CN111461495A - 基于建筑信息模型的智能教学系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于建筑信息模型的智能教学系统及方法，以混合云或私有云的方式搭建，系统包含教学管理系统、课程制作系统及实操评测系统；管理员在教学管理系统中录入教师信息，教师在课程制作系统中录入计划学期教授课程或者购买与系统匹配的课程；教师可在课程制作系统中出相应知识点课后习题，并基于BIM模型软件出BIM模型实操题，同时教师录入所授课程相关学生与班级信息，每个学生具有账号及密码，学生根据课程进程登录教学管理系统学生端学习相应内容，学习过程中可查看相应视频、BIM模型、图纸信息，并且可进行课后习题训练、参加课程考试，完成后查看得分；也可登陆实操评测系统进行课程中包含的BIM实战操作题训练，完成后查看得分。

Description

基于建筑信息模型的智能教学系统及方法

技术领域

本发明涉及教学技术领域，具体涉及基于建筑信息模型的智能教学系统及方法。

背景技术

随着计算机技术的普及以及互联网的发展，教学系统也开始引入教学过程中，这些多种多样的教学产品丰富了教师的教学手段，简化教师对教学设施的操作，提高教学的效率。

现在常用的教学系统，一般主要是由教师进行建筑信息模型实战教学操作而学生进行相应的学习操作，实战教学深度由教师根据其教学经验单方面把控，如果是经验丰富的教师其实战教学深度的把控往往不会出现差错，而对于实战教学经验并不丰富的新教师来说，实战教学深度的把控往往并不合适。并且教学内容单一，学生学习枯燥，不易理解，教师教学管理工作量大。虽然目前已有基于网络和多媒体手段的教学平台与教学模式，但这些教学系统更偏向于通用的教学领域，并没有针对工程建设行业的内容特点及教学特点进行任何的拓展与优化，特别是涉及建筑信息模型(BIM模型)的教学领域中，由于大量的实践操作，传统教学系统更是无法满足其实践教学与评测的过程。在工程行业信息化如火如荼的今天，工程行业相关课程涉及大量的建筑信息模型(BIM模型)教学及测试，由于模型文件大，传统方式在教学电脑上浏览讲解，无法实现共享，学生不能同步操作，并且建筑信息模型(BIM模型)测试由教师手动评判分数，教师工作量巨大且评分不客观。因此，需要提供一种多样化、智能化、直观的建筑信息模型(BIM模型)自动评分且具有吸引力的教学系统来对教师进行教学辅助。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于建筑信息模型的智能教学管理系统及方法、课程制作系统及实操评测系统，用于解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于，包括有：教学管理系统、课程制作系统与实操评测系统；

所述课程制作系统、实操评测系统、教学管理系统均与建筑信息模型教育平台私有云服务器连接，用于所述实操评测系统与所述教学管理系统共享所述教学管理系统中的用户账户；

所述教学管理系统包括管理员端、教师端与学生端；所述课程制作系统包括有教师端；所述实操评测系统包括教师端与学生端；其中：

所述教师端用于登陆课程制作系统制作相关课程内容、课后练习题，以及在实操评测系统中列出关于建筑信息模型各章节知识点的实操题目，并根据教学大纲要求及考纲要求设置相关评分点；以及用于在教学管理系统中设置班级、教学计划；以及接收学生的学习程度、接收学生对课程各章节知识点的掌握情况；

所述学生端用于接收教学管理系统传输的学习指令，展示关于建筑信息模型中各章节的相关知识点，呈现对应的课后练习题；以及用于一个或多个学生登陆实操评测系统进行建筑信息模型实操题的测评，并显示所述一个或多个学生提交建筑信息模型后得到的评分成绩；测评时完成的所述建筑信息模型能够在公有云轻量化模型服务器或私有云轻量化模型服务器中实时查看；

所述管理员端用于发布管理员的控制指令，自定义院校结构；并通过所述建筑信息模型教育平台私有云服务器分别与所有的教师端和学生端进行数据传输。

可选地，所述教师端还可登录课程制作系统，通过所述课程制作系统提供课程制作向导，创建新的课程教学内容；并在向导中提供图片、模型、图纸文件、多媒体、建筑信息模型等形式的课程数据关联与整合；以及所述教师通过所述课程制作系统生成向导添加题库，所述题库与建筑信息模型的课程名称、章、节相互关联；

