CN109949189A - 一种线上教学互动效果评价方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线上教学互动效果评价方法与装置，涉及在线教育技术领域，包括硬件子系统和软件子系统，所述硬件子系统通过操作系统与软件子系统连接，所述软件子系统包括接收模块、存储模块、计算模块、显示模块，所述接收模块通过程序接口与所述存储模块相连接，所述存储模块通过程序接口分别与所述计算模块和所述接收模块相连接，所述计算模块通过程序接口分别与所述存储模块和所述显示模块相连接，通过本方案的实施，解决教学互动效果评价方法缺失、不能对教学活动改善提供及时有效的反馈的问题，该方法可以在当堂课程结束时，自动及时地对本课堂的师生互动效果进行细致和客观的评估，从而有针对性地帮助教师改善课堂教学过程。

Description

一种线上教学互动效果评价方法与装置

技术领域

本发明涉及在线教育技术领域，尤其涉及一种线上教学互动效果评价方法与装置。

背景技术

在线教育近年来如火如荼，推动教育行业发生着广泛和深刻的变革。互联网和信息技术为跨时空整合教育资源、提高资源使用效率和提高教学质量带来可能。在线组卷和题库系统、在线1对1教学和在线直播等在线教育资源和教学方式极大的方便和改变了人们的学习方式。在开展在线1对1或者1对多实时教学时，对于课堂上师生的互动效果，一般是学生和教师在课外做主观的满意度评价，这种方式对教学互动效果的评估缺乏客观和细化，无法对教学活动提供及时有效的改善建议。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种线上教学互动效果评价方法与装置，用于解决教学互动效果评价方法缺失、无法对教学活动改善提供及时有效的反馈建议的问题。该方法可以在当堂课程结束时，自动及时地对本课堂的师生互动效果进行细致和客观的评估，从而有针对性地帮助教师改善课堂教学过程。本发明的另一目的在于提出一种线上教学互动效果评价装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何快速、客观的解决线上教学互动效果评价，以达到对教学活动改善提供及时有效的反馈的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种线上教学互动效果评价装置，包括硬件子系统和软件子系统，所述硬件子系统通过操作系统与软件子系统连接，所述软件子系统包括接收模块、存储模块、计算模块、显示模块，所述接收模块通过程序接口与所述存储模块相连接，所述存储模块通过程序接口分别与所述计算模块和所述接收模块相连接，所述计算模块通过程序接口分别与所述存储模块和所述显示模块相连接，所述显示模块通过程序接口与所述计算模块相连接。

进一步的，所述接收模块用于采集教师学生的上课语音、白板书写数据。

进一步的，所述存储模块，用于存储录入的教师学生语音和白板书写数据，用于保存课堂互动效果评价结果。

进一步的，所述计算模块，用于对教师学生语音数据和白板手写数据进行识别分析，统计教师学生的行为分布，对课堂互动效果进行定量评估。

进一步的，所述显示模块，将课堂互动效果评价结果显示给教师、学生和教务，帮助教师和教育机构改进教学过程。

进一步的，所述硬件子系统包括教师客户端设备、学生客户端设备、在线教学系统服务器，所述教师客户端设备、学生客户端设备、在线教学系统服务器之间通过网络进行通信。

进一步的，所述教师客户端设备、学生客户端设备、在线教学系统服务器均包括计算机系统，所述计算机系统包括内存、硬盘、处理器、输入/输出设备、通信端口，所述内存、硬盘、处理器、输入/输出设备通过总线进行通信。

本发明还提供了一种线上教学互动效果评价方法，包括以下步骤：

步骤1、教师学生基于线上教学系统进行课堂教学；

步骤2、教学系统记录教师学生语音交互行为数据；

步骤3、基于语音识别技术统计教师学生交互行为分布；

步骤4、基于课堂交互分析方法评估本课时师生互动效果。

进一步的，所述步骤3、基于语音识别技术统计教师学生交互行为分布方法包括以下步骤：

步骤301、读取当堂课程教师和学生的语音数据；

步骤302、将整个课堂的语音以一定采样时间间隔分段采样；

步骤303、对每段语音进行特征提取；

步骤304、根据每段语音的特征判别属于教师言语还是学生言语；

步骤305、结合教师课件播放、白板书写数据统计教师学生行为分布。

进一步的，所述步骤4、根据每段语音的特征判别属于教师言语还是学生言语方法包括以下步骤：

步骤410、录入教师和学生的一段语音数据；

步骤420、对教师和学生的语音数据分别进行特征提取；

步骤430、基于提取的特征进行语音识别模型训练；

步骤440、保存语音识别模型。

相对于现有技术，本发明提供的线上教学互动效果评价方法与装置，可以在当堂课程结束时，自动及时地对本课堂的师生互动效果进行细致和客观的评估，从而有针对性地帮助教师改善课堂教学过程。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的线上教学互动效果评价装置的组成示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的线上教学系统示意图；

