CN117873336A - 一种pbl课堂教学的思维过程数据采集方法及装置 - Google Patents

一种pbl课堂教学的思维过程数据采集方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法及装置。先获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板，再根据书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；接着将实时书写轨迹嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据；最后在教师端对用户标识和思维过程数据进行实时展示，使老师能够实时掌握学生的思维活动，从而有针对性的开展教学工作，有效提高了教学质量和教学效率。

Description

一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法及装置
技术领域
本发明涉及教育技术领域，尤其涉及一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法及装置。
背景技术
要推进综合学习，探索大单元教学，开展主题化、项目化学习等综合性教学活动，促进学生举一反三、融会贯通，加强知识间内在关联，促进知识结构化。
为了让学生通过PBL项目化学习得到重点知识内容和技能，PBL教师会在项目的各个阶段使用到教学支架的策略来支持学生的学习。如在知识建构和反思环节中，学生在学习核心知识时，梳理已知的内容，思考想学的内容。老师引导学生由浅入深的对所学知识点进行梳理，将写在便签纸上的思维过程数据贴对应的位置上。老师将所有学生完成的调查表收集整理后，这样就可以对学生们进行针对性的教学。在整个使用过程中，老师需要在教室里游走于各讨论小组之间，通过近距离的观察学生的思维过程数据，对于没有正确理解老师问题的学生，老师并不能及时干预。
因此，亟需一种应用于PBL课堂教学过程中无感实时收集学生思维过程数据的采集系统。
发明内容
本发明通过提供一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法及装置，能够帮助老师在PBL项目化教学过程中更及时更完整的收集学生的思维过程数据，有效提高了教学质量和教学效率。
本发明提供了一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法，包括：
获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板；
根据所述书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；
将所述实时书写轨迹嵌入到所述策略思维模板中，得到思维过程数据；
在教师端对所述用户标识和所述思维过程数据进行展示。
具体来说，所述获得书写点实时坐标，包括：
获得预设阵列中的按压点信息；
根据所述按压点信息在所述预设阵列中的点阵位置得到所述实时坐标。
具体来说，所述根据所述书写点实时坐标，得到实时书写轨迹，包括：
通过调用java的Graphics类在画框里根据所述书写点实时坐标实时渲染出所述实时书写轨迹，生成电子便签纸；
所述将所述实时书写轨迹嵌入到所述策略思维模板中，得到思维过程数据，包括：
通过监听拖拽事件将所述电子便签纸嵌入到所述策略思维模板中，得到所述思维过程数据。
具体来说，还包括：
通过execl表格的内容格式化预设的调查表问题JSON数据；
将格式化后的调查表问题存储在关系型数据库中；
从所述关系型数据库中选择所述格式化后的调查表问题，按照execl格式渲染生成新的策略思维模板。
本发明还提供了一种PBL课堂教学的思维过程数据采集装置，包括：
数据获取模块，用于获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板；
书写轨迹生成模块，用于根据所述书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；
思维过程数据获取模块，用于将所述实时书写轨迹嵌入到所述策略思维模板中，得到思维过程数据；
教师端展示模块，用于在教师端对所述用户标识和所述思维过程数据进行展示。
具体来说，所述数据获取模块，包括：
用户标识获取单元，用于获得用户标识；
书写点实时坐标获取单元，用于获得预设阵列中的按压点信息，根据所述按压点信息在所述预设阵列中的点阵位置得到所述实时坐标；
策略思维模板获取单元，用于获得策略思维模板。
具体来说，所述书写轨迹生成模块，具体用于通过调用java的Graphics类在画框里根据所述书写点实时坐标实时渲染出所述实时书写轨迹，生成电子便签纸；
所述思维过程数据获取模块，具体用于通过监听拖拽事件将所述电子便签纸嵌入到所述策略思维模板中，得到所述思维过程数据。
