一种基于脑电信号的家教辅助系统的制作方法

本发明涉及智能辅助设备技术领域，具体涉及一种基于脑电信号的家教辅助系统。

背景技术：

通过网络家教，学生只需坐在电脑面前就可以和家教老师进行一对一或者多对一的课堂教学。

网络家教具有传统家教不具备的优点，比如老师不需要场地授课，学生不需要奔波从而节省时间，家教视频可以存储并反复学习等。然而老师在给学生授课时并不在一起，老师仅仅通过显示器上的视频通话无法实时且准确的掌握学生当前的情况，这样会让学生效率低下，学不进去，从而导致成绩下降；老师没有掌握学生的基本状况也会导致教学方式或教学内容不合适。因此，如何提高网络家教的授课效率，保证教学质量成为亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明为解决如何提高网络家教的授课效率，保证教学质量的技术问题，提供了一种基于脑电信号的家教辅助系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于脑电信号的家教辅助系统，包括：脑电信号监测设备，所述脑电信号监测设备用于采集学生的脑电信号；第一终端设备，所述第一终端设备用于接收所述脑电信号监测设备采集的脑电信号；第二终端设备，所述第二终端设备与所述第一终端设备进行通信连接以接收所述脑电信号，并根据所述脑电信号获取所述学生的专注状态，以及对所述学生的专注状态进行显示。

所述的基于脑电信号的家教辅助系统还包括：第三终端设备，所述第三终端设备与所述第二终端设备进行通信连接以接收所述学生的专注状态。

所述脑电信号监测设备包括：脑电信号采集器，所述脑电信号采集器用于采集原始脑电信号；信号放大器，所述信号放大器用于对所述原始脑电信号进行放大；数据转换芯片，所述数据转换芯片用于对放大后的脑电信号进行处理、数据格式的转换和数据的打包压缩；发送模块，所述发送模块与所述第一终端设备进行通信连接，以将打包后的数据发送至所述第一终端设备；电源，所述电源用于为所述脑电信号监测设备供电。

所述脑电信号监测设备为耳机形式的设备，所述脑电信号监测设备包括两个外壳和连接所述两个外壳的头梁，其中，所述脑电信号采集器和所述信号放大器设置在所述外壳上，所述数据转换芯片、所述发送模块和所述电源设置在所述头梁上。

所述第二终端设备根据所述脑电信号提取出所述学生的专注度，并显示所述学生的专注度，以及在所述学生的专注度低于预设阈值且持续预设时间时，以预设的颜色显示所述学生的专注度。

对于不同的学生，所述预设阈值相同或不同。

其中，所述第一终端设备由所述学生持有，所述第二终端设备由网络家教老师持有，所述第三终端设备由所述学生的家长持有。

所述第一终端设备和所述第二终端设备为电脑，所述第三终端设备为移动终端。

本发明的有益效果：

本发明通过脑电信号监测设备采集学生的脑电信号，然后通过第一终端设备与第二终端设备之间的通信将脑电信号传输到第二终端设备，并由第二终端设备根据脑电信号获取学生的专注状态，以及对学生的专注状态进行显示，由此，能够对学生的专注状态进行实时监控，从而便于家教老师对授课环节进行调整，提高授课效率，保证教学质量。

附图说明

图1为本发明实施例的基于脑电信号的家教辅助系统的方框示意图；

图2为本发明一个实施例的基于脑电信号的家教辅助系统的方框示意图；

图3为本发明一个实施例的穿戴式设备的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的第二终端设备的显示界面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的基于脑电信号的家教辅助系统，包括脑电信号监测设备10、第一终端设备20和第二终端设备30。其中，脑电信号监测设备10用于采集学生的脑电信号；第一终端设备20用于接收脑电信号监测设备10采集的脑电信号；第二终端设备30与第一终端设备20进行通信连接以接收脑电信号，并根据脑电信号获取学生的专注状态，以及对学生的专注状态进行显示。

具体地，第二终端设备30可根据脑电信号提取出学生的专注度，并显示学生的专注度，以及在学生的专注度低于预设阈值且持续预设时间时，以预设的颜色显示学生的专注度。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的基于脑电信号的家教辅助系统还可包括第三终端设备40，第三终端设备40与第二终端设备30进行通信连接以接收学生的专注状态。

