一种基于眼跟踪的教学质量测试方法及系统与流程

本发明涉及电子教学领域，尤其涉及一种基于眼跟踪的教学质量测试方法及系统。

背景技术：

随着社会的日益发展，教育问题也得到了越来越多的关注，国家对于教育事业的投入也逐年增加。面对如此境况，对于教学过程中的质量以及学生学习期间的听课质量也成为众多家长和老师所密切关心的问题。

对教师的授课质量和每个学生的听课质量的测评，可以用于教学方法的改进。传统教学方法和当前电子教学系统都是依赖测验和考试来评测教学质量的。尽管测验和考试作为评测学生对知识的记忆和理解程度的一种标准化是不可或缺的，但是仍然有其自身的局限性：

1)测验和考试并不能完全反映授课的有效性，学生可以通过自学来完成测验和考试；

2)测验和考试对知识的覆盖面有限，因而有很大的偶然性；

3)测验和考试占用较多的教学实践，包括教师设计题目的时间，学生作答的时间和教师阅卷的时间等；

4)测验和考试教学质量的评估是比较单一的，教师和学生比较难通过成绩来分析教学的问题及改进方法。

技术实现要素：

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种基于眼跟踪的教学质量测试方法，所述方法包括：

接收第一区域信息，所述第一区域信息为展示教学课程材料区域所对应的区域信息；

接收第二区域信息，所述第二区域信息为学生眼睛注视区域所对应的区域信息；

根据所述第一区域信息和第二区域信息获得教学质量参数。

优选地，所述接收第二区域信息的过程包括：接收红外线眼动仪发送的区域信息，所述红外线眼动仪设置在展示教学课程材料区域，用于追踪学生眼睛的移动状态，并生成学生眼睛移动状态所对应的区域信息。

优选地，所述接收第二区域信息的过程包括：接收穿戴式眼动仪发送的区域信息，所述穿戴式眼动仪佩戴在学生身体上，用于与学生眼睛同步移动，获得学生眼睛注视区域所对应的区域信息。

为解决上述技术问题之一，本发明提供了一种基于眼跟踪的教学质量测试系统，所述系统包括显示装置、区域采集装置和教学质量测试装置；

所述显示装置，用于向学生展示教学课程材料；

所述区域采集装置，用于采集第二区域信息，所述第二区域信息为学生眼睛注视区域所对应的区域信息；

所述教学质量测试装置包括处理器，所述处理器设置有处理器可执行的操作指令，以执行如下操作：

接收第一区域信息；

接收第二区域信息；

根据所述第一区域信息和第二区域信息获得教学质量参数；

所述第一区域信息为展示教学课程材料区域所对应的区域信息。

优选地，所述区域采集装置为红外线眼动仪，所述红外线眼动仪设置在显示装置上，用于追踪学生眼睛的移动状态，并生成学生眼睛移动状态所对应的区域信息发送至教学质量测试装置。

优选地，所述区域采集装置为穿戴式眼动仪，所述穿戴式眼动仪佩戴在学生身体上，用于与学生眼睛同步移动，获得学生眼睛注视区域所对应的区域信息。

本发明的有益效果如下：本发明通过将教学重点区域与学生眼睛关注区域进行比对，能够清楚的了解学生的注意力是否在课堂，以此为依据对教学质量进行测试。与传统测验和考试对教学质量进行评价的方式相比较，本发明能够监测整个教学过程，反映授课的有效性；有较大的知识覆盖面，对教学质量评测更加客观；不占用教学时间；测试结果可以是多元化的，比如显示学生注意力变化曲线，或者评估学生对某一知识点的掌握程度，再或者学生对教学方式的喜爱程度等等。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的基于眼跟踪的教学质量测试方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的基于眼跟踪的教学质量测试系统的原理图。

具体实施方式

为了使本发明实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例提出了一种基于眼跟踪的教学质量测试方法，所述方法包括：

s101，接收第一区域信息。

具体的，本实施例所述的第一区域信息为展示教学课程材料区域所对应的区域信息。所述展示教学课程材料区域可以为教师讲台区域、教师本人所在区域、教师授课所使用的教学器材放置区域、教学材料投射区域或者学生面前的书本或显示器区域等等。同时，所述第一区域信息也可以为动态信息，比如当展示多页ppt时，由于页面布局的原因，每一页可以有自身所对应的第一区域信息。总的来说就是学生在上课时所需要关注的区域。

s102，接收第二区域信息。

具体的，本实施例所述的第二图像区域为学生眼睛注视区域所对应的区域信息，也就是说学生在上课期间眼睛视力范围所囊括的区域。对该区域图像进行获取的方式可以采用以下两种方式：