所述教师端还可登陆所述教学管理系统设置关于所述建筑信息模型的课程，在所述课程制作系统中录入对应的课程，并在所述教学管理系统中制定各个课程的教学计划。

可选地，所述教学管理系统中的学生端展示的建筑信息模型中各章节的相关知识点包括建筑信息模型的教学视频、建筑信息模型、建筑信息模型的相关图纸；其中，所述教学视频可以直接点击播放，所述建筑信息模型可以在显示窗口实时浏览。

可选地，所述教学管理系统中的教师端接收的学生的学习程度包括有学生的平均正确率，所述平均正确率的计算如下：

平均正确率＝学生平均分数/考题总分；

所述教师端还用于将所述平均正确率以百分比和/或柱状图的形式进行显示。

可选地，所述教学管理系统中的教师端接收的学生对课程各章节知识点的掌握情况包括有学生的平均进度，所述平均进度的计算如下：

平均进度＝参与练习人数/课程总人数；

所述教师端还用于将所述平均进度以百分比和/或柱状图的形式进行显示。

可选地，所述实操评测系统还包括有对实操题的进行系统自动评分，具体包括有：

S10，判断当前学生测评时的建筑信息模型的坐标与实操评测系统中的答案坐标是否一致；若一致，则进行步骤S20；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S20，判断当前学生测评时的建筑信息模型的类型与实操评测系统中的答案类型是否一致；若一致，则进行步骤S30；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S30，判断当前学生测评时的建筑信息模型的规格与实操评测系统中的答案规格是否一致；若一致，则进行步骤S40；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S40，对当前学生测评时的建筑信息模型的评分项进行逐项评分，生成当前学生的实操题测评成绩。

可选地，所述教学管理系统还包括有对试卷的评分，具体包括有：

S100，获取当前学生在当前测评试卷中完成的客观题、主观题和实操题的系统自动评分；

S200，判断是否需要进行对主观题和实操题的系统自动评分进行复核；若需要进行复核，则进行步骤S300；若不需要进行复核，则进行步骤S400；

S300，对主观题、实操题进行复核，确认系统自动评分或对调整系统自动评分；

S400，获取客观题、主观题和实操题在步骤S200中的系统自动评分和/或步骤S300中的调整系统自动评分，对客观题、主观题和实操题进行分数累加，生成当前学生在当前测评试卷中的总得分。

本发明还提供一种基于建筑信息模型的智能教学方法，包括有以下步骤：

教师端用于登录课程制作系统制作相关课程内容、课后练习题，以及在实操评测系统中列出关于建筑信息模型各章节知识点的实操题目，并根据教学大纲要求及考纲要求设置相关评分点；以及用于在教学管理系统中设置班级、教学计划；以及接收学生的学习程度、接收学生对课程各章节知识点的掌握情况；

学生端用于接收教学管理系统传输的学习指令，展示关于建筑信息模型中各章节的相关知识点，呈现对应的课后练习题；以及用于一个或多个学生登陆实操评测系统进行建筑信息模型实操题的测评，并显示所述一个或多个学生提交建筑信息模型后得到的评分成绩；测评时完成的所述建筑信息模型能够在基于云的轻量化模型服务器或私有云轻量化模型服务器中实时查看；

管理员端通过所述建筑信息模型教育平台私有云服务器分别与所有的教师端和学生端进行数据传输，用于接收管理员的控制指令，自定义院校结构。

如上所述，本发明提供一种基于建筑信息模型的智能教学管理系统及方法，具有以下有益效果：本发明以混合云或私有云的方式搭建，系统包含教学管理系统、课程制作系统及实操评测系统。管理员在教学管理系统中录入教师信息，教师根据系统的功能版本在课程制作系统中录入计划学期教授课程或者购买与系统匹配的相关课程，课程包含各章节内容知识点、知识点相关视频、建筑信息模型(BIM模型)、相关练习题等。教师可在课程制作系统教师端出相应知识点课后习题，也可在基于BIM软件的实操评测系统上出课程相应章节知识点的建筑信息模型(BIM模型)实操题，所有操作题目均具备自动评分功能。在教学管理系统中，教师录入所授课程相关学生与班级信息，每个学生具有一个账号及密码，学生根据课程进程登录教学管理系统学生端学习相应内容，学习完成后可查看相应视频、建筑信息模型(BIM模型)、相关图纸信息，并且可进行课后习题训练、参加课程考试、完成后查看得分；也可登陆实操评测系统进行课程中包含的实战操作题训练，完成后查看得分。学生经过内容教学，相应视频、模型辅助、课后题训练，达到快速深入的学习知识，同时学生的学习痕迹教师可以在教学管理系统教师端清晰查看，随时掌握学生的学习动态。本发明通过录入当前学期的教师信息和学生信息；当前学期的教师根据所述学生信息制定当前学期的教学计划，制作符合当前学期的教学计划的课程；记录所有学生学习当前学期所有教师录入的课程的学习状态，学生可根据计划进行相关课程学习，课后题、实操题训练，增加对知识的了解。本发明提供的课程教学系统及方法，能够将学生的学习信息反馈给教师，由教师根据学生的学习信息指定教学计划，录入对应的教学课程，方便教师对当前学期教学的进度进行适当的控制和调整；从而解决经验不丰富的教师对教学进度把控不准确的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为基于建筑信息模型的智能教学系统的原理连接示意图；

