CN110807718A - 在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理办法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线教学平台中基于有限状态机的课后作业管理流程办法。包括如下步骤：1)建立课后作业的有限状态机模型，定义11个状态；各个状态间的状态变迁通过时间条件和动作进行触发；2)状态迁移路径分为三类：学生正常状态变迁、学生异常状态变迁和教师状态变迁；3)针对有限状态机模型，定义三张数据表，用于存储课后作业的所有信息；4)根据学生课后作业所处状态计算平时成绩；5)教师在平台题库中选择课后作业的题目与相关参数，平台根据本有限状态机模型自动完成对课后作业管理。本发明采用上述方法，构建出了一个在线教学平台中跟随课后的课后作业管理办法，帮助教师随时了解学生的课后作业的完成情况，实现平时成绩的管理。

Description

在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理办法

技术领域

本发明属于信息传输交互领域，具体涉及一种在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理办法。

背景技术

SPOC作为小型私有网络课程(Small Private Online Course)的缩写，是美国伯克利大学Armando Fox教授的发明，通常SPOC的学生人数在十几人到数百人之间，不会上千。SPOC对于慕课平台提供商如edX、Coursera来说可以带来一种新的赢利模式，即慕课开课老师可以授权某学校使用其课程材料进行对其学校学生的SPOC。为了支持这样的应用，慕课平台商都设计了SPOC系统。最简单的SPOC系统是复制慕课课程，只为有限的学生服务，即课程授权方式。但也有一些SPOC系统是在慕课平台上套SPOC，也就是说SPOC的学生可以参与慕课的讨论，但是有自己额外的学习任务和自己的私密讨论区。相对于慕课来说，SPOC可以用于专业教育，用在线课程的优势满足小规模、有特殊要求人群的需要，也许还可以有一定的收入回报。对于众多高校来说，SPOC就是使用慕课资源开展翻转课堂，在提供灵活性和有效性的同时，为学生带来纯慕课所缺失的完整的教育体验，包括师生的亲密接触。对于希望用大数据研究提升教学质量的研究人员来说，SPOC可能会比慕课更精准地提供有价值的研究数据。

2011年1月21日，腾讯公司推出微信，它是一种新兴的移动平台应用产品。微信平台本身提供群发消息、自动回复、素材管理、用户管理等功能，但由于其开发者权限限制，很多功能无法实现。值得庆幸的是，微信平台为第三方平台提供接口，开发者通过URL将第三方平台与微信平台连接，在第三方平台上编写代码所实现的功能可在微信平台上查看、操作、分享到朋友圈、发送给好友等。这使得微信平台能开发成一个功能非常完善的移动教育互动平台。

微信几乎适合所有智能手机，支持iOS、Android、WindowsPhone、Symbian和Blackberry等移动操作系统,大大降低了用户准入的门槛。同时，微信支持用户随时随地通过语音短信、视频、图片和文字进行信息共享和交流的功能。据了解，截止到2013年10月底，微信注册用户已超过6亿，2014年8月，其日活跃人数也已超过3.96亿人次。是亚洲地区最大用户群体的移动即时通讯软件。2015年春节期间，微信将联合各类商家推出春节“摇红包”活动，将送出金额超过5亿的现金红包。

移动互联网逐渐取代PC互联网。根据CNNIC第31次中国互联网络发展状况统计报告，随着移动设备的快速普及，2012年我国手机网民数量为4.2亿，网民数量中学生占据25.1％；友盟发布的《2013年中国年度移动互联网报告》显示，2013年第四季度中国活跃的智能设备(智能手机和平板电脑)数量超过7亿，并且还在呈持续上升的趋势。随着移动智能设备功能不断完善，移动互联网必将超越PC互联网。未来社会，移动互联网必将大放异彩，给人们的日常生活带来更大的便利。

