臉部表情識別調(diào)整文獻檢索教學策略“EIMTS”系統(tǒng)設計,文獻檢索論文

臉部表情識別調(diào)整文獻檢索教學策略“EIMTS〞系統(tǒng)設計,文獻檢索論文自1984年教育部印發(fā)(關于在高等學校開設文獻檢索與利用課的意見的通知〕文件以來，高校都陸續(xù)開設了文獻檢索課。通過該課程的學習要求學生把握網(wǎng)絡信息檢索的方式方法與技巧，能通太多種途徑，迅速、準確地檢索到所需的信息；同時，對促進學生不斷地吸收新知識，改善知識構造，提高自學能力、研究能力和適應能力，發(fā)揮創(chuàng)造才能具有重要而深遠的意義。但是，文獻檢索課程開設的效果怎樣，能否到達預期目的，圖書館更該關心和研究的問題。最近幾年，對文獻檢索課教學效果或教學質(zhì)量研究的文章不少，筆者對其按研究類別進行統(tǒng)計，如表1所示。由表1,12篇文章有2篇是項目研究，可見文獻檢索課的教學效果是重點研究問題；李宏宇[1]、武俊瑛[2]、王佳[3]、楊凝清[4]、吳偉紅[5]、李會敏[6]、胡軍[7]等都對文獻檢索課教學效果進行了討論、研究，提出了相關措施來提高教學效果，占58.3%;杜春光[8]、王若冰[9]、張爽英[10]、張軍亮[11]等建立了高等學校文獻檢索課教學質(zhì)量評價體系，并結合所在學校的文獻檢索課進行了實證的數(shù)據(jù)分析，占33.3%;石蕓[12]以調(diào)查表的形式對所在學校的文獻檢索課教學進行統(tǒng)計分析，并提出相應的對策，占8.3%.現(xiàn)筆者從一個全新的角度來討論怎樣提高文獻檢索課的教學效果，設計了一個臉部表情辨別調(diào)整教學策略EIMTS系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過采集臉部表情數(shù)據(jù)，經(jīng)過人臉檢測定位和表情特征提取，判定和理解其情緒狀態(tài)；通過匹配表情-教學策略數(shù)據(jù)庫以調(diào)整教學策略；通過檢測教學策略的有效性來優(yōu)化表情-教學策略數(shù)據(jù)庫，以提高文獻檢索課教學效果。1EIMTS系統(tǒng)介紹臉部表情辨別調(diào)整教學策略EIMTS系統(tǒng)由采集學習者表情，得到表情辨別結果，以確定教學策略，返回到學習者。該系統(tǒng)始于學習者，終于學習者，具體表現(xiàn)出了系統(tǒng)的主體。該系統(tǒng)包括3個模塊：表情辨別模塊、表情比對模塊、交互模塊，如此圖1所示。EIMTS系統(tǒng)的具體分解圖如此圖2,EIMTS系統(tǒng)正三角分解圖所示。〔1〕表情辨別模塊:包括學生臉部數(shù)據(jù)采集、臉部檢測定位、表情特征提取，得到表情辨別結果?！?〕表情比對模塊:由表情辨別模塊得到的表情辨別結果開場，通過與表情-策略數(shù)據(jù)庫比照，得到教學策略結果?！?〕互動模塊:包括教學策略反應和更新表情-策略數(shù)據(jù)庫兩個部分。由表情比對模塊得到的教學策略結果開場，通過調(diào)整教學策略，最終返回到學習者；通過學習者的效果來檢測該教學策略能否可行，最終來優(yōu)化和完善表情-策略數(shù)據(jù)庫。1.1表情辨別模塊人臉表情辨別的3個關鍵問題：臉部檢測與定位、面部表情特征的提取、人臉表情的辨別與分類構成了人臉表情分析系統(tǒng)，ChenQueen等[13]中給出的構成與流程如此圖3所示。1.1.1臉部檢測與歸一化通過攝像圖來采集人臉數(shù)據(jù)時，都是對單幅圖像的檢測。對于單幅的靜態(tài)圖像，人臉檢測與定位的方式方法大致分成兩類[14]:一是基于統(tǒng)計的人臉檢測方式方法：包括神經(jīng)網(wǎng)絡法、子空間方式方法、模版法多層小波分解和遺傳算法等；一是基于知識建模的人臉檢測：包括人臉規(guī)則、顏色紋理信息和對稱性等。筆者使用OpenCV提供的Harr人臉分類器進行人臉檢測。歸一化是指在檢測人臉的基礎上進行的，主要特征包含眼、眉、鼻、嘴等，歸一化算法主要步驟有：〔1〕利用人臉的垂直積分投影曲線獲得人臉的左右邊界。〔2〕利用水平積分投影曲線獲得人眼所處的大致水平位置，進而裁剪出這個包含人眼的大致區(qū)域。〔3〕利用Canny算子求出眼睛區(qū)域的邊緣圖像，然后對邊緣像素進行聚類?！?〕利用Hough變換的改良方式方法求出左右眼球中心的精到準確位置，最后利用中心瞳孔的位置進行人臉的歸一化處理。1.1.2表情特征提取表情特征提取的方式方法比擬多，筆者采用獨立分量分析〔ICA〕算法，該算法在信息處理的很多領域都有很大的應用潛力，已引起了國際信號處理領域的廣泛關注。關于ICA算法進行臉部表情特征提取的研究很多，這里就不再具體介紹了。1.1.3臉部表情辨別分類人臉表情辨別的最后一個步驟就是將人臉表情進行分類，首先指定一組類別，并設計相應的分類機制對表情進行辨別歸入相應類別。