智能课桌的使用方法及智能课桌系统与流程

本发明涉及课桌使用者学习状态检测技术领域，尤其涉及智能课桌的使用方法及智能课桌系统。

背景技术：

现今的教育是一个彰显个性的教育时代，由于每个学生的爱好不同，对知识的理解能力不能，以及一次性注意力集中的时间不同等等原因，因此，在相同的作业量的情况下，有的学生只需要很短的时间完成，有的学生却需要很长的时间完成；同时，有的学生喜爱学习，常常在课桌前一座就是很长时间不运动，对身体健康不利；还有些学生，一次性的注意力只能坚持较短的时间，长时间强制性让这类学生坐在课桌前学习，不但会影响学生学习的积极性，还可能导致学生最终厌学。

因此，设计一种能根据每个学生的特点，安排学习任务的教育方法是一个重要的研究课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能课桌的使用方法及智能课桌系统，以解决上述问题，根据每个学生的特点布置相应的作业，彰显个性教育，避免学生出现因题目太难产生厌学情绪。

本发明提供一种智能课桌的使用方法，包括如下步骤：

获取课桌使用者的面部图像数据；

将该面部图像数据与面部图像库中的数据进行匹配，若匹配成功，则调出该课桌使用者的信息；若匹配失败，则建立该课桌使用者的数据库；

接收作业控制端发布的作业信息和完成所述作业信息所需的时长信息；

获取课桌使用者的单一作业信息和该单一作业信息完成时所需的设定时长；

获取课桌使用者完成单一作业信息时的情绪数据和实际时长；

根据所述情绪数据确定所述单一作业信息对该课桌使用者的难度级别；

获取完成该单一作业信息的平均时长，若获取成功，则根据所述平均时长和所述实际时长的差值调整所述难度级别；若获取失败，则根据所述设定时长和所述实际时长的差值调整所述难度级别；

向作业控制端发送调整后的难度级别；

获取所述作业控制端根据调整后的难度级别发布的新的单一作业信息。

如上所述的智能课桌的使用方法，其中，优选的是，还包括：获取课桌使用者连续完成多个相同难度级别的单一作业信息的时长；

获取课桌使用者连续完成多个相同难度级别的单一作业信息的所有情绪数据；

判断情绪数据出现变化的时间点；

根据情绪数据出现变化的时间点判断课桌使用者单次连续学习最佳时长；

保存所述单次连续学习最佳时长至所述数据库中。

如上所述的智能课桌的使用方法，其中，优选的是，还包括：收集所有课桌使用者完成的相同单一作业信息的正确率；

获取正确率低于设定概率的单一作业信息，并将该单一作业信息反馈至作业控制端。

如上所述的智能课桌的使用方法，其中，优选的是，还包括：获取课桌使用者的眼睛距离课桌的距离数据，判断该距离数据是否小于设定距离，若是，则控制课桌上的作业信息的颜色与背景颜色逐渐一致。

如上所述的智能课桌的使用方法，其中，优选的是，还包括：获取课桌使用者使用课桌的时长，判断该时长是否大于设定时长，若是，则控制课桌上的作业信息闪烁提示。

如上所述的智能课桌的使用方法，其中，优选的是，还包括：获取一个课桌使用者多次完成同一知识点的相同难度级别的多个单一作业信息的时长；

比较当前完成该单一作业信息的当前时长与之前完成该单一作业信息的平均时长，若当前时长大于等于平均时长，则该单一作业信息的难度级别维持不变，若当前时长小于平均时长，则该单一作业信息的难度级别降低。

