CN111179661A - 一种基于溯源管理的教学系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于溯源管理的教学系统和方法，包括多个学生端、教师端以及服务器；其技术方案在于：多个学生端均按生物生长周期的阶段进行持续的数据采集，直至生物生长周期结束或学习阶段结束，并将各阶段数据存储在服务器中；教师端在所有学生端完成数据采集后，读取生物生长周期中的某一阶段，根据该阶段的数据对所有生物在该阶段的生长情况进行比较，得出比较样本；然后，教师端读取该样本对应的生长阶段的上一个或上几个阶段，直到找到影响该样本的源头因素。本发明利用溯源管理的方法，能够使数据管理方便并且提升教学效果。

Description

一种基于溯源管理的教学系统和方法

技术领域

本发明属于教学系统领域，特别涉及一种针对农林类专业课程而采用的溯源方式教学的系统及方法。

背景技术

众所周知的，植物学、树木学、花卉学、动物学等课程是高等院校农林类专业的重要课程，课程介绍各类生物的种类、形态、分布习性、观赏特性、繁殖、栽培管理等方面的知识，在农林类专业的课程教学中，与生物相关知识的认识与观察是非常重要的教学和研究内容。

农林类专业的技术和实践性突出。如树木花卉识别、土壤分析、植物繁殖与栽培、病虫害识别与防治、设计制图等课程都需要反复的实验与实训学习。

农林类专业的物侯周期性明显。农林类专业知识通常涉及植物、动物等具有生长发育繁殖周期的生物体，如花卉栽培、苗木生产、植物造型、盆景制作、树木花卉识别、病虫害防治等课程都具有显著的物侯周期性。

农林类专业教学与实践的开展对空间和时间要求高。农林类专业的许多教学和实践内容由于有空间和时间的要求，往往难以在课堂上呈现和检验，如树木花卉的识别、栽培与养护技术、植物栽培效果检验等都需要特定的场地和较长的时间才能进行。

农林类专业教学与实践的材料的局限性大。农林类专业的教学与实践材料通常与动植物相关，而动植物的种类成百上千，活体实物体积大造型复杂难以实例化教学，教学材料具有利用率低和不用重复利用的特点，因此在教学与实践应用时的局限性很大。

目前农林类专业在教学方面主要存在以下问题：

教学模式单一，教学手段陈旧，学生参与不够。农林类专业课程大部分采用传统的多媒体教学方式，也建立了线上课程学习资料，但与此相适应的教学模式还不完善。生物种类繁多，学生在学习过程中普遍存在繁琐、难记、易混、易忘等现象。目前课程的教学方法主要是采用PowerPoint、视频和实物观察等多种教学手段相结合的方式，利用校园的生物园、园林植物实验基地等教学实践场所开展理论和实践教学。在学习实践时，通常是学生种植植物并定期拍摄照片，老师通过照片或视频进行教学检查与辅导。

教学内容较为静态和死板，缺少认知体验。诸如动植物生长、病虫害发生等内容均是动态变化的过程，仅仅能够识别某一个时刻的静态特征是不够全面的。学生在课程学习时，仅仅通过图片、视频或实地考察的方式，只能了解到某个时间点的静态知识，很难生动具体的学习到动植物的动态生长过程和同类动植物间的细微差异，极易混淆给学生在记忆和识别不同种类生物造成不少困扰。即便是制作视频形式，也只能满足一段时间内的生物变化过程，难以形成动态、丰富的生物生长全过程的数据，无法全面掌握生物生长全过程的形态、特征、环境。

教学素材种类繁多，缺乏更新机制。农林类专业涉及到的各类动植物相关的教学内容种类繁杂，即使是教师也无法准确掌握所有生物种类和习性特征等，目前尚未出现汇集海量园林相关课程知识的教育信息化平台。教学素材在数据更新上滞后严重，目前课程中各类生物的教学素材主要依赖于教师收集或向第三方采购，例如生物的图片、视频、三维模型及专题数据库等，但这些数据属于阶段性成果数据，没有可持续的更新手段与机制。

