CN104463737A - 基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其中包括学生身份卡，用以标识学生身份；教师手持终端，用以根据所述的学生身份卡识别学生身份并发送控制指令；服务端模块，用以接收所述的教师手持终端发送的控制指令并转化为实际操作，本发明还涉及一种通过所述的系统基于网络技术实现课堂实时评价的方法。采用该种结构的基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法，解决了基础教育阶段，教师在课堂上方便快捷的对学生进行评价的问题，并即时通过移动网络的手段进行数据记录，传递，以及生动即时的效果展示，可充分记录教师对学生的课堂评价行为，累积相关的数据，同时还将评价结果显示在屏幕上，强化评价效果，具有更广泛的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及网络技术领域，尤其涉及移动通讯和物联网技术领域，具体是指一种基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法。
背景技术
一般来说，在基础教育阶段，教师的课堂评价方式仍然停留在传统的口头奖励为主的方式，但实际教学过程中存在着评价记录和保存的需求，比如教师上课时，会随手在黑板上记下表现好的学生姓名，课下在学生课本上或者其他本子上登记，但这种形式相对单一，而且具体的累积数据教师没有办法及时了解，因此多数只能即时有效，无法累计作为形成性评价成果，而形成性评价在教学评价中的意义很重要。
随着网络技术的发展，逐渐出现一些利用网络的手段对学生发奖励的产品，如美国的edmodo（www.edmodo.com），我国的爱班网（www.iclass.com），上海英和文化传播有限公司已经发布的七点半互动教学平台（www.730edu.com）等产品中都提供了不同程度的发奖励、发勋章、发积分等功能，这些产品和平台通过使用互联网，提供多种评价形式，可以对学生进行多维度的评价，同时可以通过网络手段进行统计，使得教师、学生都能很方便的了解到已经发出的评价的累积结果，相关的数据被记录后，有可能通过大数据技术进一步的进行分析。但这种形式的功能更适合课下而非课上操作，因为日常的教学环节中，教师的活动范围有时在讲台，有时在学生中间，课时安排紧凑，没有多余的时间在计算机上寻找要被奖励的学生，特别是教师不在讲台上而是在学生中间的时候，一般教学过程中，这种时候互动最充分，评价次数最多，但是这个时候的评价需要随口随手实现，没法回到讲台、回到计算机前去操作；即使带上移动平板，操作仍嫌繁琐，会干扰到日常的教学活动顺畅进行。这样一来，数据收集的范围就相对有限，只能局限在课后，不利于全面的评价学生的学习表现。因此，对于这种网络形式的评价方法来说，如何能够快速有效的识别学生身份并针对这一身份进行便捷操作，就变得至关重要。
从技术角度来说，快速的目标的身份识别方式很多，比如RFID（Radio frequencyidentification devices，无线射频识别），条码，二维码等物联网相关的技术。目前，在我国中小学校园中推进的“数字校园”，“智能校徽”等项目已经逐步融合了类似的技术，实现了快速的身份识别以配合日常的考勤、签到等相关功能的实现，减轻了很多日常教务管理中的人力负担。但相关技术尚缺乏在日常教学、特别是日常课堂评价中的应用案例。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现教师在课堂上方便快捷地对学生进行评价并即时通过移动网络的手段进行数据记录、传递和展示、具有更广泛应用范围的基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法具有如下构成：
该基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
学生身份卡，用以标识学生身份；
教师手持终端，用以根据所述的学生身份卡识别学生身份并发送控制指令；
服务端模块，用以接收所述的教师手持终端发送的控制指令并转化为实际操作。
较佳地，所述的系统还包括：
客户端模块，用以与所述的服务端模块进行同步并以富媒体方式即时展示教师的操作结果。
较佳地，所述的教师手持终端包括：
身份识别单元，用以根据所述的学生身份卡识别学生身份；
无线通讯单元，用以通过无线网络与所述的服务端模块进行通讯；
按键控制单元，用以通过按动不同的按钮向所述的服务端模块发送控制指令。
更佳地，所述的学生身份卡为RFID芯片、带有条形码的身份卡或带有二维码的身份卡，所述的身份识别单元为与所述的学生身份卡相对应的RFID识别单元、条形码识别单元或二维码识别单元。
更佳地，所述的无线通讯单元为移动通讯无线上网单元、WIFI通讯单元或蓝牙通讯单元。