如上所述的智能课桌的使用方法，根据所述平均时长和所述实际时长的差值调整所述难度级别；具体包括：

若实际时长大于平均时长，则提高难度级别；若实际时长等于平均时长，则维持难度级别不变；若实际时长小于平均时长，则降低难度级别；

根据所述设定时长和所述实际时长的差值调整所述难度级别；具体包括：

若实际时长大于设定时长，则提高难度级别；若实际时长等于设定时长，则维持难度级别不变；若实际时长小于设定时长，则降低难度级别。

本发明还提供了一种智能课桌系统，包括：课桌、监控端、作业控制端、服务器；

所述课桌包括桌台、面部识别传感器、距离传感器、情绪传感器和通信模块；所述面部识别传感器、所述距离传感器和所述通信模块均安装于所述桌台上；

所述面部识别传感器用于检测课桌使用者的面部图像数据；所述面部识别传感器通过所述通信模块与所述服务器进行通讯；

所述距离传感器用于检测课桌使用者的眼睛距离所述桌台的距离；所述距离传感器通过所述通信模块与所述服务器进行通讯；

所述情绪传感器用于检测课桌使用者的情绪数据，所述情绪传感器通过所述通信模块进行通讯；

所述监控端用于查看所述服务器中保存的课桌使用者的数据库的信息；所述监控端通过无线网络与所述服务器进行通讯；

所述作业控制端用于通过服务器发布作业信息；所述作业控制端通过通过无线网络与所述服务器进行通讯。

如上所述的智能课桌系统，其中，优选的是，所述情绪传感器为面部识别情绪传感器，所述面部识别情绪传感器安装于所述桌台上。

如上所述的智能课桌系统，其中，优选的是，所述情绪传感器为穿戴情绪传感器。

本发明中，通过收集课桌使用者在使用课桌学习时的单一作业信息，并通过收集课桌使用者在完成单一作业信息的情绪变化，以及完成该单一作业信息的实际时长，判断出该单一作业信息对该课桌使用者的难度级别，从而为老师给课桌使用者布置作业时提供参考，循序渐进的提高作业难度，避免由于布置作业难度级别过大，导致课桌使用者不能完成，从而产生不自信，最终导致厌学的现象出现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的智能课桌系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的智能课桌系统的桌台的示意图。

附图标记说明：

10-课桌，11-桌台，12-面部识别传感器，13-距离传感器，14-情绪传感器，15-通信模块，16-显示屏，17-电源，18-开关，20-服务器，30-作业控制端，40-监控端。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明实施例一提供一种智能课桌系统，该系统包括课桌10、监控端40、作业控制端30、服务器20。

所述课桌包括桌台11、面部识别传感器12、距离传感器13、情绪传感器14和通信模块15；所述面部识别传感器12、所述距离传感器13和所述通信模块15均安装于所述桌台11上；通信模块15可以为有线或者无线模块，例如无线网卡、wifi、网线或者sim卡等能用于数据通信的模块。

所述面部识别传感器12用于检测课桌使用者的面部图像数据；所述面部识别传感器12通过所述通信模块15与所述服务器20进行通讯；该面部识别传感器12可以为摄像头等可提取面部特征的传感器。

所述距离传感器13用于检测课桌使用者的眼睛距离所述桌台11的距离；所述距离传感器13通过所述通信模块15与所述服务器20进行通讯。

所述情绪传感器14用于检测课桌使用者的情绪数据，所述情绪传感器14通过所述通信模块15进行通讯。

该情绪传感器14可以为安装在桌台11上的面部识别情绪传感器，例如可以为已经研究出的“爱丽西斯动态面部情绪识别系统”，该系统的原理为根据表情与情绪间的对应关系来识别不同的情绪，在特定情绪状态下人们会产生特定的面部肌肉运动和表情模式，如心情愉悦时嘴角会上翘，眼部会出现环形褶皱；愤怒时会皱眉，睁大眼睛等；在本实施例中，可以将该“爱丽西斯动态面部情绪识别系统”安装在桌台11上，用于识别课桌使用者的情绪。

上述情绪传感器14也可以为穿戴情绪传感器，例如已研究出的“猫耳朵”，用以实时表达佩戴者的喜怒哀乐，“猫耳朵”连接到一个发箍上，监测脑电波，随后一台小电脑会分析脑电波表达的情绪，“猫耳朵”随之做出相应动作。例如，佩戴者心情悲伤时，“猫耳朵”会耷拉下来；集中精力时，“猫耳朵”会竖起来；心情愉快时，“猫耳朵”会来回摆动；身心疲倦时，“猫耳朵”会平躺着。用于本实施例时，上述小电脑与服务器20进行通讯，并将佩戴者的清楚数据传送至服务器20上。

上述情绪传感器14也可以是已经研究出的感应心情的毛衣，穿上这种衣服时需要在手上佩戴感应器，佩戴者的情绪数据会传入衣领，嵌在衣领内的led灯会根据传来的信息变换各种颜色。不同颜色所代表的心情：绿色代表宁静；蓝色代表平静、放松；紫色代表有生气、兴奋；红色代表紧张、爱；黄色为欣喜若狂、幸福。该感应器同时与服务器20进行通讯，并将佩戴者的情绪数据发送至服务器20中。

上述情绪传感器14也可以是已经研究出的“情绪花瓣”智能手环，它利用最新的生物传感技术来测量穿戴者的“情绪电压”，皮肤电传导传感器通过通信模块15连接来给服务器20发送情绪数据。

