CN104463740A - 基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及方法，其中系统包括学生身份标识装置、教师手持终端装置、评价信息本地客户端和评价信息远程服务器。方法包括教师手持终端装置读取学生身份识别装置中的编码信息并将评价指令送至评价信息本地客户端且展示返回的评价结果、评价信息本地客户端将评价信息并送至评价信息远程服务器并展示相应的评价结果、评价信息远程服务器返回评价结果并根据评价信息进行后续的扩展应用操作。采用该种基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法，能够记录教师对学生的课堂评价行为、累积相关数据，强化评价效果，把课堂教学的信息化程度向前推进步，为教学改革和教学策略调整提供了有力支持。
Description
技术领域
本发明涉及物联网应用技术领域，特别涉及物联网智能教学应用技术领域，具体是指一种基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法。
背景技术
现有技术中，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以口头奖励为主的方式上，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，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，但是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技术对学生发奖励的产品，如美国的edmodo(www.edmodo.com)，国内的爱班网(www.iclass.com),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，这些产品通过互联网，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。
从技术角度来讲，快速的目标身份识别方式很多，比如通过RFID标签、条码、二维码等物方式。目前，我国中小学校园中推行的“数字校园”、“智能校徽”等项目已经逐步融合了相关的技术，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。
针对目前传统课堂评价无法及时记录，现行的网络评价方案必须依赖电脑或平板终端，教师操作不便从而使日常教学不能流畅运转这一现状，迫切需要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。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够使教师方便快捷地在课堂上对学生的学习及表现等情况做出评价、即时将评价数据进行记录、传递及展示、显著提高教学质量和效率、积累有效数据、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法。
为了实现上述的目的，本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法如下：
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其主要特点是，所述的系统包括：
学生身份标识装置，用于标识学生身份，其中具有标识学生身份的编码信息；
教师手持终端装置，用于读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至评价信息本地客户端；还可以接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示；
所述的评价信息本地客户端，可以用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置，同时展示相应的评价结果信息且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，并通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器；或者
也可以用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置，同时通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器，接收所述的评价信息远程服务器返回的评价结果信息并进行展示，且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置；
所述的评价信息远程服务器，用于接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，且将相应的评价结果信息返回至所述的评价信息本地客户端，并进行后续的扩展应用操作。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中还包括：
无线收发模块，与所述的评价信息本地客户端相连接，用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的所述的评价指令信息并送至所述的评价信息本地客户端，并将该评价信息本地客户端产生的确认信息返回至所述的教师手持终端装置。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的学生身份标识装置为内嵌有RFID芯片、印有条码或者印有二维码的身份标识体。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的身份标识体为卡片、徽章或者标签。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的教师手持终端装置中包括：
学生身份标识识别器，用于读取所述的学生身份标识装置中的编码信息；
无线通信模块，用于与所述的评价信息本地客户端进行无线数据通信；
教师控制模块，与所述的学生身份标识识别器和无线通信模块均相连接，进行评价指令信息的产生和发送处理，接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息；
评价结果信息展示模块，用于展示所述的教师控制模块接收到的评价结果信息；