更佳地，所述的教师手持终端还包括：
操作状态显示单元，所述的操作状态显示单元为LED灯；
电池单元，用以对所述的教师手持终端供电。
较佳地，所述的控制指令包括教师身份信息、目标学生身份信息、评价操作编码信息和操作次数信息。
本发明还涉及一种通过所述的系统基于网络技术实现课堂实时评价的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
（1）所述的教师手持终端根据目标学生的学生身份卡识别学生身份并发送控制指令；
（2）所述的服务端模块接收所述的教师手持终端发送的控制指令并转化为实际操作；
（3）所述的服务端模块对操作结果进行记录并将操作结果发送至所述的教师手持终端。
较佳地，所述的系统还包括客户端模块，所述的步骤（3）之后还包括以下步骤：
（4.1）所述的服务端模块判断教师是否在所述的客户端模块登录，如果是，则继续步骤（4.2），否则结束退出；
（4.2）所述的服务端模块将操作结果信息发送至所述的客户端模块；
（4.3）所述的客户端模块以富媒体方式即时展示教师的操作结果。
较佳地，所述的控制指令包括教师身份信息、目标学生身份信息、评价操作编码信息和操作次数信息。
采用了该发明中的基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法，具有如下有益效果：
本发明满足了日常课堂教学过程中，随时随地收集、反馈、师生课堂互动评价行为数据的需求，通过本发明开发的产品方案，与传统的教学手段相比，这种方式可充分记录教师对学生的课堂评价行为，累积相关的数据，而且可以在同学中间、在师生互动中随时随手给与学生评价，同时还将评价结果显示在屏幕上，强化评价效果。这将会把课堂教学的信息化程度向前推进一大步，同时通过记录、积累的这些数据，为进一步的教学改革和教学策略调整提供有力支持，适用于大规模推广应用。
附图说明
图1为本发明的基于网络技术实现课堂实时评价的系统的结构示意图。
图2为本发明的基于网络技术实现课堂实时评价的方法的流程图。
图3为本发明的教师手持终端的结构示意图。
图4为本发明的教师手持终端应用于实施例中的结构示意图。
图5为本发明的客户端模块界面基本示意图。
图6为本发明的奖励效果示意图。
图7为本发明的系统应用于具体实施例中评价效果的示意图。
图8为本发明的客户端模块登录的界面示意图。
图9为本发明中查看学生奖励记录的界面示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
针对现有技术的情况，我们提出了一种新型的软硬件相结合的解决方法，包括一个身份读取和评价操作的终端硬件和相关的软件通讯、协同的方法，以实现在课堂上快速便捷的对学生进行评价。
本产品发明的目的是为了解决基础教育阶段，教师在课堂上方便快捷的对学生进行评价，并即时通过移动网络的手段进行数据记录，传递，以及生动即时的效果展示。从而实现更高效、智慧的课堂。发明针对目前的传统课堂评价无法记录；而现行的网络评价方案必须依赖电脑或平板终端，教师操作不便，使日常教学不能流畅运转这一现状，提出了一个结合软件、硬件的解决方法，使得教师在学生中间授课互动的时候可以随口评价，随手记录，并辅以相应的操作记录。
本发明的方法由“教师手持终端”、“评价指令发送协议和接口”、“服务端指令解析和服务端-客户端操作同步”三个部分，具体为教师手持终端快速读取学生信息，通过无线网络发送到服务端，并由服务端通知已登录的教师客户端，进行课堂现场评价效果展示，以下分别阐述。
如图1所示，本发明的系统包括：
学生身份卡：可以用来标识学生身份的硬件，使用的技术手段可以是RFID（Radiofrequency identification devices，无线射频识别）芯片，条码，二维码，或者类似的技术手段，可以通过教师手持终端的扫描，读取到唯一的码，用以标识学生身份。实体样式可以为一张卡片（类似公交卡）、校徽、标签贴纸或者类似的形式，下文用RFID进行举例。
教师手持终端，用于授课时与学生交互使用，包括学生身份识别单元（依据使用技术不同，可采用RFID、条码、二维码等不同的识别前端，下文以RFID技术举例），无线通讯单元（依据实际需求的不同，可以采用2G/3G/4G等移动通讯，WIFI/WLAN，蓝牙等等，下文以移动通讯技术举例），教师按键控制单元（包括按键，指令发送软件，操作结果显示单元）。实体样式可以根据具体需要设计，如教棒，手持读卡器等等，下文以教棒形式举例。教师手持终端模块为标识读取模块，而学生佩戴标识设备为被动身份标识设备。
服务端模块，用于接收教师手持终端发来的指令，转换成操作，把操作记录到数据库；同时与教师的客户端软件同步，用于相关的评价效果在课堂上的展示，评价记录的展示界面如图9所示。