具体来说，还包括：
格式化模块，用于通过execl表格的内容格式化预设的调查表问题JSON数据；
数据存储模块，用于将格式化后的调查表问题存储在关系型数据库中；
策略思维模板创建模块，用于从所述关系型数据库中选择所述格式化后的调查表问题，按照execl格式渲染生成新的策略思维模板。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
先获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板，再根据书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；接着将实时书写轨迹嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据；最后在教师端对用户标识和思维过程数据进行实时展示，使老师能够实时掌握学生的思维活动，从而有针对性的开展教学工作，有效提高了教学质量和教学效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的PBL课堂教学的思维过程数据采集方法的流程图；
图2为本发明实施例中同屏渲染学生书写轨迹过程的流程图；
图3为本发明实施例中同步展示思维过程数据在小组端的界面示例图；
图4为本发明实施例中自定义策略思维模板的流程图；
图5为本发明实施例中同步展示思维过程数据在教师端的界面示例图；
图6为本发明实施例中的KWL表；
图7为本发明实施例提供的PBL课堂教学的思维过程数据采集装置的模块图；
图8为本发明实施例提供的PBL课堂教学的思维过程数据采集系统的模块图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法及装置，能够帮助老师在PBL项目化教学过程中更及时更完整的收集学生的思维过程数据，有效提高了教学质量和教学效率。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1，本发明实施例提供的PBL课堂教学的思维过程数据采集方法，包括：
步骤S110：获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板；
具体地，获得书写点实时坐标，包括：
获得预设阵列中的按压点信息；
根据按压点信息在预设阵列中的点阵位置得到实时坐标。
步骤S120：根据书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；
对本步骤进行具体说明，根据书写点实时坐标，得到实时书写轨迹，包括：
通过调用java的Graphics类在画框里根据书写点实时坐标实时渲染出实时书写轨迹，生成电子便签纸；
步骤S130：将实时书写轨迹嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据；
对本步骤进行具体说明，将实时书写轨迹嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据，包括：
通过JavaScript监听拖拽事件将电子便签纸嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据。
下面对同屏渲染学生书写轨迹的过程进行具体说明：
参见图2，系统为每一个录入系统的学生终端、小组终端通过MAC地址判断唯一性，为每一个设备分配唯一的ID。老师在进行学生分组时，系统根据老师的分组规则，将学生终端、小组终端进行关联绑定。学生终端启动时，向云端服务器发送本设备MAC地址鉴权请求，云端服务器通过MAC地址匹配学生与终端的关联关系，匹配通过则返回该设备所关联的学生ID信息至学生终端，并通过tcp长链接保持通讯。学生使用学生终端书写时，笔上的压力传感器识别出学生正在书写状态，此时笔内置的高速摄像头开始工作，以每秒100张的速度对笔尖所经过的点阵进行拍照，对笔书写轨迹的坐标进行计算，并通过互联网模块以每秒1次的频次传输到教师终端。教师终端通过监听tcp通讯端口，在接收到数据后进行解码，转换为JSON格式化的数据，从格式化的JSON数据中获取有效的坐标点信息以及学生终端ID信息。教师终端为每一个学生终端创建以ID为编号的云消息队列，并且在接收到学生终端传输过来的轨迹数据后，将解码后的JSON格式化数据推送到对应学生终端ID的云消息队列。小组终端启用后主动向教师终端发送鉴权请求，请求参数为设备MAC地址。鉴权成功后，返回与小组终端关联的学生终端ID编号列表。小组终端在获得学生终端ID编号后，主动订阅以ID为编号的云消息队列。通过订阅云消息队列，小组终端学生终端上传的已经格式化JSON实时书写轨迹坐标点数据。通过调用java的Graphics类在终端界面的画框里根据获取的轨迹坐标点数据实时绘制学生的书写内容，生成新的电子便签纸。同时在小组终端实现多个学生终端实时轨迹的复原。同时画框上还会同步展示书写学生的姓名信息，如图3所示。
