CN111489274B - 基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统及方法，通过试题生成模块根据输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学计算模型，试题批阅模块根据第二用户端针对测试题目的操作信息对测试题目的答题过程进行批阅，并生成批阅结果，评判模式控制模块根据第一用户端的操作信息对评判模式进行修改，批阅模式控制模块根据第一用户端的操作信息对批阅模式进行修改。本发明能够实现力学课程教学测试的全过程、多模式的实时批阅，根据学习进度和不同阶段教学活动的特点，“教”“学”两端在不同时段可获取不同的的实时反馈方式，充分保障教学的有效交互，可同时兼顾训练量和练习效率，有效提升教学效果。

Description

基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统及方法

技术领域

本发明涉及智能教学技术领域，尤其涉及一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统及方法。

背景技术

《结构力学》、《工程力学》等力学课程有明显渐进特点，各知识点间环环相扣，承前启后的特点明显，其中任一环节的学习出现问题，都将影响后续知识内容的理解和整体力学理论的建立。因此，课程教学过程中，无论是“教”的老师，还是“学”的学生，每一知识点“教”“学”活动后，对教学效果的有效评判显然意义重大。

而力学类课程的过程评价，一直是教学工作实施中的难点。目前普遍使用的教学技术包括如教学互动、考核、作业等常用方式中，仍存在如下一些问题：

1、师生间直接教学互动，如课堂提问、课下答疑等，由于交流时间和总人数均有限，无法扩大到所有学生群体，不能真正全面了解教学状况，难以解决教学中的实际问题；

2、完整的课堂考核费时，而课程学时有限，课程进行中通常只能够保证一到两次课堂内考核，无法普及到所有的关键知识点；

3、课后作业是对教学过程效果检测最常用方式，由于容易出现抄袭现象，只根据学生所交作业，教师难以掌握学生的真实学习状况；同时高校教学班学生人数多，教师对作业的批阅精度有限，学生也难以通过批改过的作业准确了解自己的学习效果。而且手工批阅作业或测试试卷，费时费力，批阅作业必然存在一定周期，批阅结果无法即时反馈；

4、教学过程中学生状态可能起伏，老师难以系统性、全过程的了解和评价学生在课程完整学习期间的学习效果。

目前也有一些辅助教学类的教学分析软件，但是这些教学辅助软件在作业交互和教学过程评判功能上，均无法有效解决以上问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统及方法，能够实现力学课程教学测试的全过程、多模式的实时批阅，根据学习进度和不同阶段教学活动的特点，“教”“学”两端在不同时段可获取不同的的实时反馈方式，充分保障教学的有效交互，可同时兼顾训练量和练习效率，以及思维训练，有效提升教学效果。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统，所述系统包括：

试题生成模块，用于根据输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学计算模型；

试题批阅模块，用于根据第二用户端针对所述测试题目的操作信息对所述测试题目的答题过程进行批阅，并生成批阅结果；

评判模式控制模块，用于根据第一用户端的操作信息对评判模式进行修改，其中，所述评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式，当所述评判模式为作业批阅模式时，将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；当所述评判模式为考核批阅模式时，不将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；

批阅模式控制模块，用于根据第一用户端的操作信息对批阅模式进行修改，其中，所述批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式。

优选地，所述试题批阅模块具体用于：

在所述引导模式下，按照操作步骤对所述测试题目的答题过程进行单操作步批阅，并向第二用户端实时反馈批阅结果；

在所述自测模式下，向第二用户端只反馈所述测试题目的结果分值；

在所述粗阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值和错误提示；

在所述精阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值、错误提示和正确结果。

优选地，所述试题批阅模块包括：

判断单元，所述判断单元用于在所述引导模式下，根据所述第二用户端的每一个操作步骤进行判断，若该操作步骤一定会导致错误结果，则在该操作步骤操作完毕后，向所述第二用户端反馈相应的错误提示信息。

优选地，所述试题批阅模块包括：

标识单元，所述标识单元用于在所述粗阅模式下，以虚线在对应的杆轴上标明出错位置。

优选地，所述系统还包括：

答题结果统计模块，所述答题结果统计模块用于将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。

根据本发明的第二个方面，本发明还提供了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅方法，所述方法包括如下步骤：

