CN106816056A - 一种智能作业答题系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能作业答题系统，包括图像采集装置、数据处理单元、答题屏幕、数据交互模块和手写笔，所述图像采集装置、答题屏幕、数据交互模块均通过数据线与数据处理单元相连。本发明可以实现学生传统纸质作业的电子化，并记录作业完成过程，使得老师和家长可以及时了解学生相关知识的掌握情况，以便进行针对性的学习指导，减少机械重复，提高学习效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种答题系统，特别是一种智能作业答题系统及方法。
背景技术
作业是教师和学生进行交流的重要工具，教师可以通过作业了解学生对相关知识的掌握程度，学生也可以通过作业巩固自己所学的知识。因此，作业是教学过程中必不可少的内容。老师通过作业仅仅了解了学生对具体知识的掌握情况，但是无法得到学生对每个知识点掌握的熟练程度。也就是说，老师不清楚学生是否对知识点都熟练掌握了。目前针对这个问题，老师就是通过多次考试进行判断。花费了大量的时间。
随着技术的发展，电脑的应用越来越普及，作业也越来越向电子化作业发展。现有技术中已经有一些答题系统，其中专利号为201520616686.7的中国专利公开了一种智能答题系统，该系统包括多个答题子端和与答题子端配合通讯的出题母端；答题子端设置有用于答题的键盘和用于与出题母端通讯的射频模块；出题母端设置有与射频模块配合的天线；出题母端连接设置有服务器终端；服务器终端用于统计出题情况和答题情况；教师使用出题母端进行出题，学生使用答题子端进行答题，教师能及时掌握学生的学习情况并针对性进行辅导教学；服务器终端记录出题与答题的信息，方便校长更清晰的了解到教师的实际教学情况；答题的信息上传到智能云端，家长可以通过网络获取这些信息，及时掌握学生的学习情况。但是，该系统仅仅是将传统的作业用电脑进行实现，老师仅仅知道学生对某个知识点的掌握情况，还是无法得到他们对知识点掌握的熟练程度。
专利号为201210268143.1的中国专利公开了一种支持多网多终端的无线智能答题系统及其数据传输方法，它包括至少一个中心节点和多个终端节点，所述的中心节点配置给各考场的教师，各终端节点配置给答题的学生，所述的各终端节点通过终端节点Zigbee通信模块、终端节点蓝牙模块和/或终端节点红外线收发器与学生所在考场对应中心节点的中心节点Zigbee通信模块、中心节点蓝牙模块和/或中心节点红外线收发器进行通信。该件专利相比传统的考试方式，省去了老师收卷和批卷的时间，考试结束立刻可以得出学生的考试成绩，并即时分析整个班级考试情况，提高教学质量。但是也无法获取单个学生对知识点掌握的熟练程度。
上述两种答题系统完全是针对电子作业而言，当学生手中存在传统的纸件作业时，系统就无法发挥作用。
由上可知，现有技术中还没有一种可以统计学生对知识点掌握熟练程度的系统和方法。也没有一种直接针对纸件作业进行电子化处理的答题系统。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种可以统计学生对知识点掌握熟练程度的智能作业答题系统及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种智能作业答题系统，包括图像采集装置、数据处理单元、答题屏幕、数据交互模块和手写笔，所述图像采集装置、答题屏幕、数据交互模块均通过数据线与数据处理单元相连；
所述图像采集装置用于对作业信息进行采集，并将采集到的信息传输至数据处理单元；
答题屏幕用于显示图像采集装置采集到的作业信息，并接收答题信息，将接收到的答题信息传输给数据处理单元；
数据处理单元用于接收图像采集装置或数据交互模块发来的信息，并控制答题屏幕显示相关作业信息，该模块同时接收答题屏幕反馈回来的答题信息，对答题信息处理后发送至数据交互模块；
数据交互模块用于接收外部数据信息，将相关信息传输给数据处理单元，该模块同时接收数据处理单元发出的信息，将信息传输给外部存储装置；
手写笔用于在答题屏幕上输入答题信息。
一种基于上述智能作业答题系统的答题方法，包括以下步骤：
步骤1、系统初始化并确定待处理的作业，所述待处理的作业包括纸件作业、电子作业和未处理完成的作业三种；当待处理的作业为纸件作业时，执行步骤2；当待处理的作业为电子作业时，执行步骤3；当待处理的作业为未处理完成的作业时，执行步骤4；