由于农林类专业特征、外出参观不便、园林生物校内实训基地建设不完善等因素影响，使得该类课程教学过程还存在以下问题：

1、学生观察生物往往用手工文字记录结合照片的形式记录，时间一长非常杂乱，与生物生长阶段无法关联，数据混乱；

2、老师检查和辅导生物观察作业时只能依据手写的记录内容和照片，难以做到一对一针对性的检查；

3、课程结束后，无法有效保存学生每次的生物观察记录，损失了大量较好的教学素材与数据。

因此，农林类专业课程的教学系统与教学方法亟待提高。

发明内容

为了解决传统农林类专业教学系统存在的教学模式单一、教学手段陈旧、学生参与不够、教学内容静态、教学素材缺乏更新机制、数据混乱、无法一一针对性检查等问题，本发明提出了一种基于溯源管理的教学系统和方法，能够有效解决上述问题。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种基于溯源管理的教学系统，包括多个学生端、教师端以及服务器；其技术方案在于：多个学生端均按生物生长周期的阶段进行持续数据采集，直至生物生长周期结束或学习阶段结束，并将各阶段数据存储在服务器中；教师端在所有学生端完成数据采集后，读取生物生长周期中的某一阶段，根据该阶段的数据对所有生物在该阶段的生长情况进行比较，得出比较样本；然后，教师端读取该样本对应的生长阶段的上一个或上几个阶段，直到找到影响该样本的源头因素。

所述的学生端在按生物生长周期的阶段进行数据采集的过程中，同时采集学生的数据。

上述的一种基于溯源管理的教学系统，还包括后台管理模块；该后台管理模块与服务器进行连接，用于对使用者进行身份和/或权限分配。

一种基于溯源管理的教学方法，包括以下步骤：

S1.通过后台管理模块进行身份分配，确定学生端与教师端的使用者，并将该身份分配数据发送至服务器中存储；

S2.使用学生端的学生根据生物生长周期对生物的生长繁育情况进行采集，并将采集数据发送至服务器中的数据库中存储，直至生物生长周期结束；

S3.在生物生长周期结束后，使用教师端的教师在教学中，能够读取生物生长周期中的某一阶段，并将该阶段中所有的学生采集的数据并列展示，以进行比较，得到比较样本；同时，将比较样本进行标注，并存储在服务器中；

S4.根据S3步骤得到的比较样本进行溯源，依次查询对应该样本的上一个或上几个生长周期对应的数据，再依照生长阶段进行一一比较，直至找到影响该样本的源头因素；并将该源头因素存储在服务器中，

S5.将S4步骤获得的源头因素与该样本进行比对，明确该源头因素对样本的影响，形成结论存储在服务器中，以增强教学效果；

S6.将S1～S5步骤中存储在服务器中的数据形成数据库。

所述的S1步骤中的学生端的使用者需要提供生物类别、使用者的年级、班级以及学号。

所述的S2步骤中的学生端采集的数据包括对应生物生长周期记录的生物形态、天气情况、种植/养殖培育措施、生物照片以及生物视频。

所述的S6步骤中的数据库与教师端连接，能够根据学号或生物名称或源头因素查询数据。

所述的S1步骤中的教师端还可以是商业用户。

本发明的有益效果是：本发明利用溯源管理的方法，创新农林类专业教学系统，具有以下优点：

1.由于采用生物溯源的方法，带来能够对生物进行正反双向追踪溯源的优点。学生按照生物生长过程的时间阶段进行正向的观察记录，教师在教学查询时按照逆向方向即溯源的方式来查看生物的观察记录过程，以便找到影响生物生长的关键因素。

2.由于采用生物溯源教学系统，采集的数据持续保存、汇集和便于利用的优点。本系统可以持续保存各年级各班级学生的生物观察记录数据，也能保存教师的指导意见、评价建议，形成可供学生学习参考、教师教学使用的素材案例库，形成持续更新的数据库。该数据库可以对教职工或学生或外界开放，以提升生物栽培的整体水平。