获取答题操作信息；

确定评判模式，其中，所述评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式；

基于确定后的所述评判模式对所述答题操作信息进行批阅，得到批阅结果；

基于所述评判模式对批阅结果进行展示。

优选地，所述基于所述评判模式对批阅结果进行展示包括：

当所述评判模式为作业批阅模式时，将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；当所述评判模式为考核批阅模式时，不将所述批阅结果反馈至所述第一用户端。

优选地，当确定所述评判模式为作业批阅模式时，所述方法还包括：

确定批阅模式，其中，所述批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式；

在所述引导模式下，按照操作步骤对所述测试题目的答题过程进行单操作步批阅，并向第二用户端实时反馈批阅结果；

在所述自测模式下，向第二用户端只反馈所述测试题目的结果分值；

在所述粗阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值和错误提示；

在所述精阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值、错误提示和正确结果。

优选地，所述方法还包括：

在所述引导模式下，根据所述第二用户端的每一个操作步骤进行判断，若该操作步骤一定会导致错误结果，则在该操作步骤操作完毕后，向所述第二用户端反馈相应的错误提示信息；和/或

在所述粗阅模式下，以虚线在对应的杆轴上标明出错位置。

优选地，所述方法还包括：

将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。

由以上方案可知，本发明提供了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统及方法，适用于结构力学、工程力学等力学课程教学领域，能够实现力学课程教学测试的全过程、多模式的实时批阅，可根据教师、或自主学习时学生的需求，在不同阶段，使用不同模式的批阅方式，并将批阅结果数据实时反馈至“教”、“学”两端，既可辅助教师对自我授课效果进行评判，也可指导学生认识错误内容，并了解基本概念对应的缺失，还可针对性的提示学生作进一步思考；本发明通过根据输入数据文件等变参自动生成测试题目，测试题目的更改极为便捷，能够基本杜绝作业抄袭现象，可充分保障对教学过程评判的有效性。本发明可适用于力学课程的课堂和在线教学中。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明提供的一种优选实施方式中基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统的结构示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式中基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅方法的流程示意图；

图3是本发明具体实例中教师端控制评判模式和批阅模式的操作界面示意图；

图4是本发明具体实例中批阅模式为引导模式下静定结构内力图绘制知识点作业中用户的几种可能错误方式和系统对应给出的错误提示的示意图；

图5是本发明具体实例中批阅模式为自测、粗阅和精阅模式下学生端显示的批阅结果示意图；

图6是本发明具体实例中批阅流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统，如图1所示，所述系统包括：

试题生成模块101，用于根据输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学计算模型；

试题批阅模块102，用于根据第二用户端针对测试题目的操作信息对测试题目的答题过程进行批阅，并生成批阅结果；

评判模式控制模块103，用于根据第一用户端的操作信息对评判模式进行修改，其中，评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式，当评判模式为作业批阅模式时，将批阅结果反馈至第一用户端；当评判模式为考核批阅模式时，不将批阅结果反馈至第一用户端；

批阅模式控制模块104，用于根据第一用户端的操作信息对批阅模式进行修改，其中，批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式。

在本实施方式中，试题批阅模块102具体用于：

在引导模式下，按照操作步骤对测试题目的答题过程进行单操作步批阅，并向第二用户端实时反馈批阅结果；

在自测模式下，向第二用户端只反馈测试题目的结果分值；

在粗阅模式下，向第二用户端反馈测试题目的结果分值和错误提示；

在精阅模式下，向第二用户端反馈测试题目的结果分值、错误提示和正确结果。

在本实施方式中，试题批阅模块102包括：

判断单元，判断单元用于在引导模式下，根据第二用户端的每一个操作步骤进行判断，若该操作步骤一定会导致错误结果，则在该操作步骤操作完毕后，向第二用户端反馈相应的错误提示信息。

