CN108257056A - 一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，包括教学采集终端、云服务器和教师终端设备，教学采集终端与云服务器连接，教师终端设备分别与云服务器和教学采集终端连接；教学采集终端包括教学处理器以及与教学处理器连接的图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块、知识点检测模块和教学处理器。本发明提供的课堂辅助教学系统，对采集图像信息的行为动作与标准图像信息对比，判断学生的行为是否规范，以及对学生的知识点掌握情况进行检测，并结合综合评估算法判断学生课堂内知识点的掌握情况与课堂行为规范的关系，便于教师掌握学生知识点的掌握情况，提高学生上课期间知识点的掌握程度，且有利于教学质量的提升。
Description
技术领域
本发明属于教育技术领域，涉及到一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统。
背景技术
信息社会是一个知识大爆炸的社会，知识经济右进一步推动科学技术的迅猛发展。面对知识经济、信息社会，仅仅依靠书本知识和课堂教学，已经远远满足不了人才培养的客观要求。随着科技的进步、信息技术和网络技术的高速发展，利用计算机网络开展教学活动，已经成为当今高职教育教学改革的突破口。
现有课堂教学的过程中，老师在讲台上授课，学生在台下听课，老师在讲课的过程中，无法实时关注学生的行为动作，部分学生存在不认真听课，课堂上说话、吃零食等，不仅影响自身听讲，而且严重影响到其他的学生，给老师上课带来了很大的不便，另外，教师在每节课上完后，无法及时了解学生上课的听讲的状况，有的学生虽没发生不规范动作，但是出现走神，无法及时吸收老师所讲的知识，导致教师无法清楚地了解学生的知识点掌握情况，导致学生的知识点掌握不足的问题，同时严重影响了教师的教学进度，存在具有教学不完善的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，解决了现有教师在教学的过程中，无法清楚地了解学生知识点的掌握情况的问题，进而不便于教师进行教学质量的提升，以提高学生的知识掌握程度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，包括教学采集终端、云服务器和教师终端设备，所述教学采集终端与云服务器连接，所述教师终端设备分别与云服务器和教学采集终端连接；
教师通过教师终端设备输入本节课堂需讲解的内容资料，并将输入的本节课堂需讲解的内容资料发送至教学采集终端；
所述教学采集终端，用于采集教室内学生人数、每个学生出勤状况、学生知识点掌握情况和学生上课期间的课堂图像信息，并将采集的学生人数、每个学生出勤状况、学生知识点掌握情况和学生上课期间的课堂图像信息发送至云服务器；
所述教学处理器用于接收图像采集模块采集的图像信息、人员数量检测模块发送的学生数量信息、人体感知模块发送的编号信息以及知识点检测模块发送的所有学生输入每道题的答案信息，并将接收的图像信息、学生数量信息、编号信息以及学生输入的每道题的答案信息发送至云服务器；
所述云服务器对接收的图像信息中每个学生的行为动作进行提取，并将提取的行为动作与设定的标准图像信息中的行为动作进行一一对比，筛选出不符合课堂纪律规范的行为动作，并提取图像信息中行为动作不规范的学生在标准图像信息中对应的编号，对每个学生的行为是否规范进行量化定义，构成集合Ai(a1,a2,...,a i)，其中，i为教室内学生的总人数，ai＝1或0，当学生的行为动作符合规范时，a i＝1，否则，ai＝0；
所述云服务器接收教学处理器发送的学生数量、以及通过人体感知模块检测的座位上是否有学生进而获得该座位对应的学生编号，根据获得的学生编号以及学生数量，判断获得的学生编号数量与学生数量是否相一致，一旦学生编号数量小于学生数量，则表明有部分学生未位于座位上；
