CN109272789A - 基于数据分析的学习效果评估系统及评估方法 - Google Patents

基于数据分析的学习效果评估系统及评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数据分析的学习效果评估系统，其包括以下模块：服务器端：用于存储数据库、发送试题、接收反馈信息和分析反馈信息；教师端：用于教师维护数据库和接收反馈信息；学生端：用于在线做题和接收反馈信息；所述服务器端存储有：教师数据库、学生数据库、试题数据库、多个试卷数据库、多个答题数据库、学校管理数据库。本发明还提供了一种基于数据分析的学习效果评估方法，包括：系统初始化、抽题、答题、判卷、学习状态分析、教学效果分析、学生复习等步骤。本发明能以信息化手段对学习效果进行评估，并能对学习情况进行阶段性分析，同时具备针对单一知识点掌握情况的分析评估功能。

Description

基于数据分析的学习效果评估系统及评估方法
技术领域
本发明涉及信息化教学系统，具体涉及一种学习效果评估系统及评估方法。
背景技术
本发明主要来源于学校教育教学方面问题。传统教育模式中，学生学习效果主要通过书面作业形式在师生之间进行反馈，并借助教师批改作业形式进行学习效果评估。评估方式落后、主观性强，且缺乏长时间跟踪和系统全面评估手段。
随着互联网的广泛普及，电脑、手机、平板设备广泛进入家庭，从而使得以信息化手段开展辅助学习效果评估成为可能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于数据分析的学习效果评估系统，能以信息化手段对学习效果进行评估，并能对学习情况进行阶段性分析，同时具备针对单一知识点掌握情况的分析评估功能。
为解决上述技术问题，本发明的基于数据分析的学习效果评估系统包括以下模块：
服务器端：用于存储数据库、发送试题、接收反馈信息和分析反馈信息；
教师端：用于教师维护数据库和接收反馈信息；
学生端：用于在线做题和接收反馈信息；
所述服务器端存储有以下数据库：
A、教师数据库，用于存储教师信息，包括以下字段：教师ID、教师姓名、科目ID；
B、学生数据库，用于存储学生信息，包括以下字段：学生ID、学生姓名、班级ID；
C、试题数据库，用于存储试题信息，包括以下字段：试题ID、所属科目、试题类型、试题分值、试题题干、标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，还包括至少一个用于记录试题特性的预留字段。
优选的，所述服务器端还存储有以下数据库：
D、多个试卷数据库，用于从试题数据库中抽取信息，并反馈给学生数据库中符合要求的学生ID；所述试卷数据库包括以下字段：试卷ID、科目ID、班级ID、测试时间、试题ID、学生ID；
E、多个答题数据库，所述答题数据库用于指定的学生ID根据试卷数据库答题并反馈信息，所述答题数据库记录以下信息：试卷ID、学生ID、试题ID、完成时长、学生答案、每题得分、当前试卷总分；
F、学校管理数据库，用于记录教师、班级、科目对应情况，包括以下字段：科目ID、班级ID、教师ID。
本发明还提供了一种基于数据分析的学习效果评估方法，包括以下步骤：
步骤1：系统初始化
向教师数据库录入教师信息；向学生数据库录入学生信息；向试题数据库录入试题信息；向学校管理数据库录入教师、班级、科目对应情况；
步骤2：抽题
教师使用教师ID登录系统，并从试题数据库抽出若干试题，形成一个试卷数据库；
步骤3、答题
步骤3.1，学生使用学生ID登录学习效果评估系统，并选择相应的试卷数据库开始测试；
步骤3.2，系统根据试卷数据库向学生客户端发送一道试题并开始计时，学生客户端完成当前答题后，将答案提交至服务器端；服务器端根据接收时间点和开始计时时间点记录当前题目完成时长，并将试卷ID、学生ID、试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录至答题数据库；
步骤3.3，重复步骤3.2，直至试卷数据库所有记录完成为止；
步骤4、判卷
系统将步骤3所得答题数据库与所述试题数据库相比对，根据学生答案与标准答案的吻合情况得出所有学生ID各自的每题得分及当前试卷总分。
优选的，该方法还包括以下步骤：
步骤5、学习状态分析
本步骤用于根据至少一个试卷数据库分析学生的学习状态，具体包括：
步骤5.1、知识点掌握情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少一个答题数据库中数据，并记录所述每题得分低于所述试题分值的对应试题ID，同时记录该试题ID所对应的考察知识点，统计所述学生ID与所述考察知识点的对应情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈；