云服务器高调崛起，相对于传统的物理服务器，云服务器因为其价格低廉、部署快速、按需索取、高维护性等优点广泛的被中小企业所采用。它的性能更加稳定高效，CPU、内存、硬盘等系统资源可达到充分利用，发挥最大效能，在虚拟空间中得到了拓展。同时，升级迁移更加灵活，因为每个用户的云服务器都是虚拟化组件，不受物理空间的限制，能够实现高效率的升级与拓展，进而避免了因更换机房或迁移服务器带来系统的差异。另外，管理也更加自主方便，用户可以完全控制虚拟机进行任何操作，也可以实现远程控制，在实际空间上实现了跨越式的管理。

目前软件市场上的各种APP较微信平台而言，需要客户自行下载、安装、注册，占手机内存，用户不愿下载安装，推广不易。在开发方面，也需要开发安卓和IOS两个系统的版本并且需要花费开发人员大量的时间设计页面和维护。而微信平台，受到微信庞大真实用户人群带来的优势，只需关注平台就可享受服务，易于推广。微信平台的代码量比APP轻，用户进入的门槛低，编程量小，易于入门，并且省去了Android和IOS跨平台的不便。

目前，基于PC端的在线学习平台已经非常多并且功能也做的非常完善，像网易云课堂、慕课、乔际等，但是基于移动端的在线教学互动平台几乎没有，即使有一些，功能也非常稀少单一，像我们所熟知的超级课程表、学校官方微信教务平台也仅实现单一的课表查询、成绩查询等简单查询功能，完全满足不了信息时代教师与学生对移动端在线学习互动的需求。随着移动端智能设备越来越普及，功能越来越完善，以及4G时代的到来和人们对新颖教学模式的需求，未来基于移动端的在线学习互动平台必然会成为主流趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线教学平台基于有限状态机的课后作业流程管理方法，为基于移动端的在线学习平台提供一种可行的流程事件管理策略。

为了实现上述发明目的，本发明具体采用的技术方案如下：

一种在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，由教师端和若干学生端通过云平台进行数据交互实现，方法包括如下步骤：

1)在云平台中建立课后作业的有限状态机模型，定义课后作业管理所需的若干个状态，并设置不同状态间变迁所需的时间条件和用户动作，各个状态间的状态变迁通过时间条件和动作进行触发；

2)在有限状态机模型中划分三类状态变迁路径：学生端正常状态变迁、学生端异常状态变迁和教师端状态变迁，并对于每一条迁移路径设置触发其状态变迁的时间条件和/或用户动作；

3)针对有限状态机模型，定义若干张数据表，用于存储课后作业的所有信息；

4)在云平台中设置成绩管理模块，用于实现平台对课后作业平时成绩的管理，平时成绩包括每次课后作业的得分和互评完成情况；

5)云平台收到教师端指定的课后作业题目信息以及设定的模型参数后，调取相应的课后作业题目发送给学生端，完成作业发布，再通过所述的有限状态机模型自动完成对课后作业的管理。

作为优选，所述的有限状态机模型中共定义11个状态，包括开始、缺、交、补、已互评、未互评、申诉中、申诉成功、申诉失败、教师批改和结束；其中，已互评与未互评状态具有两层含义，包括学生作业是否被互评的状态和学生是否完成互评任务的状态；状态变迁的触发条件中，时间条件包括提交截止时间t1、互评截止时间t2和申诉截止时间t3，动作包括学生提交作业、学生完成互评，学生申诉作业，教师批改作业以及教师发布课后作业，其中教师发布课后作业时需要设置是否可补交的参数M，M＝0和1分别表示不允许补交和允许补交；另外还有课后作业成绩S、学生互评成绩S1和教师批改成绩S2作为判断条件触发状态变迁。

