远程教育中基于脑电的身份认证和教学效果评估方案研究

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随着互联网的迅速发展,远程教学模式得到不断推广,特别是在近几年新冠疫情的影响下,远程教学视频的数量迅速增长。如何保护远程教学视频资源、如何客观公正地评估这些教学视频的实际学习效果,是当今远程教育平台急需解决的问题。目前,针对远程教育系统,通常都是采用输入用户名和密码来静态判定用户身份,这种身份认证的方式不仅会带来密码易忘,而且极易因为密码泄露导致隐私危机。而对于视频质量评估,目前仍以主观评价为主,其中时有人为恶意扭曲、随意评价的情况出现,评价结果并不令人信服。因此,针对以上问题,本文的研究重点如下:1.提出了基于味觉诱发脑电信号的身份认证方案,适用于远程教学环境。该方案在注册阶段通过采集用户在味觉刺激后的脑电数据和心电数据,利用关系系数得到用户对应的最优脑电信号特征序列并编码,利用用户心电信号生成DES加密算法密钥,对特征值序列加密保存;在认证阶段通过对比注册时的特征序列,若两者差值在规定阈值内,则认证通过。通过对本方案进行模拟仿真实验,验证了方案的安全性和有效性。本方案克服认证凭证容易被遗忘和伪造等缺点,且对脑电信号特征进行了编码加密保存,防止了入侵者的破坏。2.提出了基于脑电信号的远程教学视频评估方案,适用于远程教学环境。该方案以受试者的学习效率结果评估教学视频的质量,利用离散小波变换、模糊熵、功率谱密度频域分析等方法提取出脑力负荷测试和专注度测试下受试者的脑电特征,通过对比六种机器学习模型,选出每个测试的最佳模型。并利用熵值法确定各测试学习效率权重,将得到的总学习效率结果与大众评审结果对比,发现在评定范围内,证明此方案准确可靠。此外,通过进行受试者满意度检验测试,证明此方案也可以有效提高受试者观看视频的满意度。
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