图2为实操题评分的流程示意图；

图3为学生学习平均进度及课后题练习平均正确率的计算流程示意图；

图4为测评试卷评分的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明基于建筑信息模型的智能教学系统及方法具体实例进行详细的描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术原理，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1至图4，本实施例提供一种基于建筑信息模型的智能化教学系统，包括教学管理系统、课程制作系统与实操评测系统；

所述课程制作系统、实操评测系统、教学管理系统均与建筑信息模型教育平台私有云服务器连接，用于所述实操评测系统与所述教学管理系统共享所述教学管理系统中的用户账户；

所述教学管理系统包括管理员端、教师端与学生端；所述课程制作系统包括有教师端；所述实操评测系统包括教师端与学生端；其中，

所述教师端用于登陆课程制作系统制作相关课程内容、课后练习题，以及在实操评测系统中列出关于建筑信息模型各章节知识点的实操题目，并根据教学大纲要求及考纲要求设置相关评分点；以及用于在教学管理系统中设置班级、教学计划；以及接收学生的学习程度、接收学生对课程各章节知识点的掌握情况；

所述学生端用于接收教学管理系统传输的学习指令，展示关于建筑信息模型中各章节的相关知识点，呈现对应的课后练习题；以及用于一个或多个学生登陆实操评测系统进行建筑信息模型实操题的测评，并显示所述一个或多个学生提交建筑信息模型后得到的评分成绩；测评时完成的所述建筑信息模型能够在公有云轻量化模型服务器或私有云轻量化模型服务器中实时查看；

所述管理员端用于发布管理员的控制指令，自定义院校结构；并通过所述建筑信息模型教育平台私有云服务器分别与所有的教师端和学生端进行数据传输。院校结构包括分校区划分、学院划分、学院下各专业设置、各专业班级设置。

具体地，智能化教学管理系统、实操评测系统，其中智能化管理系统为主要系统，实操评测系统为辅助系统，实操评测系统的数据会同步到智能化管理系统中。系统背后底层数据及前期平台数据搭建需由管理员设置，智能化教学管理系统与实操评测系统均分教师端与学生端。系统管理员前期负责结构搭建，院校组织结构、院系划分、专业划分及相关教师数据录入，院校教育计划及相关要求文件发布，教师账号权限设置。管理员设置教师账号后，教师可根据账号密码登录教学管理系统，根据教学计划设置相应BIM课程。也可购买系统自有的相关课程，这样教师无需花大量的时间备课。设置好课程名称后，教师登录课程制作系统进行内容设置。课程内容分章、节、小节及每一个小节中的知识点，教师可先搭建课程的章、节、小节，再补充小节里面的知识点。单个知识点的主要内容、讲义均围绕知识点展开，阐述知识点的相关内容、含义，同时在知识点内容界面上设置视频、模型、图纸等上传窗口。其中视频为知识点相关的案例视频，学生可跟着视频学习，较深的理解知识；模型为知识点相关建筑信息模型(BIM模型)，通过轻量化处理上传，学生端可实时旋转浏览；其中二维图纸为知识点相关图纸。教师逐一完善知识点形成课程内容。系统课程不只是包含知识点内容，每个知识点还需设置相关考题，考题包含单选题、多选题、判断题、问答题。考题内容包含考题的主干，选项设置，正确答案设置，以便系统能自动阅卷。

课程内容设置完成后，课程的内容会同步到教学管理系统中，教师登录教学管理系统把教学计划与课程进行映射，形成课程内容进度计划。教师还可根据实际情况设置期中、期末考试，考试试卷可通过各知识点的练习题按教师设置的题型分布、分值设置进行自动组卷，教师也可根据自己的想法增加考题。学生选课完成后，形成各课程学生名单，教师根据名单在系统内设置相应课程学生信息，把对应课程的学习账号及学习密码推送给对应学生。

