一种基于AI和大数据的学生课堂出勤及参与度分析系统的制作方法

本发明涉及数据分析，具体为一种基于ai和大数据的学生课堂出勤及参与度分析系统。

背景技术：

1、课堂教学是教育教学中普遍使用的一种手段，它是教师给学生传授知识和技能的全过程，它主要包括教师讲解，学生问答，教学活动以及教学过程中使用的所有教具都是固定不变，且现有的教学方式在教学过程中，只能通过现场的点名来考察学生的出勤率，以及通过教师自己的判断，来判断出学生在上课期间的参与度，这样就会使教师在上课期间分神，并降低在教学过程中的效率，且还不能根据现场教学时学生参与度高的数量对教学过程中的方法进行调整，并进一步的降低教学过程中的效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于ai和大数据的学生课堂出勤及参与度分析系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于ai和大数据的学生课堂出勤及参与度分析系统，包括中央控制反馈单元、移动端联网单元和虚拟头像标识模块，且中央控制反馈单元对数据进行接收，当接收数据后对数据进行处理，对接收的数据处理后进行传输；

3、个人信息录入单元，所述个人信息录入单元提前对学生的个人信息进行登记，且先对学生的人像数据进行采集，并对人脸特征数据进行提取，当人像数据采集完成后，再根据人像数据对班级和学号进行记录标识，且以采集人像的学生班级为一个整体，建立一个班级人像数据库，且建立完成的班级人像数据库传输到中央控制反馈单元，同时对人像进行虚拟化处理形成虚拟头像，且对同一班级的虚拟头像进行相同颜色框标识；

4、虚拟搭建规划单元，所述虚拟搭建规划单元通ai虚拟技术以及三维建模技术，对学校内部的教学场所进行实地测量，测量得到的数据进行整理形成三维数据库，通过三维建模技术对应三维数据库内部的数据，对不同的教学场所生成对应虚拟的教学空间，根据不同教学场所的面积进行划分，分别分成第一教室、第二教室和第三教室依此类推；

5、当虚拟教室搭建完成后，对教室内部的座位号进行编号，并在每个座位上安装微型传感器，当学生坐到座位上时就会触发微型传感器，且对每个教室内部的座位区域进行划分，分成三个区域分别通过甲、乙和丙进行标识，且离讲台最近的为甲区域，离讲台比甲区域远的为乙区域，离讲台比乙区域远的为丙区域，不同的区域标识不同的颜色，且甲区域为红色、乙区域为黄色以及丙区域为绿色，并对参与度进行分类，红色为积极、黄色为一般而绿色为消极，当虚拟空间搭建完成后，对不同的教室指定不同的操作方案，并对制定的方案进行预先演练，最后把产生的数据以及模型与中央控制反馈单元电性连接；

6、课堂反馈调控单元，所述课堂反馈调控单元与中央控制反馈单元电性连接，且在教室内部安装有高清摄像机，并提前把上课教室的虚拟模型通过移动端联网单元传输到教学内部的教学终端以及教师的手机上，当学生走进教室后，通过高清摄像机捕捉到的人脸特征，使用ai技术进行处理后与班级人像数据库内部的人像数据进行比对，确定来上课的学生信息，当学生坐到座椅上时就会触发微型传感器，并把触发的座位编号传输到虚拟的模型内部，并把确定好信息的学生虚拟头像放置到虚拟教室模型内部的座位上，且通过虚拟模型内部反映出的虚拟头像，直接判断出出勤的学生人数；

7、且通过划分后的甲、乙和丙三个区域，当上课学生的虚拟头像出现甲区域判断为参与度积极，当虚拟头像出现在乙区域判断为一般，当虚拟头像出现在丙区域判断为消极，同时通过大数据技术对每个学生出勤的次数进行记录，且在老师进行提问时进行计时，且设定回答问题的时间为十秒，十秒以内包括十秒为积极，十秒到二十秒为一般，当学生回答问题时对应的微型传感器就会关闭，且通过高清摄像头捕捉回答问题的学生，并进行人脸特征识别，对回答问题的学生进行标记记录。

8、优选的，所述个人信息录入单元包括人脸特征录入模块和班级学号录入模块，所述人脸特征录入模块先对学生的人像数据进行采集，并对人脸特征数据进行提取，当人像数据采集完成后，再通过班级学号录入模块根据人像数据对班级和学号进行记录标识，且学号信息包括学生姓名、学生性别以及学生专业，且以采集人像的学生班级为一个整体，建立一个班级人像数据库。