其一，可以在学生的前方或者需要学生注视的区域中放置一个红外线眼动仪，该红外线眼动仪可以实时采集学生眼睛的移动状态，通过眼睛的移动状态就可以相应的推断出学生在上课期间眼睛的注视范围在哪里。相应的，可以放置在在学生面前的显示器上，或者学生前方区域中，只要能够采集到学生眼睛的移动状态即可。

其二，可以在学生自身佩戴一个穿戴式眼动仪，在大多数情况下，对于学生来说，如果一个学生的注意力一直追随授课老师或者教学的内容的话。此时，可以在学生头部佩戴一个穿戴式眼动仪，以此来直接获取学生眼睛注视区域所对应的区域信息。

就目前教学领域的实际状况而言，采用红外线眼动仪等非佩戴式的眼动仪来采集学生眼睛的移动状态的方案是最为实际的。该方式的成本较低，而且安装方便，也便于统一管理。

当然，本实施例中虽然提供了上述两种获取学生眼睛注视区域所对应的区域信息的方式，但是对于本领域技术人员而言，只要是能够实现本实施例中获取区域信息的目的的方式都应该落在本实施例所述方法的保护范围内。

另外，本实施例所述的第一区域信息和第二区域信息可以为坐标信息或者图像信息等能够表达区域位置的信息，本实施例在此处不进行限定。

s103，根据所述第一区域信息和第二区域信息获得教学质量参数。

具体的，在获取第一区域信息和第二区域信息后，本实施例通过统计第一区域信息和第二区域信息的命中率来获取教学质量参数：

其中，a为教学质量参数，b为第一区域信息所对应的第一区域参数，c为第二区域信息所对应的第二区域参数，i为指示函数，t为样本总个数，t为自变量。

第一区域信息和第二区域信息均按时间采样，共t个样本。自变量满足时指示函数值为1，否则为0。

除此之外，本实施例中所述的获取教学质量参数的方式也可以采用更为准确和更为灵活的人工神经网络进行替代。人工神经网络的训练可以有很多种方式，其中一种方式就是通过随堂测验来形成训练数据。

对应的，如图2所示，本实施例还提出了一种基于眼跟踪的教学质量测试系统，所述系统包括显示装置、区域采集装置和教学质量测试装置；

所述显示装置，用于向学生展示教学课程材料；

所述区域采集装置，用于采集第二区域信息，所述第二区域信息为学生眼睛注视区域所对应的区域信息；

所述教学质量测试装置包括处理器，所述处理器设置有处理器可执行的操作指令，以执行如下操作：

接收第一区域信息；

接收第二区域信息；

根据所述第一区域信息和第二区域信息获得教学质量参数；

所述第一区域信息为展示教学课程材料区域所对应的区域信息。

具体的，本实施例所述的第一区域信息为展示教学课程材料区域所对应的区域信息，也就是显示装置所在区域。所述显示装置在本实施例中是属于较为宽泛的名称，实质上可以为教师讲台区域、教师本人所在区域、教师授课所使用的教学器材放置区域、教学材料投射区域或者学生面前的书本或显示器区域等等。同时，所述第一区域信息也可以为动态信息，比如当展示多页ppt时，由于页面布局的原因，每一页可以有自身所对应的第一区域信息。总的来说就是学生在上课时所需要关注的区域。

本实施例所述的第二图像区域为学生眼睛注视区域所对应的区域信息，也就是说学生在上课期间眼睛视力范围所囊括的区域。对该区域图像进行获取的方式可以采用以下两种方式：

其一，可以在学生的前方或者需要学生注视的区域中放置一个红外线眼动仪，该红外线眼动仪可以实时采集学生眼睛的移动状态，通过眼睛的移动状态就可以相应的推断出学生在上课期间眼睛的注视范围在哪里。

其二，可以在学生自身佩戴一个穿戴式眼动仪，在大多数情况下，对于学生来说，如果一个学生的注意力一直追随授课老师或者教学的内容的话。此时，可以在学生头部佩戴一个穿戴式眼动仪，以此来直接获取学生眼睛注视区域所对应的区域信息。

当然，本实施例中虽然提供了上述两种获取学生眼睛注视区域所对应的区域信息的方式，但是对于本领域技术人员而言，只要是能够实现本实施例中获取区域信息的目的的方式都应该落在本实施例所述方法的保护范围内。

在获取第一区域信息和第二区域信息后，本实施例通过统计第一区域信息和第二区域信息的命中率来获取教学质量参数：

其中，a为教学质量参数，b为第一区域信息所对应的第一区域参数，c为第二区域信息所对应的第二区域参数，i为指示函数，t为样本总个数，t为自变量。

第一区域信息和第二区域信息均按时间采样，共t个样本。自变量满足时指示函数值为1，否则为0。

除此之外，本实施例中所述的获取教学质量参数的方式也可以采用更为准确和更为灵活的人工神经网络进行替代。人工神经网络的训练可以有很多种方式，其中一种方式就是通过随堂测验来形成训练数据。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。