【技术领域】
[0001] 本
发明涉及在线学习技术领域，具体涉及一种自主学习辅助装置。【背景技术】
[0002] 目前，学生大多通过教师课堂或网络授课的方法获取知识，但是，由于学生的喜好、学习状态和思维方式等的不同，相同的教学内容和教学方法并不一定适合所有听课的学生，造成部分学生的学习效果合学习效率差，甚至丧失学习的热情和兴趣，不利于学生的学习。
[0003] 此外，部分学生在学习时学习方法不当或由于不能合理安排学习和生活的时间，往往事倍功半，影响学习效果和学习的积极性。【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种自主学习辅导装置。该自主学习辅导装置可对学生的状态进行检测，有助于提高学习效率，实现个性化学习。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种自主学习辅助装置，包括使用者状态监测装置、状态调整装置、
服务器和学习装置，所述使用者状态监测装置、状态调整装置和学习装置分别与所述服务器
信号连接，
[0006] 所述使用者状态监测装置用于实时监测使用者的状态，所述使用者状态监测装置包括但不限于下述
电子元件中的一种或任意几种的组合：用于检测使用者的运动状态的运动
传感器、用于提示所述自主学习辅助装置的当前状态的提示装置、用于对使用者的血压进行实时检测的血压传感器、用于对使用者的心率进行实时检测的心率传感器、用于检测指尖电导率的电导传感器、用于对眼球的运动进行追踪的眼睛摄像头、用于对使用者头面部
温度进行检测的红外测温
探头、用于采集面部表情的面部摄像头和用于对脑电波进行检测的脑电波传感器；
[0007] 所述状态调整装置用于对使用者学习的状态进行调整；
[0008] 所述服务器用于对接收到的数据进行处理并向所述状态调整装置和学习装置发出控制指令；
[0009] 所述学习装置用于帮助使用者完成学习任务。
[0010] 优选的，所述运动传感器、提示装置、血压传感器和心率传感器设置在手环上，所述电导传感器设置在文具上，所述眼睛摄像头、红外测温探头、面部摄像头和脑电波检测传感器设置在头面部状态检测装置的壳体上。
[0011] 优选的，所述的状态调整装置包括身体刺激装置和感官刺激装置，所述身体刺激装置包括但不限于姿势调整装置、振动装置、按摩装置和
电刺激装置中的任意一种或几种的组合，所述身体刺激装置设置在与学习者
接触的座椅和/或桌子上；所述感官刺激装置包括但不限于图像播放设备、声音播放设备、精油和/或气体混合释放装置中的任意一种或几种，所述精油和/或气体混合释放装置包括用于盛装精油和/或气体的压缩气瓶和设置在所述压缩气瓶上的电磁
阀，所述
电磁阀与所述服务器信号连接，所述压缩气瓶内盛装有压缩气体。
[0012] 优选的，所述壳体为头盔、帽子或眼镜，所述脑电波传感器设置在所述壳体上与人体头部
皮肤直接接触的
位置处，所述红外测温探头设置在对应人体面部的位置处。
[0013] 优选的，所述学习装置包括主机，所述主机内设有
中央处理器、内容模
块、数据存储模块、学习模式设置模块、教学模块、时间管理模块、学习效果测试模块、学习效果反馈模块、举一反三模块和互助学习模块，
[0014] 所述中央处理器用于接收和向所述服务器传递信息并根据所接收到的所述服务器的指令控制所述内容模块、数据存储模块、学习模式设置模块、教学模块、时间管理模块、学习效果测试模块、学习效果反馈模块、举一反三模块和互助学习模块工作；
[0015] 所述内容模块用于管理教学内容；
[0016] 所述数据存储模块用于对所述中央处理器接收到的数据和发出的信息进行存储，以便于对所述自主学习辅助装置的运行根据个体差异进行适应性调整；
[0017] 所述学习模式设置模块用于根据需求设定完成学习任务的方式，所述中央处理器对所接收到的所述使用者状态监测装置、学习效果测试模块和学习效果反馈模块的信息进行处理后，将处理结果传递给所述学习模式设置模块，对预先设定的学习模式进行调整；