图3是本发明的一个较佳实施例的所能运行的计算机结构示意图；

图4是本发明的一个较佳实施例的线上教学互动效果评价方法的流程示意图；

图5是本发明的一个较佳实施例的获取教师学生交互行为分布示意图；

图6是本发明的一个较佳实施例的语音识别判别函数训练过程示意图。

其中，100-线上教学互动效果评价方法，200-硬件子系统，210-网络，221-学生客户端设备，222-在线上课软件，231-教师客户端设备，232-在线教学软件，241-在线教学系统服务器，242-数据库等软件，300-获取教师学生交互行为分布的一个实施示例，400-语音识别判别函数的训练过程示例，500-软件子系统，501-接收模块，502-存储模块，503-计算模块，504-显示模块，600-计算机系统，610-输入/输出设备，620-总线，630-内存，640-硬盘，650-处理器，660-通信端口，670-局域网/广域网。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1和图2所示，本发明一个较佳实施例线上教学互动效果评价方法与装置，包括硬件子系统200和软件子系统500，硬件子系统200通过操作系统与软件子系统500连接。

软件子系统500包括接收模块501、存储模块502、计算模块503、显示模块504，接收模块501通过程序接口与存储模块502相连接，存储模块502通过程序接口分别与计算模块503和接收模块501相连接，计算模块503通过程序接口分别与存储模块502和显示模块504相连接，显示模块504通过程序接口与计算模块503相连接。其中，

接收模块501，线上教学系统用于采集教师学生的上课语音、白板书写等数据。

存储模块502，用于存储录入的教师学生语音和其他数据，用于保存课堂互动效果评价结果。

计算模块503，用于对教师学生语音数据和白板手写等数据进行识别分析，统计教师学生的行为分布，对课堂互动效果进行定量评估。

显示模块504，将课堂互动效果评价结果显示给教师、学生和教务，帮助教师和教育机构改进教学过程。

硬件子系统200包括教师客户端设备231、学生客户端设备221、在线教学系统服务器241，教师客户端设备231、学生客户端设备221、在线教学系统服务器241之间通过网络210进行通信。其中，

网络210，学生客户端设备221、教师客户端设备231和在线教学系统服务器241通过网络210进行相关数据交互、传输，网络210可以是有线网、无线网、Internet广义网等。

学生通过学生客户端设备221进行上课，学生客户端设备221可以是个人电脑、平板电脑和智能手机等。学生客户端设备221上运行有在线上课软件222，在线上课软件222可以是独立运行的运用，或者基于web端的网页运用；学生可以通过在线上课软件222实时与教师进行视频和语音交流、回答问题，并且看到教师讲解的课件、手写板等信息。

教师通过教师客户端设备231进行，教师客户端设备231可以是个人电脑、平板电脑和智能手机等。教师客户端设备231上运行有在线教学软件232，在线教学软件232可以是独立运行的运用，或者基于web端的网页运用；教师可以通过在线教学软件232实时与学生进行视频和语音交流，播放课件、进行手写板书写等。

在线教学系统服务器241提供线上教学的功能服务，例如在线教学系统服务器241上面运行有数据库等软件242，用于存储课堂视频、语音、课件切换时间点和手写板书写数据等。可选地，在线教学系统服务器241进行语音识别等技术处理，生成教师学生行为分布，对教学互动效果进行评估。

在图2中，教师客户端设备231、学生客户端设备221、在线教学系统服务器241均包括计算机系统600。如图3所示，计算机系统600包括内存630、硬盘640、处理器650、输入/输出设备610、通信端口660，内存630、硬盘640、处理器650、输入/输出设备610通过总线620进行通信。

上述实施例线上教学互动效果评价方法包括：教师学生基于线上教学系统进行课堂教学；教学系统记录教师学生语音等交互行为数据；基于语音识别技术统计教师学生交互行为分布；基于课堂交互分析方法评估本课时师生互动效果。

图4是本发明实施例线上教学互动效果评价方法100流程示意图，该方法包括如下步骤：

步骤1教师学生基于线上教学系统教学。一般地，课堂以线上1对1或者1对多(1个教师对多个学生)的实时互动方式进行；课程可以是中小学各门学科或者大学专业课程。

步骤2教学系统记录教师学生语音等交互行为数据。可选地，记录的课堂交互行为数据有教师和学生的上课言语、教师手写白板的行为、学生回答问题的行为等。

步骤3基于语音识别技术统计教师学生交互行为分布。根据步骤2教学系统记录教师学生语音等交互行为数据存储的交互行为数据，可选地，参见图5，获取教师学生交互行为分布的一个实施示例300包括：