作为优选，所述的状态变迁路径分为三类：学生端正常状态变迁、学生端异常状态变迁和教师端状态变迁：

所述学生端正常变迁路径为开始--缺--交--已互评--结束，其中：

1)开始--缺，收到作业发布指令，触发状态变迁；

2)缺--交，当t<t1时，收到学生提交的作业，触发状态变迁；

3)交--已互评，当t<t2时，收到互评，触发状态变迁；

4)已互评--结束，当t>t3,S＝S1时，触发状态变迁；

所述学生端状态异常变迁包括：

1)缺--补，当M＝1,t1<t<t3时,收到补交作业，触发状态变迁；

2)交--未互评，当t<t2时，未收到互评，触发状态变迁；

3)已互评--申诉中，当t<t3时，收到申诉，触发状态变迁；

4)缺--结束，当M＝0,t>t1时，未收到作业，或当M＝1,t>t3时，未收到补交作业，触发状态变迁；

5)补/未互评/申诉--教师批改，当t>t3时，收到补交作业/未互评作业/申诉作业，触发状态变迁；

6)教师批改--申诉成功/申诉失败，当S1≠S2/S1＝S2时，触发状态变迁；

7)教师批改/申诉成功/申诉失败--结束，当S＝S2时，触发状态变迁；

所述教师端状态变迁路径为开始--教师批改--结束，其中：

1)开始--教师批改，当t>t3时，收到补交作业、未互评作业和申诉作业，触发状态变迁；

2)教师批改--结束，当S＝S2时，收到教师批改，触发状态变迁。

作为优选，所述的数据表共三张，分别是课后作业成绩表、课后作业状态表、课后作业完成互评情况表，其中课后作业成绩表用于存放学生课后作业的成绩，课后作业状态表用于存放学生每次课后作业的状态，课后作业完成互评情况表用于存放学生完成互评的情况，以衡量学生互评任务的完成质量。

作为优选，所述的成绩管理模块中，平时成绩的计算公式如下：

其中，n为课后作业的次数，H_i为第i次课后作业是否提交，提交为1，未提交为0，q为提交作业在平时成绩中所占的百分比；R_i为第i次课后作业是否补交，补交为1，未补交为0，m为补交作业在平时成绩中所占的百分比；S_i为第i次课后作业的得分，S_总为第i次课后作业的总分；E_i为第i次课后作业是否完成互评，已互评为1，未互评为0，1-q为完成互评在平时成绩中所占的百分比；A_i为第i次课后作业是否被申诉成功，申诉成功为1，未申诉成功为0，p为被申诉成功在完成互评中所占的百分比。

作为优选，教师在平台题库中选择本次课后作业的题目与相关参数，平台根据本有限状态机模型自动完成对课后作业管理：

教师端向云平台发送布置课后作业的指令，然后选择试题列表，并选择是否随机出题，若选择随机出题，则选择题目数量，若选择不随机出题，则由教师端按照教师的输入信息从题库中选择题目，题目选择完成后继续选择所需完成该次课后作业的班级，然后填写作业名称，提交、互评、申诉的截止时间以及是否允许补交的参数，云平台收到教师端指定和输入的所有信息后，按照信息中的要求选择试题向学生端发布作业。

本发明采用上述方法，构建出了一个在线教学平台中跟随课后的课后作业场景的业务流程管理方法，实现在线学习平台中的高效事件管理。且该管理方法能够帮助教师随时了解学生的课后作业的完成情况，实现平时成绩的管理。

附图说明

图1是发布课后作业的逻辑框图；

图2是课后作业的状态迁移图；

图3是教师端浏览作业的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

下述的本具体实施方式中，以大学物理在线学习平台为例，服务器现采用新浪云服务器。通过在新浪云端部署代码和数据库实现功能，通过微信公众号提供的二次开发功能将公众号和新浪云端服务通过URL链接起来，实现在微信端调用新浪云端功能。采用新浪云+微信公众号的开发模式，开发周期短、添加删除功能简单、开发成本低、管理成本低、资源利用率高。

学生终端和教师终端采用的均是安装有微信的手机，用户可通过关注相应微信公众号即可使用部署在新浪云端的功能。

下面具体阐述一下本发明的方案实现方式。

在本实施例中提供了在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，该方法以搭载由微信小程序的手机作为教师端和学生端，一般学生端具有多个，具体以实际学生人数为准，各移动端通过云平台进行数据交互实现，方法包括如下步骤：