以權威的ORL人臉庫和JAFFE人臉庫表情辨別分類為根據(jù)，筆者將人臉情感分為：興奮、高興、安靜、沮喪、生氣五類，并以JAFFE數(shù)據(jù)庫中的213張256256圖像經(jīng)過ICA算法的表情辨別率如表2所示，能夠看出ICA算法的辨別率能夠基本知足實際需求。1.2表情比對模塊教學策略是在整個教學經(jīng)過中，根據(jù)教學的主、客觀條件，十分是學習者的實際情況，對所選用的教學方式方法和教學手段，在教學實踐中不斷地調(diào)節(jié)和創(chuàng)新。表情比對模塊中的教學策略是根據(jù)表情辨別模塊得到的學習者的表情結果來制定的，由此，建立了表情-教學策略數(shù)據(jù)庫，表3是部分表情-教學策略數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。表中，教學策略是根據(jù)學校文獻檢索課程組老師的教學經(jīng)歷體驗來制定的。由于教學策略的實時性和復雜性，制定的策略會根據(jù)教學效果動態(tài)調(diào)整。當初次使用此系統(tǒng)時，各個表情狀態(tài)下所有的教情結果為安靜時，系統(tǒng)呈現(xiàn)老師可供選擇的教學策略有：3-1引起學生注意〔通過語音、語調(diào)、身勢語的改變〕；3-2提問式教學〔通過相關專業(yè)知識的提問，避免課堂毫無活力，集中學生注意力〕；3-3案例教學等。若不是初次使用，則按表情狀態(tài)下教學策略的分值高低來推送，分值高的優(yōu)先呈現(xiàn)。文獻檢索課的老師能夠選擇分值高的教學策略或者根據(jù)課堂的實際情況選擇相應的教學策略。最后將選擇的教學策略保存到表情比對模塊的輸出結果中。1.3互動模塊互動模塊即將表情比對模塊中得到的教學策略反應到課堂，施行到學習者。將教學策略靈敏地運用到課堂，對檢索課的老師有較高的要求。如項目式教學，能否順利施行的關鍵在于老師，老師應把握的關鍵問題是工作任務確實定，在老師精心設計的任務下，學生充分發(fā)揮自個的主觀能動性，通過自主研究或小組化互助學習，將新舊知識聯(lián)絡起來，在實踐中找出解決問題的詳細方式方法，完成任務。它的教學經(jīng)過為：提出任務-分析任務-完成任務-總結任務。以工作任務為參照點設置課程，確保了項目課程以工作任務為核心課程內(nèi)容[4].課后，要確定所選教學策略能否有效，對其有效性監(jiān)測通過流程圖4實現(xiàn)。第一步：要確定閥值分和平均分，閥值分確實定是通過檢索課老師反復測試，最終定為70分；平均分確實定是隨機挑選5名同學介入教學效果評分，取平均分。第二步：比擬平均分和閥值分的大小，若平均分閥值分，則講明所選教學策略是有效的，將策略分值加1;若平均分閥值分，講明所選教學策略這次是無效的，將策略分值減1,此時再來判定策略分值能否大于0,假如小于0,則講明所選策略不合適該表情類別，從表情類別中刪除該策略；最后，更新表情-策略數(shù)據(jù)庫。2結束語知識信息時代，文獻檢索課程內(nèi)容在不斷更新，教學手段與方式方法在不斷改善，文獻檢索教學課開設的效果怎樣至關重要。EIMTS系統(tǒng)在2020年秋季學期嵌入文獻檢索課課程組老師的教學后，經(jīng)過2個學期的測試，老師普遍反映學生上課聽講認真了很多，課堂氣氛也好了，但是少數(shù)年輕老師反映此系統(tǒng)對老師的教學經(jīng)歷體驗有一定的要求。實踐證明，EIMTS系統(tǒng)對提高文獻檢索課的教學質(zhì)量與教學效果起到了重要的作用。以下為參考文獻：[1]李宏宇，張寶玉，戴建陸。高校文獻檢索課課堂學習效果的研究與實踐[J].晉圖學刊，2018,〔5〕：51-53.[2]武俊瑛。對有效提高研究生文獻檢索課教學效果的討論[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報〔社會科學版〕，2005,〔3〕：112-115.[3]王佳。淺談怎樣提高醫(yī)學文獻檢索課的教學效果[J].才智，2018,〔12〕：140.[4]楊凝清，滕洪松，王洪秀。提高研究生文獻檢索課實習效果的探尋求索[J].圖書情報雜志，2007,〔1〕：50-52.[5]吳偉紅。提高本科生文獻檢索課效果的討論[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2018,〔14〕：34-36.[6]李會敏。提高中醫(yī)藥信息檢索課教學效果的因素探析[J].河北中醫(yī)藥學報，2006,〔4〕：43-44.[7]胡軍.提高高校文獻檢索課教學效果的考慮[J].江西圖書館學刊,2018,〔1〕：116-118.[8]杜春光，楊廣林。文獻檢索課教學效果評價指標確實定[J].情報探尋求索，2007,〔8〕：37-39.[9]王若冰。高校文獻檢索課教學質(zhì)量評價體系討論[J].當代情報，2008,〔9〕：210-21