形成性评测系统技术方案

形成性评测系统，利用信息技术手段实现教育进程在线实时评测，实时记录和分析学生在教学进程中的行为、面部表情、以及生理信号数据，全面反映学生在教学进程中的生理和心理状态，并实时发给评测监控端，实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间信息的实时反馈与交互，解决现有教学管理系统缺乏对学生在教育进程中的生理和心理状态的监控和分析、以及解决现有教学管理系统中家长这一重要环节的缺失，提高教学管理的科学性、效率和实时性。本发明专利技术还可用于评测学生特定科学概念是否已经形成，与现有只简单记录学生回答问题正确率的教学互动或者考评系统相比，本发明专利技术可记录学生在考试过程中生理和心理状态，能够提高评测的科学性和准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于教学辅助工具，用于教育进程在线实时评测，为一种形成性评测系统。
技术介绍
在一个科学技术迅速发展的时代，科学技术正深刻地改变着社会、经济、文化等诸多领域，其中包括作为重要基础性社会实践活动的教育领域，教育必然会因之而发生革命性的深刻变革，而教育学研究方法的革命性变革是教育现代化的核心。当今中国教学改革中存在的问题之一就是空泛的理念太多。有些理念十分原则化，对什么学科都可以适用，但是与实践脱离太远。教学改革不应只停留在理念上，关键是要解决课堂上教师怎么教、学生怎么学的问题，这是教育改革需要解决的核心问题。教师无法仅靠空泛的理念就把学生教好。而怎么教和怎么学的问题必须通过研究者与教师共同进行实证研究来寻求答案。为保证教育的改革和发展能真正在科学发展观的指导之下进行，必须将中国的教育改革基于科学的实证研究之上；而今天科学技术的发展正在为教育提供一个千载难逢的机遇，使教育研究者能够从一个新的视角开展教育研究，也就是从转化教育学(其核心是神经教育学)的视角进行实证性的教育研究。教育的科学研究和实验需要使用现代化信息技术为整个过程提供支持。现有技术中，有专利申请《互动考试评估系统及方法、实时反馈系统》 (CN200910199402. 8)和《无线教学互动评估系统》(CN201010571072. 3)公开了电子化的教学系统，但其本质实际上是将原来纸质化的答题考察方式通过电子方式来实现，只是节省了传统纸质化教学的一些操作步骤，如发卷、收卷等，对于教学进程和状态的考察仍然仅限于学生答题的正确率。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是现代化教学中，对教学系统的需求不只是简单的替代原有的人工操作步骤，需要更进一步智能化的辅助教学系统，能够全面地体现教学进程和状态。本专利技术的技术方案为形成性评测系统，包括无线网关、教师手持控制器、若干学生手持终端、若干行为记录与分析系统、若干便携式生理信号采集与分析系统、教室计算机系统、教务处管理系统和若干家长手持终端；学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统、教师手持控制器和教师计算机系统通过无线网关实现通讯连接，教室计算机系统与教务处管理系统双向通讯连接，教务处管理系统与家长手持终端双向通讯连接；所述学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统组成检测终端；学生手持终端包括计时模块、键盘、无线收发模块，通过无线收发模块实现无线通讯，由键盘得到学生答题结果，计时模块得到学生答题的反应时间，并将结果和反应时间通过无线收发模块传送给教师手持控制器和教室计算机系统；行为记录与分析系统记录分析学生的行为和面部表情信号；便携式生理信号采集与分析系统记录分析学生的生理信号；所述教师手持控制器包括功能选择按键、显示模块和无线收发模块，功能选择按键包括“答题开始”、“答题结束”和“答题结果”三种，当所述教师手持控制器上“答题开始” 