电源模块，分别与所述的学生身份标识识别器、无线通信模块和教师控制模块均相连接。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的教师控制模块中包括数个控制按键、指令发送单元和操作结果提示单元，所述的指令发送单元分别与所述的各个控制按键、操作结果提示单元均相连接。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的无线通信模块可以支持2.4G无线通信技术、Zigbee无线通信技术、蓝牙通信技术中的一种或多种，且该无线通信模块可以支持非TCP/IP通信协议和TCP/IP通信协议中的一种或者多种。
该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的教师手持终端装置可以为教鞭、遥控笔或者手持读卡器。
该利用上述的系统实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其主要特点是，所述的方法可以包括以下步骤：
(A1)所述的教师手持终端装置读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端；
(A2)所述的评价信息本地客户端接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置；
(A3)所述的评价信息本地客户端展示相应的评价结果信息且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，并通过网络将相应的评价信息传送至所述的评价信息远程服务器；
(A4)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示；
(A5)所述的评价信息远程服务器接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，并进行后续的扩展应用操作；
或者，所述的方法也可以包括以下步骤：
(B1)所述的教师手持终端装置读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端；
(B2)所述的评价信息本地客户端接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置；
(B3)所述的评价信息本地客户端通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器；
(B4)所述的评价信息远程服务器接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，且将相应的评价结果信息返回至所述的评价信息本地客户端，并进行后续的扩展应用操作；
(B5)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价信息远程服务器返回的评价结果信息并进行展示，且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置；
(B6)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的根据教师的操作将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端，包括以下步骤：
(1.1)所述的教师手持终端装置根据教学人员对控制按键的按键输入操作，根据所读取到的学生身份编码信息及该教师手持终端装置中所存储的教师身份编码信息产生相应的评价指令信息；
(1.2)所述的教师手持终端装置将所述的评价指令信息发送至所述的评价信息本地客户端中。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的步骤(1.2)之后还包括以下步骤：
(1.3)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的确认信息，并进行操作结果提示处理。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的进行操作结果提示，包括以下步骤：
(1.3.1)所述的教师手持终端装置判断所述的确认信息是否表示成功；
(1.3.2)如果是，则通过操作结果提示单元进行成功状态的提示；
(1.3.3)如果否，则通过操作结果提示单元进行失败状态的提示。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的评价指令信息包括教师身份编码信息、学生身份编码信息和操作编码信息。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的评价信息本地客户端接收来自教师手持终端装置发来的评价指令信息并将确认信息返回至教师手持终端装置，包括以下步骤：
(2.1)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价指令信息并进行解析操作；
(2.2)所述的评价信息本地客户端根据解析结果提取教师身份编码信息，并进行登录用户身份一致性判断；
(2.3)如果一致性判断未通过，则进行教师身份不一致的提示处理，并直接发送“失败”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并可以返回上述步骤(A1)或者步骤(B1)；
(2.4)如果一致性判断通过，则根据所述的解析结果提取学生身份编码信息和操作编码信息；
(2.5)发送“成功”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并可以返回上述步骤(A3)或者步骤(B3)。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的评价信息本地客户端展示相应的评价结果信息，包括以下步骤：
(3.1)所述的评价信息本地客户端根据所解析得到的操作编码信息对应到具体的奖励物信息，并根据所述的教师身份编码信息和学生身份编码信息产生相应的奖励展示信息；
(3.2)所述的评价信息本地客户端将所述的奖励展示信息通过多媒体效果进行展现；
(3.3)所述的评价信息本地客户端对相应的评价信息进行本地存储。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的评价信息远程服务器进行后续的扩展应用操作，具体为：
所述的评价信息远程服务器与外部应用程序功能模块进行对接通信和数据同步操作。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的外部应用程序功能模块包括家校消息应用程序功能模块、数据分析应用程序功能模块、个人成长记录应用程序功能模块和其它科目拓展应用模块。