所述云服务器接收不同学号的学生输入的每道题的答案信息，并按照学号的编号的顺序依次设为0,1,2,3....，学生的所有答案构成集合B[i][j]＝{{b01,b02,...,b0j},{b11,b12,...,b1j}，...，{bi1,bi2,...,bij}}，其中，i表示学生的人数，j表示题数，且所有检测题对应的正确答案集合为Cj(c1,c2,...,cj)，将学生的答案集合B[i][j]与正确答案集合Cj进行逐一对比，分析出每个学生的正确率其中，Kmn≤1，Kmn为表示第n道题学生答对的概率；
通过综合评估算法分析学生课堂内知识点掌握的正确率和课堂行为规范间的关系，得到学生的课堂自主评估系数其中，i表示学生的人数，j表示题数；
所述云服务器将分析的学生课堂自主评估系数发送至教师终端设备。
进一步地，所述教学采集终端包括图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块、知识点检测模块和教学处理器，所述教学处理器分别与图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块和知识点检测模块连接；
所述图像采集模块包括若干高清摄像头，用于采集教室内学生上课时的课堂图像信息，并将采集的图像信息发送至教学处理器；
所述人员数量检测模块用于检测教室内的学生数量信息，并将检测的学生数量信息发送至教学处理器；
所述人体感知模块为压力传感器，分别安装在学生的凳子上，用于检测每个座位上是否存在压力，若存在压力值，将该压力传感器对应的编码发送至教学处理器；
所述知识点检测模块用于为学生进行课堂教学完成后，检测学生知识点掌握的情况，在检测前输入学生的编号，再进行本堂课程中相关知识点的作答，并将每道题对应的答案发送至教学处理器；
所述教学处理器用于接收图像采集模块采集的图像信息、人员数量检测模块发送的学生数量信息、人体感知模块发送的编号信息以及知识点检测模块发送的所有学生输入每道题的答案信息，并将接收的图像信息、学生数量信息、编号信息以及学生输入的每道题的答案信息发送至云服务器。
进一步地，所述标准图像信息为每个学生在各自座位上，在保持规范课堂纪律的行为动作对应的图像信息，且对不同学生所处的位置按照学号进行编号。
进一步地，所述学生课堂内知识点掌握的正确率和课堂行为规范间的关系，i表示学生的人数，j表示题数，f为常数。
本发明的有益效果：
本发明提供的应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，对采集的图像中的行为动作与标准的图像信息中的行为动作进行对比，判断学生的行为是否符合规范，通过对学生的知识点掌握情况进行检测，并结合综合评估算法判断学生课堂内知识点的掌握情况与课堂行为规范的关系，便于教师掌握学生知识点的掌握情况，提高学生上课期间知识点的掌握程度，且有利于教学质量的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，包括教学采集终端、云服务器和教师终端设备，所述教学采集终端与云服务器连接，所述教师终端设备分别与云服务器和教学采集终端连接。
教师通过教师终端设备输入本节课堂需讲解的内容资料，并将输入的本节课堂需讲解的内容资料发送至教学采集终端；
教学采集终端，用于采集教室内学生人数、每个学生出勤状况、学生知识点掌握情况和学生上课期间的课堂图像信息，并将采集的学生人数、每个学生出勤状况、学生知识点掌握情况和学生上课期间的课堂图像信息发送至云服务器；
教学采集终端包括图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块、知识点检测模块和教学处理器，所述教学处理器分别与图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块和知识点检测模块连接；
所述图像采集模块包括若干高清摄像头，安装在教室的各个角落，用于采集教室内学生上课时的课堂图像信息，并将采集的图像信息发送至教学处理器；
人员数量检测模块用于检测教室内的学生数量信息，并将检测的学生数量信息发送至教学处理器；