在本实施方式中，试题批阅模块102包括：

标识单元，标识单元用于在粗阅模式下，以虚线在对应的杆轴上标明出错位置。

在本实施方式中，系统还包括：

答题结果统计模块105，答题结果统计模块105用于将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。

具体地，在上述实施例中，第一用户端为教师端，第二用户端为学生端。

综上所述可知，本实施例提供了基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统，通过试题生成模块根据输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学计算模型；通过试题批阅模块根据第二用户端针对测试题目的操作信息对测试题目的答题过程进行批阅，并生成批阅结果；通过评判模式控制模块根据第一用户端的操作信息对评判模式进行修改，其中，评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式，当评判模式为作业批阅模式时，将批阅结果反馈至第一用户端；当评判模式为考核批阅模式时，不将批阅结果反馈至第一用户端；通过批阅模式控制模块根据第一用户端的操作信息对批阅模式进行修改，其中，批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式；通过答题结果统计模块将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。本发明能够实现力学课程教学测试的全过程、多模式的实时批阅，可根据教师、或自主学习时学生的需求，在不同阶段，使用不同模式的批阅方式，并将批阅结果数据实时反馈至“教”、“学”两端，既可辅助教师对自我授课效果进行评判，也可指导学生认识错误内容，并了解基本概念对应的缺失，还可针对性的提示学生作进一步思考；本发明通过根据输入数据文件等变参自动生成测试题目，测试题目的更改极为便捷，能够基本杜绝作业抄袭现象，可充分保障对教学过程评判的有效性。

根据本发明的第二个方面，本发明还提供了一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅方法，所述方法包括如下步骤：

S201，获取答题操作信息；

S202，确定评判模式，其中，评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式；

S203，基于确定后的评判模式对答题操作信息进行批阅，得到批阅结果；

S204，基于评判模式对批阅结果进行展示。

在本实施方式中，基于评判模式对批阅结果进行展示包括：

当评判模式为作业批阅模式时，将批阅结果反馈至第一用户端；当评判模式为考核批阅模式时，不将批阅结果反馈至第一用户端。

在本实施方式中，当确定评判模式为作业批阅模式时，所述方法还包括：

确定批阅模式，其中，批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式；

在引导模式下，按照操作步骤对测试题目的答题过程进行单操作步批阅，并向第二用户端实时反馈批阅结果；

在自测模式下，向第二用户端只反馈测试题目的结果分值；

在粗阅模式下，向第二用户端反馈测试题目的结果分值和错误提示；

在精阅模式下，向第二用户端反馈测试题目的结果分值、错误提示和正确结果。

进一步，所述方法还包括：

在引导模式下，根据第二用户端的每一个操作步骤进行判断，若该操作步骤一定会导致错误结果，则在该操作步骤操作完毕后，向第二用户端反馈相应的错误提示信息；以及

在粗阅模式下，以虚线在对应的杆轴上标明出错位置。

在本实施方式中，所述方法还包括：

S205，将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。

具体地，在上述实施例中，第一用户端为教师端，第二用户端为学生端。

综上所述可知，本实施例提供了基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅方法，首先获取答题操作信息；然后确定评判模式，其中，评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式；接着基于确定后的评判模式对答题操作信息进行批阅，得到批阅结果；进而基于评判模式对批阅结果进行展示，最后将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。本发明能够实现力学课程教学测试的全过程、多模式的实时批阅，可根据教师、或自主学习时学生的需求，在不同阶段，使用不同模式的批阅方式，并将批阅结果数据实时反馈至“教”、“学”两端，既可辅助教师对自我授课效果进行评判，也可指导学生认识错误内容，并了解基本概念对应的缺失，还可针对性的提示学生作进一步思考；本发明通过根据输入数据文件等变参自动生成测试题目，测试题目的更改极为便捷，能够基本杜绝作业抄袭现象，可充分保障对教学过程评判的有效性。

下面以具体实例进一步说明本发明的功能。

如图3所示，为教师端控制评判模式和批阅模式的操作界面，如果用于考试或考核，可以选择“评判结果学生不可见”，此时批阅过程和分值只会上传至系统存储并供教师读取；如果是用于作业或练习，可以根据当前学习阶段的特点，选用不同的批阅模式。

如图4所示，批阅模式为引导模式下，属于操作步评判方式，图中给出了静定结构内力图绘制知识点作业中，用户的几种可能错误方式和系统对应给出的错误提示。系统将对学生作业全过程的每一个操作步进行判断，若学生本操作步一定会导致错误的结果，则系统将在本步提示学生出现了错误。本模式可用于初学者，能够保证学生初学时的学习效率，要求有错即改，利用引导式的错误提示方法，可有针对性的培养学生基本计算能力。

如图5所示，为自测模式、粗阅模式和精阅模式下在学生端显示的批阅结果的内容。图5显示的用户绘图结果中，剪力图正确，但弯矩图存在错误。三种不同模式批阅的差别见图中标注说明。

在自测模式中，学生只能看到最后得分；系统对学生提交的作业进行判断，只给评判分值，但错误在哪里产生，并不作进一步的提示。本模式下，学生需要自主思考错误的位置和原因，保证充分的力学思维训练，有利于建立学生对概念的思考和把握。