[0018] 所述教学模块用于根据接收到的所述中央处理器的指令播放教学任务从所述内容模块调取相应教学内容并根据所述学习模式设置模块设定的学习模式进行教学任务的开展，以及在中央处理器接收到所述学习效果测试模块的测试结果后从所述内容模块调取与测试中的错题相关的知识点和练习题，加强错题相关知识点的学习；
[0019] 所述时间管理模块用于根据所接收到的中央处理器传递过来的使用者状态监测装置检测到的信息将时间与学习任务相关联，并将处理结果传递至中央处理器，中央处理器控制所述教学模块按照时间管理模块的处理结果开展教学任务，便于根据个人习惯在合适的时间执行相应的学习任务，提高学习效率；
[0020] 所述学习效果测试模块用于根据所述中央处理器的指令对学习效果进行测试，测试的方式包括但不限于展示与学习任务相关的测试题，并将测试结果传递给中央处理器，与预先存储的答案进行对比，得到测试结果和错题解析；以及根据所述中央处理器反馈的测试结果从所述内容模块中调取与错题相关的其他测试题，进行重复测试直至所述中央处理器接收到的测试结果大于设定值；
[0021] 所述学习效果反馈模块用于供使用者对学习效果进行主观评价，并将评价结果传递给所述中央处理器和将所述学习效果测试模块的测试结果进行展示，并给出相应的评语或建议；如果主动反馈信息与被动检测信息不符，则传递给人工识别；或机器自动学习模块；
[0022] 所述举一反三模块用于在所述学习效果测试模块的测试结果大于设定值时,引导学生根据所学内容再创造性编撰测试题；并对此内容进行相互评比与呈现；
[0023] 所述互助学习模块用于发布或接收学习中遇到的问题以及展示所述举一反三模块的测试题，并设置回复、评论和投票功能。
[0024] 优选的，所述教学模块为视频播放模块，所述视频播放模块用于接收所述学习模式设置模块和所述使用者状态监测装置的信息播放或暂停教学视频或弹出设定问题的弹窗。
[0025] 优选的，所述数据存储模块存储的内容还包括所述中央传感器接收到的对应不同情绪的面部特征、使用者心率
波动范围、瞳孔的位置
角度、体温波动范围和指尖电导率波动范围。
[0026] 优选的，所述学习模式设置模块的预设学习模式为按照工作记忆模型原理进行教学任务的开展。
[0027] 优选的，所述提示装置的提示信号为震动、声音、视频或气味中的任意一种或几种的组合，当所述中央处理器发出任务执行指令时，所述服务器接收到相应信号后控制所述提示装置提示使用者。
[0028] 本发明的有益效果是：本发明的自主学习辅助装置可通过多种方法对使用者的状态进行监测，便于根据实际情况，调整学习模式和对使用者的学习状态进行调整，有助于提高学习效率。
[0029] 本发明通过采用多种方法对使用者的状态进行全学习周期内状态的监测，可有效避免单一检测指标带来的误差，有助于提高使用者的学习效率。
[0030] 本发明的使用者状态监测装置设置合理，可集成于手环、文具等使用者在学习过程中可能会用到的载体上，能够可在不干扰使用者正常活动的前提下实现对使用者状态的监测；
[0031] 所述状态调整装置可通过振动、按摩、电刺激、图像、声音、精油和其他等多种方式对使用者的状态进行调整，使用者可根据自身情况自主选择，对使用者的状态调整的效果好。
[0032] 所述学习装置的设置合理，可根据不同使用者的情况调整学习模式、学习内容等，有助于提高学习效率。【
附图说明】
[0033] 图1为本发明的自主学习辅助装置额工作原理示意图。【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
[0036] 一种自主学习辅助装置，包括使用者状态监测装置、状态调整装置、服务器和学习装置，使用者状态监测装置用于实时监测使用者的状态，状态调整装置用于对使用者学习的状态进行调整，所述服务器用于对接收到的数据进行处理并向所述状态调整装置和学习装置发出控制指令，学习装置用于帮助使用者完成学习任务。具体的，学习装置可为电子设备，例如计算机或移动设备(如手机、平板等)等，至少具有基本的显示屏、可用于信息输入的装置/程序、声音/视频播放装置、可对所接收到的信息进行处理、加工、对比和发出相应指令等基本功能。
