基于眼动大数据的学生学习状态画像及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61907009
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0701.教育信息科学与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Physiological data based learning state analysis is a challenge to learning analytics. Eye movement data is an important type of physiological data and can objectively reflect cognitive process of human being. Commercial eye trackers are expensive and hard to be widely used. Recently by only using webcam, convolutional neural network based eye tracking algorithm can obtain eye movement data with considerable precision. .In this project, we plan to collect eye movement data from real education environment in long term at large scale. We will do research on learning state profiling based on big eye movement data, obtain customized data representations of students that reflect their learning behavior, and finally achieve learning monitoring, learning diagnosis and learning intervening. This project helps to improve education quality in multimedia classroom, smart classroom and online learning. The main research contents of this project are as follows (1) Data representations, clustering and time series analysis methods for individual and group eye movement data; (2) learner real time learning state profile, time dependent learning state profile, discipline dependent learning state profile, location dependent learning state profile based on real time and historical eye movement data ; (3) Eye movement data based learning state visualization models and diagnosis tools that help teachers to identify absent minded learners, monitor and warn learners, find learning interests, and mine learning habits.
基于生理数据的学习状态研究是当前学习分析的现实问题和挑战。眼动数据是重要的生理数据,客观反映了人的认知活动。商用眼动仪价格高昂,难以规模性使用。近年来基于卷积神经网络的眼球跟踪算法取得突破,仅使用普通摄像头可获得精度可观的眼动数据。.本项目在真实教学环境中长时间大规模采集学习者眼动数据。构建基于眼动大数据的学习状态画像,研究学习者的个性化数据表征、分析其学习行为,实现学习监控、学习诊断、学习干预,在多媒体教室、智慧教室、在线学习等场景提升教学质量。本项目研究内容(1)学习者个体、群体眼动数据的数据表征、聚类、时序分析方法;(2)研究实时、历史眼动数据,构建学习者实时学习状态画像、不同时间段学习状态画像、不同学科学习状态画像、不同座位学习状态画像;(3)提出基于眼动大数据的学习状态可视化模型、诊断工具,帮助教学者发现学习者信息迷航、走神、实时监控预警学习者、分析学习兴趣、挖掘学习习惯等。

结项摘要

本项目基于眼动数据研究慕课、测试两个学习场景,开发了GazeMOOC和GazeQuiz可视分析系统。GazeMOOC通过聚类、时序分析等方法根据实时、历史眼动数据生成个体、群体在不同时间段、不同学科中的学习状态画像,实现学习监控。GazeMOOC通过散点图、堆叠区域图、条带图、堆叠条形图等可视化组件直观展现个体、群体的学习状态画像。GazeQuiz可通过配置动态载入测试内容,通过凝视时间、路径、转换关系等构建个体眼动行为模型,通过平均凝视时间、平均回视次数等构建群体眼动行为模型。GazeQuiz通过转换图、箱体图等可视化方法展现在测试过程中个体和群体的认知过程,实现学习诊断。为提高基于眼动交互的UI界面用户体验,提出了GazeGrid多尺度多层级网格界面的交互新方法,并给出最佳参数选择方案。通过注意力机制和数据增强技术提高视线估计精度,提出了GazeAttentionNet等方法。基于面部特征点的区域级数据增强方法在MPIIFaceGaze视线估计任务中超越了现有SOTA算法。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)

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其他文献

一氧化氮合酶抑制剂对大鼠海人酸
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    生物物理学报,(2006),22(增刊2):75
  • 影响因子:
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  • 作者:
    刘朝巍;雷霆;杨茜;张涛;杨卓
  • 通讯作者:
    杨卓
海马参与自主神经系统调控研究进
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    生理科学进展, 2007。
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    杨卓
丙泊酚对大鼠胶质瘤细胞侵袭和迁移能力的影响及ADAR2一AMPA受体GluR2通路在其中的作用
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  • 期刊:
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多纤维神经信息流非线性分析的前
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  • 作者:
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小波相干分析及其在听觉与震动刺
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张涛*

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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