步骤2、利用图像采集装置采集纸质作业的信息，并将信息传输给数据处理单元(2)，之后执行步骤5；
步骤3、利用数据交互模块接收电子作业数据，并将相关信息传输给数据处理单元，之后执行步骤5；
步骤4、从数据交互模块中导入未处理完成的作业，并将相关信息传输给数据处理单元，之后执行步骤5；
步骤5、数据处理单元将接收到的信息显示在答题屏幕上，答题屏幕接收答题信息，并将答题信息传输给数据处理单元；
步骤6、数据处理单元将相关的答题信息分析处理后，传输给数据交互模块(4)，数据交互模块对相关的数据信息进行存储或发出。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明将先进的图像处理技术和计算机应用技术用于传统教育领域，实现作业电子化并可实现作业过程的监控；2)本发明通过相关数据具体分析可以了解学生相关知识点的熟练掌握程度；并可以通过对学生做题时间的监控来了解学生对知识点的熟练掌握程度；3)通过图像的方式输入和输出，既解决了目前学生纸质练习题为主的传统作业方式的电子化，又保持了学生传统作业的风格，有效避免电子化过程中的简单复制抄袭现象；4)本发明采用成熟的图像处理技术，实现作业图像的自动识别，形成作业习题目录，并可定位当前书写的作业条目，实时记录学生完成该题目的用时，更改内容及过程；5)本发明可以实现学生传统纸质作业的电子化，并记录作业完成过程，使得老师和家长可以及时了解学生相关知识的掌握情况，以便进行针对性的学习指导，减少机械重复，提高学习效率。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的智能作业答题系统结构框图。
图2为本发明的智能作业答题方法流程图。
具体实施方式
本发明为了能够实现学生传统纸质作业的电子化，并记录作业完成过程，以便了解学生相关知识的掌握情况，减少学生作业中机械重复练习，提高学习效率，提出了一种智能作业答题系统。
本发明的一种智能作业答题系统，包括图像采集装置1、数据处理单元2、答题屏幕3、数据交互模块4和手写笔5，所述图像采集装置1、答题屏幕3、数据交互模块4均通过数据线与数据处理单元2相连；
所述图像采集装置1用于对作业信息进行采集，并将采集到的信息传输至数据处理单元2；
答题屏幕3用于显示图像采集装置1采集到的作业信息，并接收答题信息，将接收到的答题信息传输给数据处理单元2；
数据处理单元2用于接收图像采集装置1或数据交互模块4发来的信息，并控制答题屏幕3显示相关作业信息，该模块同时接收答题屏幕3反馈回来的答题信息，对答题信息处理后发送至数据交互模块4；
数据交互模块4用于接收外部数据信息，将相关信息传输给数据处理单元2，该模块同时接收数据处理单元2发出的信息，将信息传输给外部存储装置；
手写笔5用于在答题屏幕3上输入答题信息。
所述图像采集装置1包括摄像头、支架和托盘，摄像头设置在支架上并可沿支架上下移动进行对焦，支架固定在托盘上。
所述答题屏幕3包括并排设置的三个区域，左侧区域为控制区域，该区域设置开始答题按钮、暂停按钮和答题结束按钮；中间区域为显示区域；右侧区域为模式选择区域，包括模式切换按钮。
所述数据交互模块4包括无线通信模块和USB数据接口。数据交互模块可将相关信息传输至U盘或者其他存储介质，也可以将相关信息传输给老师或家长的手机、电脑或者邮箱中，也可以将其发送至云存储中，随时供相关人员进行下载。老师或家长也可以通过数据交互模块将电子作业发送至数据处理单元中，供学生写作业。
所述控制区域还包括屏幕亮度调节按钮。
所述答题屏幕3为触摸屏。
一种基于上述智能作业答题系统的答题方法，包括以下步骤：
步骤1、系统初始化并确定待处理的作业，所述待处理的作业包括纸件作业、电子作业和未处理完成的作业三种；当待处理的作业为纸件作业时，执行步骤2；当待处理的作业为电子作业时，执行步骤3；当待处理的作业为未处理完成的作业时，执行步骤4；
步骤2、利用图像采集装置1采集纸质作业的信息，并将信息传输给数据处理单元2，之后执行步骤5；
步骤3、利用数据交互模块4接收电子作业数据，并将相关信息传输给数据处理单元2，之后执行步骤5；
步骤4、从数据交互模块4中导入未处理完成的作业，并将相关信息传输给数据处理单元2，之后执行步骤5；