该实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法中的教师手持终端装置展示评价结果信息，具体为：
所述的教师手持终端装置根据所述的评价结果信息使用灯光提示、声音提示、振动提示中的一种或多种方式进行展示。
采用了该发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法，由于其中利用评价信息本地客户端和评价信息远程服务器的实时信息交互存储，实现了教师在日常课堂教学中对学生的学习和行为表现进行即时评价、即时记录，从而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，从而能够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，相关的评价、显示操作记录会在云端服务器保留，用于做进一步的处理，从而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了有力支持。
附图说明
图1为本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统的整体工作原理示意图。
图2为本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的教师手持终端装置的结构示意图。
图3为本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的教师手持终端装置应用实例结构示意图。
图4为本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的评价信息本地客户端的软件基本操作界面示意图。
图5为本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统中的评价信息本地客户端所展示的奖励效果示意图。
图6为本发明的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的方法的实际应用实例示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
本发明是基于物联网和无线通信等多项技术来实现课堂教学评价的，具体涉及RFID身份识别、无线通信、计算机网络等相关技术。请参阅图1至图6所示，该基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其中包括：
(1)学生身份标识装置，用于标识学生身份，其中具有标识学生身份的编码信息；该学生身份标识装置为内嵌有RFID芯片、印有条码或者印有二维码的身份标识体；该身份标识体为卡片、徽章或者标签；
(2)教师手持终端装置，用于读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至评价信息本地客户端；还可以接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示；
该教师手持终端装置中包括：
学生身份标识识别器，用于读取所述的学生身份标识装置中的编码信息；
无线通信模块，用于与所述的评价信息本地客户端进行无线数据通信；该无线通信模块支持2.4G无线通信技术、Zigbee无线通信技术、蓝牙通信技术中的一种或多种，且该无线通信模块支持非TCP/IP通信协议和TCP/IP通信协议中的一种或者多种；
教师控制模块，与所述的学生身份标识识别器和无线通信模块均相连接，进行评价指令信息的产生和发送处理，接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息；该教师控制模块中包括数个控制按键、指令发送单元和操作结果提示单元，所述的指令发送单元分别与所述的各个控制按键、操作结果提示单元均相连接；
评价结果信息展示模块，用于展示所述的教师控制模块接收到的评价结果信息；
电源模块，分别与所述的学生身份标识识别器、无线通信模块和教师控制模块均相连接；
该教师手持终端装置可以为教鞭、遥控笔或者手持读卡器；
(3)无线收发模块，与所述的评价信息本地客户端相连接，用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的所述的评价指令信息并送至所述的评价信息本地客户端，并将该评价信息本地客户端产生的确认信息返回至所述的教师手持终端装置；
(4)评价信息本地客户端，在本发明的一种实施方式中，可以用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置，同时展示相应的评价结果信息且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，并通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器；
在本发明的另一种实施方式中，该评价信息本地客户端也可以用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置，同时通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器，接收所述的评价信息远程服务器返回的评价结果信息并进行展示，且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置；
(5)评价信息远程服务器，用于接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，且将相应的评价结果信息返回至所述的评价信息本地客户端，并进行后续的扩展应用操作。
在本发明的一种实施方式中，该利用上述的系统实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，包括以下步骤：
(1)所述的教师手持终端装置读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端，包括以下步骤：
(1.1)所述的教师手持终端装置根据教学人员对控制按键的按键输入操作，根据所读取到的学生身份编码信息及该教师手持终端装置中所存储的教师身份编码信息产生相应的评价指令信息；
(1.2)所述的教师手持终端装置将所述的评价指令信息发送至所述的评价信息本地客户端中；
(1.3)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的确认信息，并进行操作结果提示处理；包括以下步骤：
(1.3.1)所述的教师手持终端装置判断所述的确认信息是否表示成功；
(1.3.2)如果是，则通过操作结果提示单元进行成功状态的提示；