步骤5.2、成长情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少两个答题数据库中数据，并记录所述当前试卷总分，比较多个当前试卷总分得出成长情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈。
优选的，该方法还包括以下步骤：
步骤6、教学效果分析
本步骤用于根据试题数据库、学校管理数据库、多个答题数据库分析每个教师ID对应教师的教学效果；具体包括：
最高分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，记录最高的当前试卷总分所对应的班级ID，并反馈比对结果；
平均分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，对班级ID相同的当前试卷总分求平均，并反馈比对结果。
优选的，该方法还包括以下步骤：
步骤7、学生复习
学生通过客户端登录系统，进入复习模块，选择相应的试卷数据库，系统依次向学生客户端出示试卷数据库中的试题ID所对应的试题题干并暂停，学生给出反馈后，根据试题ID从试题数据库中调取对应的标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，并反馈至学生客户端。
优选的，所述步骤3.2余步骤3.3之间还包括：
步骤3.25、实时评判
对于客观试题，记录学生客户端反馈的试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录，并根据试题ID将反馈数据与试题数据库中的标准答案、平均完成时间进行比对，将比对结果反馈给学生客户端。
优选的，还包括步骤8：教师使用教师ID登录系统，选择与其教师ID关联的多个答题数据库，选择某个考察知识点，对多个答题数据库中关联试题的每题得分字段、完成时长字段分别进行统计。
本发明的优点体现在：本发明能以信息化手段布置作业或布置考试，能以实时或线下模式对学生答题情况进行评判；本发明通过信息化手段存储试题数据库，便于提高教师工作效率；本发明能对学生成绩进行分阶段比较，便于掌握学生学习状态；本发明能分析单个学生针对各知识点的学习状态，便于教师重点突破；本发明能对教师教学效果进行评估，便于学校考评和教师自我总结；针对主观试题，本发明能实时反馈答题时间、正确与否等指标，便于提高学生学习积极性；本发明客户端可以采用电脑、手机、平板等各种设备，从而使得类似于听力、图形等多媒体测试成为可能，同时，学生可以使用拍照、录音等功能反馈做题结果。得到相应授权后，教师可自主进行试题录入、试题修改、试题属性添加与修改，系统数据库实现共享、共用、共同维护并在使用过程中得到不断丰富。
附图说明
图1 是本发明的基于数据分析的学习效果评估系统的数据库结构示意图。
具体实施方式
本发明的基于数据分析的学习效果评估系统包括以下模块：
服务器端：用于存储数据库、发送试题、接收反馈信息和分析反馈信息；
教师端：用于教师维护数据库和接收反馈信息；
学生端：用于在线做题和接收反馈信息；
如图1可见，所述服务器端存储有以下数据库：
A、教师数据库，用于存储教师信息，包括以下字段：教师ID、教师姓名、科目ID；
B、学生数据库，用于存储学生信息，包括以下字段：学生ID、学生姓名、班级ID；
C、试题数据库，用于存储试题信息，包括以下字段：试题ID、所属科目、试题类型、试题分值、试题题干、标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，还包括至少一个用于记录试题特性的预留字段。
优选的，所述服务器端还存储有以下数据库：
D、多个试卷数据库，用于从试题数据库中抽取信息，并反馈给学生数据库中符合要求的学生ID；所述试卷数据库包括以下字段：试卷ID、科目ID、班级ID、测试时间、试题ID、学生ID；
E、多个答题数据库，所述答题数据库用于指定的学生ID根据试卷数据库答题并反馈信息，所述答题数据库记录以下信息：试卷ID、学生ID、试题ID、完成时长、学生答案、每题得分、当前试卷总分；
F、学校管理数据库，用于记录教师、班级、科目对应情况，包括以下字段：科目ID、班级ID、教师ID。
本发明还提供了一种基于数据分析的学习效果评估方法，包括以下步骤：
步骤1：系统初始化
向教师数据库录入教师信息；向学生数据库录入学生信息；向试题数据库录入试题信息；向学校管理数据库录入教师、班级、科目对应情况；
步骤2：抽题
教师使用教师ID登录系统，并从试题数据库抽出若干试题，形成一个试卷数据库；
步骤3、答题
步骤3.1，学生使用学生ID登录学习效果评估系统，并选择相应的试卷数据库开始测试；