人体感知模块为压力传感器，分别安装在学生的凳子上，用于检测每个座位上是否存在压力，若存在压力值，将该压力传感器对应的编码发送至教学处理器，其中，不同座位上安装均压力传感器，每个压力传感器对应的编码不同，所述编码采用学生的学号，提高辨识度；
知识点检测模块用于为学生进行课堂教学完成后，知识点掌握情况的检测，在检测前输入学生的编号，再进行本堂课程中相关知识点的作答，并将每道题对应的答案发送至教学处理器，其中所述知识点检测模块与教师的电脑主机连接，通过电脑主机输入需检测的知识点，并将知识点发送至知识点检测模块，供学生进行学习状况的检测。
所述教学处理器用于接收图像采集模块采集的图像信息、人员数量检测模块发送的学生数量信息、人体感知模块发送的编号信息以及知识点检测模块发送的所有学生输入每道题的答案信息，并将接收的图像信息、学生数量信息、编号信息以及学生输入的每道题的答案信息发送至云服务器。
所述云服务器对接收的图像信息中每个学生的行为动作进行提取，并将提取的行为动作与设定的标准图像信息中的行为动作进行一一对比，筛选出不符合课堂纪律规范的行为动作，并提取图像信息中行为动作不规范的学生在标准图像信息中对应的编号；对于每个学生的行为是否规范进行量化定义，构成集合Ai(a1,a2,...,a i)，其中，i为教室内学生的总人数，ai＝1或0，当学生的行为动作符合规范时，a i＝1，否则，a i＝0；所述标准图像信息为每个学生在各自座位上，在保持规范课堂纪律的行为动作对应的图像信息，且对不同学生所处的位置按照学号进行编号，便于与采集的图像中学生的位置进行对比。
云服务器接收教学处理器发送的学生数量、以及通过人体感知模块检测的座位上是否有学生进而获得该座位对应的学生编号，根据获得的学生编号以及学生数量，判断获得的学生编号数量与学生数量是否相一致，一旦学生编号数量小于学生数量，则表明有部分学生未位于座位上，其中部分学生的数量为学生数量减去获得的学生编号数量。
另外，云服务器接收不同学号的学生输入的每道题的答案信息，并按照学号的编号的顺序依次设为0,1,2,3....，学生的所有答案构成集合B[i][j]＝{{b01,b02,...,b0j},{b11,b12,...,b1j}，...，{bi1,bi2,...,bij}}，其中，i表示学生的人数，j表示题数，答案的内容采用选项表示，分别为A、B、C、D，且所有检测题对应的正确答案集合为Cj(c1,c2,...,cj)，将学生的答案集合B[i][j]与正确答案集合Cj进行逐一对比，分析出每个学生的正确率其中，Kmn≤1，Kmn为表示第n道题学生答对的概率；
通过综合评估算法分析学生课堂内知识点掌握的正确率和课堂行为规范间的关系，得到学生的课堂自主评估系数另外，i表示学生的人数，j表示题数，f为常数，通过以上公式，表明学生课堂内知识点的掌握情况与课堂行为规范呈正比，课堂自主评估系数越高，表明学生课堂知识点的掌握情况或课堂行为规范程度越高。
云服务器将分析学生的课堂自主评估系数发送至教师终端设备，教师通过教师终端设备可清楚了解到学生的课堂自主评估系数，便于为教师提供可靠的参考数据，更好的促进课堂教学，使得学生提高知识点的掌握情况。
本发明提供的应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，对采集的图像中的行为动作与标准的图像信息中的行为动作进行对比，判断学生的行为是否符合规范，通过对学生的知识点掌握情况进行检测，并结合综合评估算法判断学生课堂内知识点的掌握情况与课堂行为规范的关系，便于教师掌握学生知识点的掌握情况，提高学生上课期间知识点的掌握程度，且有利于教学质量的提升。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，其特征在于：包括教学采集终端、云服务器和教师终端设备，所述教学采集终端与云服务器连接，所述教师终端设备分别与云服务器和教学采集终端连接；
教师通过教师终端设备输入本节课堂需讲解的内容资料，并将输入的本节课堂需讲解的内容资料发送至教学采集终端；