所述监控端40用于查看所述服务器20中保存的课桌使用者的数据库的信息；所述监控端40通过无线网络与所述服务器20进行通讯；该监控端40可以为安装于课桌使用者的监控者的手机或者电脑等设备上的app，例如课桌使用者为学生，则学生的家长可以在手机或者电脑等设备上下载并安装相应的app，用于查看保存在服务器20中的学生的数据库信息。

所述作业控制端30用于通过服务器20发布作业信息；所述作业控制端30通过无线网络与所述服务器20进行通讯。作业控制端30例如可以是学校的老师，老师可以在手机、ipad等移动终端，或者在计算机pc终端等设备上下载并安装相应的app，并通过该app布置作业。

本领域技术人员应当理解的是，该桌台11上设置有显示屏16，用于显示作业信息，桌台11上还设置有电源17和开关18，电源17为显示屏16、面部识别传感器12、距离传感器13和情绪传感器14等供电，开关18用于打开或者关闭电源17。优选地，该显示屏16可以为触摸式显示屏，课桌使用者可以直接通过该触摸式显示屏完成作业信息。

本发明还提供了一种智能课桌的使用方法，可以理解的是，该方法采用上述任一实施例提供的智能课桌系统，具体地，该方法如下：

课桌使用者打开电源使用课桌时，面部识别传感器会提取该课桌使用者的面部图像数据，并将该面部图像数据传送至服务器中，服务器将接收到的面部图像数据与服务器中的面部图像数据库进行匹配，若匹配成功，则直接调出该课桌使用者对应的个人数据库；若匹配失败，则新建该课桌使用者的个人数据库，方便下次同一课桌使用者在使用课桌时跟踪记录。

本实施例中，相当于通过每个课桌使用者的面部信息对每个课桌使用者建立一个单独的个人数据库，课桌使用者的面部信息相当于该个人数据库登录的id，如此一来，当课桌使用者在使用任何一个连入该服务器的课桌时，均可以调出该课桌使用者的信息，并进记录存档。极大的提高了该检测方法的通用性。

本实施例中，老师可以通过作业控制端发布作业信息，服务器将会接收作业控制端发布的作业信息。在本实施例中，作业信息包括作业人员的面部图像数据和对应需要完成的具体作业、以及完成具体作业所需要的时间，以数学老师发布的数学作业为例，例如学生张三的作业为针对某一个知识点数学题目5道，学生李四的作业为针对某一个知识点数学题目5道，老师同时发布完成该5道题共计需要的时长信息，该时长信息由完成每一道数学题目的设定时长累加得出。也即初始使用智能课桌时，老师对每个学生下发的具体作业均相同，设定时长也相同。

服务器接收到作业控制端发布的作业信息时，首先会存储在服务器的存储器中；当课桌使用者使用课桌时，服务器通过面部识别传感器接收到课桌使用者的面部信息时，会首先调出课桌使用者的作业信息，供课桌使用者练习，当课桌使用者现在不希望完成作业控制端发布的作业信息时，可以选择跳过，然后进入课桌使用者自主选择界面，由课桌使用者自主选择想复习的功课内容。

进一步地，当课桌使用者通过桌台完成作业时，无论完成的作业为作业控制端发布的作业信息，还是课桌使用者自主选择的作业信息，服务器均会实时记录课桌使用者当前完成的单一作业信息的信息，单一作业信息具体指的是：假设学生张三的数学作业为某一知识点的5道数学题目，那么该5道数学题目每一道均为一个单一作业信息，课桌使用者当前完成的单一作业信息的信息包括情绪数据、时长、距离数据等。也即，显示屏上一次只显示一道数学题目的具体信息。

本实施例中，在课桌使用者完成单一作业信息的同时，情绪传感器收集课桌使用者的情绪数据，并将该情绪数据发送至服务器，服务器根据该情绪数据分析该单一作业信息对课桌使用者的难度级别，以情绪传感器为穿戴情绪传感器，具体为“猫耳朵”为例，本领域技术人员可以理解的是，难度级别可以按照情绪数据的类型划分为简单、一般、较难、困难，分别对应的“猫耳朵”的情绪数据为心情愉快时，“猫耳朵”会来回摆动、集中精力时，“猫耳朵”会竖起来、身心疲倦时，“猫耳朵”会平躺着、心情悲伤时，“猫耳朵”会耷拉下来。