步骤S140：在教师端对用户标识和思维过程数据进行展示，使老师能够实时掌握各学生的思维活动，从而有针对性的开展教学工作。
本发明实施例还能够自定义不同的策略思维模板，具体流程如下：
通过execl表格的内容格式化预设的调查表问题JSON数据；
将格式化后的调查表问题存储在关系型数据库中；
从关系型数据库中选择格式化后的调查表问题，按照execl格式渲染生成新的策略思维模板。
下面对基于web插件实现策略思维模板自定义的过程进行具体说明：
参见图4，老师可以根据项目目标自主设计一些用于在课堂中辅助学生构建思维的表格工具。老师可以在系统上在线设计execl策略思维表格类工具。execl插件通过接口返回execl表格的内容格式化JSON数据，将JSON格式化数据存储在关系型数据库中，在课堂上老师使用电子策略思维工具时，拉取到该工具的JSON格式化数据，在终端页面按照execl格式渲染出工具的样式，从而实现策略思维模板的自主设计。在小组终端上，学生可以将生成的电子便签拖拽到策略思维类表格工具(策略思维模板)的任意位置。利用策略思维类表格工具完成小组内思维过程数据的整理和归纳。同时老师在教师终端也能同步看到所有小组的思维过程数据面板，如图5所示。
在本实施例中，策略思维模板包括：KWL(如图6所示)、See-Think-Wonder、Think-Pair-Share等。
参见图7，本发明实施例提供的PBL课堂教学的思维过程数据采集装置，包括：
数据获取模块100，用于获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板；
具体地，数据获取模块100，包括：
用户标识获取单元，用于获得用户标识；
书写点实时坐标获取单元，用于获得预设阵列中的按压点信息，根据按压点信息在预设阵列中的点阵位置得到实时坐标；
策略思维模板获取单元，用于获得策略思维模板。
书写轨迹生成模块200，用于根据书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；
具体地，书写轨迹生成模块200，具体用于通过调用java的Graphics类在画框里根据书写点实时坐标实时渲染出实时书写轨迹，生成电子便签纸；
思维过程数据获取模块300，用于将实时书写轨迹嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据；
具体地，思维过程数据获取模块300，具体用于通过JavaScript监听拖拽事件将电子便签纸嵌入到策略思维模板中，得到思维过程数据。
教师端展示模块400，用于在教师端对用户标识和思维过程数据进行展示，使老师能够实时掌握各学生的思维活动，从而有针对性的开展教学工作。
本发明实施例还能够自定义不同的策略思维模板，具体还包括：
格式化模块，用于通过execl表格的内容格式化预设的调查表问题JSON数据；
数据存储模块，用于将格式化后的调查表问题存储在关系型数据库中；
策略思维模板创建模块，用于从关系型数据库中选择格式化后的调查表问题，按照execl格式渲染生成新的策略思维模板。
在本实施例中，策略思维模板包括：KWL、See-Think-Wonder、Think-Pair-Share等。
参见图8，基于本发明实施例提供的PBL课堂教学的思维过程数据采集方法及装置，本发明实施例还提供了一种PBL课堂教学的思维过程数据采集系统，包括通过网络互通的第一用户终端、第二用户终端及第三用户终端。第一用户终端为老师终端，第二用户终端为学生终端，第三用户终端作为小组统计数据的展示终端。第一用户终端内设有第一控制单元，第二用户终端内设有第二控制单元，第三用户终端内设有第三控制单元。第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元通过网络互相连接。
第一控制单元包括数据处理模块和策略工具与信息录入模块，数据处理模块与策略工具与信息录入模块连接，数据处理模块与第二控制单元、第三控制单元连接。信息录入与策略工具管理为学生分组信息、策略工具录入并储存，并通过数据处理模块与第二控制单元、第三控制单元同步。
第二控制单元包括学生信息模块和轨迹采集模块，学生信息模块和轨迹采集模块均与第一单元数据处理模块连接。学生信息模块通过远程同步数据，实时展示学生的信息状态。轨迹采集模块，实时采集学生在便签纸上的书写轨迹同步至数据处理模块。
第三控制单元包括策略工具模块和轨迹渲染模块，与第一单元数据处理模块连接。轨迹渲染模块通过数据处理模块获取第二控制单元的实时轨迹，1：1还原小组多人在便签纸上的书写轨迹，形成电子版的便签纸。学生通过策略工具模块将电子版的便签纸拖拽到策略思维工具(策略思维模板)的指定位置，数据还将自动同步到第一控制单元数据处理模块，并自动生成该策略工具全班以小组为单位的完整的思维过程数据看板。
