基于人脸识别的儿童互动学习系统设计与实现

【摘要】：信息技术的创新与发展悄然改变着教育和学习的方式,传统以“教”为主的灌输式儿童教学模式逐渐向信息化教学范式转移,多媒体互动教学凭借互动性强、沉浸感强、容量大等优势,受到儿童与教学者的喜爱与关注。人脸识别作为多媒体互动中一种新型技术手段,具有互动自然性、非强制性和非接触性的优势,已广泛地应用于各个领域,并成当前儿童教育领域研究热点之一。本课题以幼儿园及小学低年级儿童为研究对象,针对目前儿童教学内容枯燥、学习方式单一以及优质信息化教育资源缺乏等诸多问题,采用观察调研、实地访谈等方式,获取儿童学习情况、信息化教学情况的第一手资料,通过对儿童的学习特征以及影响儿童学习的相关因素分析,挖掘儿童学习与教学的深度需求。在人机交互、互动学习相关理论的指导下,以人脸识别技术为支撑,根据产品层次化设计原理,分别从学习目标层、功能结构层、人机交互层、视觉表现层、技术实现层对互动学习系统设计进行深入研究,并提出各层面相对应的具体设计方法和指导原则。在该系统设计原则与方法的指导下,针对儿童生理、心理发展特征,确立儿童互动学习系统的学习目标,学习内容及学习流程,设计基于人脸识别的儿童互动学习系统模型,并进行了《学习大课堂》系统应用设计与实现。在此基础上,对该应用系统进行了可用性测试与评估,验证了该系统的可行性与设计方法的有效性,实现了通过人脸识别的人机互动学习方式提高儿童参与学习过程的内在驱动力,增强了儿童学习的主动性与积极性。本研究设计了基于人脸识别的儿童互动学习系统,进行了数字化学习资源的设计与开发,以高度的实时交互性和沉浸感,给儿童带来全新的互动式学习体验,实现了个性化学习,增强了儿童学习的趣味性。同时,该研究是儿童学习方式与信息技术融合的一次有意义的探索,为教育信息化资源的设计创作提供了新思路。