基于脑电技术与5G的教学质量研究方法

摘要：研究教学质量为教学改革提供了重要参考。现阶段，教学质量的研究方法主要是通过定性研究手段，具有一定的主观性和滞后性。随着神经科学和脑科学的发展，基于脑电、眼动等生理测量技术为更客观研究教学质量提供了途径。随着5G技术的发展，为实时获取用户的生理数据提供了可能。本文论述了脑电技术和5G技术在教学质量研究中的应用价值，拟为广大教育工作者的教学改革提供参考。

关键字：脑电技术;5G;用户体验;教学研究

引言

课程教学是当前教育的主要方式，也是影响人才培养质量的关键环节。目前，教学质量的研究方法主要是通过心理测量手段，这类方法具有一定的主观性与滞后性。随着神经科学和脑科学的发展，基于脑电（EEG）、眼动（Eye-tracking）、心电（ECG）、肌电（EMG）等生理测量的技术开始在工业、医疗、游戏、教育等领域运用。其中，脑电技术是研究用户认知的重要手段。随着5G技术的商业化，为脑电数据的传输提供了更大的带宽，使实时获取用户生理信号成为了可能。因此，本文拟提出一种结合脑电技术和5G技术的教学质量研究方法设想，可以更客观、实时的反映学生的学习情况，辅助教师提升教学质量。

1.教学质量评价方法现状

教学质量评价是指对老师的学术水平、教学方法、教学态度等进行评价。教学质量的研究可以认定和解释课堂教学事实，发现和反思教学实践中存在的问题，改进课堂教学方法和机制。专家评价法、访谈法、问卷调研法等定性研究方法是用于研究教学质量及学习质量的常见方法。专家评价法即邀请多名行业专家通过听课的形式对课程教学的情况进行评价。这种教学质量评价方法的评价主体是教学专家，可以直接给年轻教师以指导。但是，由于专家组人数及听课次数有限，很难准确反映每个教师的每门课程的教学质量。此外，专家的意见并不代表学生的意见，无法反应学生的真实需求。访谈法和问卷调研法即通过访谈或问卷调研，直接了解学生的学习情况与需求。目前，大多数基于访谈法和问卷调研法的教学质量评价内容主要参考华盛顿大学在教学质量评价表中提出的4个问题：这门课程能否激发智慧、开拓思维;这门课程在哪方面对你的学习贡献最大;你在学习这门课程时遇到了那些困难;你对这门课程的教学有那些改进意见。这类方法的评价主体是学生，操作简单，针对性强，但学生很难提出客观的，有价值的意见。

综上所述，上述研究方法虽各有优点，但却有一定的主观性与滞后性。主观性是指心理测量过于依赖学生的主观选择和专家的个人偏好，因而无法客观的反映教学的质量。一方面，学生可能会为迎合老师或家长而隐瞒真实的学习情况。另一方面，专家的个人偏好无法代表整个学生群体的评价。滞后性是指研究的滞后性，即不能实时掌握每个学生在课堂的认知情况，需要在课后对学生进行调研。课后调研通常会造成用户的记忆负荷增加，造成关键信息的丢失。

2.基于脑电技术与5G的教学质量研究方法

2.1脑电技术的应用价值

脑电技术是一种反应大脑功能状态的电生理技术，通过在脑部安放电极记录大脑神经细胞活动所产生的生物电活动。脑电技术的时间精度为千分之一秒，可以反映大脑皮质层的神经活动，精确的时效性使其成为认知科学领域的一种常用技术。事件相关电位（ERP）是反映用户认知活动的重要指标，当感官系统接收到特定的刺激时会引起大脑的ERP变化。相比于心理测量，脑电信号可以更客观、实时的反映学生的认知活动。脑电技术可以记录学生在浏览课件或思考问题过程中的脑电信号，通过分析ERP数据的变化可以判断不同教学方法下学生的认知活动的差异性。常用的ERP信号主要包括P1、N1、P2、N2、P300、N400等。其中，P1、N1可以反映学生的早期注意成分。P2受空间注意的影响，可以反映学生对课件或板书的识别与加工。N2可以反映学生对学习信息刺激的初步加工。P300可以反映学生的认知过程，受主观概率、相关任务、刺激的重要性、决策注意、情感等多因素的影响。N400被认为与长时记忆的语义信息提取有关，是研究语言加工处理相关的认知机制的常用ERP成分。通过对学生ERP数据的研究，教师可以将学生的学习认知活动量化，客观的了解学生的课堂学习情况。

2.2脑电技术与5G技术的结合

5G技术是具有高速率、低时延和大连接等特点的第五代移动通信技术，是实现人-机-环境互联的网络基础设施。5G技术为脑电数据的传输提供了更大的带宽，为实时获取学生生理信号提供了途径。将脑电技术与5G技术的结合，可以有效解决心理测量的滞后性问题。目前的教育模式追求个性化、智能化，通过脑电技术与5G技术的结合，不仅可以使教师实时了解到每一个学生个体的学习情况，也可以使教师实时了解到整个班级的学习情况，从而适时调整教学策略。5G和脑电技术的结合将会给教师带来全新的审视角度，使教育迈向智能化、个性化时代。

3.未来发展趋势

（1）设备佩戴的舒适性

检测脑电信号的关键设备是脑电仪。目前，脑电仪需要在头上安装多个电极片，佩戴不舒适且造型不美观，严重影响学生听课的注意力。未来，脑电仪可能会改变现有的形态，例如变为帽子，头巾等形式。整体形态轻巧且美观，不影响学生听课的注意力。

（2）配套的分析软件

目前，教育领域还没有配套的脑电信号分析软件。未来，配套的脑电信号分析软件应针对以下几方面进行设计：一方面，要将个人的脑电信号转为思维活躍度、情绪等要素，以供教师进行学生个体的研究。另一方面，要将整个班级的学生的脑电信号进行归纳，转换为表达课堂氛围，积极性等的要素，以供教师进行班级学习情况研究。此外，该软件可以将学生个体的学习情况以及班级的学习情况，给通过5G网络实时或定期反馈给教师、监督部门、家长等，促使教师和家长针对班级（或学生）学习情况及时改进教学和教育策略。

（3）多种测量技术的结合

单一的心理测量方法或生理测量方法难以准确识别用户真实的心理状态和认知状态。综合多种生理测量方法及心理测量方法是未来的发展趋势，将会为学生的认知活动研究提供更可靠的依据。

4.结语

脑电技术作为一种定量研究技术，为更客观研究教学质量提供了途径。随着5G技术的发展，为实时获取学生的脑电数据提供了可能。本文提出了一种脑电技术结合5G技术的教学质量研究方法策略，论述了脑电技术在教学质量研究中的应用价值，为广大教育工作者的教学改革提供了参考。

参考文献

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作者简介

蔡思琪（1991—09），女，汉族，河南安阳，专职教师/助教，硕士研究生，西南财经大学天府学院，会计