步骤5、数据处理单元2将接收到的信息显示在答题屏幕3上，答题屏幕3接收答题信息，并将答题信息传输给数据处理单元2；
步骤6、数据处理单元2将相关的答题信息分析处理后，传输给数据交互模块4，数据交互模块4对相关的数据信息进行存储或发出。数据处理单元2对答题信息分析处理包括：统计题目正确信息、统计每道题目答题时间、确定正确率及排名、确定答题时间及排名、记录题目修改信息。
本发明实现学生传统纸质作业的电子化，并记录作业完成过程，使得老师和家长可以及时了解学生相关知识的掌握情况，以便进行针对性的学习指导，减少机械重复，提高学习效率。
下面进行更详细的描述。
本发明的智能作业答题系统可运行于两种模式：模式一，作业纸字面朝上摆放于图像采集装置1，扫描图像显示在答题屏幕3上，供学生作答；模式二，载有电子版作业的U盘，插入数据交互板，生成作业纸图像显示在答题屏幕3上，供学生作答。学生使用手写笔5在答题屏幕3上书写作答，作答内容按原笔迹覆盖于作业纸图像上，并最终通过数据交互板4存储至U盘中。系统自动识别作业条目，并在学生作答时自动记录作答时间，修改前后内容及修改次数，作答过程信息作为单独文件随作业通过数据交互板4存储至U盘中。答题屏幕3分为左侧控制区，中间习题显示区和右侧手写笔5模式选择区；左侧控制区包括开始答题、暂停、答题结束按钮；中间习题显示区包括习题目录和习题图像；右侧手写笔5模式选择区包括书写模式、擦除模式、标记模式。
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
实施例1
一种智能作业答题系统，由图像采集装置1，数据处理单元2，答题屏幕3，数据交互面板4、和手写笔5共同组成。图像采集装置1，答题屏幕3，数据交互面板4和手写笔5安置于普通书桌的桌面上；数据处理单元2安置于普通书桌的桌柜内。
图像采集装置由摄像头、支架和托盘组成，摄像头安置于支架上并可沿支架上下移动自动对焦，支架固定在托盘上，托盘固定在桌面上，托盘可放置最大A4篇幅纸张。答题屏幕嵌入安装在桌面上，角度可根据使用者具体情况进行调节。数据交互面板固定在普通书桌右上角，面板上设有至少两个USB接口。普通书桌桌面开手写笔放置槽。
学生作业流程如图2所示，系统开机后进行初始化，选择载入新纸质版作业、载入新电子版作业或者载入未完成作业。如选择载入新纸质版作业，由图像采集装置逐页扫描托盘中的纸质作业，经系统识别后生产系统作业工程。如选择载入新电子版作业，系统从数据交互板上读取U盘中的WORD文档，经系统识别后生产系统作业工程。如选择载入未完成作业，系统从数据交互板上读取以前存储的作业工程。学生开始作答，系统记录每题的作答时间，作答内容、更改内容、标记信息等内容。作答完成，系统生产完成的作业图像文件，并保存作业工程至数据交互板U盘。作业工程中包含大量学生作答过程信息，可导出进行各类分析，了解学生知识点掌握情况。
实施例2
一种智能作业答题系统，包括图像采集装置1、数据处理单元2、答题屏幕3、数据交互模块4和手写笔5，所述图像采集装置1、答题屏幕3、数据交互模块4均通过数据线与数据处理单元2相连；
所述图像采集装置1用于对作业信息进行采集，并将采集到的信息传输至数据处理单元2；
答题屏幕3用于显示图像采集装置1采集到的作业信息，并接收答题信息，将接收到的答题信息传输给数据处理单元2；
数据处理单元2用于接收图像采集装置1或数据交互模块4发来的信息，并控制答题屏幕3显示相关作业信息，该模块同时接收答题屏幕3反馈回来的答题信息，对答题信息处理后发送至数据交互模块4；
数据交互模块4用于接收外部数据信息，将相关信息传输给数据处理单元2，该模块同时接收数据处理单元2发出的信息，将信息传输给外部存储装置；
手写笔5用于在答题屏幕3上输入答题信息。
所述图像采集装置1包括摄像头、支架和托盘，摄像头设置在支架上并可沿支架上下移动进行对焦，支架固定在托盘上。所述答题屏幕3包括并排设置的三个区域，左侧区域为控制区域，该区域设置开始答题按钮、暂停按钮和答题结束按钮；中间区域为显示区域；右侧区域为模式选择区域，包括模式切换按钮。所述数据交互模块4包括无线通信模块和USB数据接口。控制区域还包括屏幕亮度调节按钮。答题屏幕3为触摸屏。
一种基于上述智能作业答题系统的答题方法，包括以下步骤：