[0037] 使用者状态监测装置包括分别与服务器信号连接的手环、文具和头面部状态检测装置，手环上设有运动传感器、提示装置以及血压和/或心率传感器，运动传感器用于检测使用者的运动状态，提示装置用于提示所述自主学习辅助装置的当前状态，血压和/或心率传感器用于对使用者的血压和/或心率进行实时检测；文具上设有用于检测指尖电导率的电导传感器；头面部状态检测装置包括壳体、眼睛摄像头、红外测温探头、面部摄像头和脑电波检测传感器，壳体用于将头面部状态检测装置固定在人体头部，眼睛摄像头用于对眼球的运动进行追踪，判断使用者的状态；红外测温探头用于对使用者头面部温度进行检测；面部摄像头用于采集面部表情；脑电波传感器用于对脑电波进行检测。
[0038] 通过设置运动传感器可以检测出使用者的运动状态，再结合心率和/或血压传感器检测到的信号，可判断使用者的基本生理状态。当使用者处于学习状态时，往往会用到笔等文具，通过在文具上设置电导传感器，检测指尖电导率，可用于辅助判断使用者的精神状态(有研究表明，当人处于兴奋/激动状态时，指尖
电阻下降，电导率增大)；类似的，眼睛摄像头通过对眼球的运动、眨眼
频率等进行检测，可作为判断使用者是否注意
力集中、是否兴奋或瞌睡等的辅助标准；红外测温探头则可对面部皮肤温度进行检测，当人处于兴奋或激动状态时，面部温度升高；面部摄像头则可用于检测使用者的面部表情，作为判断使用者对当前状况的面部表现，例如，是否会有疑惑的表情/欣喜的表情/沮丧的表情等；脑电波传感器则可实时对脑电波进行检测，更直观的反应出使用者的精神状态，例如：δ波——频率为1～3Hz，幅度为20～200μV。当人在婴儿期或智力发育不成熟、成年人在极度疲劳和昏睡或麻醉状态下，可在颞叶和顶叶记录到这种波段。θ波——频率为4～7Hz，幅度为5～20μV。在成年人意愿受挫或者抑郁以及
精神病患者中这种波极为显著。但此波为少年(10－17岁)的
脑电图中的主要成分。α波——频率为8～13Hz(平均数为10Hz)，幅度为20～100μV。它是正常人脑电波的基本节律，如果没有外加的刺激，其频率是相当恒定的。人在清醒、安静并闭眼时该节律最为明显，睁开眼睛(受到光刺激)或接受其它刺激时，α波即刻消失。β波——频率为14～30Hz，幅度为100～150μV。当精神紧张和情绪激动或亢奋时出现此波，当人从噩梦中惊醒时，原来的慢波节律可立即被该节律所替代。
[0039] 虽然上述任一单一指标在评价使用者状态时可能会有偏差，但是将多种指标联合使用则可有效避免偏差。以当使用者处于激动或兴奋状态为例：当使用者处于处于激动或兴奋状态时可同时检测到眨眼频率降低(通过眼部摄像头检测)+面部有表情(通过面部摄像头检测)+面部温度升高(通过红外测温探头检测)+指尖电阻下降(通过电导传感器检测)+心率增加(通过心率传感器检测)+血压升高(通过血压传感器检测)+脑电波呈β波(通过脑电波传感器检测)。
[0040] 通过设置使用者状态监测装置可对使用者学习前、学习中以及当使用者未处于学习状态时的状态、情绪和心率、血压等生理指标进行检测(整个学习周期内)，便于根据使用者的状态有针对性的调整使用者的状态和安排学习内容，获取学习效果，进而可起到更好的提高学习效率的目的。
[0041] 作为本实施例的一个优选的技术方案，头面部检测装置的壳体可设置为头盔、帽子或眼镜状，脑电波传感器设置在壳体上与人体头部皮肤直接接触的位置处，红外测温探头设置在对应人体面部的位置处。头面部检测装置的各个部件在壳体上的具体设置的位置此处不做限定，以能够实现相应的功能为准。
[0042] 实施例2
[0043] 在实施例1的
基础上，状态调整装置包括身体刺激装置和感官刺激装置，所述身体刺激装置包括但不限于姿势调整装置、振动装置、按摩装置和电刺激装置中的任意一种或几种的组合，所述身体刺激装置设置在与学习者接触的座椅和/或桌子上；所述感官刺激装置包括但不限于图像播放设备、声音播放设备、精油和/或气体混合释放装置中的任意一种或几种，所述精油和/或气体混合释放装置包括用于盛装精油和/或气体的压缩气瓶和设置在所述压缩气瓶上的电磁阀，所述电磁阀与所述服务器信号连接，所述压缩气瓶内盛装有压缩气体。
