一种可调节书桌用智能交互教学平台的制作方法
本发明涉及智能教学管理，具体为一种可调节书桌用智能交互教学平台。
背景技术：
1、随着互联网技术和直播平台的迅速发展，开展网络直播教学的教师也越来越多，直播教学已经成为教学的主要方法之一，但直播教学中教师的质量良莠不齐，因此对直播教学中教师教学质量的分析显得尤为重要。目前对教师直播教学质量分析主要对教师直播教学时的学员签到率、学员互动积极性和学员后续测验成绩等方面进行监测，进而对教师直播教学质量进行分析。
2、现有技术中，通过大批量应用智能调节书桌帮助学生实现更加轻松地听课过程；同时，开发智能交互教学平台对教师教学过程中的教学质量进行监测，并通过对学生对教师上课的反馈来判断学生的上课体验感和学习效率情况。但在部分线上教学场景中，仍然会出现教师教学重点时间段与学生的高专注力听课时间段产生区域时间差的问题，学生在经过长时间的认真学习后，很容易产生学习疲劳，在课程后段的教学重点时段，难以集中注意力听课和思考，导致学生的学习效率低下，智能调节书桌也无法实现有效的疲劳调节效果。因此，设计人性化程度高和教学交互监测能力强的一种可调节书桌用智能交互教学平台是很有必要的。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种可调节书桌用智能交互教学平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种可调节书桌用智能交互教学平台，包括数据采集模块、平台交互模块和调节模块，所述数据采集模块用于获取学员学习过程中所使用设备内的相关信息；所述平台交互模块用于对教师上课及学生听课情况进行交互监测；所述调节模块用于通过学生的上课设备输出相应的指令，所述数据采集模块、所述平台交互模块和所述输出模块相互通讯连接；
3、所述平台交互模块包括学生学习状态分析模块，所述学生学习状态分析模块用于通过上课时教师与学员的交互情况，分析学生的实时学习状态；
4、所述学生学习状态分析模块进一步包括专注力监测子模块，所述专注力监测子模块用于监测学生上课的专注力情况；
5、可调节书桌四周桌角外侧设有书桌调节机械装置，其中所述机械装置与书桌桌角外侧通过数个吸附装置相连接，所述机械装置另一端与智能交互教学平台的教学显示器相互电连接，所述教学显示器内的控制终端实时将检测运行方法获取的调节指令进行输出。
6、根据上述技术方案，所述数据采集模块包括教学平台信息采集模块和学习书桌信息采集模块，所述教学平台信息采集模块用于获取线上教学平台的相关信息；所述学习书桌信息采集模块用于收录学生上课使用配套学习书桌的相关信息。
7、根据上述技术方案，所述平台交互模块还包括桌面受力检测模块、力传感器检测单元和摄像单元，所述桌面受力检测模块用于对学生对桌面施加的压力情况进行检测；所述力传感器检测单元用于检测书桌桌面目标区域内的受力值；所述摄像单元用于拍摄学生及书桌画面信息。
8、根据上述技术方案，所述学生学习状态分析模块还包括差异率分析子模块，所述差异率分析子模块用于分析学生学习状态与专注力节点的差异率值。
9、根据上述技术方案，所述输出模块包括装置调节模块和提示模块，所述装置调节模块用于对学员配套书桌上相关设备的调节；所述提示模块用于在教学平台检测到学员的注意力过低通过教学终端输出集中注意力的提示内容。
10、根据上述技术方案，所述智能交互教学平台的运行方法主要包括以下步骤：
11、步骤s1：在目标教学平台的教学终端内接入可调节书桌及其检测运行方法的相关程序；
12、步骤s2：在此次教学课时间内，实时对学生手臂对书桌桌面施加的压力大小进行监测；
13、步骤s3：预测学生听课专注力和教师教学重点对应程度节点随时间的变化情况，并统计学生的学习状态与专注力节点的差异率值，交互教学平台根据差异率信息，通过所述教学显示器内的控制终端将最终获取的调节指令输入所述调节机械装置，及时对学生配套书桌进行调节；
14、步骤s4：系统通过提示模块，对长时间处于高差异率的学生进行提示，以便于协助学生更好得吸收教学内容。
15、根据上述技术方案，所述步骤s2进一步包括：