功能选择键被按下时，教师手持控制器通过无线网关以广播方式发送同步启动信号，实现所有学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统之间的同步启动，同时通过无线网关控制教室计算机系统发出答题开始语音，学生听到答题开始语音后开始答题；当所述教师手持控制器上“答题结束”功能选择键被按下时，教师手持控制器通过无线网关控制教室计算机系统发出答题结束语音，学生听到答题结束提示语音后停止答题，同时教师手持控制器通过无线网关以广播方式发送“答题结束”信号至所有学生手持终端、行为记录与分析系统和便携式生理信号采集与分析系统，学生手持终端发送答题结果和反应时间至教室计算机系统，行为记录与分析系统发送学生答题期间的行为分析结果至教室计算机系统，便携式生理信号采集与分析系统发送学生答题期间的生理计算指标至教室计算机系统；教室计算机系统对接收的所述答题结果、反应时间、行为分析结果和生理计算指标进行统计，当教师手持控制器上“答题结果”功能选择键被按下时，教师手持控制器控制教室计算机系统显示答题正确率、反应时间、行为分析结果和生理计算指标的统计结^ ο所述行为记录与分析系统包括嵌入式平台、摄像机、安装在学生椅子上的压力传感器、佩戴在学生手腕上的加速度传感器、无线收发模块和SD卡读写模块；嵌入式平台通过摄像机实时记录和分析学生答题过程中的行为和面部表情，通过安装在学生椅子上的压力传感器以及佩戴在学生手腕上的加速度传感器记录学生答题过程中姿态位置，所述行为和面部表情以及姿态位置的数据存储在SD卡读写模块中，同时通过无线收发模块实时发送给教师手持控制器和教室计算机系统。所述便携式生理信号采集与分析系统整体封装在头戴式外壳中，包括微处理器、 双导脑电采集模块、耳夹式红外心率采集模块、无线收发模块和SD卡读写模块；双导脑电采集模块采集原始脑电信号，耳夹式红外心率采集模块采集与心率同步的脉冲信号，所述原始脑电信号与脉冲信号存储在SD卡读写模块中；微处理器对SD卡读写模块中的数据进行分析处理，从所述原始脑电信号中提取反映大脑活动节律的脑电波功率谱，脑电波包括 δ 波1-3Ηζ、θ 波4-7Ηζ、α 波8_13Ηζ、β 波14_25Ηζ、和 γ 波25Ηζ 以上，从所述脉冲信号中计算产生心率变异性HRV时域和频率指标，所述分析处理结果通过无线收发模块实时发送给教师手持控制器和教室计算机系统。双导脑电采集模块采用干电极，脑电信号采集的头皮位置为双侧前额叶，参考电极和地电极分别位布置在左右耳垂。所述教室计算机系统通过USB接口与无线网关相连，接收来自教师手持控制器发送的“答题开始”和“答题结束”信号，同时接收并存储来自学生无线手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统的数据；所述教室计算机系统与教务处管理系统通过GPRS模块实现双向无线通讯，教室计算机系统发送的信息包括学生的出勤情况、 学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时间、所有学生反应时间统计的分布情况、学生的行为分析结果、面部表情计算结果、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、Υ波功率谱、心率变异性时域和频率指标。所述教务处管理系统与家长手持终端通过GPRS模块实现双向无线通讯；所述教务处管理系统将从教室计算机系统获取的信息通过GPRS模块转发给家长手持终端。所述教室计算机系统、教务处管理系统以及家长手持终端之间，信息实时传输。所述家长手持终端为具有GPRS通信功能的手机或平板电脑，或具有GPRS通信模块的硬件系统。现有的教学辅助系统本质上来说大多是将原来的人工操作电子化，本专利技术结合信息技术和神经科学技术手段，设计了一套能够实时完整反映当前教学情况的评测系统，实现教育进程在线实时评测，从转化教育学的视角进行实证性的教育研究，直观完整的体现教学状况，是一种智能教学辅助系统，更全面的采集数据，进行分析，获得结果。本专利技术系统实时记录和分析学生在教学进程中的行为、面部表情、以及脑电与心率变异性等生理信号数据，全面反映学生在教学进程中的生理和心理状态，而不仅仅是传统的答题正确率分析；而且学生在教学进程中的生理和心理状态将通过GPRS模块实时发给教务管理系统和家长，实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间信息的实时反馈与交互，解决现有教学交互系统中家长这一重要环节的缺失，提高教学管理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：禹东川，韦钰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：