其中，第一终端设备20由学生持有，第二终端设备30由网络家教老师持有，第三终端设备40由学生的家长持有。在本发明的一个具体实施例中，第一终端设备20和第二终端设备30为电脑，第三终端设备40为移动终端。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，脑电信号监测设备10包括脑电信号采集器11、信号放大器12、数据转换芯片13、发送模块14和电源15。脑电信号采集器11用于采集原始脑电信号；信号放大器12用于对原始脑电信号进行放大；数据转换芯片13用于对放大后的脑电信号进行滤波、降噪等处理、数据格式的转换和数据的打包压缩；无线发送模块14与第一终端设备20进行通信连接，以将打包后的数据发送至第一终端设备20；电源15用于为脑电信号监测设备10供电。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，脑电信号监测设备10为耳机形式的设备，脑电信号监测设备10包括两个外壳01和连接两个外壳的头梁02，其中，脑电信号采集器11和信号放大器12设置在外壳01上，数据转换芯片13、发送模块14和电源15设置在头梁02上。

在本发明的一个具体实施例中，电源15可包括电池盒和外接电源接口。电池和外接电源均通可以通过开关为脑电信号监测设备10持续供电，这大大加强了持续供电的可靠性，保证了脑电信号监测设备10的工作时间。此外，该脑电信号监测设备10没有噪声，不会影响学生正常的学习。

通过上述实施例的基于脑电信号的家教辅助系统，可实施一种学生家教注意力的观察方法，包括以下步骤：

第一步：学生佩戴用于采集脑电信号的脑电信号监测设备，并且打开开关，待家教老师电脑终端采集到数据后，开始上课。

第二步：脑电信号监测设备开始工作，持续采集学生上课时的脑电信号。

第三步：采集到的脑电信号进过降噪、过滤等处理后传入信号放大器进行放大，信号放大器将处理过后的数据传入数据转换芯片，数据转换芯片通过专用算法将脑电信号转换为特定的脑波数据并进行打包压缩。

第四步：打包后的数据通过发送模块发送给学生持有的电脑，学生持有的电脑通过互联网把数据传输给家教老师持有的电脑。

第五步：家教老师持有的电脑中的数据处理模块提取出专注度，同时数值在家教老师持有的电脑的显示屏上进行显示。家教老师持有的电脑的显示界面可以如图4所示，家教老师持有的电脑在与学生持有的电脑进行网络家教的过程中，可实时显示每个学生的专注度。

第六步：家教老师持有的电脑实时接收到的专注度与预存在数据分析比较模块内的专注度阈值进行比较，当接收到的专注度值低于预设阈值时，并且持续时间超过3分钟，则显示屏上学生对应的专注度字体变红。这个时候老师可以根据视屏中学生的状况判断学生的状况，并调整接下来的授课方式或者短暂下课休息一会。

第七步：如果调整过后学生仍然开小差或者学生态度恶劣不听老师的话，老师就可以通过电脑把专注度数据发送给家长持有的移动终端，让家长督促学生学习。

需要说明的是，对于不同的学生，上述用于判断专注度是否过低的预设阈值相同或不同。也就是说，在本发明的一个实施例中，可以设置统一的预设阈值。在本发明的另一个实施例中，也可针对不同年级的学生，或针对每个学生设置不同的预设阈值。此外，学生的专注度受其它各方面的影响，当学生在认真思考时，大脑的专注度会保持在一个特定的范围，但是遇到不会的知识点时，因为焦虑和迷茫会导致专注度发生剧烈下降。因此当显示屏上学生专注度数值低于设定阈值而变红时，授课老师可以根据授课的情况做以下针对措施：如果是专注度缓慢下降，可以下课休息5到10分钟；如果专注度是突然下降，老师可以询问学生是否有没有听懂的知识点，或者是哪里存在疑惑，需要重新复述一遍；如果是专注度不断波动，表明学生在开小差，这个时候需要老师对学生进行提醒警告；如果上述措施均无效，或者学生态度恶劣，顶撞老师，则老师可以自行选择是否通过电脑把专注度数据发送到家长的移动终端中，让家长来督促学生学习或者教育。

根据本发明实施例的基于脑电信号的家教辅助系统，通过脑电信号监测设备采集学生的脑电信号，然后通过第一终端设备与第二终端设备之间的通信将脑电信号传输到第二终端设备，并由第二终端设备根据脑电信号获取学生的专注状态，以及对学生的专注状态进行显示，由此，能够对学生的专注状态进行实时监控，从而便于家教老师对授课环节进行调整，提高授课效率，保证教学质量。

此外，通过将学生的专注状态发送至家长所持终端，能够让家长协助督促学生的学习，充分发挥了智能化和人性化的特点。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。