易被教学研究者所接受。但是之前大部分针对课堂注意力测量的研究，都几乎将抬头率等同于课堂注意力来对待。这种做法存在的问题就是对注意力刻画不够细腻，例如：在一个课堂上，同学们伴随着教师的讲解，同步翻阅着教材并积极记录着笔记，此时的抬头率和注意力就存在着一定的差异，评估得到的课堂注意力值的准确率较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种课堂注意力评估方法及系统，用以解决现有技术进行课堂注意力评估的准确率较低的技术问题。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种课堂注意力评估方法，包括以下步骤：S1、对采集到的一节课的课堂视频按帧进行头部姿态检测，得到各帧图像中学生所在的位置框以及头部姿态；分别统计各帧图像中学生所在的位置框个数，得到各帧图像中的学生人数，并将各帧图像中学生人数的众数记为学生总人数；其中，头部姿态包括：正抬头和非正抬头；正抬头为学生头部正面朝向教学信息源的抬头姿态；S2、基于各帧图像中学生的头部姿态以及学生总人数，计算该节课的正抬头率和活跃指数；其中，正抬头率为头部姿态为正抬头的学生人数与学生总人数比值的平均值；活跃指数为学生头部姿态从非正抬头变为抬头姿态的频率的平均值；S3、计算该节课的正抬头率和活跃指数的乘积，得到该节课的注意力估计值。

进一步优选地，步骤S2包括：S21、将一节课分为多个时间段，分别计算各时间段的正抬头率和活跃指数；S22、计算各时间段的正抬头率的平均值，得到该节课的正抬头率；

S23、计算各时间段的活跃指数的平均值，得到该节课的活跃指数。

进一步优选地，步骤S21包括：S211、分别统计T_i时间段内各帧图像中头部姿态为正抬头的学生人数，并计算T_i时间段内头部姿态为正抬头的学生人数与学生总人数比值的平均值，得到T_i时间段的正抬头率；S212、在T_i时间段内，分别对每一个学生统计其在相邻两帧图像中头部姿态发生变化、且其在后一帧图像中的头部姿态为正抬头的次数，得到每一个学生头部姿态发生相应变化的次数，并计算T_i时间段内学生头部姿态发生相应变化的频率的平均值，得到T_i时间段的活跃指数；其中，，m为一节课所对应的时间段个数。

进一步优选地，T_i时间段的正抬头率为：