步骤3.2，系统根据试卷数据库向学生客户端发送一道试题并开始计时，学生客户端完成当前答题后，将答案提交至服务器端；服务器端根据接收时间点和开始计时时间点记录当前题目完成时长，并将试卷ID、学生ID、试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录至答题数据库；
步骤3.3，重复步骤3.2，直至试卷数据库所有记录完成为止；
步骤4、判卷
系统将步骤3所得答题数据库与所述试题数据库相比对，根据学生答案与标准答案的吻合情况得出所有学生ID各自的每题得分及当前试卷总分。
优选的，该方法还包括以下步骤：
步骤5、学习状态分析
本步骤用于根据至少一个试卷数据库分析学生的学习状态，具体包括：
步骤5.1、知识点掌握情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少一个答题数据库中数据，并记录所述每题得分低于所述试题分值的对应试题ID，同时记录该试题ID所对应的考察知识点，统计所述学生ID与所述考察知识点的对应情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈；
步骤5.2、成长情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少两个答题数据库中数据，并记录所述当前试卷总分，比较多个当前试卷总分得出成长情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈。
优选的，该方法还包括以下步骤：
步骤6、教学效果分析
本步骤用于根据试题数据库、学校管理数据库、多个答题数据库分析每个教师ID对应教师的教学效果；具体包括：
最高分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，记录最高的当前试卷总分所对应的班级ID，并反馈比对结果；
平均分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，对班级ID相同的当前试卷总分求平均，并反馈比对结果。
优选的，该方法还包括以下步骤：
步骤7、学生复习
学生通过客户端登录系统，进入复习模块，选择相应的试卷数据库，系统依次向学生客户端出示试卷数据库中的试题ID所对应的试题题干并暂停，学生给出反馈后，根据试题ID从试题数据库中调取对应的标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，并反馈至学生客户端。
优选的，所述步骤3.2余步骤3.3之间还包括：
步骤3.25、实时评判
对于客观试题，记录学生客户端反馈的试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录，并根据试题ID将反馈数据与试题数据库中的标准答案、平均完成时间进行比对，将比对结果反馈给学生客户端。
实施例一
本实施例应用于某个年级共5个班级的数学月考。
步骤1：管理员向学校管理数据库录入教师、班级、科目对应情况；向教师数据库录入教师信息；管理员或教师向学生数据库录入学生信息；管理员或教师向试题数据库录入试题信息；教师在使用系统的过程中，也可实时添加试题信息；试题数据库支持文本、图形图像、音频、视频等多种格式。
步骤2：抽题
由某个教师使用教师ID登录系统，并从试题数据库抽出若干试题，形成一个试卷数据库。
步骤3、答题
步骤3.1，所述某个年级共5个班级的学生分别使用学生ID登录学习效果评估系统，并选择步骤2形成的试卷数据库开始测试。
步骤3.2，系统根据试卷数据库向学生客户端发送一道试题并开始计时，学生客户端完成当前答题后，将答案提交至服务器端；服务器端根据接收时间点和开始计时时间点记录当前题目完成时长，并将试卷ID、学生ID、试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录至答题数据库。
本步骤中，学生客户端客观支持多种答题模式，例如选择题、判断题以点击方式选择；填空题以客户端键盘录入；论述题、解答题等主观试题支持拍照录入等模式。本领域技术人员可以使用现有的多种数据库管理系统实现上述功能。
步骤3.3，重复步骤3.2，直至试卷数据库所有记录完成为止；对于学生客户端未完成的试题，可以选择跳过方式，答题数据库中相应记录为空。
步骤4、判卷
系统将步骤3所得答题数据库与所述试题数据库相比对，根据学生答案与标准答案的吻合情况得出所有学生ID各自的每题得分及当前试卷总分。
步骤5、学习状态分析
步骤5.1、按照单个学生ID，根据答题情况，分析单个学生的知识点掌握情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈；
