基于深度学习的学情智能监测系统设计与实现（PYQT+YOLOv8+训练数据集+论文+部署文档）

news2024/9/28 17:55:42

摘要

本文设计并实现了一个基于深度学习的学情智能监测系统，该系统通过对学生学习状态的自动监测与分析，旨在辅助教师更精准地把握学生学习情况，进而优化教学策略和提升教学质量。在论文中，详细描述了系统的设计与实现过程，并进行了全面的测试以确保其稳定性和可靠性。首先，对系统的需求进行了深入分析，确定了监测学生学习状态的关键功能，并设计了相应的系统架构和数据库结构。随后，收集并预处理了大量的课堂图片和视频数据，用于模型的训练和优化。选择YOLOv8模型作为目标检测器，并利用这些数据进行了多次迭代训练，成功地构建了一个能够准确识别学生学习状态的模型。然后，利用PyQT技术搭建了本系统的UI界面，用于显示监测结果和提供用户交互功能。同时，系统还提供了数据可视化功能，将监测结果以图表的形式展示，帮助教师更直观地分析学生的学习情况。

随着教育信息化的推进，课堂中教师与学生的活动越来越多地依赖于现代信息技术。通过分析网络教学平台、在线课程、多媒体资源等在教学中的应用情况，可以评估数字化教学资源的有效性，为教育信息化的发展提供实证支持。对课堂中教师与学生的活动进行深入分析，对于推动高等教育的改革与发展具有重要的价值。这不仅有助于提升教师的教学能力，优化学生的学习体验，还能促进教育资源的合理配置，推动教育方法的创新，从而为培养更多高素质人才奠定坚实的基础。

2.论文大纲

3.相关技术介绍

3.1 YOLOv8

YOLOv8s（You Only Look Once, version 8 small）是在实时目标检测领域表现出色的计算机视觉识别算法，算法结构简洁、计算高效，为训练模型提供了一致的框架，以执行目标检测、实例分割、图像分类等多种任务，同时兼顾检测精度和速度。YOLOv8s网络模型如图2.6所示。

3.2 Pyqt技术简介

PyQt是一种为Python编程语言设计的图形用户界面(Graphical User Interface, GUI)库，旨在方便开发人员构建跨平台的桌面应用程序。该库基于Qt框架，为Python提供了全面的界面元素和功能，使得开发人员能够利用Python语言高效地开发出具有丰富界面的应用程序。

4.学生课堂行为识别算法设计与实现

4.1数据获取和筛选

为了确保研究结果的真实性和可靠性，本研究采用学校教室内的真实视频作为图像采集来源，以还原真实的课堂环境。此举旨在提高模型的泛化能力，并确保数据集的普适性，从而使研究结果更具普遍性和适用性。数据集标准化过程如图3.1所示，在获得原始图像数据之后，本研究通过一系列预处理步骤，包括数据清洗、尺寸标准化、数据标注及数据集划分，构建了一个用于训练和测试学生课堂行为识别算法的优质数据集。

本研究在图像采集的过程中，还注重了数据的多样性和平衡性。我们特别选择了不同年级、不同学科、不同教师风格的课堂视频，以确保数据集能够涵盖各种教学场景和学生行为。该多样性有助于模型更有效地掌握和洞察课堂环境的复杂性，从而在实际运用中展现更优的性能。选取了人数约为30人的班级，在不同课程的课堂视频中进行筛选，排除了图像模糊和障碍物遮挡等不利因素。