教师还可通过实操评测系统，在各个知识点后设置实操题。实操题是按题目的要求及图纸创建相应的建筑信息模型(BIM模型)。模型包含正确的位置、标高、厚度等空间几何尺寸，同时也包含材质、强度等级、设备参数等非几何信息。教师登录实操评测系统后，可通过已有模型或者自建模型出实操题。通过已有模型出实操题的前期步骤如下：已有模型复制命名为定位文件，只保留文件中的标高轴网，然后清理文件，文件作为学生考试的基础模型文件。然后打开已有模型，选取与考题描述一致的模型元素作为正确的评测对比文件，然后指定到教学管理系统中课程的章、节、小节知识点中，与之关联作为知识点后的实操题。

通过自建模型出实操题的前期步骤如下：教师新建模型，创建标高轴网作为定位文件，然后创建与题目描述一致的建筑信息模型(BIM模型)，选中模型作为正确的评测标准答案，标准答案将以加密的xml格式记录，随同定位文件一同指定到教学管理系统中课程的章、节、小节的知识点中，与之关联作为知识点后的实操题。通过已有模型或者自建模型出实操题的后续步骤均相同：根据选取的建筑信息模型(BIM模型)，教师设置评分项，比如“柱”在空间位置正确的情况下名称1分、截面1分、材质1分等，设置整个模型的评分原则及分数分布，然后形成该实操题的总得分。教师可根据本系统一一设置实操题。

在一些实施例中，实操评测系统还包括有对实操题的进行系统自动评分，实操题评分流程如图2所示，具体包括有：

S10，判断当前学生测评时的建筑信息模型的坐标与实操评测系统中的答案坐标是否一致；若一致，则进行步骤S20；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S20，判断当前学生测评时的建筑信息模型的类型与实操评测系统中的答案类型是否一致；若一致，则进行步骤S30；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S30，判断当前学生测评时的建筑信息模型的规格与实操评测系统中的答案规格是否一致；若一致，则进行步骤S40；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S40，对当前学生测评时的建筑信息模型的评分项进行逐项评分，生成当前学生的实操题测评成绩。

对实操题的进行系统自动评分的具体规则如下：学生登陆实操评测系统开始答题后会下载该题目答案到本地，由学生模型里的所有元素和老师答案里的所有元素逐个循环对比，首先比对的是模型坐标，坐标根据模型的特性分组，包括点图元坐标、线图元坐标和面图元坐标；对于点图元坐标，则进行直接对比，对于线与面图元坐标考虑到学生制作模型可能会出现不同的绘制方向，所以坐标对比时要考虑到线性图元及面图元的坐标反转的情况，利用遍历对比的算法进行各以保障坐标的一致性。当学生模型中的某个元素坐标与老师答案模型里的某个元素坐标一致时：情况1，在判断该元素类型是否与标准答案元素类型一致，比如学生制作的是结构柱，老师答案也是结构柱，那么再继续判断下面的具体得分项目，比如顶高、底高、截面尺寸......。具体得分项的值如果正确，即可得到该得分项的分值。学生考试的总分是所有元素坐标一致并且元素类型一致的前提下具体得分项总和。情况2，当该元素类型与答案元素类型不一致，比如学生制作的是结构柱，但该坐标上老师考察的是一个门，那么该类型下所有的得分项将不再进行考察，全是0分。

在一些实施例中，学生根据教师提供的自己的账号、密码信息，登陆教学管理系统，进入教学管理系统查看教师发给自己的学习任务，相关的课程知识点只有达到规定的时间才能进行课程学习，学习时学生可阅读知识点的内容，可点击旁边对应相关联的视频进行多媒体学习，也可轻量化浏览建筑信息模型(BIM模型)，通过查看二维图纸增加对知识的理解，加深对知识的掌握。学生在学习的过程中有疑问可以向老师咨询，提出问题，老师可在系统上回复，实现在教学管理系统上教师和学生互动。

学生学习完相关知识点后，可以点击知识点界面上的习题进行自我检测，考察自己对知识的掌握程度。如知识掌握不准确，可根据正确答案及时修正自己对知识的理解，没有掌握，再反复学习、加深对知识的理解与记忆，直至掌握为止。学生自我评测，教师不参与题目评改，系统自动评判，不但学生测试方便，同时也大大减少教师的工作量。更有教师可以在后台看到学生的学习轨迹及测试情况，系统学生学习平均进度及课后题练习平均正确率展示流程详图3，相应章节的学习进度和正确率按下面的算法在系统中以图表的形式呈现，教师对学生的学习情况、知识掌握情况一目了然。

