一种闭环在线教学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种闭环在线教学系统。该系统包括在线教学和视频教学两种教学模式。所述闭环在线教学系统包括：云端视频教学模块、学习状态监控模块、作业考试测评模块、云控制实验模块和三闭环云端评价模块。本发明专利技术提供的闭环在线教学系统，将学生状态、实验过程评价引入教学过程，从短期、中期和长期三个层次对学生的学习过程进行评价，以解决现有在线教学课堂管控难、学习效果反馈慢、实验实践无法进行等问题，达到线上授课与线下授课实质等效。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环在线教学系统
本专利技术涉及在线教育领域，特别是涉及一种闭环在线教学系统。
技术介绍
随着信息化技术的发展，依托大规模开放课程平台的线上教学不断推广。线上、线下混合式教学模式既深度适应网络时代大学生碎片化的信息吸收方式，又能充分发挥传统课堂的场景依赖、师生交流互动的“沉浸式”教学的优点。然而，在以“新冠”病毒为代表的传染病疫情等突发公共事件期间，学生无法到校学习，混合式教学无法落实线下教学的关键一环。由于互联网的隔离，不得不形成整个教学过程缺乏课堂交流的教学困境，使教师对于实际的教学效果的准确评估造成一定困难。另一方面，由于空间隔离，大部分依赖硬件设备的实验课程难以开展。线上教学学生、教师、实验设备三分离，造成各个教学环节和教学评价体系具有时空隔离性，教学效果无法管控，从而很难实现线上课程对学生培养与线下授课实质等效。依托于传统线上开放课程平台进行在线教学存在以下几方面局限性：一、学生监管难度加大，难以进行统一学生管理，线上授课掩盖被动学习学生死角，教师难以对其精准扶助；二、缺乏有效教学效果反馈机制，课堂反馈无法避免“大时滞”甚至“开环”，教师为了保证学生学习效果，通常设计很多作业和测试，学生作业负担明显增加；三、线上仿真实验平台无法实质等效线下实验课程对学生能力的培养。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种闭环在线教学系统，以解决现有在线教学课堂管控难、学习效果反馈慢、实验实践无法进行等问题，达到线上授课与线下授课的实质等效。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种闭环在线教学系统，包括在线教学和视频教学两种教学模式；所述闭环在线教学系统包括：云端视频教学模块，用于存储和播放教学视频；所述教学视频包括：教师上传的教学视频和/或教师进行在线教学的视频；学习状态监控模块，与所述云端视频教学模块连接，用于采用人工智能算法实时检测学生的学习状态；所述学习状态包括：兴奋状态、疲劳状态、走神状态和离开状态；作业考试测评模块，与所述云端视频教学模块连接，用于上传、存储学习作业和考试内容，并给出学生上传的学习作业或考试内容的评分，确定学生的学习成果；所述学习作业包括：教师依据教学内容生成的待完成作业和学生完成后提交的作业；所述考试内容包括：教师生成的考试试卷和学生完成的试卷答复内容；云控制实验模块，与所述云端视频教学模块连接，用于学生进行远程实验，并根据学生的实验操作给出实验结果；所述实验结果包括实验评分；三闭环云端评价模块，分别与所述云端视频教学模块、所述学习状态监控模块、所述作业考试测评模块和所述云控制实验模块连接，用于对学生的学习状态、学习成果和实验结果进行综合评价。优选的，当所述闭环在线教学系统采用视频教学模式时，所述云端视频教学模块包括：课程信息创建单元，用于教师创建课程信息并上传与所述课程信息相对应的教学视频；教学过程控制单元，与所述学习状态监控模块连接，用于根据所述学生的在线学习状态确定所述教学视频的播放时间节点。优选的，当所述闭环在线教学系统采用在线教学模式时，所述云端视频教学模块包括：课程创建和预约单元，用于创建课程信息，并用于将与所创建的课程信息相对应的虚拟资源分配到学生端；教学过程反馈单元，与所述学习状态监控模块连接，用于根据所述学生的学习状态生成学生学习状态评分和学生处于各种学习状态的人数和比例。优选的，所述学习状态监控模块包括：摄像头和麦克风，用于采集学生的学习环境信息和学习姿态信息；所述学习环境信息包括环境噪声；所述学习姿态信息包括学生的学习时长和坐姿；状态评价单元，与所述摄像头和所述麦克风连接，用于根据所述环境信息和所述学习姿态信息，采用人工智能算法或模式识别算法生成所述学习状态。优选的，所述云控制实验模块包括：实验操作单元，用于学生进行实验操作；视频监控单元，用于实时检测学生的实验操作过程；云端服务器，与所述实验操作单元和所述视频监控单元连接，用于根据学生的实验操作请求调用数据库中的实验控制指令，并用于根据学生的实验操作给出实验结果。优选的，所述云控制实验模块为网络层结构，包括：顶层、中层和底层；所述顶层包括云端服务器和通讯接口；所述中层包括视频监控单元和执行单元；所述底层包括被控单元；所述被控单元用于输入实验操作信息；所述实验操作信息包括：学生选择的实验设备、实验算法，以及实施实验的步骤；所述执行单元用于执行所述实验操作信息后，所述视频监控单元用于将与所述实验操作信息相对应的实验结果反馈给学生端，并将实验操作结果上传至所述云端服务器；所述云端服务器根据实验操作结果生成实验操作评价报告，反馈至学生端；优选的，所述云控制实验模块中植入有设备管理程序和实验接入管理程序；所述设备管理程序和所述实验接入管理程序协同管控学生实验顺序。优选的，所述三闭环云端评价模块包括：学生状态在线评价单元，与所述学习状态监控模块连接，用于根据所述学生的学习状态生成学习状态评价报告；学生作业考试评价单元，与所述作业考试测评模块连接，用于根据学生上传的学习作业或考试内容的评分生成作业考试评价报告；学生实验能力评价单元，与所述云控制实验模块连接，用于根据学生的所述实验结果，生成学生的实验评价报告。优选的，所述三闭环云端评价模块还包括：综合评价单元，分别与所述学生状态在线评价单元、所述学生作业考试评价单元和所述学生实验能力评价单元连接，用于根据所述学习状态评价报告、所述作业考试评价报告和所述实验评价报告生成学生综合成绩评价报告。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的闭环在线教学系统，基于OBE(成果导向教育，Outcomebasededucation,简称OBE)教学理念，将学生状态、实验过程评价引入教学过程，以解决现有在线教学课堂管控难、学习效果反馈慢、实验实践无法进行等问题，达到线上授课与线下授课实质等效。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的闭环在线教学系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的基于OBE理念的在线教学模式示意图；图3为本专利技术实施例提供的云端视频教学模块子模块的结构图；图4为本专利技术实施例提供的闭环在线教学系统的具体部署模式图；图5为本专利技术的实施例提供的云控制实验模块的架构图；图6为本专利技术实施实例提供的在线教学方法的流程图。符号说明：10-云端视频教学模块，11-学习状态监控模块，12-作业考试测评模块，13-云控制实验模块，14-三闭环云端评价模块，401-学生状态在线评价单元，402-学生作业考试评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭环在线教学系统，其特征在于，包括在线教学和视频教学两种教学模式；所述闭环在线教学系统包括：/n云端视频教学模块，用于存储和播放教学视频；所述教学视频包括：教师上传的教学视频和/或教师进行在线教学的视频；/n学习状态监控模块，与所述云端视频教学模块连接，用于采用人工智能算法实时检测学生的学习状态；所述学习状态包括：兴奋状态、疲劳状态、走神状态和离开状态；/n作业考试测评模块，与所述云端视频教学模块连接，用于上传、存储学习作业和考试内容，并给出学生上传的学习作业或考试内容的评分，确定学生的学习成果；所述学习作业包括：教师依据教学内容生成的待完成作业和学生完成后提交的作业；所述考试内容包括：教师生成的考试试卷和学生完成的试卷答复内容；/n云控制实验模块，与所述云端视频教学模块连接，用于学生进行远程实验，并根据学生的实验操作给出实验结果；所述实验结果包括实验评分；/n三闭环云端评价模块，分别与所述云端视频教学模块、所述学习状态监控模块、所述作业考试测评模块和所述云控制实验模块连接，用于对学生的学习状态、学习成果和实验结果进行综合评价。/n