在粗阅模式中，显示内容包括结果分值和错误提示，学生可见的评判结果和错误发生的地方(出错位置以虚线在对应杆轴上标明)。可用于系统性的复习阶段。系统对学生提交的作业进行判断，不仅给出具体分值，还直接显示错误的位置。本模式操作较之引导模式更流畅，可以保证学生在复习时节省大量的时间，以做到多练多学。

在精阅模式中，除显示基本得分、错误定位外，还会对应于用户的操作流程，给出正确结果。

如图6所示，为系统的批阅流程图。本流程操作方法，结合智能变参题库和人机交互作业，覆盖了结构力学课程的几何组成分析、单跨静定梁、多跨静定梁、静定刚架、静定拱、静定桁架、静定组合结构、位移计算、力法、位移法、力矩分配法共十个组成部分的全过程评判。

下表为教师端对应于结构力学课程中四个知识点获取的整体学生数据，教师可以根据实时得分和系统描述，针对性进行本阶段教学工作的调整和改进。数据表还可单独对每一学生提取或进行横向对比，便于实现精准到学生个体的教学方式。

本实施例中，所述基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统，其特征在于，包括：

试题生成模块，用于根据输入数据文件自动生成测试题目及对应的力学计算模型；

试题批阅模块，用于根据第二用户端针对所述测试题目的操作信息对所述测试题目的答题过程进行批阅，并生成批阅结果；

评判模式控制模块，用于根据第一用户端的操作信息对评判模式进行修改，其中，所述评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式，当所述评判模式为作业批阅模式时，将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；当所述评判模式为考核批阅模式时，不将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；

批阅模式控制模块，用于根据第一用户端的操作信息对批阅模式进行修改，其中，所述批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式；

所述试题批阅模块具体用于：

在所述引导模式下，按照操作步骤对所述测试题目的答题过程进行单操作步批阅，并向第二用户端实时反馈批阅结果；

在所述自测模式下，向第二用户端只反馈所述测试题目的结果分值；

在所述粗阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值和错误提示；

在所述精阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值、错误提示和正确结果；

所述试题批阅模块包括：

判断单元，所述判断单元用于在所述引导模式下，根据所述第二用户端的每一个操作步骤进行判断，若该操作步骤一定会导致错误结果，则在该操作步骤操作完毕后，向所述第二用户端反馈相应的错误提示信息。

2.根据权利要求1所述的基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统，其特征在于，所述试题批阅模块包括：

标识单元，所述标识单元用于在所述粗阅模式下，以虚线在对应的杆轴上标明出错位置。

3.根据权利要求1或2所述的基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统，其特征在于，还包括：

答题结果统计模块，所述答题结果统计模块用于将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。

4.一种根据权利要求1-3任意一项所述的基于人机交互的力学课程教学多模式实时批阅系统的力学课程教学多模式实时批阅方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取答题操作信息；

确定评判模式，其中，所述评判模式包括作业批阅模式和考核批阅模式；

基于确定后的所述评判模式对所述答题操作信息进行批阅，得到批阅结果；

基于所述评判模式对批阅结果进行展示；

所述基于所述评判模式对批阅结果进行展示包括：

当所述评判模式为作业批阅模式时，将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；当所述评判模式为考核批阅模式时，不将所述批阅结果反馈至所述第一用户端；

当确定所述评判模式为作业批阅模式时，所述方法还包括：

确定批阅模式，其中，所述批阅模式包括引导模式、自测模式、粗阅模式和精阅模式；

在所述引导模式下，按照操作步骤对所述测试题目的答题过程进行单操作步批阅，并向第二用户端实时反馈批阅结果；

在所述自测模式下，向第二用户端只反馈所述测试题目的结果分值；

在所述粗阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值和错误提示；

在所述精阅模式下，向第二用户端反馈所述测试题目的结果分值、错误提示和正确结果；

在所述引导模式下，根据所述第二用户端的每一个操作步骤进行判断，若该操作步骤一定会导致错误结果，则在该操作步骤操作完毕后，向所述第二用户端反馈相应的错误提示信息。

5.根据权利要求4所述的力学课程教学多模式实时批阅方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述粗阅模式下，以虚线在对应的杆轴上标明出错位置。

6.根据权利要求4或5所述的力学课程教学多模式实时批阅方法，其特征在于，所述方法还包括：

将第二用户端答题后的批阅结果进行统计分析，生成结果报表。