[0044] 例如，当使用者状态监测装置检测到使用者处于瞌睡(可通过心率传感器、脑电波传感器等的检测信号判断)的状态时，可使电磁阀打开，使压缩气瓶中具有醒神功能的气体喷出，帮助使用者调整学习状态，或在学习状态和学习效果达到预设值时，喷出使用者喜欢的气味的气体，也可作为惩罚，喷出使用者厌恶的气体等，根据实际需求配置相应的压缩气瓶即可。座椅姿势调整装置的设置使得可便于使用者在需要时进行调整。
[0045] 实施例3
[0046] 如图1所示，在实施例1或2的基础上，所述学习装置包括主机，所述主机内设有中央处理器、内容模块、数据存储模块、学习模式设置模块、教学模块、时间管理模块、学习效果测试模块、学习效果反馈模块、举一反三模块和互助学习模块，
[0047] 所述中央处理器用于接收和向所述服务器传递信息并根据所接收到的所述服务器的指令控制所述内容模块、数据存储模块、学习模式设置模块、教学模块、时间管理模块、学习效果测试模块、学习效果反馈模块、举一反三模块和互助学习模块工作；
[0048] 所述内容模块用于用于管理教学内容，例如，对教学内容的分类、归纳和不同教学内容之间的关联管理等，以便于相应教学内容的调取。
[0049] 所述数据存储模块用于对所述中央处理器接收到的数据和发出的信息进行存储，以便于对所述自主学习辅助装置的运行根据个体差异进行适应性调整；
[0050] 所述学习模式设置模块用于根据需求设定完成学习任务的方式，所述中央处理器对所接收到的所述使用者状态监测装置、学习效果测试模块和学习效果反馈模块的信息进行处理后，将处理结果传递给所述学习模式设置模块，对预先设定的学习模式进行调整；
[0051] 所述教学模块用于根据接收到的所述中央处理器的指令播放教学任务从所述内容模块调取相应教学内容并根据所述学习模式设置模块设定的学习模式进行教学任务的开展，以及在中央处理器接收到所述学习效果测试模块的测试结果后从所述内容模块调取与测试中的错题相关的知识点和练习题，加强错题相关知识点的学习；
[0052] 所述时间管理模块用于根据所接收到的中央处理器传递过来的使用者状态监测装置检测到的信息将时间与学习任务相关联，并将处理结果传递至中央处理器，中央处理器控制所述教学模块按照时间管理模块的处理结果开展教学任务，便于根据个人习惯在合适的时间执行相应的学习任务，提高学习效率；
[0053] 所述学习效果测试模块用于根据所述中央处理器的指令对学习效果进行测试，测试的方式包括但不限于展示与学习任务相关的测试题，并将测试结果传递给中央处理器，与预先存储的答案进行对比，得到测试结果和错题解析；以及根据所述中央处理器反馈的测试结果从所述内容模块中调取与错题相关的其他测试题，进行重复测试直至所述中央处理器接收到的测试结果大于设定值；
[0054] 所述学习效果反馈模块用于供使用者对学习效果进行主观评价，并将评价结果传递给所述中央处理器和将所述学习效果测试模块的测试结果进行展示，并给出相应的评语或建议；如果主动反馈信息与被动检测信息不符，则传递给人工识别；或机器自动学习模块；
[0055] 所述举一反三模块用于在所述学习效果测试模块的测试结果大于设定值时,引导学生根据所学内容再创造性编撰测试题；
[0056] 所述互助学习模块用于发布或接收学习中遇到的问题以及展示所述举一反三模块的测试题，并设置回复、评论和投票功能。
[0057] 作为本实施例优先的一个技术方案，教学模块为视频播放模块，视频播放模块用于接收学习模式设置模块和使用者状态监测装置的信息播放或暂停教学视频或弹出设定问题的弹窗。
[0058] 作为本实施例优先的一个技术方案，数据存储模块存储的内容还包括对应不同情绪的面部特征、使用者心率波动范围、瞳孔的位置角度、体温波动范围和指尖电导率波动范围。通过存储上述内容，可更个性化的为使用者制定学习计划，提高学习效率，也有助于中央处理器对所接收到的使用者状态监测装置的信号进行更准确的判断
[0059] 作为本实施例优先的一个技术方案，学习模式设置模块的预设学习模式为按照工作记忆模型原理进行教学任务的开展。工作记忆模型具有一定的科学性，有助于使用者对知识的掌握。
[0060] 作为本实施例优先的一个技术方案，提示装置的提示信号为震动、声音、视频或气味中的任意一种或几种的组合，当中央处理器发出任务执行指令时，服务器接收到相应信号后控制提示装置提示使用者。