9、优选的，所述移动端联网单元与中央控制反馈单元进行电性连接，当老师进行备课时通过移动端联网单元把上课教室的虚拟模型以及操作方法，通过无线传播的方式发送到教学的移动端上，同时上课时还可以投放到多媒体教室的控制端上。

10、优选的，所述虚拟搭建规划单元包括课堂区域规划模块、实景搭建模块和预先使用演示模块，所述实景搭建模块对学校内部的教学场所进行实地测量，测量得到的数据进行整理形成三维数据库，通过三维建模技术对应三维数据库内部的数据，对不同的教学场所生成对应虚拟的教学空间，根据不同教学场所的面积进行划分，分别分成第一教室、第二教室和第三教室依此类推，所述预先使用演示模块对生成的每个虚拟教室的使用方案进行制定，并制定后预先进行模拟演练，把模拟演练的问题进行整合处理，处理后对使用方案进行优化，当优化完成后制定最终的使用方案。

11、优选的，所述课堂区域规划模块对教室内部的座位号进行编号，并在每个座位上安装微型传感器，当学生坐到座位上时就会触发微型传感器，且对每个教室内部的座位区域进行划分，分成三个区域分别通过甲、乙和丙进行标识，且离讲台最近的为甲区域，离讲台比甲区域远的为乙区域，离讲台比乙区域远的为丙区域，不同的区域标识不同的颜色，且甲区域为红色、乙区域为黄色以及丙区域为绿色，并对参与度进行分类，红色为积极、黄色为一般而绿色为消极，且课堂区域规划模块内部配设有计数模块，当微型传感器被启动时就会触发计数模块进行计数，通过计数直接判断课堂出勤的人数，然后再跟应到出勤人数进行比对判断。

12、优选的，所述课堂反馈调控单元包括提问计时模块、区域确定模块、人脸核对模块和多角度核对模块，所述区域确定模块通过划分后的甲、乙和丙三个区域，当上课学生的虚拟头像出现甲区域判断为参与度积极，当虚拟头像出现在乙区域判断为一般，当虚拟头像出现在丙区域判断为消极，同时通过大数据技术对每个学生出勤的次数进行记录。

13、优选的，所述多角度核对模块通过对教室内部四周安装有高清摄像机，则多角度的对人脸特征进行采取，并通过ai技术对人脸进行识别判断，且通过人脸核对模块与班级人像数据库内部的个人人像数据进行对比，如果对比不达标则重新换组数据进行对比，以此类推进行对比，所述提问计时模块在老师进行提问时进行计时，且设定回答问题的时间为十秒，十秒以内包括十秒为积极，十秒到二十秒为一般，当学生回答问题时对应的微型传感器就会关闭，且通过高清摄像头捕捉回答问题的学生，并进行人脸特征识别，对回答问题的学生进行标记记录。

14、优选的，所述虚拟头像标识模块通过大数据技术对学生的出勤次数和回答问题的次数进行记录，并提前采用不同的颜色对不同的课程进行设定，并把颜色附着在虚拟头像上，例如高数课为蓝色、英语课为紫色以及毛概为青色以此类推，且虚拟头像的上端用阿拉伯数字记录上课时出勤的次数，并在虚拟头像的底端用阿拉伯数字记录上课时回答老师问题的次数，并对次数进行限定回答二十次为积极，回答十次为一般，没有回答为消极，且没有回答就不会显示阿拉伯数字。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、1、本发明可以快速直观的观察到教室内部学习积极性高和参与度高学生的数量，且可以根据参与度高学生的数量后，教师可以在上课时调整教学的内容跟方法，避免在教学的过程中，教学老师不能直观的观察到以及判断出参与度高的学生，则不能对教学的方式进行调整，就容易降低在教学过程中的效率；

17、2、本发明同时教师在上课的过程中，不用进行现场点名，直接手机端或者多媒体终端，就能直接看到不同班级到场的人数，以及上课时参与度的大小，到学期末直接把数据导出来使用即可，避免在上课的过程中，需要人工进行点名，降低上课教学时的效率，且不能很好的对上课参与性和积极性高的缺乏了解，通过直观的观察，可以对上课积极性和参与性高的学生有进一步的了解。