一种学生听课率检测方法与流程

本发明涉及一种学生听课率检测方法，属于教学管理技术领域。

背景技术：

随着经济的发展以及科技的进步，以前稀罕的手机电脑等科技产物也已经普及到个人。网络游戏、手机游戏的盛行，使得很多学生尤其是管理较松散的大学生沉迷于网络、沉迷于游戏，他们在上课期间低头玩手机、看电子书、网络聊天或者睡觉等，我们称呼他们为课堂低头族。课堂低头族的行为严重违反了课堂纪律并且影响了其他同学的学习环境。

课堂低头族现象现已成为各高校学堂的顽疾，当下课堂纪律的维持主要靠老师的督促以及同学们的自律，但这些方式会影响课堂教学进度并且存在极大的不确定性。同时，虽然很多教室都装有监控录像可以进行实时监控，但是无论是从人力物力的浪费程度还是操作的简单性便捷性以及输出结果的简洁性明确性来说，监控录像都无法满足高校课堂教学活动中的现实需求，更无法实现对教学活动过程中每个学生的学习状态进行检测与统计。

为此提出一种新的学生听课率检测方法，解决以上所述问题。该方法能够实时监测并判断学生是否听课，得出整个教学活动中每个人的听课率以及全班听课率，并生成每个学生的听课时间表。

技术实现要素：

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种学生听课率检测方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种学生听课率检测方法，包括如下步骤：

步骤一：计算每个学生抬头状态时间与低头状态时间；

步骤二：获取全班所有学生抬头状态总时间、低头状态总时间和教学活动总时间；

步骤三：计算得出每个学生个人听课率、全班听课率、生成输出每个学生相应的课堂听课时间表。

作为优选方案，所述步骤一包括如下步骤：

1a、按座位分布对每个学生用aij进行标记，aij表示第i行第j列座位上的学生；

1b、实时采集所有学生的头部图像，并检测是否有学生处于低头状态，当有学生处于低头状态时，对该学生用aijtk进行计时时间节点标记，tk表示第k次低头时间节点，k=1，3，5…，设置为奇数；

1c、当处于低头状态的学生处于抬头状态时，对该学生用aijtk+1进行计时时间节点标记，tk+1表示第k+1次抬头时间节点；

1d、重复实施1a、1b、1c，得到每个学生的多组低头时间节点aijtk、抬头时间节点aijtk+1，按k取值顺序进行分别计算aijtk+1-aijtk，得到每个学生低头状态时间组，并求和，得到每个学生低头状态时间；

1e、用教学活动总时间值减去每个学生低头状态时间得到每个学生抬头状态时间。

作为优选方案，所述全班所有学生抬头状态总时间为每个学生抬头状态时间求和；所述全班所有学生低头状态总时间为每个学生低头状态时间求和；所述教学活动总时间为教学活动结束时间节点减去初始时间节点。

作为优选方案，所述低头状态，计算图像中人体头发覆盖区域面积与头部区域总面积的比值p，并判断其与预设阈值的大小关系，若p大于等于预设阈值则处于低头状态。

作为优选方案，所述抬头状态，计算图像中人体头发覆盖区域面积与头部区域总面积的比值p，并判断其与预设阈值的大小关系，若小于预设阈值则处于抬头状态。

作为优选方案，所述每个学生个人听课率为每个学生抬头状态时间与教学活动总时间的比值。

作为优选方案，所述全班听课率为个人听课率之和与全班总人数的比值。

作为优选方案，所述每个学生相应的课堂听课时间表为每课堂教学活动总时间减去每个学生低头状态时间组的差值组。

有益效果：本发明提供的一种学生听课率检测方法，通过本方法可以清楚地了解到所有学生分别处于抬头或者低头状态的时间，从而来判断教学活动中个人以及全班的听课率状况，以此来克服在现有课堂教学活动中无法轻易地检测判断学生是否听课以及得出听课率的问题。

附图说明

图1为一种听课率检测方法的实现流程图；

图2为一位学生一次低头抬头过程中图像采集的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

第一，个人听课率，是对班级某学生在课堂教学等活动中听课状态的反应，是其是否听课，是否专注于教学场景、屏幕或者黑板的一种具体表示方法，在本方法中利用求该学生处于抬头状态下的总时间与教学活动总时间的比值来得到。

第二，全班听课率，指某班级全部学生在课堂教学活动中抬头听课的比例，是听课状态的反应，是对全班学生听课情况的汇总，在本方法中利用求个人听课率之和与总人数的比值来得到。

第三，抬头状态，即指通过对图像进行处理，计算得到图像中人体头发覆盖区域面积与头部区域总面积的比值p并判断其与预设阈值的大小关系,以判断该学生是否为抬头状态。同理，与其相对的还有低头状态，通过同样的方法进行处理，以判断其是否为低头状态。

具体地，如图1所示，所述的一种听课率检测方法包括一下步骤：

步骤1，在课堂教学活动开始时设置初始时间节点t0；

步骤2，采集所有学生的头部图像并判断是否有学生处于低头状态，且在检测到某位第一次学生处于低头状态时，对该学生标记计时时间节点为a11t1，其中：a11表示第1行第1列座位上的学生，t1表示第一次标记；

步骤3，继续采集所有学生的头部图像并对学生听课状态进行判断，若已标记为低头的学生抬头，则从新标记为a11t2，若某位学生为第一次被检测到处于低头状态时，则对该学生进行标记计时时间节点：a12t1；

步骤4，根据以上所述的计时时间节点，分别计算出每位学生处于抬头或者低头状态下的时间值；

步骤5，重复实施上述步骤2)至步骤4)直到教学活动结束时刻并标记结束时间节点，以获取全班所有学生分别处于低头或者抬头状态下的总的时间值和教学活动的总时间值；

步骤6,根据所述所有学生分别处于低头或者抬头状态下的总的时间值以及教学活动的总时间值，计算得出每一个学生听课的总时间值以及上课听课率，进而得到整个教学活动过程中所有学生的听课率，并且生成输出每一个学生相应的课堂听课时间表。

通过上述方法可以清楚地了解到所有学生分别处于抬头或者低头状态的时间，从而来判断教学活动中个人以及全班的听课率状况，以此来克服在现有课堂教学活动中无法轻易地检测判断学生是否听课以及得出听课率的问题。

如图2所示，为课堂教学活动中一位学生一次低头抬头过程中图像采集的流程图。当上课铃声响起，教学活动开始时设置初始时间节点t0，利用图像采集模块（快速摄像机或者教室内的监控摄像）不间断采集学生的头部图像并计算他们头部区域总面积以及头发覆盖部分区域面积。然后计算得到头发覆盖部分区域面积与头部区域总面积的比值p，判断p与预设阈值的大小关系，若p小于预设阈值则处于抬头状态,无需标记；若p大于等于预设阈值则其为低头状态，并标记该时刻为记时时间节点t1。继续采集图像并在判断其处于抬头状态时标记该时刻为记时时间节点t2，计算（t2-t1）的大小，其为一次处于低头状态下的时间值。若从教学活动开始时，该生一直处于抬头状态，则表示该生一直在听课，无需标记。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。