一种基于STM32单片机的教学实验平台
专利汇可以提供一种基于STM32单片机的教学实验平台专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于教学实验平台技术领域，公开了一种基于STM32 单片机 的教学实验平台，所述基于STM32单片机的教学实验平台包括：供电模 块 、驱动程序加载模块、参数配置模块、中央控 制模 块、视频录制模块、存储模块、模拟测试模块、考核模块、教学分析模块、知识图谱构建模块、显示模块。本发明通过教学分析模块对各个维度的教学数据进行统计分析，能够在各个方面改善教学 质量 ，能够有效提高教学 水 平；同时，通过知识图谱构建模块得到教学知识图谱的方式，能够在学习过程中随时确定相关性最强的知识点，从而实现学习过程中查漏补缺、举一反三的效果，降低出现学习盲区的概率，最终增强学习的有效性。，下面是一种基于STM32单片机的教学实验平台专利的具体信息内容。
1.一种基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述基于STM32单片机的教学实验平台包括：
供电模块、驱动程序加载模块、参数配置模块、中央控制模块、视频录制模块、存储模块、模拟测试模块、考核模块、教学分析模块、知识图谱构建模块、显示模块；
供电模块，与中央控制模块连接，用于对电源电压进行转换，为基于STM32单片机的教学实验平台提供所需电压的电力；
驱动程序加载模块，与中央控制模块连接，用于通过加载程序对STM32单片机加载驱动；
参数配置模块，与中央控制模块连接，用于通过输入装置对STM32单片机实验参数进行配置；
中央控制模块，与供电模块、驱动程序加载模块、参数配置模块、视频录制模块、存储模块、模拟测试模块、考核模块、教学分析模块、知识图谱构建模块、显示模块连接，用于通过STM32单片机控制各个模块正常工作；
视频录制模块，与中央控制模块连接，用于通过摄像设备对教学过程进行视频录制，实时采集教学时的视频信息；
存储模块，与中央控制模块连接，用于对实时采集的教学信息进行不同时间段的划分，并进行存储；
模拟测试模块，与中央控制模块连接，用于通过设定的监考参数对考试场景进行监测，对测试场景进行分析；
考核模块，与中央控制模块连接，用于对采集的数据信息进行分析，对教学成果进行分析评价，根据评价等级划分考核结果；
教学分析模块，与中央控制模块连接，用于根据教学视频信息和教学考核信息对教学内容进行综合分析；
知识图谱构建模块，与中央控制模块连接，用于通过图谱构建程序构建教学知识图谱；
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示教学视频、模拟测试结果、考核结果；
所述教学分析模块采用如下分析方法：
(1)通过摄像设备获取教学过程中的教学数据；
(2)对所述教学数据按照预设的每个维度进行统计分析，对听课者的人脸图像和授课者的人脸图像进行面部表情识别；将听课者的面部表情数据及授课者的面部表情数据进行存储；
(3)获得分析结果数据；
(4)根据所述分析结果数据执行对应的改善教学的措施。
2.如权利要求1所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述对所述教学数据按照预设的每个维度进行统计分析，获得分析结果数据，包括：
对每一教学内容下的所有听课者的面部表情数据进行统计分析；
相应地，根据所述分析结果数据执行对应的改善教学的措施，包括：
若大于第一预设百分比阈值的听课者的面部表情均为厌恶听课的表情，则改善对应的教学内容或更换授课者；
若大于第二预设百分比阈值的听课者的面部表情均为喜欢听课的表情，则增加对应的教学内容模式的教学或对授课者进行奖励措施；
若某听课者或授课者在预设时间段内大于第三预设百分比阈值的面部表情均为厌恶听课或厌恶授课的表情，则对该听课者或授课者进行批评教育；
若某听课者或授课者在预设时间段内大于第四预设百分比阈值的面部表情均为喜欢听课或喜欢授课的表情，则对该听课者或授课者进行奖励措施；
若大于第五预设百分比阈值的听课者的面部表情均为非平静答题的表情，则对考试的内容进行调整或加强考试内容的教学；
若某听课者在考试过程中大于第六预设百分比阈值的面部表情均为非平静答题的表情，则加强对该听课者的考试监督。
3.如权利要求1所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述存储模块基于节点管理与数据管理两方面以降低能耗；
节点管理主要选择存储系统中的部分节点或磁盘为上层应用提供数据服务，并让其他节点进入低能耗模式；
数据管理技术主要有基于静态数据放置、动态数据放置与缓存预取三种，所述基于静态数据放置的数据管理根据固定的数据放置策略将数据存储到系统中各节点上后，将不再改变其存储结构；基于动态数据放置的数据管理根据数据访问频度动态调整数据存放的位置，将访问频度高与频度低的数据迁移到不同磁盘上，对存储低频度数据的磁盘进行节能处理以降低系统能耗；基于缓存预取的数据管理借鉴内存中的数据缓存方式，将磁盘中的数据取到内存或其他低能耗辅助存储设备并使原磁盘进入低能耗模式。