(1)在云平台中建立课后作业的有限状态机模型，定义课后作业管理所需的若干个状态，并设置不同状态间变迁所需的时间条件和用户动作，各个状态间的状态变迁通过时间条件和动作进行触发。在本实施例中，有限状态机模型中共定义11个状态，包括开始、缺、交、补、已互评、未互评、申诉中、申诉成功、申诉失败、教师批改和结束；其中，已互评与未互评状态具有两层含义，包括学生作业是否被互评的状态和学生是否完成互评任务的状态；状态变迁的触发条件中，时间条件包括提交截止时间t1、互评截止时间t2和申诉截止时间t3，动作包括学生提交作业、学生完成互评，学生申诉作业，教师批改作业以及教师发布课后作业，其中教师发布课后作业时需要设置是否可补交的参数M，M＝0和1分别表示不允许补交和允许补交；另外还有课后作业成绩S、学生互评成绩S1和教师批改成绩S2作为判断条件触发状态变迁。

(2)在有限状态机模型中划分三类状态变迁路径：学生端正常状态变迁、学生端异常状态变迁和教师端状态变迁，并对于每一条迁移路径设置触发其状态变迁的时间条件和/或用户动作。

下面为了便于表述，以“--”符号作为有限状态机模型中现态和次态之间的连接符，即“A--B”表示一个状态迁移事件，A为现态，即指当前所处的状态，B为次态，即条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。“A--B”的迁移需要满足一定条件，当条件被满足，将会触发一个动作或者执行一次状态的迁移。

在本实施例中，有限状态机模型中的三类状态迁移路径以及各自的触发条件分别设计如下：

学生端正常变迁路径为开始--缺--交--已互评--结束，其中：

1)开始--缺，收到作业发布指令，触发状态变迁；

2)缺--交，当t<t1时，收到学生提交的作业，触发状态变迁；

3)交--已互评，当t<t2时，收到互评，触发状态变迁；

4)已互评--结束，当t>t3,S＝S1时，触发状态变迁；

学生端状态异常变迁包括：

1)缺--补，当M＝1,t1<t<t3时,收到补交作业，触发状态变迁；

2)交--未互评，当t<t2时，未收到互评，触发状态变迁；

3)已互评--申诉中，当t<t3时，收到申诉，触发状态变迁；

4)缺--结束，当M＝0,t>t1时，未收到作业，或当M＝1,t>t3时，未收到补交作业，触发状态变迁；

5)补/未互评/申诉--教师批改，当t>t3时，收到补交作业/未互评作业/申诉作业，触发状态变迁；

6)教师批改--申诉成功/申诉失败，当S1≠S2/S1＝S2(这两个条件分别对应前述的申诉成功和申诉失败)时，触发状态变迁；

7)教师批改/申诉成功/申诉失败--结束，当S＝S2时，触发状态变迁；

教师端状态变迁路径为开始--教师批改--结束，其中：

1)开始--教师批改，当t>t3时，收到补交作业、未互评作业和申诉作业，触发状态变迁；

2)教师批改--结束，当S＝S2时，收到教师批改，触发状态变迁。

总体而言，学生端的路径较为复杂，而教师端对路径较为简单，因此本方法可以大大减少教师端的工作量，节省教学时间。

(3)针对有限状态机模型，定义若干张数据表，用于存储课后作业的所有信息。本实施例中，数据表共三张，表名分别是课后作业成绩表(homework_score)、课后作业状态表(homework_state)、课后作业完成互评情况表(homework_evaluation)。其中课后作业成绩表用于存放学生课后作业的成绩，课后作业状态表用于存放学生每次课后作业的状态，课后作业完成互评情况表用于存放学生完成互评的情况，以衡量学生互评任务的完成质量。homework_score的字段包括id、hid、name、score,id为学生注册的id，name为学生姓名，score分别表示每次课后作业的得分，flag的取值对应的是第几次的课后作业，如flag＝1，则score为第一次课后作业的成绩。homework_state的字段包括id、name、handin_state、flag,id为学生注册的id，name学生姓名，hom1_state...hom16_state分别表示16次课后作业的状态。homework_evaluation的字段包括id、name、hom1、hom2...hom16,id为学生注册的id，name为学生姓名，hom1...hom16分别表示学生16次课后作业的互评任务的完成情况。

