一种基于大数据的课堂教学分析评测系统以及方法

技术领域

本发明涉及教育学数据分析技术领域，尤其是涉及一种基于大数据的课堂教学分析评测系统以及方法。

背景技术

在传统的教育环境下，了解课堂情况的主要方法为问卷调查、课堂行为观察、考试、作业分析等。这些方法存在着耗时长、数据不准确、过程型数据遗漏或者无法采集等多种弊端，建立在这种不完整数据之上所获得的分析结果只能揭示某些特定的问题，缺乏综合性。此外，不同来源的数据之间难以整合，因为采集成本等原因，获得的数据缺少持续性，导致数据内部隐含的信息连接被割裂。比如学生考试水平和学生课堂学习行为之间的所存在关系的挖掘；学生阅读能力对其数学学科表现的影响分析等都难以实现。因而往往只能根据经验来处理教学问题，这些都对于科学、精准地了解学生，做出教学决策甚至制定教育政策造成不利影响。大量有效信息在这个处理过程中被浪费，教育者无法准确地得到测评结果，以致教学内容的调整也无法完全适应学生的需求，无法实时改进教学，从而无法为提高教学水平提供科学依据。教育评价指的是在系统、科学、全面地搜集、整理、处理和分析教育信息的基础上，对教育的价值做出判断的过程。教育评价是为了让我们更好地了解学生、审视我们的课堂和教学过程。在课堂教学评测中出现的主观性和随机性，故亟需一种结构简单、准确性较高、性能优越的基于大数据的课堂教学分析评测系。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于大数据的课堂教学分析评测系统以及基于该系统的评测方法，实现对课堂教学过程的数据采集，直观了解教学情况，为科学评价教学质量，客观公正处理教学事故提供支持。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于大数据的课堂教学分析评测系统，包括管理机、学生平板电脑、考勤装置、触摸互动一体机、环境检测装置、视频监控装置以及录播装置，所述管理机内设置有数据存储模块、大数据分析模块以及数据统计模块，所述学生平板电脑、所述考勤装置、所述触摸互动一体机、所述环境检测装置、所述视频监控装置以及所述录播装置将采集的数据上传至管理机内的数据存储模块中，存储数据通过大数据分析模块的分析模型进行教学大数据的分析，分析后的数据通过数据统计模块进行数据统计和可视化显示。

优选的，所述考勤装置包括无线射频考勤机和设置于座椅上的压力传感器，所述无线射频考勤机与学生的射频卡进行识别，压力传感器用于检测相应的学生在规定时间内是否入座，所述压力传感器通过无线模块与无线射频考勤机相通讯。

优选的，所述环境检测装置包括控制器、温湿度传感器、二氧化碳传感器和PM2.5传感器，所述温湿度传感器、所述二氧化碳传感器和所述PM2.5传感器均与控制器相连接，所述控制器与教室内的空调、排风扇以及空气净化器相通讯。

一种基于大数据的课堂教学分析评测方法，具体步骤如下，

步骤S1：管理机获取教室内各个装置的数据并存储于数据存储模块中；

步骤S2：根据大数据分析模块的分析模型对存储数据进行教学大数据的分析；

步骤S3：分析后的数据通过数据统计模块进行数据统计和可视化显示。

进一步的，获取的数据包括学生平板电脑数据、考勤数据、教学数据、学生成绩数据、环境数据以及视屏数据，学生平板电脑数据包括评教信息、浏览信息、答题信息以及课堂互动信息；教学数据通过触摸互动一体机和录播装置获取并包括教学内容和教学视频，学生成绩数据教师通过终端录入。

进一步的，在规定时间内压力传感器检测到的压力小于设定值时，开始计时，当未超时再次检测到压力大于设定值时，无线射频考勤机记为正常，当计时时间超出设定时间时，无线射频考勤机记为异常，并与管理机相通讯，管理机通过控制视频监控装置记录异常位置视频。

进一步的，步骤S2具体为，根据所述结构化教学数据建立学生成绩因子分析模型、学生成绩预测模型和学习情况分析模型，根据所述结构化特征数据建立学生分类模型；

根据所述学生成绩因子分析模型、所述学生成绩预测模型、所述学习情况分析模型和所述学生分类模型进行教学大数据的分析。

进一步的，可视化显示包括图表分析和变化趋势曲线分析。

因此，本发明采用上述结构的一种基于大数据的课堂教学分析评测系统以及基于该系统的评测方法，实现对课堂教学过程的数据采集，学生课后在线评教并查看评教结果；教师通过终端查看采集数据了解班级情况，同时实现精准督导，帮助教师改进教学；管理者通过数据的可视化显示，直观了解教学情况，为科学评价教学质量，客观公正处理教学事故提供支持。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种基于大数据的课堂教学分析评测系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例

