[0001] 本发明涉及教学结构优化技术领域，具体为基于脑科学的课堂教学结构优化系统。

[0002] 传统的高校教学模式中，教学活动常常围绕固定的教学目标、讲解和评价进行，这种结构往往忽略了学生认知过程中的动态变化和个体差异，导致学习效果不理想。脑科学研究表明，学习效果可以通过理解学习目标与当前知识状态之间的差距和通过及时反馈来
显著提升。

[0003] 传统高校课堂常以固定的教学目标进行，这些目标在教学过程中很少进行调整，通常缺乏考虑个体学生的具体需求和差异；大多数教学活动依赖于讲授和演示，较少使用
互动或以学生为中心的教学策略，这限制了学生参与度和学习动力；在传统模式中，学生往往在课程结束时才接收到反馈，如期末考试，这种反馈的时效性和针对性不足，无法有效指导学生即时改进学习策略。

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

[0031] 需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0032] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0033] 须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

[0034] 请参阅图1‑4，本发明提供一种技术方案：基于脑科学的课堂教学结构优化系统，包括控制主机1，所述控制主机1前侧安装触控显示屏2，所述触控显示屏2上方安装识别摄像头3，所述触控显示屏2下方安装语音输入麦克风4，所述控制主机1内部安装控制器。

[0035] 其中，控制器内设置处理器模块5、目标展示模块6、学习差距识别模块7、学习活动设计模块8、学习成果评估模块9，所述目标展示模块6、学习差距识别模块7、学习活动设计模块8、学习成果评估模块9分别连接处理器模块5，其中，所述目标展示模块用于在课堂开始时，清晰地向学生展示具体的学习目标；学习差距识别模块通过预测测试或初步评估，让学生了解自己与学习目标之间的初始差距；学习活动设计模块用于设计与学习目标紧密相关的教学活动；学习成果评估模块用于通过后续的测试或评估，让学生和教师了解学习活
动后学生与学习目标之间的差距。

[0036] 还包括学习成果反馈模块10，所述学习成果反馈模块10连接处理器模块5，所述学习成果反馈模块用于教师基于学习成果的评估提供具体、及时的反馈。

[0037] 还包括反馈收集及调整模块11，所述反馈收集及调整模块11连接处理器模块5，所述反馈收集及调整模块用于收集学生对自己学习的反馈以及对教师教学的反馈，教师根据
这些反馈调整教学策略和内容。

[0038] 本发明还包括数据传输单元12，所述处理器模块5通过数据传输单元12连接后台监测服务器13；数据传输单元包括光信号发射电路和光信号接收电路，所述光信号发射电
路包括串联连接的发光二极管14和电阻A1a，所述光信号接收电路包括阈值比较器15、电位器16、光敏三极管17，所述阈值比较器15正极输入端连接光敏三极管17集电极，负极输入端分别连接电阻C3a一端、电位器16一端和电阻E5a一端，所述电阻C3a另一端连接电阻B2a一
端，电阻B2a另一端和电阻E5a另一端均接地，所述阈值比较器15电源端接正极电源端，接地端接地，所述阈值比较器15输出端分别连接电阻F6a一端和信号输出端，所述电位器16另一端连接电阻D4a一端，电阻D4a另一端分别连接电阻F6a另一端、光敏三极管17发射极；还包括电容18，所述电容18并联连接电阻E5a。本发明采用的数据传输单元抗干扰能力强，光通信的速度非常快，能够提高数据传输的速度。

[0039] 工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：

[0040] A、明确学习目标：在课堂开始时，清晰地向学生展示具体的学习目标，帮助学生形成整体的学习视图；

[0041] B、识别学习差距：通过预测测试或初步评估，让学生了解自己与学习目标之间的初始差距；

[0042] C、目标导向的学习活动：设计与学习目标紧密相关的教学活动，确保学生的学习行为能够有效地朝着目标前进；

[0043] D、评估学习成果：通过后续的测试或评估，让学生和教师了解学习活动后学生与学习目标之间的差距；

[0044] E、即时反馈机制：教师基于学习成果的评估提供具体、及时的反馈；同时，鼓励学生进行自我评估；

[0045] F、收集反馈并调整：收集学生对自己学习的反馈以及对教师教学的反馈，教师根据这些反馈调整教学策略和内容。

[0046] 本发明能够实现动态学习目标的设定和调整：此发明通过在教学前后设定和评估学习目标，使得教学活动更加灵活和适应性强，可以根据学生的实际学习进度和理解程度
调整教学目标和内容。

[0047] 本发明能够实时的行为分析与反馈：利用脑科学的研究成果，本发明提出了一个通过实时监测学生行为和参与度来动态调整教学方法的系统。这种即时反馈机制能显著提
高学习效率，同时增强学生的学习动力。

[0048] 其中，脑科学的学习原则如下：

[0049] 大脑是复杂的适应性系统：大脑能够适应并从经验中学习，具有高度的可塑性。大脑具有社会性：大脑在社会互动中发展，学习是一个社会化的过程。对意义的搜寻是与生俱来的：大脑自动寻找信息的意义，这是学习的基础。对意义的搜寻是通过范式产生：大脑通过模式识别来理解新信息。情绪对范式的形成是至关重要的：情绪状态影响大脑如何形成和保持模式。大脑对部分和整体同时加工：大脑能够同时处理细节和整体信息。学习包括集中注意和边缘感知：学习需要注意力的集中，同时也需要对周围环境的感知。学习包括意识和无意识过程：学习涉及到意识决策和无意识的神经过程。

[0050] 我们至少有两种不同的记忆形式：情景记忆和语义记忆，它们以不同的方式存储信息。学习是发展性的：学习是一个随着时间不断发展的过程，与大脑的成熟有关。学习因挑战而增强，因威胁而抑制：适度的挑战可以促进学习，而过度的压力则会抑制学习。每个大脑都是独一无二的：每个个体的大脑都是独特的，学习方式也因人而异。这些原则强调了学习是一个复杂的、多维度的过程，需要教育者从多方面考虑如何促进学生的大脑发展和
学习效果。通过理解这些原则，教师可以设计出更加符合学生大脑学习规律的教学方法，从而提高教学效果。

[0051] 本发明能够互动与个性化学习体验：发明专利中的教学结构鼓励学生在学习过程中进行自我评估，并对教师的教学进行反馈。这种双向反馈机制不仅促进学生的元认知能
力的发展，也帮助教师改进教学策略，实现个性化教学。

[0052] 本发明能够综合的教学改进策略：通过系统地收集和分析学生和教师的反馈，本发明能够持续优化教学方法和内容，形成一个持续自我改进的教学环境。

[0053] 综上所述，本发明工作原理简单，智能化程度高，本发明的教学结构包括明确学习目标、识别学习差距、实施目标导向学习活动、评估学习成果、提供即时教师反馈、收集学生自评以及根据反馈调整教学和学习策略，通过引入整体与部分同时处理的教学方法和及时反馈机制，优化了学生的学习过程，提高学习效率和教学质量。本发明能够提高学习动机：
通过明确学习目标和认识学习差距，增强学生的学习动机和参与感；本发明能够优化学习
过程：目标导向的学习活动和及时反馈有助于学生更有效地达到学习目标；本发明能够增
强自我调整能力：学生通过自我评估和接收反馈，提高自我调整学习策略的能力，促进元认知技能的发展；本发明能够促进教学质量持续提升：教师根据反馈调整教学方法，实现教学的持续性改进和优化。

[0054] 涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。

[0055] 还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作
之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。