步骤6、教学效果分析
最高分评比：在5个班级中，根据每个试卷ID对所有学生的多个答题数据库进行比对，记录最高的当前试卷总分所对应的班级ID，并反馈比对结果；
平均分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，对班级ID相同的当前试卷总分求平均，并反馈比对结果。
步骤7、学生复习
考试结束后，学生通过客户端登录系统，进入复习模块，选择相应的试卷数据库，系统依次向学生客户端出示试卷数据库中的试题ID所对应的试题题干并暂停，学生给出反馈后，根据试题ID从试题数据库中调取对应的标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，并反馈至学生客户端。
实施例二
在实施例一的基础上，多次对学生进行测试，再进行步骤5.2成长情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少两个答题数据库中数据，并记录所述当前试卷总分，比较多个当前试卷总分得出成长情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈。
实施例三
本实施例应用于外语听力作业。
某外语教师期待开展一次外语听力测试，搜寻试题数据库，发现有若干题的所属科目符合，且其中部分试题的试题题干包含可网络传输、客户端可播放的多媒体信息，试题类型包含选择题、填空题、判断题等题型，但是无法快速提取听力类题型形成试题数据库，管理员发现试题数据库中包括多个用于记录试题特性的预留字段，遂由管理员对该教师进行授权，教师将其中一个预留字段名称定义为听力相关、字段类型定义为逻辑值，并将数据库中符合听力测试要求的试题的该项字段设定为逻辑是。
步骤2：抽题
教师使用教师ID登录系统，设定筛选条件：所属科目为外语、听力相关为逻辑是，并从试题数据库抽出多种题型，形成一个试卷数据库；
步骤3、答题
步骤3.1，学生使用学生ID登录学习效果评估系统，并选择相应的试卷数据库开始测试；
步骤3.2，系统根据试卷数据库向学生客户端发送一道试题并开始计时，学生客户端完成当前答题后，通过点击选项的形式将答案提交至服务器端；服务器端根据接收时间点和开始计时时间点记录当前题目完成时长，并将试卷ID、学生ID、试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录至答题数据库；
步骤3.25、实时评判
对于选择题、判断题等客观试题，记录学生客户端反馈的试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录，并根据试题ID将反馈数据与试题数据库中的标准答案、平均完成时间进行比对，将比对结果反馈给学生客户端。由于采用实时评判模式，能很好的提高学习积极性。
步骤3.3，重复步骤3.2，直至试卷数据库所有记录完成为止。
本实施例中，使用预留字段对试题数据库中的试题增加属性描述，进一步方便了精细化管理。且，预留字段的新增定义以追加方式添加，原始数据库不需要做大的结构性调整，对其他教师的原有使用习惯也无影响。
预留字段使用举例：使用一个预留字段来描述该试题对应的学年，例如一年级、二年级；使用一个预留字段来进一步描述该试题对应的学年进度，例如上学期、下学期；使用一个预留字段来描述该试题是否为考试真题，总而言之，随着使用时间的延长，教师可以根据需要使用预留字段追加各种属性描述。得到相应授权后，教师可自主进行上述维护，系统数据库实现共享、共用、共同维护。
实施例四
本实施例应用于教师分析总结提高。
步骤8：教师使用教师ID登录系统，选择与其教师ID关联的多个答题数据库，选择某个考察知识点，对多个答题数据库中关联试题的每题得分字段、完成时长字段分别进行统计，对教学效果进行自我评估。
本发明主要适用于学校教育，也适用于其他教育类项目的评估。本发明的具体实施方式包括但不局限于上述实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但仍然落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于数据分析的学习效果评估系统，包括以下模块：
服务器端：用于存储数据库、发送试题、接收反馈信息和分析反馈信息；
教师端：用于教师维护数据库和接收反馈信息；
学生端：用于在线做题和接收反馈信息；
所述服务器端存储有以下数据库：
A、教师数据库，用于存储教师信息，包括以下字段：教师ID、教师姓名、科目ID；
B、学生数据库，用于存储学生信息，包括以下字段：学生ID、学生姓名、班级ID；
C、试题数据库，用于存储试题信息，包括以下字段：试题ID、所属科目、试题类型、试题分值、试题题干、标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，还包括至少一个用于记录试题特性的预留字段。