图1为本发明一种基于大数据的课堂教学分析评测系统的结构示意图，如图所示，一种基于大数据的课堂教学分析评测系统，包括管理机、学生平板电脑、考勤装置、触摸互动一体机、环境检测装置、视频监控装置以及录播装置，所述管理机内设置有数据存储模块、大数据分析模块以及数据统计模块，所述学生平板电脑、所述考勤装置、所述触摸互动一体机、所述环境检测装置、所述视频监控装置以及所述录播装置将采集的数据上传至管理机内的数据存储模块中，存储数据通过大数据分析模块的分析模型进行教学大数据的分析，分析后的数据通过数据统计模块进行数据统计和可视化显示。考勤装置包括无线射频考勤机和设置于座椅上的压力传感器，所述无线射频考勤机与学生的射频卡进行识别，压力传感器用于检测相应的学生在规定时间内是否入座，所述压力传感器通过无线模块与无线射频考勤机相通讯，在规定时间内压力传感器检测到的压力小于设定值时，开始计时，当未超时再次检测到压力大于设定值时，无线射频考勤机记为正常，当计时时间超出设定时间时，无线射频考勤机记为异常，并与管理机相通讯，管理机通过控制视频监控装置记录异常位置视频，大大提高考勤精准性。环境检测装置包括控制器、温湿度传感器、二氧化碳传感器和PM2.5传感器，所述温湿度传感器、所述二氧化碳传感器和所述PM2.5传感器均与控制器相连接，所述控制器与教室内的空调、排风扇以及空气净化器相通讯，保证智能教室内的环境保持适宜。

一种基于大数据的课堂教学分析评测方法，具体步骤如下，

步骤S1：管理机获取教室内各个装置的数据并存储于数据存储模块中。获取的数据包括学生平板电脑数据、考勤数据、教学数据、学生成绩数据、环境数据以及视屏数据，学生平板电脑数据包括评教信息、浏览信息、答题信息以及课堂互动信息；教学数据通过触摸互动一体机和录播装置获取并包括教学内容和教学视频，学生成绩数据教师通过终端录入。

步骤S2：根据大数据分析模块的分析模型对存储数据进行教学大数据的分析。根据所述结构化教学数据建立学生成绩因子分析模型、学生成绩预测模型和学习情况分析模型，根据所述结构化特征数据建立学生分类模型；

根据所述学生成绩因子分析模型、所述学生成绩预测模型、所述学习情况分析模型和所述学生分类模型进行教学大数据的分析。

学生成绩因子分析模型，数据特征包括测试成绩、答题时长、查看解析数据、课堂提问/回答次数、浏览/被浏览次数以及评教次数等。采用大数据分析算法进行强关联规则挖掘，得到数据特征之间的关系，例如课堂提问/回答次数与测试成绩成正比。

学生成绩预测模型，数据特性与学生成绩因子分析模型相同，首先对数据的各个特征进行标准化和归一化，由于学生学习都是循序渐进的过程，可以认为t时刻的成绩会受到t时刻之前成绩时间序列的影响。

学习情况分析模型，可以采用对数据特征中的成绩和数据特征进行聚类分析，将学生进行分类，便于后期对特定学生群体进行因材施教。

步骤S3：分析后的数据通过数据统计模块进行数据统计和可视化显示。可视化显示包括图表分析和变化趋势曲线分析，便于教学者查看教学效果、出勤情况以及与其他教学者的差距等，便于教室改进教学。督导专家可以实时采集电子证据，实现精准督导，帮助教师改进教学；学校、学院领导和管理部门可以通过数据统计、图表分析，了解教学情况，科学、客观评价教学质量，分析其变化趋势，并为表彰先进，鞭策落后，淘汰不合格，客观公正处理教学事故提供支持。

因此，本发明采用上述结构的一种基于大数据的课堂教学分析评测系统以及基于该系统的评测方法，实现对课堂教学过程的数据采集，学生课后在线评教并查看评教结果；教师通过终端查看采集数据了解班级情况，同时实现精准督导，帮助教师改进教学；管理者通过数据的可视化显示，直观了解教学情况，为科学评价教学质量，客观公正处理教学事故提供支持。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。