所述教学采集终端，用于采集教室内学生人数、每个学生出勤状况、学生知识点掌握情况和学生上课期间的课堂图像信息，并将采集的学生人数、每个学生出勤状况、学生知识点掌握情况和学生上课期间的课堂图像信息发送至云服务器；
所述教学处理器用于接收图像采集模块采集的图像信息、人员数量检测模块发送的学生数量信息、人体感知模块发送的编号信息以及知识点检测模块发送的所有学生输入每道题的答案信息，并将接收的图像信息、学生数量信息、编号信息以及学生输入的每道题的答案信息发送至云服务器；
所述云服务器对接收的图像信息中每个学生的行为动作进行提取，并将提取的行为动作与设定的标准图像信息中的行为动作进行一一对比，筛选出不符合课堂纪律规范的行为动作，并提取图像信息中行为动作不规范的学生在标准图像信息中对应的编号，对每个学生的行为是否规范进行量化定义，构成集合Ai(a1,a2,...,ai)，其中，i为教室内学生的总人数，ai＝1或0，当学生的行为动作符合规范时，ai＝1，否则，ai＝0；
所述云服务器接收教学处理器发送的学生数量、以及通过人体感知模块检测的座位上是否有学生进而获得该座位对应的学生编号，根据获得的学生编号以及学生数量，判断获得的学生编号数量与学生数量是否相一致，一旦学生编号数量小于学生数量，则表明有部分学生未位于座位上；
所述云服务器接收不同学号的学生输入的每道题的答案信息，并按照学号的编号的顺序依次设为0,1,2,3....，学生的所有答案构成集合B[i][j]＝{{b01,b02,...,b0j},{b11,b12,...,b1j}，...，{bi1,bi2,...,bij}}，其中，i表示学生的人数，j表示题数，且所有检测题对应的正确答案集合为Cj(c1,c2,...,cj)，将学生的答案集合B[i][j]与正确答案集合Cj进行逐一对比，分析出每个学生的正确率其中，Kmn≤1，Kmn为表示第n道题学生答对的概率；
通过综合评估算法分析学生课堂内知识点掌握的正确率和课堂行为规范间Q为常数，i表示学生的人数，j表示题数；
所述云服务器将分析的学生课堂自主评估系数发送至教师终端设备。
2.根据权利要求1所述的一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，其特征在于：所述教学采集终端包括图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块、知识点检测模块和教学处理器，所述教学处理器分别与图像采集模块、人员数量检测模块、人体感知模块和知识点检测模块连接；
所述图像采集模块包括若干高清摄像头，用于采集教室内学生上课时的课堂图像信息，并将采集的图像信息发送至教学处理器；
所述人员数量检测模块用于检测教室内的学生数量信息，并将检测的学生数量信息发送至教学处理器；
所述人体感知模块为压力传感器，分别安装在学生的凳子上，用于检测每个座位上是否存在压力，若存在压力值，将该压力传感器对应的编码发送至教学处理器；
所述知识点检测模块用于为学生进行课堂教学完成后，检测学生知识点掌握的情况，在检测前输入学生的编号，再进行本堂课程中相关知识点的作答，并将每道题对应的答案发送至教学处理器；
所述教学处理器用于接收图像采集模块采集的图像信息、人员数量检测模块发送的学生数量信息、人体感知模块发送的编号信息以及知识点检测模块发送的所有学生输入每道题的答案信息，并将接收的图像信息、学生数量信息、编号信息以及学生输入的每道题的答案信息发送至云服务器。
3.根据权利要求1所述的一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，其特征在于：所述标准图像信息为每个学生在各自座位上，在保持规范课堂纪律的行为动作对应的图像信息，且对不同学生所处的位置按照学号进行编号。
4.根据权利要求1所述的一种应用于教学行业的大数据的课堂辅助教学系统，其特征在于：所述学生课堂内知识点掌握的正确率和课堂行为规范间的关系，i表示学生的人数，j表示题数，f为常数。
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