2.如权利要求1所述的基于数据分析的学习效果评估系统，其特征在于：所述服务器端还存储有以下数据库：
D、多个试卷数据库，用于从试题数据库中抽取信息，并反馈给学生数据库中符合要求的学生ID；所述试卷数据库包括以下字段：试卷ID、科目ID、班级ID、测试时间、试题ID、学生ID；
E、多个答题数据库，所述答题数据库用于指定的学生ID根据试卷数据库答题并反馈信息，所述答题数据库记录以下信息：试卷ID、学生ID、试题ID、完成时长、学生答案、每题得分、当前试卷总分；
F、学校管理数据库，用于记录教师、班级、科目对应情况，包括以下字段：科目ID、班级ID、教师ID。
3.一种基于数据分析的学习效果评估方法，包括以下步骤：
步骤1：系统初始化
向教师数据库录入教师信息；向学生数据库录入学生信息；向试题数据库录入试题信息；向学校管理数据库录入教师、班级、科目对应情况；
步骤2：抽题
教师使用教师ID登录系统，并从试题数据库抽出若干试题，形成一个试卷数据库；
步骤3、答题
步骤3.1，学生使用学生ID登录学习效果评估系统，并选择相应的试卷数据库开始测试；
步骤3.2，系统根据试卷数据库向学生客户端发送一道试题并开始计时，学生客户端完成当前答题后，将答案提交至服务器端；服务器端根据接收时间点和开始计时时间点记录当前题目完成时长，并将试卷ID、学生ID、试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录至答题数据库；
步骤3.3，重复步骤3.2，直至试卷数据库所有记录完成为止；
步骤4、判卷
系统将步骤3所得答题数据库与所述试题数据库相比对，根据学生答案与标准答案的吻合情况得出所有学生ID各自的每题得分及当前试卷总分。
4.如权利要求3所述的基于数据分析的学习效果评估方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
步骤5、学习状态分析
本步骤用于根据至少一个试卷数据库分析学生的学习状态，具体包括：
步骤5.1、知识点掌握情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少一个答题数据库中数据，并记录所述每题得分低于所述试题分值的对应试题ID，同时记录该试题ID所对应的考察知识点，统计所述学生ID与所述考察知识点的对应情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈；
步骤5.2、成长情况分析：按照单个学生ID读取其对应的至少两个答题数据库中数据，并记录所述当前试卷总分，比较多个当前试卷总分得出成长情况，并向教师客户端和学生客户端给出反馈。
5.如权利要求3所述的基于数据分析的学习效果评估方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
步骤6、教学效果分析
本步骤用于根据试题数据库、学校管理数据库、多个答题数据库分析每个教师ID对应教师的教学效果；具体包括：
最高分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，记录最高的当前试卷总分所对应的班级ID，并反馈比对结果；
平均分评比：根据每个试卷ID对多个答题数据库进行比对，对班级ID相同的当前试卷总分求平均，并反馈比对结果。
6.如权利要求3所述的基于数据分析的学习效果评估方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
步骤7、学生复习
学生通过客户端登录系统，进入复习模块，选择相应的试卷数据库，系统依次向学生客户端出示试卷数据库中的试题ID所对应的试题题干并暂停，学生给出反馈后，根据试题ID从试题数据库中调取对应的标准答案、难度级别、考察知识点、平均完成时间、推荐完成方法，并反馈至学生客户端。
7.如权利要求3所述的基于数据分析的学习效果评估方法，其特征在于，所述步骤3.2余步骤3.3之间还包括：
步骤3.25、实时评判
对于客观试题，记录学生客户端反馈的试题ID、当前试题对应的完成时长、学生答案记录，并根据试题ID将反馈数据与试题数据库中的标准答案、平均完成时间进行比对，将比对结果反馈给学生客户端。
8.如权利要求3所述的基于数据分析的学习效果评估方法，其特征在于：还包括步骤8：教师使用教师ID登录系统，选择与其教师ID关联的多个答题数据库，选择某个考察知识点，对多个答题数据库中关联试题的每题得分字段、完成时长字段分别进行统计。
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