(4)在云平台中设置成绩管理模块，用于实现平台对课后作业平时成绩的管理，平时成绩包括每次课后作业的得分和互评完成情况。本实施例的成绩管理模块中，平时成绩的计算公式如下：

其中，n为课后作业的次数，H_i为第i次课后作业是否提交，提交为1，未提交为0，q为提交作业在平时成绩中所占的百分比；R_i为第i次课后作业是否补交，补交为1，未补交为0，m为补交作业在平时成绩中所占的百分比；S_i为第i次课后作业的得分，S_总为第i次课后作业的总分；E_i为第i次课后作业是否完成互评，已互评为1，未互评为0，1-q为完成互评在平时成绩中所占的百分比；A_i为第i次课后作业是否被申诉成功，申诉成功为1，未申诉成功为0，p为被申诉成功在完成互评中所占的百分比。

由于，平时成绩包括每次课后作业的得分、互评完成情况，举例来说，可以设置课后作业的成绩占平时成绩的60％，互评成绩占40％，若课后作业为补交，则只能拿平时成绩的50％，被申诉成功在互评中所占比例为40％，一学期共发布15次课后作业，则平时成绩的计算公式如下：

(5)云平台收到教师端指定的课后作业题目信息以及设定的模型参数后，调取相应的课后作业题目发送给学生端，完成作业发布，再通过所述的有限状态机模型自动完成对课后作业的管理。本实施例中，作业发布的具体方法为：

教师端向云平台发送布置课后作业的指令，然后选择试题列表，并选择是否随机出题，若选择随机出题，则选择题目数量，若选择不随机出题，则由教师端按照教师的输入信息从题库中选择题目，题目选择完成后继续选择所需完成该次课后作业的班级，然后填写作业名称，提交、互评、申诉的截止时间以及是否允许补交的参数，云平台收到教师端指定和输入的所有信息后，按照信息中的要求选择试题向学生端发布作业。

作为一种示例，最后发布作业如图1所示。发布作业后，课后作业的状态迁移如图2所示。教师可以随时在平台上看到每位学生所处的状态，如图3所示，从而实现有限状态机模型自动完成对课后作业的管理。

基于上述流程管理方法，教师在题库中选择课后作业的题目集并填写相关参数，系统根据模型和方法完成对课后作业的流程管理。而且教师仅需要选择试题并发布作业，平台可以根据建立的模型和方法自动对随堂测试进行流程管理。而且，通过学生互评的方式，可以由学生端完成大部分的试题批改任务，教师端仅需要仅对于出现异议的申诉事件或者异常的未互评事件进行批改，因此能够大大降低教师的日常作业批改压力。而且，云平台系统还能够自动根据学生答题情况进行分析，得出学生对知识点的掌握情况：学生进行完测试之后，系统可以将各学生的答题情况展示给教师，教师可以整体查看分析结果

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，其特征在于，由教师端和若干学生端通过云平台进行数据交互实现，方法包括如下步骤：

1)在云平台中建立课后作业的有限状态机模型，定义课后作业管理所需的若干个状态，并设置不同状态间变迁所需的时间条件和用户动作，各个状态间的状态变迁通过时间条件和动作进行触发；

2)在有限状态机模型中划分三类状态变迁路径：学生端正常状态变迁、学生端异常状态变迁和教师端状态变迁，并对于每一条迁移路径设置触发其状态变迁的时间条件和/或用户动作；

3)针对有限状态机模型，定义若干张数据表，用于存储课后作业的所有信息；

4)在云平台中设置成绩管理模块，用于实现平台对课后作业平时成绩的管理，平时成绩包括每次课后作业的得分和互评完成情况；

5)云平台收到教师端指定的课后作业题目信息以及设定的模型参数后，调取相应的课后作业题目发送给学生端，完成作业发布，再通过所述的有限状态机模型自动完成对课后作业的管理。