(1.3.3)如果否，则通过操作结果提示单元进行失败状态的提示；
(2)所述的评价信息本地客户端接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置；该评价指令信息包括教师身份编码信息、学生身份编码信息和操作编码信息，包括以下步骤：
(2.1)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价指令信息并进行解析操作；
(2.2)所述的评价信息本地客户端根据解析结果提取教师身份编码信息，并进行登录用户身份一致性判断；
(2.3)如果一致性判断未通过，则进行教师身份不一致的提示处理，并直接发送“失败”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并返回上述步骤(1)；
(2.4)如果一致性判断通过，则根据所述的解析结果提取学生身份编码信息和操作编码信息；
(2.5)发送“成功”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并继续后续步骤(3)；
(3)所述的评价信息本地客户端展示相应的评价结果信息且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，并通过网络将相应的评价信息传送至所述的评价信息远程服务器，包括以下步骤：
(3.1)所述的评价信息本地客户端根据所解析得到的操作编码信息对应到具体的奖励物信息，并根据所述的教师身份编码信息和学生身份编码信息产生相应的奖励展示信息；
(3.2)所述的评价信息本地客户端将所述的奖励展示信息通过多媒体效果进行展现；
(3.3)所述的评价信息本地客户端对相应的评价信息进行本地存储；
(4)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示，具体为：
所述的教师手持终端装置根据所述的评价结果信息可以使用灯光提示、声音提示、振动提示中的一种或多种方式进行展示；
(5)所述的评价信息远程服务器接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，并进行后续的扩展应用操作，具体为：
所述的评价信息远程服务器与外部应用程序功能模块进行对接通信和数据同步操作，该外部应用程序功能模块包括家校消息应用程序功能模块、数据分析应用程序功能模块、个人成长记录应用程序功能模块和其它科目拓展应用模块。
在本发明的另一种具体实施方式中，该利用上述的系统实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，也可以包括以下步骤：
(1)所述的教师手持终端装置读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端，包括以下步骤：
(1.1)所述的教师手持终端装置根据教学人员对控制按键的按键输入操作，根据所读取到的学生身份编码信息及该教师手持终端装置中所存储的教师身份编码信息产生相应的评价指令信息；
(1.2)所述的教师手持终端装置将所述的评价指令信息发送至所述的评价信息本地客户端中；
(1.3)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的确认信息，并进行操作结果提示处理；包括以下步骤：
(1.3.1)所述的教师手持终端装置判断所述的确认信息是否表示成功；
(1.3.2)如果是，则通过操作结果提示单元进行成功状态的提示；
(1.3.3)如果否，则通过操作结果提示单元进行失败状态的提示；
(2)所述的评价信息本地客户端接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置；该评价指令信息包括教师身份编码信息、学生身份编码信息和操作编码信息，包括以下步骤：
(2.1)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价指令信息并进行解析操作；
(2.2)所述的评价信息本地客户端根据解析结果提取教师身份编码信息，并进行登
录用户身份一致性判断；
(2.3)如果一致性判断未通过，则进行教师身份不一致的提示处理，并直接发送“失败”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并返回上述步骤(1)；
(2.4)如果一致性判断通过，则根据所述的解析结果提取学生身份编码信息和操作编码信息；
(2.5)发送“成功”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并继续后续步骤(3)；
(3)所述的评价信息本地客户端通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器；
(4)所述的评价信息远程服务器接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，且将相应的评价结果信息返回至所述的评价信息本地客户端，并进行后续的扩展应用操作，具体为：
所述的评价信息远程服务器与外部应用程序功能模块进行对接通信和数据同步操作，该外部应用程序功能模块包括家校消息应用程序功能模块、数据分析应用程序功能模块、个人成长记录应用程序功能模块和其它科目拓展应用模块。
(5)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价信息远程服务器返回的评价结果信息并进行展示，且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，包括以下步骤：
(5.1)所述的评价信息本地客户端根据所解析得到的操作编码信息对应到具体的奖励物信息，并根据所述的教师身份编码信息和学生身份编码信息产生相应的奖励展示信息；
(5.2)所述的评价信息本地客户端将所述的奖励展示信息通过多媒体效果进行展现；
(5.3)所述的评价信息本地客户端对相应的评价信息进行本地存储；
(6)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示，具体为：
所述的教师手持终端装置根据所述的评价结果信息可以使用灯光提示、声音提示、振动提示中的一种或多种方式进行展示。
在实际使用当中，本发明的软硬件结合的课堂教学评价系统由“教师手持终端”、“无线收发模块”、“本地客户端”和“远程服务端”四个部分，以下分别阐述：
1、学生身份卡：用来标识学生身份的载体，可以采用RFID芯片卡、印有条码或二维码的卡片，可以被教师手持终端扫描，读取到唯一的用以标识学生身份的编码。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，在本发明的具体实施方式中用RFID芯片卡进行举例。