具体解释如下：若“猫耳朵”来回摆动，则表示课桌使用者心情愉快，此时服务器接收到的情绪数据表示“心情愉快”，那么表明课桌使用者完成该单一作业信息时，比较轻松，也即该单一作业信息的难度级别为简单。若“猫耳朵”耷拉下来时，则表示课桌使用者心情悲伤，此时服务器接收到的情绪数据表示“心情悲伤”，那么表明课桌使用者完成该单一作业信息时，非常困难，也即该单一作业信息的难度级别为困难。例如：张三完成某一道数学题目时，“猫耳朵”平躺时，则表示张三身心疲倦，此时服务器接收到的情绪数据表示“身心疲倦”，那么表明张三完成该单一作业信息时，该单一作业信息的难度级别为较难。

在获取情绪数据的同时，服务器会获取完成单一作业信息的实际时长，具体方式为当显示屏切换为当前的单一作业信息时开始计时，至切换为下一个单一作业信息或者提交作业时结束计时，开始计时和结束计时之间的差值则为完成该单一作业信息的实际时长。

服务器会结合完成单一作业信息的实际时长，调整该题目对于课桌使用者的难度级别，具体为如果服务器中已经存储有完成该单一作业信息的平均时长，服务器直接调出该平均时长，并根据所述平均时长和所述实际时长的差值调整所述难度级别。具体为若实际时长大于平均时长，则提高难度级别；若实际时长等于平均时长，则维持难度级别不变；若实际时长小于平均时长，则降低难度级别。上述已经确定张三完成某一道数学题目的难度级别为较难，此时继续确定出张三完成某一道数学题目的实际时长为10分钟，而平均时长为8分钟，则调整难度级别为困难；若实际时长为5分钟，则调整难度级别为一般；若实际时长为8分钟，则难度级别继续保持为较难。

而如果服务器中还没有完成该单一作业信息的平均时长，也即服务器获取平均时长失败时，则根据所述设定时长和所述实际时长的差值调整所述难度级别。具体为若实际时长大于设定时长，则提高难度级别；若实际时长等于设定时长，则维持难度级别不变；若实际时长小于设定时长，则降低难度级别。上述已经确定张三完成某一道数学题目的难度级别为较难，此时继续确定出张三完成某一道数学题目的实际时长为20分钟，而设定时长为15分钟，则调整难度级别为困难；若实际时长为10分钟，则调整难度级别为一般；若实际时长为15分钟，则难度级别继续保持为较难。

如此一来，会更准确的评判每一单一作业信息对不同课桌使用者来说的难度级别，从而可以更有针对性的对每个课桌使用者进行作业难度调整，提高学习效率。在本实施中，服务器会收集并计算不同课桌使用者完成相同单一作业信息的时长，并计算平均时长，具体地，当服务器收集到完成同一单一作业信息时长的个数超过设定阈值时，服务器会进行计算，并得出完成该单一作业信息的平均时长，本实施例中，阈值优选为大于或等于100次。进一步地，服务器会存储每个课桌使用者对每一单一作业信息调整后的难度级别，同时当作业控制端或/和监控端点击查看该课桌使用者的个人数据信息时，每个单一作业信息相对该课桌使用者的难度级别均会附录于该单一作业信息的最前端，方便作业控制端或/和监控端了解每个课桌使用者掌握的知识点。

进一步地，作业控制端可以根据每一单一作业信息对课桌使用者的难度级别，决定是否再次推送该单一作业信息至课桌使用者进行重复练习，或是推送降低难度级别的单一作业信息，以增加课桌使用者的学习信心。例如：张三完成某一知识点的一道数学题目的难度级别为困难，老师得知该级别为困难的消息时，可以选择给张三发布重复完成该单一作业信息的作业信息，从而可以有针对性的是学生张三掌握该知识点；也可以选择给张三发布难度低于该单一作业信息的作业信息，从而可以增加张三完成作业的信心，从而增加学习兴趣。

同时，当课桌使用者在多次完成同一单独作业信息时，服务器会记录每次完成该单一作业信息的时长，并与之前完成该单一作业信息的平均时长进行比较，若当前时长大于等于平均时长，则该单一作业信息的难度级别维持不变，若当前时长小于平均时长，则该单一作业信息的难度级别降低，进一步地，当某个单一作业信息的难度级别降低至小于等于设定阈值时，则可进一步判定该课桌使用者已经熟练掌握该单一作业信息，随着初始同一知识点多个相同难度级别单一作业信息均降低至设定的难度级别阈值时，则可判断该课桌使用者对该知识点的掌握程度。而作业控制端会根据这些反馈进行，决定是否提高或降低课桌使用者下一次完成单一作业信息的难度级别，以便循序渐进的提高课桌使用者的能力。

