基于穿戴式生理信号监测的学生课堂学习状态评测研究

基本信息
批准号:61807007
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:崔兴然
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:梁宗保,杨元魁,高之琳,刘窈窈,万旺,黄贝贝
关键词:
学习投入穿戴式生理信号监测学习过程情感态度特征检测
结项摘要

Objective and accurate assessment of the students’ attention, emotion and relaxation in normal classroom could provide invaluable scientific evidence for teaching quality assessment and class teaching improvement. Continuous monitoring of physiological signals using wearable devices is a helpful approach to assess and follow up students’ learning state dynamically, and the accurate representation of learning state based on physiological signal feature detection is the key point. In this project, we propose to collect and analyze real-time EEG and ECG signals from students in normal classroom within a whole semester to study the association of individual physiological systems’ functional state and learning state, and the association of unique information pattern of individual physiological signal and specific learning state, to obtain potential ‘biomarkers’ of different state of students' engagement. We aim to develop novel and accurate algorithms to quantify in-class student engagement through studying students’ attention and emotions both short term and long term from physiological signals. We plan to integrate signal analysis methods and deep learning through ‘wide & deep’ learning models to capture the physiological and psychological dynamics on multiple time-scale. Through longitudinal follow up and real time monitoring of physiological states of students and translation of such information to in-class engagement, we aim to provide scientific evidence for teaching quality assessment and education quality improvement.

真实课堂情景下学生学习专注度、情绪、放松度等学习状态的客观、精准评测关系到教育质量监测和课堂教学改革。穿戴式生理信号监测是量化评测并动态跟踪学生课堂学习状态的重要途径,基于生理信号特征检测的个体学习状态精准表征是其中关键环节。本项目拟通过可穿戴技术,在一个学期内动态采集学生在真实课堂学习过程中的实时脑电和心电信号,通过研究个体生理系统的功能状态与学习状态之间的映射关系,和个体生理信号的特种变化模式与特定学习状态之间的对应关系,提出与特定学习状态对应的新的特异性生理指标,将课堂学习过程中学生的生理动态特性映射到学习状态。并进一步基于深度学习的Wide&Deep学习模型,分别建立基于短时和长时数据分析的当前和阶段学习状态评测模型,从多个时间尺度精准刻画学习状态的动态变化规律,实现对课堂学习状态的历史动态准确跟踪,为教育质量监测和教学评估提供可靠的科学依据。

项目摘要

本项目旨在真实课堂情景下利用穿戴式生理信号监测技术对学生的专注度、情绪、放松度/压力等学习状态进行客观、精准评测。项目执行过程中重点研究并实现了1)基于可穿戴生理信号监测的团体版学生课堂学习状态评测软硬件系统,建立了适用于普通教室中30人及以上课堂的学生脑电、心电、脉搏波数据同步采集和传输平台;2)基于穿戴式生理信号(脑电、心电、脉搏波)的学生学习状态评测(专注度、情绪、压力/放松度、理解度等),将学习过程中学生的生理动态特性映射到学习状态,分别提出了与专注度、情绪、放松度/压力等学习状态对应的新的特异性生理指标;3)真实课堂情景下穿戴式生理数据的准确获取与数据库建设及标注,并完成了可穿戴生理信号的自适应滤波和信号质量评估相关算法。项目执行期间发表了SCI论文4篇,EI论文2篇,其他期刊和会议论文6篇;申请发明专利3项;培养博士研究生2名,硕士研究生5名。本项目积累的数据库和研究结果将为教育质量监测和教学改革提供评测工具和科学依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
3

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

基于公众情感倾向的主题公园评价研究——以哈尔滨市伏尔加庄园为例

DOI:
发表时间:2022
4

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

基于分形维数和支持向量机的串联电弧故障诊断方法

DOI:
发表时间:2016
5

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

DOI:10.11999/JEIT210095
发表时间:2021

崔兴然的其他基金

相似国自然基金

1

基于穿戴式心肺生理参数的健康状态辨识方法探索

批准号:61471398
批准年份:2014
负责人:张政波
学科分类:F0125
资助金额:79.00
项目类别:面上项目
2

学习分析视角下面向高阶思维发展的课堂互动分析与评测

批准号:61907017
批准年份:2019
负责人:宋宇
学科分类:F0701
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于SPOC学习行为分析的学生成长监测及适应性学习支持研究

批准号:61907002
批准年份:2019
负责人:万寒
学科分类:F0701
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于眼动大数据的学生学习状态画像及其应用研究

批准号:61907009
批准年份:2019
负责人:杨卓
学科分类:F0701
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目