步骤301读取当堂课程教师和学生的语音数据。

步骤302将整个课堂的语音以一定采样时间间隔分段采样。可选地，采样的时间间隔可以是10秒，20秒或者30秒等。

步骤303对每段语音进行特征提取。可选地，提取的特征可以是梅尔倒谱系数(Mel-scale Frequency Cepstral Coefficients，MFCC)或者该段语音的功率谱估计。

步骤304根据每段语音的特征判别属于教师言语还是学生言语。可选地，参见图6，语音识别判别函数的训练过程示例400包括：

步骤410录入教师和学生的一段语音数据。可选地，可以在课堂开始之前，让教师和学生在上课系统上做30秒钟的录音，每人各自读一段标准文字。

步骤420对教师和学生的语音数据分别进行特征提取。可选地，提取的特征可以是梅尔倒谱系数(Mel-scale Frequency Cepstral Coefficients，MFCC)或者该段语音的功率谱估计。

步骤430基于提取的特征进行语音识别模型训练。可选地，分类器模型可以是支持向量机(support vector machine，SVM)或者逻辑回归(Logistic Regression)。

步骤440保存语音识别模型。该语音识别模型可在步骤304根据每段语音的特征判别属于教师言语还是学生言语对课堂的每段语音进行教师或学生言语的判别。

步骤305结合教师课件播放、白板书写等数据统计教师学生行为分布。针对课堂语音中存在的沉默期，结合教师白板书写、学生上传问题答案的数据，统计出每个采样间隔的教师学生行为。

步骤4基于课堂交互分析方法评估本课时师生互动效果。可选地，可采用Student-Teacher分析法对教学过程进行定量分析，计算教师行为占有率以及行为转化率。或者，计算交互行为交叉熵，定量表征课堂交互深度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线上教学互动效果评价装置，其特征在于，包括硬件子系统和软件子系统，所述硬件子系统通过操作系统与所述软件子系统连接，所述软件子系统包括接收模块、存储模块、计算模块、显示模块，所述接收模块通过程序接口与所述存储模块相连接，所述存储模块通过程序接口分别与所述计算模块和所述接收模块相连接，所述计算模块通过程序接口分别与所述存储模块和所述显示模块相连接，所述显示模块通过程序接口与所述计算模块相连接。

2.如权利要求1所述的线上教学互动效果评价装置，其特征在于，所述接收模块用于采集教师学生的上课语音、白板书写数据。

3.如权利要求1所述的线上教学互动效果评价装置，其特征在于，所述存储模块，用于存储录入的教师学生语音和白板书写数据，用于保存课堂互动效果评价结果。

4.如权利要求1所述的线上教学互动效果评价装置，其特征在于，所述计算模块，用于对教师学生语音数据和白板手写数据进行识别分析，统计教师学生的行为分布，对课堂互动效果进行定量评估。

5.如权利要求1所述的线上教学互动效果评价装置，其特征在于，所述显示模块，将课堂互动效果评价结果显示给教师、学生和教务，帮助教师和教育机构改进教学过程。

6.如权利要求1所述的线上教学互动效果评价装置，其特征在于，所述硬件子系统包括教师客户端设备、学生客户端设备、在线教学系统服务器，所述教师客户端设备、所述学生客户端设备、所述在线教学系统服务器之间通过网络进行通信。

7.如权利要求6所述的线上教学互动效果评价装置，其特征在于，所述教师客户端设备、所述学生客户端设备、所述在线教学系统服务器均包括计算机系统，所述计算机系统包括内存、硬盘、处理器、输入/输出设备、通信端口，所述内存、所述硬盘、所述处理器、所述输入/输出设备、所述通信端口通过总线进行通信。

8.如权利要求1-7任意一项所述的线上教学互动效果评价装置的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、教师学生基于线上教学系统进行课堂教学；

步骤2、所述教学系统记录教师学生语音交互行为数据；

步骤3、基于语音识别技术统计教师学生交互行为分布；

步骤4、基于课堂交互分析方法评估本课时师生互动效果。

9.如权利要求8所述的线上教学互动效果评价装置的评价方法，其特征在于，所述步骤3、基于语音识别技术统计教师学生交互行为分布包括以下步骤：

步骤301、读取当堂课程教师和学生的语音数据；

步骤302、将整个课堂的语音以一定采样时间间隔分段采样；

步骤303、对每段语音进行特征提取；

步骤304、根据每段语音的特征判别属于教师言语还是学生言语；

步骤305、结合教师课件播放、白板书写数据统计教师学生行为分布。

10.如权利要求9所述的线上教学互动效果评价装置的评价方法，其特征在于，所述步骤4、根据每段语音的特征判别属于教师言语还是学生言语包括以下步骤：

步骤410、录入教师和学生的一段语音数据；

步骤420、对教师和学生的语音数据分别进行特征提取；

步骤430、基于提取的特征进行语音识别模型训练；

步骤440、保存语音识别模型。