2.根据权利要求1所述的在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，其特征在于，所述的有限状态机模型中共定义11个状态，包括开始、缺、交、补、已互评、未互评、申诉中、申诉成功、申诉失败、教师批改和结束；其中，已互评与未互评状态具有两层含义，包括学生作业是否被互评的状态和学生是否完成互评任务的状态；状态变迁的触发条件中，时间条件包括提交截止时间t1、互评截止时间t2和申诉截止时间t3，动作包括学生提交作业、学生完成互评，学生申诉作业，教师批改作业以及教师发布课后作业，其中教师发布课后作业时需要设置是否可补交的参数M，M＝0和1分别表示不允许补交和允许补交；另外还有课后作业成绩S、学生互评成绩S1和教师批改成绩S2作为判断条件触发状态变迁。

3.根据权利要求1所述的在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，其特征在于，所述的状态变迁路径分为三类：学生端正常状态变迁、学生端异常状态变迁和教师端状态变迁：

所述学生端正常变迁路径为开始--缺--交--已互评--结束，其中：

1)开始--缺，收到作业发布指令，触发状态变迁；

2)缺--交，当t<t1时，收到学生提交的作业，触发状态变迁；

3)交--已互评，当t<t2时，收到互评，触发状态变迁；

4)已互评--结束，当t>t3,S＝S1时，触发状态变迁；

所述学生端状态异常变迁包括：

1)缺--补，当M＝1,t1<t<t3时,收到补交作业，触发状态变迁；

2)交--未互评，当t<t2时，未收到互评，触发状态变迁；

3)已互评--申诉中，当t<t3时，收到申诉，触发状态变迁；

4)缺--结束，当M＝0,t>t1时，未收到作业，或当M＝1,t>t3时，未收到补交作业，触发状态变迁；

5)补/未互评/申诉--教师批改，当t>t3时，收到补交作业/未互评作业/申诉作业，触发状态变迁；

6)教师批改--申诉成功/申诉失败，当S1≠S2/S1＝S2时，触发状态变迁；

7)教师批改/申诉成功/申诉失败--结束，当S＝S2时，触发状态变迁；

所述教师端状态变迁路径为开始--教师批改--结束，其中：

1)开始--教师批改，当t>t3时，收到补交作业、未互评作业和申诉作业，触发状态变迁；

2)教师批改--结束，当S＝S2时，收到教师批改，触发状态变迁。

4.根据权利要求1所述的在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，其特征在于，所述的数据表共三张，分别是课后作业成绩表、课后作业状态表、课后作业完成互评情况表，其中课后作业成绩表用于存放学生课后作业的成绩，课后作业状态表用于存放学生每次课后作业的状态，课后作业完成互评情况表用于存放学生完成互评的情况，以衡量学生互评任务的完成质量。

5.根据权利要求1所述的在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，其特征在于，所述的成绩管理模块中，平时成绩的计算公式如下：

其中，n为课后作业的次数，H_i为第i次课后作业是否提交，提交为1，未提交为0，q为提交作业在平时成绩中所占的百分比；R_i为第i次课后作业是否补交，补交为1，未补交为0，m为补交作业在平时成绩中所占的百分比；S_i为第i次课后作业的得分，S_总为第i次课后作业的总分；E_i为第i次课后作业是否完成互评，已互评为1，未互评为0，1-q为完成互评在平时成绩中所占的百分比；A_i为第i次课后作业是否被申诉成功，申诉成功为1，未申诉成功为0，p为被申诉成功在完成互评中所占的百分比。

6.根据权利要求1所述的在线教学平台中基于有限状态机的课后作业流程管理方法，其特征在于，所述作业发布的方法为：

教师端向云平台发送布置课后作业的指令，然后选择试题列表，并选择是否随机出题，若选择随机出题，则选择题目数量，若选择不随机出题，则由教师端按照教师的输入信息从题库中选择题目，题目选择完成后继续选择所需完成该次课后作业的班级，然后填写作业名称，提交、互评、申诉的截止时间以及是否允许补交的参数，云平台收到教师端指定和输入的所有信息后，按照信息中的要求选择试题向学生端发布作业。

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