3.由于采用溯源与教学相结合的方法，能够为学生、教师提供便利的学习和教学操作平台，显著提高学习和教学效率。

附图说明

图1为基于溯源管理的农林类专业教学系统的结构框图。

图2为基于溯源管理的农林类专业教学方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步的说明。

如图1，一种基于溯源管理的教学系统，包括多个学生端、教师端、服务器以及后台管理模块。

其中，该后台管理模块与服务器进行连接，用于对使用者进行身份和/或权限分配；其技术方案在于：在课程进行时，多个学生端均按生物生长周期的阶段进行数据采集，直至生物生长周期结束，并将各阶段数据存储在服务器中；教师端在所有学生端完成数据采集后，读取生物生长周期中的某一阶段，根据该阶段的数据对所有生物在该阶段的生长情况进行比较，得出比较样本；然后，教师端读取该样本对应的生长阶段的上一个或上几个阶段，直到找到影响该样本的源头因素；同时，根据该源头因素与上述的比较样本进行结合，加深学生印象，提升教学效果在教学过程中，可以通过本发明所述的农林类专业教学系统进行可视化教学，方便信息化管理。

所述的学生端在按生物生长周期的阶段进行数据采集的过程中，同时采集学生的数据；该学生数据只要为身份数据和生物分类数据，包括学生的年级、班级以及学号；在教师端，采集教师的工号等；同时，由于生物种类多，所以在此环节还可以采集生物分类，便于数据整理。

上述的基于溯源管理的农林类专业教学系统的主要功能是：学生运用本发明所述系统可按照生物自然生长过程来记录各类观察数据，教师可以通过溯源系统查看每个学生的生物观察和记录的情况，按溯源方式记录的生物观察数据能形成长期的海量数据库，既为学生观察记录生物提供了便利的工具，也为教师提供了检查学生学习情况的方法与工具，更能建立起长期的教学和实验的案例素材数据库。

总之，学生采用本发明提供的基于溯源管理的农林类专业教学系统作为生物观察记录的操作平台，按照生物生长过程定期记录观察的文字、照片、视频等内容，能够使记录数据与生物生长数据一一对应，保证数据不混乱。

2)本发明所述的基于溯源管理的农林类专业教学系统可以按照生物生长过程的观察记录顺序来展示，生物观察数据可记录文字、照片、视频及三维模型等图文并茂的各类数据。

3)教师在授课时通过多媒体课室打开本发明所述的基于溯源管理的农林类专业教学系统，可以查询和展示所有学生的生物观察情况，也可以在课程考核时对学生的观察记录内容进行评价、打分，实现一一考核。

4)所有学生的生物观察数据可以作为按照生物类别、年级、班级分门别类的保存，随时可以在溯源教学系统查询、浏览，课程讲授时可作为教学素材案例随时使用。

如图2，一种基于溯源管理的教学方法，包括以下步骤：

S1.身份数据采集：通过后台管理模块进行身份分配，确定学生端与教师端的使用者，需要使用者提供生物类别、使用者的年级、班级以及学号、教师工号等身份分配数据，并将该身份分配数据发送至服务器中存储；

S2.生物生长数据采集：使用学生端的学生根据生物生长周期对生物的生长情况进行采集，包括对应生物生长周期记录的生物形态、天气情况、种植措施、生物照片以及生物视频等，并将采集数据发送至服务器中的数据库中存储，直至生物生长周期结束；

S3.获得比较样本：在生物生长周期结束后，使用教师端的教师在教学中，能够读取生物生长周期中的某一阶段，并将该阶段中所有的学生采集的数据并列展示，以进行比较，得到比较样本；同时，将比较样本进行标注，并存储在服务器中；

S4.溯源法找到源头因素：根据S3步骤得到的比较样本进行溯源，依次查询对应该样本的上一个或上几个生长周期对应的数据，再依照生长阶段进行一一比较，直至找到影响该样本的源头因素；并将该源头因素存储在服务器中；

S5.溯源结果展示：将S4步骤获得的源头因素与该样本进行比对，明确该源头因素对样本的影响，形成结论存储在服务器中；在教学中，溯源结果可以通过视频，图像、三位模型等进行显示，以增强教学效果；

S6.形成数据库：将S1～S5步骤中存储在服务器中的数据形成数据库。

其中，溯源管理系统是利用现代信息管理技术给产品编号、保存相关管理与处理记录，从而可以查询产品整个生产、流通与消费过程的系统。溯源技术可以对产品进行正向、逆向的追踪回溯，按照产品生产、加工、流通过程进行双向的信息查询，目前在食品、药品、服饰、电子、渔船等各行各业都已应用。