2、教师手持终端，用于授课时与学生交互使用，包括学生标识识别器(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)，无线通信模块(支持2.4G无线通信技术，Zigbee技术或蓝牙技术等2.4GHz频段的通信协议，可以支持非TCP/IP协议，也可以支持TCP/IP协议)，教师控制装置(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，如教鞭，遥控笔，手持读卡器等等，在本发明的具体实施方式中以教鞭形式举例。
3、无线收发模块，通过USB接口连接在教室里的计算机上，接收来自教师手持终端发来的数据给本地客户端，发送本地客户端的返回信息给教师手持终端。
4、本地客户端软件，通过插在电脑上的无线收发模块实时处理教师手持终端发来的学生评价信息，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，同时本地保留教师操作记录；教师电脑连接到网络的时候，可以实时将教师课堂评价信息传输到远程的服务器上，使每个学生的课堂评价信息可以保存在云端并与其他应用同步；客户端软件还可以整合输入功能，与教师手持设备同步其他操作，如播放视频，ppt翻页等等。
5、远程服务端软件，用于接收教师本地客户端软件发来的学生评价信息和教师操作的信息，并与其它可能的应用(如家校消息应用，数据分析应用，个人成长记录应用等)模块进行对接通讯和数据同步。
基本的业务流程处理过程请参阅图1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评价指令经无线收发模块发送到运行在教师计算机的本地客户端，本地客户端读取到相关指令后进行解析，将教师的评价结果以动画的形式展现在显示器或者投影屏幕上，并通过网络将该评价信息传送到远程服务器上，远程服务端接收并存储在数据库里。
再请参阅图2所示，其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鞭的外形，内部包含身份识别、无线通信模块、控制区、状态显示区、身份识别模块和电池组成，控制区内有按键，教师通过操作不同的按键来控制相关的指令发出。
使用时，在手持段无线通信模块与电脑端无线通信模块连接成功的情况下，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对应指令(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)，向本地客户端发出教师评价指令信息，同时接收到本地客户端返回的执行效果码(是否成功等等)。可以通过LED灯上颜色、状态变化表征，也可以配合音乐、振动等其他模式进行表现，也可以完全不表征。
同时，所述的评价信息本地客户端也可以先将信息发送到服务端，再根据服务端返回的结果展示相应的评价效果，同时还能够把评价结果以指令的形式发送给教师手持终端，教师手持终端装置通过灯管、音效、振动等效果进行评价结果的展示。
在整个方案中，身份识别模块、无线通讯模块、控制模块是必不可少的模块，外形设计或交互方式等可以根据实际需要设计和调整。控制模块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。
关于评价指令发送协议和接口，教师手持终端向本地客户端发送的用于师生评价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可以直接写在终端的控制模块上。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本地客户端设定进行调整。
举例说明如下：
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。
本地客户端首先判断教师手持端传来的教师ID是否与本地客户端教师登录的ID一致，不一致的话在屏幕上输出提示提醒教师手持端ID与登录客户端教师ID不一致；然后根据不同的情况返回相应的代码，以通知手持终端，教师指令是否成功完成。
根据实际授课环境操作需要，相关接口还集成了对ppt播放的支持，便于教师在同一个设备上完成了对资料播放的控制和对教学评价的控制，所使用的协议与上述方法类似，只是指令编码不包含学生身份信息，但需要保留教师操作身份信息和操作编码以便于记录操作以备进一步数据分析。
关于本地客户端和远程服务端相关操作，本地客户端收到评价指令后，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客户端进行定义，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。
客户端解析教师发来的评价信息后，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。
客户端连接到网络上时，自动将评价信息传送到远程服务端，服务端将记录存储在数据库。当本地客户端不能连接网络的时候，教师的课堂评价信息将被存储在本地，待到有网络连接时上传到远程服务端。
请参阅图3所示，其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鞭的样式，最前端为身份识别模块，该模块采用RFID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2.4G无线通讯模块，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。终端通过LED灯闪烁的方式来反馈操作结果。LED灯分三种颜色，分别代表相关的操作状态。
教师手持端和本地客户端之间采用2.4G无线通讯协议进行通信，传输参数包括教师码，学生码(根据需要选择)，按键码，操作参数1(预留)，操作参数2(预留)。
教师客户端软件基本界面如图4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(请参阅图5所示)。
请参阅图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，从而构建一个更完整的课堂讲评方案。
根据实际授课环境操作需要，相关接口还集成了对ppt播放的支持，便于教师在同一个设备上完成了对资料播放的控制和对教学评价的控制。这一部分操作中，教师操作身份信息和操作编码都进行相关的数据存留，以备进一步数据分析。