教学管理系统中的教师端接收的学生的学习程度包括有学生的平均正确率，平均正确率的计算如下：

平均正确率＝学生平均分数/考题总分；

教学管理系统中的教师端还用于将平均正确率以百分比和/或柱状图的形式进行显示。

教学管理系统中的教师端接收的学生对课程各章节知识点的掌握情况包括有学生的平均进度，平均进度的计算如下：

平均进度＝参与练习人数/课程总人数；

教学管理系统中的教师端还用于将平均进度以百分比和/或柱状图的形式进行显示。

如果大部分学生没有按计划学习，教师则中途不断提醒学生、监督学生学习，学生对知识的掌握情况也可根据学生的课后习题测试进行判断，如果测试分值不高、哪些知识学生错误多，教师可以在课堂上针对这些知识再给学生重复讲解，直到学生掌握为止，这是传统教学无法实现的。

对于BIM模型的学习，创建完整的建筑信息模型(BIM模型)是基本功，必须熟练准确掌握。学生可通过实操评测系统进行BIM实操训练。传统建筑信息模型(BIM模型)实操训练，教师布置好题目后，学生创建建筑信息模型(BIM模型)，传送给老师，老师的评审工作量巨大，评分受主观因素影响，非常不科学。然而本系统克服了这些不足，学生登录实操评测系统后，可以查看所学课程相关章、节、小节知识点后的实操题，然后选择相应的实操题进行答题，下载相应的定位文件，点击开始答题，然后根据题目要求进行建筑信息模型(BIM模型)创建。每道实操题有时间限制，系统在学生点击开始答题后开始计时，并在屏幕上显示，便于学生知道时间情况。学生答题如果超时，则系统自动阻止实操操作并提供向导上传当前已完成的模型答案，然后根据教师设置的评测正确模型及相应的评分项，按评分规则进行自动评分，评分结果学生可以查看，知道自己的不足。学生在规定时间内完成模型创建后，点击完成答题，然后根据提示保存并上传模型，系统根据提交模型进行评分，评分结果学生同样可查看，了解自己实操建模的情况。同时学生的实操考试轨迹及情况会同步到教学管理系统相应课程中，教师可以了解学生的实操学习情况及建模水平，便于修正自己的教学内容与计划。

在一些实施例中，期中、期末，学生根据教学计划及老师要求进行相应的考试。学生可登录教学管理系统查看自己的考试任务，考试时间未到，学生只能看见考试简介，不能进行考试。到达时间后，学生进行题目作答，题目是教师根据题库组卷或者自己出部分题目，题目一般包括单选题、多选题、判断题、简答题、实操题等，学生完成试卷后，提交答题，评分流程详图4，系统实现试卷自动评分、对于主观题及实操题教师可进行修正，形成学生分数分布情况报告(最高分、最低分、平均分、分数排名等)，教师自动查看，教师基本不用花时间进行阅卷，可以快速得到成绩及成绩分布数据。

具体地，所述教学管理系统还包括有对试卷的自动评分，具体包括有：

S100，获取当前学生在当前测评试卷中完成的客观题、主观题和实操题的系统自动评分；

S200，判断是否需要进行对主观题和实操题的系统自动评分进行复核；若需要进行复核，则进行步骤S300；若不需要进行复核，则进行步骤S400；

S300，对主观题、实操题进行复核，确认系统自动评分或对调整系统自动评分；

S400，获取客观题、主观题和实操题在步骤S200中的系统自动评分和/或步骤S300中的调整系统自动评分，对客观题、主观题和实操题进行分数累加，生成当前学生在当前测评试卷中的总得分。

传统教学，各门课程的教学讲义及相关资料在老师个人手中，资源共享很差，并且课程内容因人而已，很难得到优化积累。本智能教学系统，每个老师的课程均电子化存在于系统中，课程可以通过各个学期得到不断优化、修正、积累，题库也可以不断丰富，后续教学可以直接使用，不用重新备课，教师花更少的时间反而增加教学质量。同时系统上的课程数量也可以得到积累，形成海量的数字化教学资源。每学年学生的学习情况、考试情况也可以在系统上留痕，实现学生学习的大数据分析。