为了使用方便，所述的S6步骤中的数据库与教师端连接，能够根据学号或生物名称或源头因素查询数据。

随着S6步骤所述数据库的不断更新，生物种类也在不断增加，一方面，教师在教学的过程中，可以因材施教；另一方面，随着数据库的增加，可以为商业用户提供一定的技术指导。此时，将教师端开放为商业用户，使数据库中的数据应用更加广泛。

需要明确的是：本文中所述的学生端和教师端可以是手持便携设备，如手机、平板电脑，也可以是PC端或者其他智能设备。

需要明确的是：本文中所述的服务器可以是云端服务器；服务器与学生端和教师端的数据交换可以是无线或有线模式。

需要明确的是：本文所述的观察和教学的对象可以是种植、养殖等各类农林牧渔类生物，如水稻、苹果、青蛙、兔子、牛、羊、鱼、虾等；观察记录的数据还可以来源于各类自动采集数据的物联网数据源，例如测量空气、土壤的环境传感器，测量植物茎杆尺寸的生长传感器。

另外，本文所述的生物生长周期包括：针对多年生植物的萌芽期、开花期、果实发育期、果实成熟期、落叶休眠期或者针对动物的出生、生长发育、繁殖、死亡四个阶段或者针对微生物的延滞期、对数期、稳定期、衰亡期。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于溯源管理的教学系统，包括多个学生端、教师端以及服务器；其特征在于：在教学过程中，多个学生端均按生物生长周期的阶段进行持续的数据采集，直至生物生长周期结束或学习阶段结束，并将各阶段数据存储在服务器中；教师端在所有学生端完成数据采集后，读取生物生长周期中的某一阶段，根据该阶段的数据对所有生物在该阶段的生长情况进行比较，得出比较样本；然后，教师端读取该样本对应的生长阶段的上一个或上几个阶段，直到找到影响该样本的源头因素。

2.根据权利要求1所述的一种基于溯源管理的教学系统，其特征在于：所述的学生端在按生物生长周期的阶段进行生物数据采集的过程中，同时采集学生的学习数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于溯源管理的教学系统，其特征在于：还包括后台管理模块；

该后台管理模块与服务器进行连接，用于对使用者进行身份和/或权限分配。

4.一种基于溯源管理的教学方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.通过后台管理模块进行身份分配，确定学生端与教师端的使用者，并将该身份分配数据发送至服务器中存储；

S2.使用学生端的学生根据生物生长周期对生物的生长情况进行采集，并将采集数据发送至服务器中的数据库中存储，直至生物生长周期结束；

S3.在生物生长周期结束或学生阶段结束后，使用教师端的教师在教学中，能够读取生物生长周期中的某一阶段，并将该阶段中所有的学生采集的数据并列展示，以进行比较，得到比较样本；同时，将比较样本进行标注，并存储在服务器中；

S4.根据S3步骤得到的比较样本进行溯源，依次查询对应该样本的上一个或上几个生长周期对应的数据，再依照生长阶段进行一一比较，直至找到影响该样本的源头因素；并将该源头因素存储在服务器中；

S5.将S4步骤获得的源头因素与该样本进行比对，明确该源头因素对样本的影响，形成结论存储在服务器中，以增强教学效果；

S6.将S1～S5步骤中存储在服务器中的数据形成数据库。

5.根据权利要求4所述的一种基于溯源管理的教学方法，其特征在于：所述的S1步骤中的学生端的使用者需要提供生物类别、使用者的年级、班级以及学号。

6.根据权利要求4所述的一种基于溯源管理的教学方法，其特征在于：所述的S2步骤中的学生端采集的数据包括对应生物生长周期记录的生物形态、天气情况、种植/养殖培育措施、生物照片以及生物视频。

7.根据权利要求4所述的一种基于溯源管理的教学方法，其特征在于：所述的S6步骤中的数据库与教师端连接，能够根据学号或生物名称或源头因素查询数据。

8.根据权利要求4所述的一种基于溯源管理的教学方法，其特征在于：所述的S1步骤中的教师端还可以是商业用户。

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