4.如权利要求1所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，考核模块中对教学成果进行分析评价时，采用以下方法：
间隔时间采集教师授课图像，为每次采集的教师授课图像设置时间标签，将教师授课图像与时间标签关联存储；以相同或不相同的时间间隔采集学生课堂图像，对学生课堂图像进行处理，获得所有学生在每个采集时间点的出勤状态、听课状态和理解程度，对每个学生在每个采集时间点的听课状态和/或理解程度进行课堂表现达标判断，若不达标则标记该采集时间点为该学生的一个视频段标签；基于学生所有采集时间点的出勤状态、听课状态和理解程度，获得该学生的课堂表现评价，利用学生信息、课程信息、课堂表现评价和视频段标签创建学生集合；将学生集合中的视频段标签转换为时间标签，提取与所述时间标签关联的教师授课图像中的知识点，计算每个知识点的密集程度并将所有知识点按照密集程度进行排序；和/或基于学生集合中的课堂表现评价进行课堂教学质量评价。
5.如权利要求1所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，，还包括通信模块，所述通信模块数据端与视频录制模块数据端连接，当学生在任一课堂图像采集时间点的学生课堂表现不达标时，视频录制模块发送第一提醒信号至通信模块，由通信模块传送第一提醒信号至监控终端；当同一学生连续两个或两个以上学生课堂图像采集时间点的学生课堂表现不达标时，视频录制模块发送第二提醒信号至通信模块，由通信模块传送第二提醒信号至教师智能终端。
6.如权利要求1所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述知识图谱构建模块构建方法如下：
1)通过图谱构建程序获取代表基本教学知识点的元知识点，以及由至少两个元知识点组成的复合知识点，构建由元知识点和复合知识点构成的知识点数据库；
2)根据教学需求选取教学知识点，根据教学知识点表征的内容从知识点数据库中选取第一元知识点，以及与第一元知识点存在依赖关系的基础知识点组合；
3)确定第一元单片机知识点、基础知识点组合中每个元单片机知识点在教学知识点中所占的比重，根据比重确定每个元知识点相对于第一元知识点的路径长度；
4)根据元知识点相对于第一元知识点的依赖层级以及路径长度，构建知识图谱。
7.如权利要求6所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述在知识点数据库中存储的元知识点，包括知识点ID、知识点名称、知识点路径、知识点在同层级内的排序信息、版本号、知识点描述信息。
8.如权利要求6所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述构建方法包括：添加元知识点；具体添加过程为：
获取待添加元知识点，提取待添加元知识点的知识点路径、以及待添加知识点在同层级的排序信息；
根据待添加元知识点的知识点路径获取待添加元知识点在知识点数据库内存在依赖关系的前置元知识点和/或后置元知识点，按依赖关系将待添加元知识点存储在前置元知识点后、或后置元知识点前；
根据待添加知识点在同层级的排序信息对待添加元知识点在数据库内的信息进行修正，得到修正后的组织关系；
根据修正后的组织关系对知识点数据库内的层级进行更新，完成元知识点的添加。
9.如权利要求6所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述构建方法包括：删除元知识点；具体删除过程为：
选取待删除元知识点，提取待删除元知识点的知识点路径、以及待删除知识点在同层级的排序信息；
根据待删除元知识点的知识点路径确定与待删除元知识点存在依赖关系的前置元知识点和/或后置元知识点；
删除待删除元知识点与前置元知识点和/或后置元知识点之间的依赖关系，删除存储在知识点数据库中与待删除元知识点对应的排序信息；
根据待删除知识点在同层级的排序信息对待删除元知识点在数据库内的信息进行修正，得到修正后的组织关系；
根据修正后的组织关系对知识点数据库内的层级进行更新，完成元知识点的删除。
10.如权利要求6所述基于STM32单片机的教学实验平台，其特征在于，所述构建方法包括：移动元知识点；具体移动过程为：
获取待移动元知识点，提取待移动元知识点的知识点路径、以及待移动知识点的目的排序信息；
根据待移动元知识点的知识点路径确定与待移动元知识点存在依赖关系的前置元知识点和/或后置元知识点；
根据待移动知识点的目的排序信息选取待移动元知识点在移动后存在依赖关系的前置元知识点和/或后置元知识点；
将待移动知识点的知识点路径更换为移动后存在依赖关系的前置元知识点和/或后置元知识点；
根据待移动知识点在同层级的排序信息对待移动元知识点在数据库内的信息进行修正，得到修正后的组织关系；
根据修正后的组织关系对知识点数据库内的层级进行更新，完成元知识点的移动。
一种基于STM32单片机的教学实验平台
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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