本发明的该种新型便捷的网络课堂评价方法，包括使用一个教师手持终端快速读取学生信息，通过无线通信模块发送到本地客户端，并由客户端进行课堂现场评价效果展示的整体方案，其中所述的教师手持终端，至少应包括学生身份信息识别、无线通信模块、控制模块、状态显示模块，一般还应该包括电源等相关的模块，其中所说学生身份识别，应与学生所佩戴的身份标识设备所对应，可采用RFID芯片卡，条码、二维码及其他识别技术实现，其特点为，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；其中所述无线通信模块，为支持2.4G无线通讯技术、Zigbee技术、蓝牙技术或其他2.4GHz频段的无线通信模块；其中所述的无线通信模块，可以支持TCP/IP协议也可以不支持TCP/IP协议；其中所述的控制模块，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。
所述教师手持终端，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(通过所述装置获取)，通过所述控制电路和通讯机制发送到本地客户端，相关信息至少应包括教师身份码和教师指令码，如果是对学生的评价操作，还应包含学生的身份标识码，相关指令中还可能附加更多字段消息；其中所述的本地客户端软件，可以通过数据比对识别出教师身份id，学生身份id、教师指令编码和师生用户资料，执行相关操作，并将操作结果通过接口返回码通知教师手持终端，将教师指令通过网络传送到远程服务端；其中所述的本地客户端是指在收到教师评价指令时，将相关的指令和操作结果信息用富媒体方式在教师屏幕上显示出来，并上传到远程服务器端；其中所述的本地客户端在未连接网络时，将相关的操作结果展示并记录在本地计算机存储器上，等到连接到网络的时候再上传远程服务器；其中所述的远程服务端软件，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，在一定范围内使用。
所述的执行相关操作，包括教师发出的教学评价操作，如对学生进行奖励批评信息进行记录并通过类似动画的形式播放在大屏幕上等等，也包括对教学素材的相关操作，如播放ppt，播放教学视频，打开某个网站链接等等。
采用了上述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统及其方法，由于其中利用评价信息本地客户端和评价信息远程服务器的实时信息交互存储，实现了教师在日常课堂教学中对学生的学习和行为表现进行即时评价、即时记录，从而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，从而能够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，相关的评价、显示操作记录会在云端服务器保留，用于做进一步的处理，从而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了有力支持。
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 (18)
1.一种基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的系统包括：
学生身份标识装置，用于标识学生身份，其中具有标识学生身份的编码信息；
教师手持终端装置，用于读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至评价信息本地客户端；接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示；
所述的评价信息本地客户端，用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置，同时展示相应的评价结果信息且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，并通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器；或者
用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置，同时通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器，接收所述的评价信息远程服务器返回的评价结果信息并进行展示，且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置；
所述的评价信息远程服务器，用于接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，且将相应的评价结果信息返回至所述的评价信息本地客户端，并进行后续的扩展应用操作。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的系统中还包括：
无线收发模块，与所述的评价信息本地客户端相连接，用于接收来自所述的教师手持终端装置发来的所述的评价指令信息并送至所述的评价信息本地客户端，并将该评价信息本地客户端产生的确认信息返回至所述的教师手持终端装置。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的学生身份标识装置为内嵌有RFID芯片、印有条码或者印有二维码的身份标识体。
4.根据权利要求3所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的身份标识体为卡片、徽章或者标签。
5.根据权利要求1所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的教师手持终端装置中包括：
学生身份标识识别器，用于读取所述的学生身份标识装置中的编码信息；
无线通信模块，用于与所述的评价信息本地客户端进行无线数据通信；
教师控制模块，与所述的学生身份标识识别器和无线通信模块均相连接，进行评价指令信息的产生和发送处理，接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息；
评价结果信息展示模块，用于展示所述的教师控制模块接收到的评价结果信息；
电源模块，分别与所述的学生身份标识识别器、无线通信模块和教师控制模块均相连接。
6.根据权利要求5所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的教师控制模块中包括数个控制按键、指令发送单元和操作结果提示单元，所述的指令发送单元分别与所述的各个控制按键、操作结果提示单元均相连接。