【技术特征摘要】
1.一种闭环在线教学系统，其特征在于，包括在线教学和视频教学两种教学模式；所述闭环在线教学系统包括：
云端视频教学模块，用于存储和播放教学视频；所述教学视频包括：教师上传的教学视频和/或教师进行在线教学的视频；
学习状态监控模块，与所述云端视频教学模块连接，用于采用人工智能算法实时检测学生的学习状态；所述学习状态包括：兴奋状态、疲劳状态、走神状态和离开状态；
作业考试测评模块，与所述云端视频教学模块连接，用于上传、存储学习作业和考试内容，并给出学生上传的学习作业或考试内容的评分，确定学生的学习成果；所述学习作业包括：教师依据教学内容生成的待完成作业和学生完成后提交的作业；所述考试内容包括：教师生成的考试试卷和学生完成的试卷答复内容；
云控制实验模块，与所述云端视频教学模块连接，用于学生进行远程实验，并根据学生的实验操作给出实验结果；所述实验结果包括实验评分；
三闭环云端评价模块，分别与所述云端视频教学模块、所述学习状态监控模块、所述作业考试测评模块和所述云控制实验模块连接，用于对学生的学习状态、学习成果和实验结果进行综合评价。


2.根据权利要求1所述的闭环在线教学系统，其特征在于，当所述闭环在线教学系统采用视频教学模式时，所述云端视频教学模块包括：
课程信息创建单元，用于教师创建课程信息并上传与所述课程信息相对应的教学视频；
教学过程控制单元，与所述学习状态监控模块连接，用于根据所述学生的在线学习状态确定所述教学视频的播放时间节点。


3.根据权利要求1所述的闭环在线教学系统，其特征在于，当所述闭环在线教学系统采用在线教学模式时，所述云端视频教学模块包括：
课程创建和预约单元，用于创建课程信息，并用于将与所创建的课程信息相对应的虚拟资源分配到学生端；
教学过程反馈单元，与所述学习状态监控模块连接，用于根据所述学生的学习状态生成学生学习状态评分和学生处于各种学习状态的人数和比例。


4.根据权利要求1所述的闭环在线教学系统，其特征在于，所述学习状态监控模块包括：
摄像头和麦克风，用于采集学生的学习环境信息和学习姿态信息；所述学习环境信息包括环境噪声；所述学习姿态信息包括学生的学习时长和坐姿；
状态评价单元，与所述摄像头和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李怡然，夏元清，张金会，孙中奇，翟弟华，戴荔，刘坤，闫莉萍，詹玉峰，邹伟东，郭泽华，崔冰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11