在本发明中，该方法通过检测课桌使用者单次完成单一作业信息时的情绪变化，评估该单一作业信息对该课桌使用者的难度，同时会将这些信息推送至作业控制端，从而作业控制端可以更科学的了解该课桌使用者的学习进度，并为之制定针对性强的单独的个性化学习计划；同时，该方法还能通过比较课桌使用者多次完成相同单一作业信息的时间长度比较，评估出课桌使用者对单一作业信息掌握的程度；再进一步通过同一知识点的相同难度级别单一作业信息完成时间的评估，最终确定课桌使用者对该知识点的掌握程度，从而达到循序渐进的学习，避免由于每次作业的难度太大，导致课桌使用者学习信心不足最终导致厌学。

在另一个实施例中，作业控制端多次发布多个相同难度级别且难度级别较低的多个单一作业信息至课桌使用者，同时要求课桌使用者连续完成。课桌使用者在完成这些作业信息时，服务器会获取课桌使用者从完成第一个单一作业信息开始，直至全部完成作业控制端发布的多个单一作业信息的总时长；在这一过程中，服务器还会获取情绪传感器检测到的课桌使用者的情绪数据。在本实施例中，服务器会记录出课桌使用者每个情绪变化的时间节点，同样以“猫耳朵”为例进行说明。具体地，当课桌使用者刚开始完成作业信息时，“猫耳朵”来回摆动，表示课桌使用者心情愉快，此时服务器接收到的情绪数据表示“心情愉快”，表示学习效率很高，随着学习时间的推移，课桌使用者的情绪发生波动，直至“猫耳朵”会耷拉下来，即表示课桌使用者的心情烦躁，学习完全没有效率，从而可以判断出课桌使用者高效率单次连续学习的时长。再通过多次的完成相同的较低难度级别的多个单一作业信息，得到多个高效率单次连续学习时长，再通过均值运算，从而更科学的评估出该课桌使用者单次高效率学习的时长，最终服务器将每个课桌使用者的单次高效率学习时长推送至作业控制端，从而，当作业控制端在下达作业任务时，可以参考每一个课桌使用者的单次高效率连续学习时长决定推送作业量，从而可以使得课桌使用者不会出现因每次作业太多而导致厌烦，从而厌学。本领域技术人员可以理解的是，在本实施例中评估课桌使用者单次高效率连续学习时长时，作业信息的难度不足以影响课桌使用者的情绪变化。

进一步地，为了慢慢培养课桌使用者的学习兴趣和更科学的掌握课桌使用者单次高效率连续学习时长的变化，每间隔一定时间，对课桌使用者进行一次单次高效率连续学习时长评估，从而可以有效的把握课桌使用者的学习变化。

在另一个实施例中，服务器还会收集所有课桌使用者完成相同单一作业信息的正确率；并将正确率低于设定概率的单一作业信息主动反馈至作业控制端。在本实施例中，例如可以设定正确率低于80％的单一作业信息推送至作业控制端。本领域技术人员可以理解的是，查看作业控制端的可以是老师，课桌使用者可以是学生，当老师接收到服务器推送的正确率低于80％的单一作业信息时，可以进一步的对正确率低于80％的单一作业信息进行评判，例如，当正确率低于40％，可以在公共课堂上进行普遍性讲解，当正确率在高于40％，可以组织部分错误学生进行讲解，对正确的学生可以自主选择是否参加，如此一来，不但可以节省已掌握该知识点学生的时间，可以有针对性的对没有掌握该知识点学员的跟踪强化。

在另一个实施例中，智能书桌上还设置距离传感器，用于检测课桌使用者的眼睛距离课桌的距离数据，判断该距离数据是否小于设定距离，若是，则控制课桌上的作业信息的颜色与背景颜色逐渐一致。本领域技术人员可以理解的是，检测课桌使用者的眼镜距离课桌的距离数据，是为了保护课桌使用者的视力。在本实施例中，通过改变作业信息的颜色和背景颜色，使得当课桌使用眼镜距离约靠近课桌，越无法看清作业信息，从而保证课桌使用者眼镜与课桌的距离，以达到保护视力的效果。

在另一个实施例中，服务器还会记录课桌使用者使用课桌的时长，并判断判断该时长是否大于设定时长，若是，则控制课桌上的作业信息闪烁提示。如此设置的目的是为了让课桌使用者进行劳逸结合。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。