本发明提供一种基于建筑信息模型的智能教学系统，以混合云或私有云的方式搭建，系统包含教学管理系统、课程制作系统及实操评测系统。管理员在教学管理系统中录入教师信息，教师根据系统的功能版本在课程制作系统中录入计划学期教授课程或者购买与系统匹配的相关课程，课程包含各章节内容知识点、知识点相关视频、建筑信息模型(BIM模型)、相关练习题等。教师可在课程制作系统教师端出相应知识点课后习题，也可在基于BIM软件的实操评测系统上出课程相应章节知识点的建筑信息模型(BIM模型)实操题，所有操作题目均具备自动评分功能。在教学管理系统中，教师录入所授课程相关学生与班级信息，每个学生具有一个账号及密码，学生根据课程进程登录教学管理系统学生端学习相应内容，学习完成后可查看相应视频、建筑信息模型(BIM模型)、相关图纸信息，并且可进行课后习题训练、参加课程考试、完成后查看得分；也可登陆实操评测系统进行课程中包含的实战操作题训练，完成后查看得分。学生经过内容教学，相应视频、模型辅助、课后题训练，达到快速深入的学习知识，同时学生的学习痕迹教师可以在教学管理系统教师端清晰查看，随时掌握学生的学习动态。

本发明还提供一种基于建筑信息模型的智能教学方法，利用智能系统中的教学管理系统、课程制作系统与实操评测系统来实现的智能教学方法。

课程制作系统、实操评测系统、教学管理系统均与建筑信息模型教育平台私有云服务器连接，用于实操评测系统与教学管理系统共享教学管理系统中的用户账户；

教学管理系统包括管理员端、教师端与学生端；课程制作系统包括有教师端；实操评测系统包括教师端与学生端；其中，

教师端用于登陆课程制作系统制作相关课程内容、课后练习题，以及在实操评测系统中列出关于建筑信息模型各章节知识点的实操题目，并根据教学大纲要求及考纲要求设置相关评分点；以及用于在教学管理系统中设置班级、教学计划；以及接收学生的学习程度、接收学生对课程各章节知识点的掌握情况；

学生端用于接收教学管理系统传输的学习指令，展示关于建筑信息模型中各章节的相关知识点，呈现对应的课后练习题；以及用于一个或多个学生登陆实操评测系统进行建筑信息模型实操题的测评，并显示一个或多个学生提交建筑信息模型后得到的评分成绩；测评时完成的建筑信息模型能够在公有云轻量化模型服务器或私有云轻量化模型服务器中实时查看；

管理员端通过建筑信息模型教育平台私有云服务器分别与所有的教师端和学生端进行数据传输，用于发布管理员的控制指令，自定义院校结构。

关于智能教学系统方面的功能及效果，参见上述内容，此处不再进行赘述。

在一些实施例中，实操评测系统还包括有对实操题的进行系统自动评分，实操题评分流程如图2所示，具体包括有：

S10，判断当前学生测评时的建筑信息模型的坐标与实操评测系统中的答案坐标是否一致；若一致，则进行步骤S20；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S20，判断当前学生测评时的建筑信息模型的类型与实操评测系统中的答案类型是否一致；若一致，则进行步骤S30；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S30，判断当前学生测评时的建筑信息模型的规格与实操评测系统中的答案规格是否一致；若一致，则进行步骤S40；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S40，对当前学生测评时的建筑信息模型的评分项进行逐项评分，生成当前学生的实操题测评成绩。

对实操题的进行系统自动评分的具体规则如下：学生在完成建筑信息模型后会下载该题目答案到本地，由学生模型里的所有元素和老师答案里的所有元素逐个循环对比，首先比对的是模型坐标，坐标根据模型的特性分组，包括点图元坐标、线图元坐标和面图元坐标；对于点图元坐标，则进行直接对比，对于线与面图元坐标考虑到学生制作模型可能会出现不同的绘制方向，所以坐标对比时要考虑到线性图元及面图元的坐标反转的情况，利用遍历对比的算法进行各以保障坐标的一致性。当学生模型中的某个元素坐标与老师答案模型里的某个元素坐标一致时：情况1，在判断该元素类型是否与标准答案元素类型一致，比如学生制作的是结构柱，老师答案也是结构柱，那么再继续判断下面的具体得分项目，比如顶高、底高、截面尺寸......。具体得分项的值如果正确，即可得到该得分项的分值。学生考试的总分是所有元素坐标一致并且元素类型一致的前提下具体得分项总和。情况2，当该元素类型与答案元素类型不一致，比如学生制作的是结构柱，但该坐标上老师考察的是一个门，那么该类型下所有的得分项将不再进行考察，全是0分。