[0061] 具体工作过程如下：当使用者使用本发明的自主学习辅助装置时，可通过佩戴手环和头面部状态检测装置对使用者的状态进行预判，并结合使用者的自我评价，服务器接收到上述信息后，若判断为当前状态适合学习，将上述信息传递给中央处理器，中央处理器则控制教学模块按照学习模式设置模块的预设信息从内容模块调取相应内容后开展教学任务(例如，播放教学视频等)学习模式设置模块优选按照工作记忆模型进行设置，具体的可为：将教学视频配置为每隔10-15分钟，讲解1-2个知识点后，暂停视频，提出与所需知识点相关的问题，强化使用者对所学知识的理解和记忆。在学习过程中，使用者状态监测装置持续工作，若在学习过程中出现走神/瞌睡/兴奋等状态时，服务器均会接收到相应的信号并传递给中央处理器，例如，若眼部摄像头检测到使用者眨眼频率降低、面部摄像头检测到面部有表情、红外测温探头检测到面部温度升高、电导传感器检测到指尖电阻下降、心率传感器检测到心率增加(通过)、血压传感器检测到血压升高、脑电波传感器检测到脑电波呈β波，表明使用者对所学内容有积极的响应，则中央处理器可将使用者的状态信息、对应的时间、当前学习模式的设置、所学内容等信息存储至数据存储模块和时间管理模块，以便后续对自主学习辅助装置进行更适用于使用者的调整。完成学习任务后，学习效果测试模块工作，针对所学内容，给出相应的测试题，并要求使用者在设定时间内作答(为增强学习趣味性，可选择性的以打油诗、顺口溜、歌曲、图片等形式呈现测试题)，并将使用者所给出的答案传递给中央处理器，与设定的答案对比，给出测试成绩和错题解析，并从内容模块中调取与错题相关的其他测试题，再次测试使用者对错题相关知识点的掌握，加强练习，以达到熟练掌握的目的，学习效果测试模块重复上述过程，直至测试结果大于设定值，使用者的学习达到预定结果。使用者也可通过学习效果反馈模块将自己学习过程中的主观感受传递至中央处理器，以便对后续学习进行适应性调整，并获取中央处理器反馈的评价，以有针对性的改进自己的学习，提高学习效果。优选的，学习效果反馈模块的反馈的评价以鼓励为主(例如，若学习效果测试模块的测试结果为完全通过，则显示表扬语，若部分通过，则打气勉励，鼓励继续加油；若测试结果较差，则打气勉励，告诉学习者不要灰心)。举一反三模块则是对所学知识的进一步拓展，当使用者的测试成绩达到设定值时，可通过举一反三模块强化所学知识。互助学习模块则可用于发布自己学习过程中的问题或通过互助学习模块为学习相同知识的其他人提供帮助。此外，互助学习模块也可用于展示不同使用者在举一反三模块创造性的编撰出的问题，供其他学习者测试或学习，互助学习模块设置的回复、评论和投票功能则有助于加强不同使用者之间的联系和交流，有助于提高使用者的参与度，改善学习效果。
[0062] 若将使用者状态监测装置的检测结果传递给服务器后，服务器判断为当前状态不适宜学习，则服务器可状态调整装置播放设定视频、音乐、图片、文字或者游戏等，帮助使用者调整状态，当使用者状态监测装置检测到适于学习时，即控制教学模块工作，开始教学任务。在教学模块工作的过程中，中央处理器接收服务器传递过来的使用者状态监测装置检测到信息，若检测到使用者状态与设定标准不符，则控制教学模块停止工作，对使用者的状态进行调节，当使用者学习状态达到相应要求时，再控制教学模块正常工作。
[0063] 由于使用者状态监测装置包括手环，使得可在非学习状态下也可进行使用；若头面部状态检测装置也配置为帽子/眼镜等便于随时佩戴的结构，则本发明的自主学习辅助装置可对使用者进行24h全天候(整个学习周期内)的状态检测，为使用者全天(整个学习周期内)的学习、休息和其他活动提供更合理的安排建议，例如，若检测到使用者睡眠时间较短(可通过心率传感器、脑电波传感器、运动传感器等进行检测)，则接收到该信息后中央处理器可适当对当天的教学模块的学习任务或学习模式设置模块进行调整，以保障使用者充足的睡眠和良好的学习状态。
[0064] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