16、步骤s21：在教学课程开始后，教学显示器内的控制终端将上课指令传输至书桌调节机械装置内，并根据教学显示器上的摄像头以恒定角度拍摄学生的上半身画面，自动调节书桌桌脚出的四个拉伸装置，使得学生的脸部区域完全进入摄像画面，并将书桌拉伸装置内的桌支撑脚长度值固定；
17、可调节书桌的下部桌角内依次设有四个可用于支撑地面的拉伸装置，可用于调节书桌桌面相对于地面的水平高度；
18、步骤s22：通过设置于书桌桌面书本摆放及学生双手落位区域下的力传感器检测单元每间隔5秒获取检测到的压力值f总，通过数据库获取两个书桌压力值的界限值f01和界限值f02，并与监测时间段内书桌压力值f总的平均值大小进行对比，当力传感器检测单元检测到压力值小于界限值f01时，判断当前学生为听课状态；当力传感器检测单元检测到压力值大于界限值f01且小于界限值f02时，判断当前学生为记录笔记与听课之间的混合状态；当力传感器检测单元检测到总压力值大于界限值f02时，判断当前学生为记录笔记状态，其中，监测时间段的时间长度为x分钟，x的值根据线上课堂的总时间决定，x的最大值为3；
19、书桌压力值f总的获取方法具体为：f总＝f1+f2，其中f1为学生双手正常平放在书桌上时的压力值、f2为学生握笔对书桌上的书本施加的压力值。
20、根据上述技术方案，所述步骤s3进一步包括：
21、步骤s31：在线上课堂中设置若干个程序节点，其中，程序节点的设置方式主要包括：
22、当课堂终端识别到教师在线上教学平台第一次发布题目时，将当前时间设置为第一程度节点01，并教师后续在平台上发布不同题目时将当前时间设置为第一程度节点0x，其中x为在监测时间段内教师在课堂上目前发布的总练习题数量；
23、当课堂终端识别到教师在线上教学平台第一次将回答问题的主屏幕传输指向某个学生用户时，将当前时间设置为第二程度节点01，并教师后续在平台上将回答问题的主屏幕传输指向其他学生用户时，将当前时间设置为第二程度节点0y，其中y为在监测时间段内教师在课堂上同学回答问题的总次数；
24、统计第一程度节点0i1与第二程度节点0i2在课堂内所对应时间差低于η秒的次数共w次，则在当前线上教学课堂内，已出现的注意力节点个数s＝x+y-w，其中，η为最低节点分隔时间，i1为x次发布问题中随机选取的某一次发布问题的对应次数，i2为y次学生回答问题中随机选取的某一个回答问题的对应次数。
25、步骤s32：系统在课堂内已出现的两个相邻注意力节点之间，统计学生的学习状态与专注力节点的差异率值，其中差异率值的取值为0或1，并将学生当前已监测的差异率总值输出，当差异率超过额定值后，判定当前学生已到达学习疲劳状态。
26、根据上述技术方案，所述步骤s32进一步包括：
27、步骤s321：当系统识别到学生当前已到达疲劳状态后，教学显示器内的控制终端将调节指令向书桌内调节机械装置进行输出，调节机械装置接收到指令后，通过操控书桌下方与书桌桌面相连接的摇杆进行向学生座椅方向进行摆动，并通过桌角四周的吸附装置控制书桌的摆动角度，摆动角度其中s0为所述步骤s32中统计的学生当前已监测的差异率总值，ψ为调节角度限定系数；
28、步骤s322：当摆动角度θ超过最大安全摆放角度后，通过摄像头拍摄并识别书桌桌面学生书本的摆放位置，并定位该书本摆放位置与的摆动角度方向一侧的横置区域，通过延伸所述横置区域内的阻隔装置，保证书本在桌面上能够稳定停留。
29、根据上述技术方案，所述步骤s321中，若通过所述步骤s32的监测方法监测到学生的学习疲劳状态并传输相应的调节指令到该学生书桌的机械装置，执行相应操作后，将当前已出现的s个程序节点累积的差异率总值清零，并将程序节点的数量衰减为当前总值的β％，并重新对之后相邻程序节点产生的差异率进行统计，重复步骤s3，直到书桌到达最大调节角度后停止；
30、其中，衰减比率β％的大小与后续监测差异率中出现0的比率大小呈反比，衰减比率β％的变化范围为[0，60％]。
31、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过专注力监测子模块，使用对学生手臂在书桌上对书桌按压力的监测和分层分析，分别判断学生在不同时段的专注力情况，相对于普通的图像识别反馈针对学生的听课状态更加精准，适用范围更广；通过差异率分析子模块，对学生在相邻时间节点之间注意力对应学习状态产生的差异率统计方法，实现了对学生学习状态的实时监测，帮助系统在短时间内精确判断学生是否出现率学习疲劳的情况，并及时调节，大大提高了学生的上课效率；通过调节模块对书桌的倾斜角度进行调节，可帮助学生在课程后段出现疲劳的情况下有效通过坐姿的调整来缓解疲劳，提高上课效率。