7.根据权利要求5所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的无线通信模块支持2.4G无线通信技术、Zigbee无线通信技术、蓝牙通信技术中的一种或多种，且该无线通信模块支持非TCP/IP通信协议和TCP/IP通信协议中的一种或者多种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于物联网技术实现课堂教学实时评价的系统，其特征在于，所述的教师手持终端装置为教鞭、遥控笔或者手持读卡器。
9.一种利用权利要求1所述的系统实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(A1)所述的教师手持终端装置读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端；
(A2)所述的评价信息本地客户端接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置；
(A3)所述的评价信息本地客户端展示相应的评价结果信息且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置，并通过网络将相应的评价信息传送至所述的评价信息远程服务器；
(A4)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示；
(A5)所述的评价信息远程服务器接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，并进行后续的扩展应用操作；
或者，所述的方法包括以下步骤：
(B1)所述的教师手持终端装置读取所述的学生身份识别装置中的编码信息，并将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端；
(B2)所述的评价信息本地客户端接收来自所述的教师手持终端装置发来的评价指令信息，并将确认信息返回至所述的教师手持终端装置；
(B3)所述的评价信息本地客户端通过网络将相应的评价信息传送至评价信息远程服务器；
(B4)所述的评价信息远程服务器接收所述的评价信息本地客户端发来的评价信息，且将相应的评价结果信息返回至所述的评价信息本地客户端，并进行后续的扩展应用操作；
(B5)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价信息远程服务器返回的评价结果信息并进行展示，且将该评价结果信息返回至所述的教师手持终端装置；
(B6)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的评价结果信息并进行展示。
10.根据权利要求9所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的根据教师的操作将相应的评价指令信息通过无线通信方式发送至所述的评价信息本地客户端，包括以下步骤：
(1.1)所述的教师手持终端装置根据教学人员对控制按键的按键输入操作，根据所读取到的学生身份编码信息及该教师手持终端装置中所存储的教师身份编码信息产生相应的评价指令信息；
(1.2)所述的教师手持终端装置将所述的评价指令信息发送至所述的评价信息本地客户端中。
11.根据权利要求10所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的步骤(1.2)之后还包括以下步骤：
(1.3)所述的教师手持终端装置接收所述的评价信息本地客户端返回的确认信息，并进行操作结果提示处理。
12.根据权利要求11所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的进行操作结果提示，包括以下步骤：
(1.3.1)所述的教师手持终端装置判断所述的确认信息是否表示成功；
(1.3.2)如果是，则通过操作结果提示单元进行成功状态的提示；
(1.3.3)如果否，则通过操作结果提示单元进行失败状态的提示。
13.根据权利要求10所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的评价指令信息包括教师身份编码信息、学生身份编码信息和操作编码信息。
14.根据权利要求13所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的评价信息本地客户端接收来自教师手持终端装置发来的评价指令信息并将确认信息返回至教师手持终端装置，包括以下步骤：
(2.1)所述的评价信息本地客户端接收所述的评价指令信息并进行解析操作；
(2.2)所述的评价信息本地客户端根据解析结果提取教师身份编码信息，并进行登录用户身份一致性判断；
(2.3)如果一致性判断未通过，则进行教师身份不一致的提示处理，并直接发送“失败”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并返回上述步骤(A1)或者步骤(B1)；
(2.4)如果一致性判断通过，则根据所述的解析结果提取学生身份编码信息和操作编码信息；
(2.5)发送“成功”的确认信息至所述的教师手持终端装置，并返回上述步骤(A3)或者步骤(B3)。
15.根据权利要求14所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的评价信息本地客户端展示相应的评价结果信息，包括以下步骤：
(3.1)所述的评价信息本地客户端根据所解析得到的操作编码信息对应到具体的奖励物信息，并根据所述的教师身份编码信息和学生身份编码信息产生相应的奖励展示信息；
(3.2)所述的评价信息本地客户端将所述的奖励展示信息通过多媒体效果进行展现；
(3.3)所述的评价信息本地客户端对相应的评价信息进行本地存储。
16.根据权利要求9所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的评价信息远程服务器进行后续的扩展应用操作，具体为：
所述的评价信息远程服务器与外部应用程序功能模块进行对接通信和数据同步操作。
17.根据权利要求16所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的外部应用程序功能模块包括家校消息应用程序功能模块、数据分析应用程序功能模块、个人成长记录应用程序功能模块和其它科目拓展应用模块。
18.根据权利要求9至17中任一项所述的实现基于物联网技术的课堂教学实时评价控制方法，其特征在于，所述的教师手持终端装置展示评价结果信息，具体为：
所述的教师手持终端装置根据所述的评价结果信息使用灯光提示、声音提示、振动提示中的一种或多种方式进行展示。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150325 |