基于手环的便携式心率信息监测系统的研发与应用

摘要

近年来，教学行为研究已成为教学研究领域关注的焦点。但在现有教学论意义上，关于教学行为的研究忽视了学生行为，过多地关注于教师的教学行为及师生互动行为的研究。学生是教育意义以及教学效果承载的主体，因此关注学生行为是教学研究的重要方向。教育信息化的不断发展与可穿戴设备的逐渐兴起，为教育教学研究开辟了新的途径。目前，采用智能设备监测人体生理信息在教育教学研究领域的应用也越来越广泛。
　　本文基于学习行为及生理信息研究的现状，应用文献分析法、视频录像法、对比分析法、软件工程法研究心率信息监测系统的开发过程与行为分析的关键问题，设计并实现了便携式的心率信息监测系统，并应用该系统进行实验分析。论文的主要研究工作包括以下三个方面:
　　(1)结合蓝牙与光学传感手环，对智能手环进行二次开发。开发与智能手环进行蓝牙通信的Android应用程序，并实现将数据传输至云平台，以完成对学生心率信息地实时获取。
　　(2)视频观察实验。选取实验对象，使用录像设备在课堂上进行实地观察与心率数据地采集。
　　(3)心率信息监测系统的应用与分析。通过实验采集的数据，并反复观察视频内容做相应地行为编码与数据处理。从研究目标出发，分析不同学习行为发生时以及学生受到外界干预行为状态下心率信息的差异。
　　综上所述，论文结合研究目的，针对手环接口进行功能模块地二次开发，通过蓝牙实现数据传输。将无线生理信号采集系统应用于课堂过程的研究，为教师了解学生的真实状态提供了崭新的研究视角，这一方式对课堂教学、学生学习研究具有重要意义，具有一定创新性和实用性。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 智能可穿戴设备国内外研究现状

1．3．2 基于心率信号的研究现状

1．3．3 学习行为国内外研究现状

1．4 研究目的及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

1．5 研究方法及思路

1．5．1 研究方法

1．5．2 研究思路

1．6 论文的组织结构

第二章 相关理论及技术基础介绍

2．1 相关理论基础

2．1．1 学习分析理论

2．1．2 基于生理信息的行为研究理论

2．2 相关技术介绍

2．2．1 蓝牙技术介绍

2．2．2 无线通信技术

2．2．3 传感技术

2．2．4 网络通信

2．2．5 HTTP协议

2．3 本章小结

第三章 心率信息监测系统的设计与实现

3．1 系统概述

3．2 系统需求分析

3．2．1 心率信息智能监测

3．2．2 移动端数据显示及传输

3．2．3 服务器端数据存储

3．3 系统架构设计

3．4 系统的硬件设备

3．5 系统软件的设计与实现

3．6 系统云端的设计与实现

3．7 本章小结

第四章 心率信息监测系统应用于课堂观察活动的设计

4．1 基于课堂视频观察学生行为的意义

4．2 课堂观察实验设计

4．3 实验实施

4．3 视频观察与分析

4．3．1 学生学习行为的分类

4．3．2 视频分析方法

4．3．3 视频观察结果

4．5 本章小结

第五章 心率信号处理分析

5．1 心率信号概述

5．2 学生心率变化的处理与分析

5．2．1 教学行为与学生心率关系

5．2．2 学生学习行为与心率关系

5．2．3 性别差异与心率关系

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士期间参与项目和研究成果

致谢