技术特征：
1.一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：包括数据采集模块、平台交互模块和调节模块，所述数据采集模块用于获取学员学习过程中所使用设备内的相关信息；所述平台交互模块用于对教师上课及学生听课情况进行交互监测；所述调节模块用于通过学生的上课设备输出相应的指令，所述数据采集模块、所述平台交互模块和所述输出模块相互通讯连接；
2.根据权利要求1所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述数据采集模块包括教学平台信息采集模块和学习书桌信息采集模块，所述教学平台信息采集模块用于获取线上教学平台的相关信息；所述学习书桌信息采集模块用于收录学生上课使用配套学习书桌的相关信息。
3.根据权利要求2所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述平台交互模块还包括桌面受力检测模块、力传感器检测单元和摄像单元，所述桌面受力检测模块用于对学生对桌面施加的压力情况进行检测；所述力传感器检测单元用于检测书桌桌面目标区域内的受力值；所述摄像单元用于拍摄学生及书桌画面信息。
4.根据权利要求3所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述学生学习状态分析模块还包括差异率分析子模块，所述差异率分析子模块用于分析学生学习状态与专注力节点的差异率值。
5.根据权利要求4所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述输出模块包括装置调节模块和提示模块，所述装置调节模块用于对学员配套书桌上相关设备的调节；所述提示模块用于在教学平台检测到学员的注意力过低通过教学终端输出集中注意力的提示内容。
6.根据权利要求5所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述智能交互教学平台的运行方法主要包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述步骤s2进一步包括：
8.根据权利要求7所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述步骤s3进一步包括：
9.根据权利要求8所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述步骤s32进一步包括：
10.根据权利要求9所述的一种可调节书桌用智能交互教学平台，其特征在于：所述步骤s321中，若通过所述步骤s32的监测方法监测到学生的学习疲劳状态并传输相应的调节指令到该学生书桌的机械装置，执行相应操作后，将当前已出现的s个程序节点累积的差异率总值清零，并将程序节点的数量衰减为当前总值的β％，并重新对之后相邻程序节点产生的差异率进行统计，重复步骤s3，直到书桌到达最大调节角度后停止；
技术总结
本发明公开了一种可调节书桌用智能交互教学平台，包括数据采集模块、平台交互模块和调节模块，平台交互模块用于对教师上课及学生听课情况进行交互监测，数据采集模块、平台交互模块和输出模块相互通讯连接，本发明，通过专注力监测子模块，使用对学生手臂在书桌上对书桌按压力的监测和分层分析，分别判断学生在不同时段的专注力情况，使监测更加精准，适用范围更广；通过差异率分析子模块，实现了对学生学习状态的实时监测，大大提高了学生的上课效率；通过调节模块对书桌的倾斜角度进行调节，可帮助学生在课程后段出现疲劳的情况下有效通过坐姿的调整来缓解疲劳，本发明，具有人性化程度高和教学交互监测能力强的特点。
技术研发人员：詹建兵
受保护的技术使用者：江苏新尚家具制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23