客户端模块，教师课堂电脑上登陆后，可以与服务端进行同步，即时展示教师的评价结果（如“某某获得一朵小红花”的相关动画），以加强表现效果，客户端登录的界面如图8所示。
基本的业务流程如图2所示，教师授课时直接操作手持终端读取学生的信息，并通过按键的方式将指令发送到服务端。服务端读取到相关指令后，进行解析，转换为相关的操作，记录数据并将此信息与教师已经登录的客户端同步，客户端收到服务端发来的指令后，按照要求显示相关的效果。
如图3是一个教师手持终端设计结构的示意图。整个终端的外形设计成日常教棒的外形，内部包含身份识别单元、无线通讯单元、按键控制单元和电池单元三个模块，控制区上有按键，教师通过按动不同的按钮来控制相关的指令发出。按键控制单元应包括按键和控制核心电路两部分，其中控制核心电路可以为单片机，也可以为安装了嵌入式系统、安卓系统、windows系统的电路板。
在教师发出指令后，可以按照一定设计好的规则将教师身份码（硬件锁定），教师指令码（通过按键），学生身份标识码（通过身份识别单元获取），通过控制电路发送到服务器端，包括但不限于上述三个字段的信息。
使用的时候，在无线网络连接成功的情况下，教师通过手持终端接触（扫描）学生的身份识别卡，读取到学生的身份信息id，然后根据教师按键的指令（也可先由教师发出指令，在激活身份识别设备读取身份信息），向服务端发出教师指令信息，同时接收到服务端返回的执行效果码（是否成功等等）。可以通过LED灯显示颜色、状态表征，也可以配合音乐等其他模式，也可以完全不表征。
在整个方案中，身份识别单元、无线通讯单元、按键控制单元是必不可少的模块。外形设计或交互设计方式等可以根据实际需要调整。按键控制单元可以通过单片机编程实现，也可以通过安装了嵌入式系统或安卓、windows等移动操作系统的板卡上编程实现。
教师客户端如果不登陆，则相关的操作结果仍可被记录并可以通过其他方式获知。
服务端软件，可以部署在互联网接入的服务器上，也可以部署在局域网内，设置好的服务器中，仅限局域网内部使用。
一、评价指令发送协议和接口
教师手持终端向服务器发送的指令中需要搭载至少三个信息，教师身份、学生身份、操作编码，其中学生身份可以用约定好的特殊编码，如000000来表征“全体学生”的概念，以拓展教师的操作空间。其中，教师身份id可以直接写死在终端的控制模块上，也可以通过可插拔装置如U盘等传递相关的信息。操作编码即为对应的按键操作的编码，该编码对应的操作可以通过在服务端设定进行调整。
举例说明：如教师id为ME2U3000，目标学生为QW28956100，按键编号为1002，间隔字段间隔定义为：：，则相关指令代码为“ME2U3000::QW28956100::1002”。
实际操作中，可能存在教师短时间连续摁键多次以表示奖励“多个”的概念，如连摁两次表示奖励“两朵”小红花，因此设计额外的参数表征操作的数量，如前述操作的按键次数为3，则相关指令代码为“ME2U3000::QW28956100::1002：3”
根据需要，相关代码可以用明码发送，也可以用加密算法处理后再行发送。
服务端可以返回相关的代码，以通知手持终端，教师指令是否成功发送出去。
二、服务端解析和服务端-客户端同步操作
服务端接到请求指令后，进行教师、学生id与识别码关系的比对，提取对应的教师、学生身份信息。按键编号的实际意义由服务端进行定义，如对同一按键，教师A对按键1的设置为奖励一朵小红花，教师B则可设置为奖励一颗五角星，以增加系统的拓展性。这样指令还原为“A老师”对“B学生”“奖励（？朵）小红花”，然后进入奖励系统进行执行。
如果教师在课堂上登录了教师客户端，服务端与客户端建立了通讯管道后，服务端可以自动推送相关的指令消息到教室客户端，并由客户端通过多媒体效果，自动展示评价效果，如“某某收到某老师奖励的一颗五角星”的动画效果等等，以强化教师的评价体验。
图4是一个具体的教师手持终端的设计实例。整个产品设计成一个教棒的样式，最前端为身份识别单元，该单元采用RFID的识别技术，通过ISO14443A协议读取学生卡片信息，在5～10cm范围内可读取到学生RFID卡片的身份信息，耗时小于100ms，这一协议也是日常的校园卡使用协议，可以跟学校现有设备复用，减少开支。
无线通讯模块采用3G无线上网模块，确保只要有3G信号覆盖的区域都可以正常无死角访问，电池采用3.7v，1620mah锂电池供电，设计使用时间大于48小时，可重复充电。控制电路为单片机电路，按键为薄膜开关电池，以节省体积。终端通过LED灯闪烁的方式来反馈操作结果。LED灯分五种颜色，分别代表相关的操作状态。
服务端和教师端的通讯采用Http协议，Post的方式进行，以适应3G无线网络的不够稳定特性。典型的传输参数包括教师码，学生码，按键码，操作参数1（预留），操作参数2（预留）。典型的教师指令发送信息实例如下：
在硬件中提交HTTP的POST请求地址:
http://api.730edu.com/hardware/magic-wand/action.do
POST提交参数文本:
from=ME2U3000&to=QW28956100&code=1002&hash=87ad34281829df9f72c307ef6face571¶m1=1¶m2=1
教师客户端软件基本界面如图5所示，教师日常授课时，可以按需要打开该软件，可以看到按照座位表呈现的一个学生列表界面；通过软件界面，在教师授课PC或者白板上可以直接通过点选学生姓名，发送奖励的方式，将奖励直接发送出去，并在客户端展示效果（如图6所示）
日常使用时，教师可以在讲台区域通过客户端的形式随时对学生进行奖励，通过座位表的索引，可以相对较快的找到相应的学生，从而加快奖励速度；在学生座位区与学生互动时候，则可以直接通过手持设备对学生进行奖励，同时借助客户端在讲台投影上形成奖励效果（如图7所示），从而构建一个更完整的课堂讲评方案。
采用了该发明中的基于网络技术实现课堂实时评价的系统及方法，具有如下有益效果：
本发明满足了日常课堂教学过程中，随时随地收集、反馈、师生课堂互动评价行为数据的需求，通过本发明开发的产品方案，与传统的教学手段相比，这种方式可充分记录教师对学生的课堂评价行为，累积相关的数据，而且可以在同学中间、在师生互动中随时随手给与学生评价，同时还将评价结果显示在屏幕上，强化评价效果。这将会把课堂教学的信息化程度向前推进一大步，同时通过记录、积累的这些数据，为进一步的教学改革和教学策略调整提供有力支持，适用于大规模推广应用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的系统包括：
学生身份卡，用以标识学生身份；
教师手持终端，用以根据所述的学生身份卡识别学生身份并发送控制指令；
服务端模块，用以接收所述的教师手持终端发送的控制指令并转化为实际操作。
2.根据权利要求1所述的基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的系统还包括：
客户端模块，用以与所述的服务端模块进行同步并以富媒体方式即时展示教师的操作结果。
3.根据权利要求1所述的基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的教师手持终端包括：
身份识别单元，用以根据所述的学生身份卡识别学生身份；
无线通讯单元，用以通过无线网络与所述的服务端模块进行通讯；
按键控制单元，用以通过按动不同的按钮向所述的服务端模块发送控制指令。
4.根据权利要求3所述的基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的学生身份卡为RFID芯片、带有条形码的身份卡或带有二维码的身份卡，所述的身份识别单元为与所述的学生身份卡相对应的RFID识别单元、条形码识别单元或二维码识别单元。
5.根据权利要求3所述的基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的无线通讯单元为移动通讯无线上网单元、WIFI通讯单元或蓝牙通讯单元。
6.根据权利要求3所述的基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的教师手持终端还包括：
操作状态显示单元，所述的操作状态显示单元为LED灯；
电池单元，用以对所述的教师手持终端供电。
7.根据权利要求1所述的基于网络技术实现课堂实时评价的系统，其特征在于，所述的控制指令包括教师身份信息、目标学生身份信息、评价操作编码信息和操作次数信息。
8.一种通过权利要求1至7中任一项所述的系统基于网络技术实现课堂实时评价的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
（1）所述的教师手持终端根据目标学生的学生身份卡识别学生身份并发送控制指令；
（2）所述的服务端模块接收所述的教师手持终端发送的控制指令并转化为实际操作；
（3）所述的服务端模块对操作结果进行记录并将操作结果发送至所述的教师手持终端。
9.根据权利要求8所述的基于网络技术实现课堂实时评价的方法，其特征在于，所述的系统还包括客户端模块，所述的步骤（3）之后还包括以下步骤：
（4.1）所述的服务端模块判断教师是否在所述的客户端模块登录，如果是，则继续步骤（4.2），否则结束退出；
（4.2）所述的服务端模块将操作结果信息发送至所述的客户端模块；
（4.3）所述的客户端模块以富媒体方式即时展示教师的操作结果。
10.根据权利要求8所述的基于网络技术实现课堂实时评价的方法，其特征在于，所述的控制指令包括教师身份信息、目标学生身份信息、评价操作编码信息和操作次数信息。
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