黄川

摘 要 当代科技发展迅猛，可穿戴设备逐渐成为人类日常生活中必不可缺的一部分。由深圳宏智力科技开发的BrainLink智能头箍是一款基于生物反馈原理的脑电波设备，通过该设备可实时获取测试对象的脑电数据。文章通过该公司提供的基于.net平台的脑电波SDK开发套件，研究一种面向教育教学领域的windows应用。

关键词 可穿戴设备；脑电波；BrainLink；.net平台

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）222-0090-02

可穿戴设备正在成为当下最火的话题。随着教育信息化与数字化的发展，传统校园教学也发生了翻天覆地的变化，教育部门在教育信息化软硬件资源建设方面政策的实施，极大地促进了各院校建设自身教育信息化体系的节奏。

如何将可穿戴设备引入校园是当下可穿戴教育领域研究的前沿方向。在可穿戴设备领域，通过检测人体大脑发出的不同脑电波，可识别人脑在不同环境刺激下作出的不同反应。由深圳宏智力科技有限公司开发的BrainLink意念力头箍[ 1 ]，可有效锻炼大脑自控力，同时也可通过下载不同平台的相关应用软件连接此设备来查看大脑的活动状态。

1 脑电波概述

人类的诸多情感活动，如感受、思考、动作行为都离不开大脑的支配，这些活动都与大脑每时每刻的状态和功能密切相关，在进行各种活动时会不停产生大脑“放电”现象。脑电波英文简称EEG，是大脑活动时，脑皮质细胞群之间形成的电位差，从而在大脑皮质的细胞外产生电流，它记录大脑活动时的电波变化[2]。

2 BrainLink意念头箍

2.1 BrainLink介绍

BrainLink智能头箍是由深圳市宏智力科技有限公司研发的产品，其佩戴方便，可以通过蓝牙4.0无线连接手机、电脑等终端设备。

在该款设备中，它能让你通过连接手机或者电脑即时了解您的大脑状态，比如是否专注、紧张、放松或者疲劳，同时也可以通过自发调节个人集中度与放松度传送至手机或电脑，实现奇妙的“意念力控制”。

2.2 工作原理及流程

BrainLink采用与传统医疗脑电波传感器不同的dry sensor传感器装置，其不需要涂抹任何传导胶质，只需要与大脑前额皮肤接触就可以感测脑电波。

测试者佩戴后，设备接收人体脑电信号，并经过内置传感器过滤，通过芯片分析得出可读参数，然后通过蓝牙模块将信号传递至终端设备。

2.3 集中度与放松度

在该款设备对脑电波的测量中，有两项参数最为重要，一为集中度参数，二为放松度参数。这两项参数的数据范围均为1-100，数据值表示用户的注意力集中程度和放松程度。集中度参数指示了使用者当前专注度，而放松度则表示使用者当前的平静度与放松程度，其反映了测试者的精神状态。两个参数的数据值越高，表示越专注或精神越放松。

专注度参数与放松度参数的输出频率均为1Hz，即每秒分别输出一次数据，有利于使用者实时检测。

3 系统设计与实现

3.1 系统需求背景

在对中小学课堂教学质量的调研中，发现通过学生注意力的集中程度可客观的反应课堂教学质量的高低[4]。好的教学方式能够充分调动学生的注意力，使其稳定在高集中度水平。本系统结合深圳宏智力研发的智能头箍，开发了一种监测学生脑电波的应用，通过监测学生的脑电波形以及集中度情况，反映了学生的上课注意力。

3.2 系统开发环境

本系统的开发依赖神念科技提供的ThinkGear SDK开发套件，通过调用提供的ThinkGear.dll与ThinkGearNET.dll动态链接库连接设备与蓝牙终端。在SDK众多参数中，其中Attention（集中度）与Meditation（放松度）为系统主要信号数据参考。

3.2.1 软件环境

操作系统：Windows 7 Ultimate 64bit

编程环境与语言：Microsoft Visual Studio2012编译器，在.NET平台，基于Winform的C#编程语言。

3.2.2 硬件环境

测试设备：BrainLink意念头箍CPU：Inter？ Core？ I5-4200M CPU @ 2.5GHZ 2.5GHZ

内存：8GB

3.3 系统模型与设计

该系统模型结构如图1所示。

系统由3部分组成：程序主界面、绘图显示以及数据存储。

1）界面设计：采用winform窗口组件，同时搭配其他组件如文本框、按钮组件等共同设计。

2）绘图设计：采用chart表格模型完成数据的实时显示绘图，直观易懂。

3）数据保存：由相关文件操作的API函数组成，其功能将实时显示的绘图数据 保存至txt格式文件。当需要这些文件时，只需要将这些历史数据重新导入至表格，则会重绘这些历史数据。

3.4 程序模块以及功能演示

该系统分为以下几个功能模块：

1）端口选择：用于搜寻电脑蓝牙连接端口。当设备与电脑相连时，系统会自动搜索端口。

6）清空曲線：该功能将重置曲线绘制，清空数据图。

4 结论

本系统通过对脑电波的研究，着力于探索课堂教育教学和脑电波监测之间的联系，在应用上还存在一些不足之处，如界面的设计还不足美观，同时该程序只能在同一时间适配一台智能头箍，尚且无法实现多人同时测量，因此后期收集数据工作量较大。但通过学生脑电波的状态，不仅反映了学生上课的认真程度，同时也从侧面反映出课堂教学方式的重要性，即好的教学方式能更好地使学生投入学习状态，注意力也更集中。

参考文献

[1]邓超.BrainLink：大脑解放双手[J].创业家，2013（8）.

[2]袁蒋伟，吴伊自.脑电波的统计特性[J].浙江大学学报（理学版），2007（1）.

[3]李扬.新一代智能终端-可穿戴设备[J].高科技与产业化，2013（10）.

[4]刘静.试论多媒体教学对提高学生注意力的影响[J].中国教育技术装备，2014（7）：17-18.