长久以来,在应试教育环境下,衡量一个学生学习效果的标准往往只有成绩,而注意力也是影响学生学习效果的重要因素,注意力不集中成为很多学生苦恼的问题。目前,在教育领域缺少可以反馈学生注意力的工具。将注意力检测技术应用到教育中,可以实时检测学习者注意力情况,为衡量学习效果提供了除成绩之外的第二种可靠维度。因此,本文设计了一种基于混合脑机接口的学习评估系统,该系统将注意力纳入学习效果评估中,主要包含了信号采集设备和英语单词学习系统两大部分。本文的主要工作如下:1)设计了单通道脑电信号采集设备,用于采集EEG和EOG信号,首先通过氯化银或水凝胶电极提取信号,其次进行仪表放大、低通滤波和后置放大,再通过ADC转换成为数字信号,最后由MCU对信号进行预处理并通过低功耗蓝牙发送到PC端。普通的信号采集设备体积过大难以携带,功耗过大造成可持续工作时间短。本文通过选用高度集成运放、内置2.4G无线收发器的MCU以及电路板多层布局,使该采集设备的大小仅为1.8cm×3.0cm,以低功耗蓝牙技术为通信协议,降低了设备的功耗,使设备可持续工作15.24小时。因此,该设备具有低成本、低功耗和便携性的优势。2)设计了一个英语单词学习系统,系统以基于EEG的注意力检测结果作为开关信号,以EOG为决策信号。基于EEG的注意力检测可检测用户“注意”和“不注意”两种状态。在训练阶段,通过TOVA测试评价训练样本,提高了训练样本的可靠性。注意力检测以功率谱密度(PSD)为特征,以支持向量机(SVM)为分类器。10名受试者参与注意力检测实验,平均准确率达86.81%。该系统以EOG作为决策信号选择英语学习系统的正确答案。为缩短决策时间,本文设计了随机和固定两种刺激范式,刺激范式根据学习界面的闪烁按键数进行变换。实验结果显示,10名受试者的平均决策时间为8.75s,决策准确率达97.98%。