步骤1、系统初始化并确定待处理的作业，所述待处理的作业包括纸件作业、电子作业和未处理完成的作业三种；当待处理的作业为纸件作业时，执行步骤2；当待处理的作业为电子作业时，执行步骤3；当待处理的作业为未处理完成的作业时，执行步骤4；
步骤2、利用图像采集装置1采集纸质作业的信息，并将信息传输给数据处理单元2，之后执行步骤5；
步骤3、利用数据交互模块4接收电子作业数据，并将相关信息传输给数据处理单元2，之后执行步骤5；
步骤4、从数据交互模块4中导入未处理完成的作业，并将相关信息传输给数据处理单元2，之后执行步骤5；
步骤5、数据处理单元2将接收到的信息显示在答题屏幕3上，答题屏幕3接收答题信息，并将答题信息传输给数据处理单元2；
步骤6、数据处理单元2将相关的答题信息分析处理后，传输给数据交互模块4，数据交互模块4对相关的数据信息进行存储或发出。数据处理单元2对答题信息分析处理包括：统计题目正确信息、统计每道题目答题时间、确定正确率及排名、确定答题时间及排名、记录题目修改信息。
本发明将先进的图像处理技术和计算机应用技术用于传统教育领域，实现作业电子化并可实现作业过程的监控。
Claims (8)
1.一种智能作业答题系统，其特征在于，包括图像采集装置(1)、数据处理单元(2)、答题屏幕(3)、数据交互模块(4)和手写笔(5)，所述图像采集装置(1)、答题屏幕(3)、数据交互模块(4)均通过数据线与数据处理单元(2)相连；
所述图像采集装置(1)用于对作业信息进行采集，并将采集到的信息传输至数据处理单元(2)；
答题屏幕(3)用于显示图像采集装置(1)采集到的作业信息，并接收答题信息，将接收到的答题信息传输给数据处理单元(2)；
数据处理单元(2)用于接收图像采集装置(1)或数据交互模块(4)发来的信息，并控制答题屏幕(3)显示相关作业信息，该模块同时接收答题屏幕(3)反馈回来的答题信息，对答题信息处理后发送至数据交互模块(4)；
数据交互模块(4)用于接收外部数据信息，将相关信息传输给数据处理单元(2)，该模块同时接收数据处理单元(2)发出的信息，将信息传输给外部存储装置；
手写笔(5)用于在答题屏幕(3)上输入答题信息。
2.根据权利要求1所述的智能作业答题系统，其特征在于，所述图像采集装置(1)包括摄像头、支架和托盘，摄像头设置在支架上并可沿支架上下移动进行对焦，支架固定在托盘上。
3.根据权利要求1所述的智能作业答题系统，其特征在于，所述答题屏幕(3)包括并排设置的三个区域，左侧区域为控制区域，该区域设置开始答题按钮、暂停按钮和答题结束按钮；中间区域为显示区域；右侧区域为模式选择区域，包括模式切换按钮。
4.根据权利要求1所述的智能作业答题系统，其特征在于，所述数据交互模块(4)包括无线通信模块和USB数据接口。
5.根据权利要求3所述的智能作业答题系统，其特征在于，控制区域还包括屏幕亮度调节按钮。
6.根据权利要求3所述的智能作业答题系统，其特征在于，答题屏幕(3)为触摸屏。
7.一种基于权利要求1所述智能作业答题系统的答题方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、系统初始化并确定待处理的作业，所述待处理的作业包括纸件作业、电子作业和未处理完成的作业三种；当待处理的作业为纸件作业时，执行步骤2；当待处理的作业为电子作业时，执行步骤3；当待处理的作业为未处理完成的作业时，执行步骤4；
步骤2、利用图像采集装置(1)采集纸质作业的信息，并将信息传输给数据处理单元(2)，之后执行步骤5；
步骤3、利用数据交互模块(4)接收电子作业数据，并将相关信息传输给数据处理单元(2)，之后执行步骤5；
步骤4、从数据交互模块(4)中导入未处理完成的作业，并将相关信息传输给数据处理单元(2)，之后执行步骤5；
步骤5、数据处理单元(2)将接收到的信息显示在答题屏幕(3)上，答题屏幕(3)接收答题信息，并将答题信息传输给数据处理单元(2)；
步骤6、数据处理单元(2)将相关的答题信息分析处理后，传输给数据交互模块(4)，数据交互模块(4)对相关的数据信息进行存储或发出。
8.根据权利要求7所述的答题方法，其特征在于，步骤6中的数据处理单元(2)对答题信息分析处理包括：统计题目正确信息、统计每道题目答题时间、确定正确率及排名、确定答题时间及排名、记录题目修改信息。
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