在一些实施例中，期中、期末，学生根据教学计划及老师要求进行相应的考试。学生可登录教学管理系统查看自己的考试任务，考试时间未到，学生只能看见考试简介，不能进行考试。到达时间后，学生进行题目作答，题目是教师根据题库组卷或者自己出部分题目，题目一般包括单选题、多选题、判断题、简答题、实操题等，学生完成试卷后，提交答题，评分流程详图4，系统实现试卷自动评分、对于主观题及实操题教师可进行修正，形成学生分数分布情况报告(最高分、最低分、平均分、分数排名等)，教师自动查看，教师基本不用花时间进行阅卷，可以快速得到成绩及成绩分布数据。

具体地，所述教学管理系统还包括有对试卷的自动评分，具体包括有：

S100，获取当前学生在当前测评试卷中完成的客观题、主观题和实操题的系统自动评分；

S200，判断是否需要进行对主观题和实操题的系统自动评分进行复核；若需要进行复核，则进行步骤S300；若不需要进行复核，则进行步骤S400；

S300，对主观题、实操题进行复核，确认系统自动评分或对调整系统自动评分；

S400，获取客观题、主观题和实操题在步骤S200中的系统自动评分和/或步骤S300中的调整系统自动评分，对客观题、主观题和实操题进行分数累加，生成当前学生在当前测评试卷中的总得分。

传统教学，各门课程的教学讲义及相关资料在老师个人手中，资源共享很差，并且课程内容因人而已，很难得到优化积累。本智能教学系统，每个老师的课程均电子化存在于系统中，课程可以通过各个学期得到不断优化、修正、积累，题库也可以不断丰富，后续教学可以直接使用，不用重新备课，教师花更少的时间反而增加教学质量。同时系统上的课程数量也可以得到积累，形成海量的数字化教学资源。每学年学生的学习情况、考试情况也可以在系统上留痕，实现学生学习的大数据分析。

本发明提供一种基于建筑信息模型的智能教学方法，以混合云或私有云的方式搭建，系统包含教学管理系统、课程制作系统及实操评测系统。管理员在教学管理系统中录入教师信息，教师根据系统的功能版本在课程制作系统中录入计划学期教授课程或者购买与系统匹配的相关课程，课程包含各章节内容知识点、知识点相关视频、建筑信息模型(BIM模型)、相关练习题等。教师可在课程制作系统教师端出相应知识点课后习题，也可在基于BIM软件的实操评测系统上出课程相应章节知识点的建筑信息模型(BIM模型)实操题，所有操作题目均具备自动评分功能。在教学管理系统中，教师录入所授课程相关学生与班级信息，每个学生具有一个账号及密码登陆学生端，学生根据课程进程登录教学管理系统学生端学习相应内容，学习完成后可查看相应视频、建筑信息模型(BIM模型)、相关图纸信息，并且可进行课后习题训练、参加课程考试、完成后查看得分；也可登陆实操评测系统进行课程中包含的实战操作题训练，完成后查看得分。学生经过内容教学，相应视频、模型辅助、课后题训练，达到快速深入的学习知识，同时学生的学习痕迹教师可以在教学管理系统教师端清晰查看，随时掌握学生的学习动态。本发明通过录入当前学期的教师信息和学生信息；当前学期的教师根据所述学生信息制定当前学期的教学计划，制作符合当前学期的教学计划的课程；记录所有学生学习当前学期所有教师录入的课程的学习状态，学生可根据计划进行相关课程学习，课后题、实操题训练，增加对知识的了解。本发明提供的课程教学系统及方法，能够将学生的学习信息反馈给教师，由教师根据学生的学习信息指定教学计划，录入对应的教学课程，方便教师对当前学期教学的进度进行适当的控制和调整；从而解决经验不丰富的教师对教学进度把控不准确的问题。

综上所述，本发明有效克服了现有教学系统技术中针对工程建设行业专业的教学，特别是建筑信息模型教学的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡举所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于，包括有：教学管理系统、课程制作系统与实操评测系统；

所述课程制作系统、实操评测系统、教学管理系统均与建筑信息模型教育平台私有云服务器连接，用于所述实操评测系统与所述教学管理系统共享所述教学管理系统中的用户账户；

所述教学管理系统包括管理员端、教师端与学生端；所述课程制作系统包括有教师端；所述实操评测系统包括教师端与学生端；其中：

所述教师端用于登陆课程制作系统制作相关课程内容、课后练习题，以及在实操评测系统中列出关于建筑信息模型各章节知识点的实操题目，并根据教学大纲要求及考纲要求设置相关评分点；以及用于在教学管理系统中设置班级、教学计划；以及接收学生的学习程度、接收学生对课程各章节知识点的掌握情况；