下面对本发明实施例的具体实施过程进行说明：
第1步：老师选择电子工具(小组端页面上会展示老师选择的电子工具)。
第2步：引导学生思考和讨论，学生使用轨迹笔输入思维过程数据，书写轨迹在小组终端上展示。
第3步：学生按组提交小组数据(老师可以在老师端看到学生提交的内容，可对学生进行针对性指导)。
第4步：按组分享表格内容。
由此，本发明实施例提供的全新的辅助PBL课堂教学的思维过程数据智能采集系统，通过第一用户终端、第二用户终端和第三用户终端的相互联动，在不改变现有教学方式的习惯下(老师以PPT方式教学，学生通过手写)，无感的完成学生策略工具思维过程的采集，并提供了更全面的老师侧数据看板，小组侧展示终端。小组端采用投影方式，投影吊装在小组正上方，投影画面位于小组中间，对学生的视力无任何伤害。老师侧可灵活安装，也可作为app安装在手机上，操作方便。老师能通过第一控制单元数据处理模块实时看到各学生各小组提交PBL项目化教学活动中的思维过程数据，节约了课前教具准备时间、课中非教学内容的消耗时间和课后收集归纳学生过程数据的时间。
综上所述，本发明实施例能够帮助老师在PBL项目化教学过程中更及时更完整的收集学生的思维过程数据，有效提高了教学质量和教学效率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明实施例未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种PBL课堂教学的思维过程数据采集方法，其特征在于，包括：
获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板；
根据所述书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；
将所述实时书写轨迹嵌入到所述策略思维模板中，得到思维过程数据；
在教师端对所述用户标识和所述思维过程数据进行展示。
2.如权利要求1所述的PBL课堂教学的思维过程数据采集方法，其特征在于，所述获得书写点实时坐标，包括：
获得预设阵列中的按压点信息；
根据所述按压点信息在所述预设阵列中的点阵位置得到所述实时坐标。
3.如权利要求1所述的PBL课堂教学的思维过程数据采集方法，其特征在于，所述根据所述书写点实时坐标，得到实时书写轨迹，包括：
通过调用java的Graphics类在画框里根据所述书写点实时坐标实时渲染出所述实时书写轨迹，生成电子便签纸；
所述将所述实时书写轨迹嵌入到所述策略思维模板中，得到思维过程数据，包括：
通过监听拖拽事件将所述电子便签纸嵌入到所述策略思维模板中，得到所述思维过程数据。
4.如权利要求1-3中任一项所述的PBL课堂教学的思维过程数据采集方法，其特征在于，还包括：
通过execl表格的内容格式化预设的调查表问题JSON数据；
将格式化后的调查表问题存储在关系型数据库中；
从所述关系型数据库中选择所述格式化后的调查表问题，按照execl格式渲染生成新的策略思维模板。
5.一种PBL课堂教学的思维过程数据采集装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获得用户标识、书写点实时坐标和策略思维模板；
书写轨迹生成模块，用于根据所述书写点实时坐标，得到实时书写轨迹；
思维过程数据获取模块，用于将所述实时书写轨迹嵌入到所述策略思维模板中，得到思维过程数据；
教师端展示模块，用于在教师端对所述用户标识和所述思维过程数据进行展示。
6.如权利要求5所述的PBL课堂教学的思维过程数据采集装置，其特征在于，所述数据获取模块，包括：
用户标识获取单元，用于获得用户标识；
书写点实时坐标获取单元，用于获得预设阵列中的按压点信息，根据所述按压点信息在所述预设阵列中的点阵位置得到所述实时坐标；
策略思维模板获取单元，用于获得策略思维模板。
7.如权利要求5所述的PBL课堂教学的思维过程数据采集装置，其特征在于，所述书写轨迹生成模块，具体用于通过调用java的Graphics类在画框里根据所述书写点实时坐标实时渲染出所述实时书写轨迹，生成电子便签纸；
所述思维过程数据获取模块，具体用于通过监听拖拽事件将所述电子便签纸嵌入到所述策略思维模板中，得到所述思维过程数据。
8.如权利要求5-7中任一项所述的PBL课堂教学的思维过程数据采集装置，其特征在于，还包括：
格式化模块，用于通过execl表格的内容格式化预设的调查表问题JSON数据；
数据存储模块，用于将格式化后的调查表问题存储在关系型数据库中；
策略思维模板创建模块，用于从所述关系型数据库中选择所述格式化后的调查表问题，按照execl格式渲染生成新的策略思维模板。
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