所述学生端用于接收教学管理系统传输的学习指令，展示关于建筑信息模型中各章节的相关知识点，呈现对应的课后练习题；以及用于一个或多个学生登陆实操评测系统进行建筑信息模型实操题的测评，并显示所述一个或多个学生提交建筑信息模型后得到的评分成绩；测评时完成的所述建筑信息模型能够在公有云轻量化模型服务器或私有云轻量化模型服务器中实时查看；

所述管理员端用于发布管理员的控制指令，自定义院校结构；并通过所述建筑信息模型教育平台私有云服务器分别与所有的教师端和学生端进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于：所述教师端还可登录课程制作系统，通过所述课程制作系统提供课程制作向导，创建新的课程教学内容；并在向导中提供图片、模型、图纸文件、多媒体、建筑信息模型等形式的课程数据关联与整合；以及所述教师通过所述课程制作系统生成向导添加题库，所述题库与建筑信息模型的课程名称、章、节相互关联；

所述教师端还可登陆所述教学管理系统设置关于所述建筑信息模型的课程，在所述课程制作系统中录入对应的课程，并在所述教学管理系统中制定各个课程的教学计划。

3.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于：所述教学管理系统中的学生端展示的建筑信息模型中各章节的相关知识点包括建筑信息模型的教学视频、建筑信息模型、建筑信息模型的相关图纸；其中，所述教学视频可以直接点击播放，所述建筑信息模型可以在显示窗口实时浏览。

4.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于：所述教学管理系统中的教师端接收的学生的学习程度包括有学生的平均正确率，所述平均正确率的计算如下：

平均正确率＝学生平均分数/考题总分；

所述教师端还用于将所述平均正确率以百分比和/或柱状图的形式进行显示。

5.根据权利要求1或4所述的基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于：所述教学管理系统中的教师端接收的学生对课程各章节知识点的掌握情况包括有学生的平均进度，所述平均进度的计算如下：

平均进度＝参与练习人数/课程总人数；

所述教师端还用于将所述平均进度以百分比和/或柱状图的形式进行显示。

6.根据权利要求1所述的基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于：所述实操评测系统还包括有对实操题的进行系统自动评分，具体包括有：

S10，判断当前学生测评时的建筑信息模型的坐标与实操评测系统中的答案坐标是否一致；若一致，则进行步骤S20；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S20，判断当前学生测评时的建筑信息模型的类型与实操评测系统中的答案类型是否一致；若一致，则进行步骤S30；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S30，判断当前学生测评时的建筑信息模型的规格与实操评测系统中的答案规格是否一致；若一致，则进行步骤S40；若不一致，则判定当前学生关于当前测评时的建筑信息模型的测评成绩为零；

S40，对当前学生测评时的建筑信息模型的评分项进行逐项评分，生成当前学生的实操题测评成绩。

7.根据权利要求1或6所述的基于建筑信息模型的智能教学系统，其特征在于：所述教学管理系统还包括有对试卷的评分，具体包括有：

S100，获取当前学生在当前测评试卷中完成的客观题、主观题和实操题的系统自动评分；

S200，判断是否需要进行对主观题和实操题的系统自动评分进行复核；若需要进行复核，则进行步骤S300；若不需要进行复核，则进行步骤S400；

S300，对主观题、实操题进行复核，确认系统自动评分或对调整系统自动评分；

S400，获取客观题、主观题和实操题在步骤S200中的系统自动评分和/或步骤S300中的调整系统自动评分，对客观题、主观题和实操题进行分数累加，生成当前学生在当前测评试卷中的总得分。

8.一种基于建筑信息模型的智能教学方法，其特征在于，包括有以下步骤：

教师端用于登录课程制作系统制作相关课程内容、课后练习题，以及在实操评测系统中列出关于建筑信息模型各章节知识点的实操题目，并根据教学大纲要求及考纲要求设置相关评分点；以及用于在教学管理系统中设置班级、教学计划；以及接收学生的学习程度、接收学生对课程各章节知识点的掌握情况；

学生端用于接收教学管理系统传输的学习指令，展示关于建筑信息模型中各章节的相关知识点，呈现对应的课后练习题；以及用于一个或多个学生登陆实操评测系统进行建筑信息模型实操题的测评，并显示所述一个或多个学生提交建筑信息模型后得到的评分成绩；测评时完成的所述建筑信息模型能够在基于云的轻量化模型服务器或私有云轻量化模型服务器中实时查看；

管理员端通过所述建筑信息模型教育平台私有云服务器分别与所有的教师端和学生端进行数据传输，用于接收管理员的控制指令，自定义院校结构。

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