现代教学互动反馈系统的设计与实现

第12卷第4期

2009年12月上海电机学院学报

J O U R N A LO FS H A N G H A I D I A N J IU N I V E R S I T Y

V o l .12N o .4

D e c .2009

收稿日期:2009-09-07

作者简介:强珏娴(1977-),女,讲师,专业方向为计算机应用,E -m a i l :q i a n g j x @s d j

u .e d u .c n 文章编号 1671-2730(2009)04-0314-04

现代教学互动反馈系统的设计与实现

强珏娴, 梁 云

(上海电机学院电子信息学院,上海200240

) 摘 要:基于多A g

e n t 系统设计了一套教学互动反馈系统。该系统由教师电脑、基于校园一卡通的无线表决器、教师反馈系统等组成,可应用于多媒体教学,能实现自动考勤、交互式教学、成绩管理、动态教学评价等功能,有效地提高了教学质量。

关键词:校园一卡通;多A g

e n t 系统;教学互动反馈系统 中图分类号:T P 311.52 文献标识码:

A T h eD e s i g na n d l m p l e m e n t a t i o no f l n t e r a c t i v eR e s p

o n s e S y

s t e mo fM o d e r nE d u c a t i o n Q I A N GJ u e x i a n ,

L I A N GY u n (S c h o o l o f E l e c t r o n i c s a n d I n f o r m a t i o n ,S h a n g h a i D i a n j iU n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 200240,C h i n a ) A b s t r a c t :I nt h i sa r t i c l e ,a n i n t e r a c t i v e r e s p o n s es y s t e mf o r c l a s s r o o mi n s t r u c t i o n i sd e s i g

n e d ,b a s e d o n t h eM A S t e c h n o l o g y .I t i s a t e c h n o l o g y p l a t f o r m ,i n c l u d i n g t h e t e a c h e r c o m p

u t e r ,t h ew i r e -l e s s v o t i n g m a c h i n e s b a s e d o n c a m p u s s m a r t c a r d h e l d b y e a c h s t u d e n t ,a n d t h e c l a s s r o o mi n t e r a c t i v e r e s p o n s e s y s t e ms o f t w a r e .I t c a n b e a p p l i e d t o t h em u l t i -m e d i a c l a s s r o o mt e a c h i n g

t o r e a l i z e a u t o m a t i c a t t e n d a n c e ,i n t e r a c t i v e t e a c h i n g ,p e r f o r m a n c em a n a g e m e n t a n d d y n a m i c t e a c h i n g e v a l u a t i o n .I t i s e f -f e c t i v e i n i m p r o v i n g t h e q u a l i t y o f t e a c h i n g

. K e y w o r d s :c a m p u s s m a r t c a r d ;m u l t i -a g e n t s y s t e m ;c l a s s r o o mt e a c h i n g i n t e r a c t i v e r e s p o n s e s y s -t e m (C I R S

) 教学互动反馈系统(C l a s s r o o mT e a c h i n g

I n t e r -a c t i v eR e s p o n s e S y

s t e m ,C I R S )是透过电子载具(无线表决器),实现课堂中学生与教师的互动,信息反

馈给教师端的一种教学应用系统[1]。C I R S 能调动

学生的积极性,体现并发挥学生的学习主体地位和作用;帮助教师及时获得学生的学习反馈信息,及时

调整自己的教学活动,进一步提高教学效率与质量。

本文在已有基于射频识别(R F I D )

校园一卡通[2,3

](简称一卡通)的基础上,设计了一个无线表

决器,利用多A g e n t 系统(M u l t i -A g e n tS y

s t e m ,M A S )技术,开发了用于课堂教学的互动反馈系统———教师反馈系统。系统的使用,使教师“教”和

学生“学”的效果变得可测,使日常教学不仅有趣且有效。

1系统的需求分析

C I R S主要利用学生端的基于R F I D一卡通的无线表决器来采集数据,使用教师端的教师反馈系统来管理和分析数据。C I R S实现以下功能:①上课时,学生在无线表决器中插入一卡通,即与教师机连接,完成自动考勤,并存入数据库,抽卡即自动注销;②在学生随机就座的情况下,实现学生与具体座位一一对应;③教学过程中,学生可在教室的任意角落通过无线表决器回答教师的提问;④教师反馈系统能记录学生的答题状态,并与预设答案对比,以评价学生当下的学习效果;⑤可保存学生在该课程学习中所有课堂互动的表现,并存入数据库,便于统计和评价。C I R S示意图如图1所示

。

图1教学互动反馈系统物理示意图

F i g.1P h y s i c s s k e t c h o f C I R S

2基于R F I D一卡通的无线表决器

为了保护已有资产,同时向后兼容,设计了可插入R F I D一卡通的无线表决器。它的14路无线表决器以8051单片机为核心制成,其功能包括:①可读取R F I D一卡通的信息,并在传送表决信息时将一卡通的编号附带在前面;②可设定连续可调的表决时间,若表决有效,发出高频铃声并显示组别,若表决无效,发生低频铃声也显示组别;③有计分功能,教师端可预置表决总分及每次答对或答错的加减分值。该表决器操作方便,且给人的视觉效果非常好;其最远识别距离为100m,通讯接口为R S232/ 485/威根,波特率为4.8～115.2k B i t/s,抗电磁干扰为0.1～1000MH z,抗电均强度为10V/m,可靠性为平均故障时间(M T B F)≥70k h[4]。

3教师反馈系统

基于M A S的教师反馈系统应用M V C模式设计,基于S t r u t s构架和B/S网络计算模式,采用J a-v a编码。该系统包括电子点名模块、互动教学模块、实时教学评估模块、成绩管理模块和报表管理模块。教师反馈系统处在服务器端,支持W i n d o w s, L i n u x,U n i x等操作系统,且可实现高并发量访问,性能稳定。多A g e n t指具有不同目标的多个A g e n t 对其目标、资源等进行合理安排,以协调各自行为,最大程度地实现各自的目标;它由多个A g e n t组成,每个A g e n t是一个自治计算实体,具有目标、知识、能力,并能按照设计者指示要求独立收集信息[5]。与其他系统相比,基于M A S教师反馈系统的特点在于对学生和教师的极大“关怀”。对学生而言,在教学过程中随时记录学生提交的信息,评判学生的学习绩效,并提示教师对教学过程做出调整。

3.1实时教学评估模块

系统采用M A S技术及模糊测度的方法对学生学习效果进行评价[6,7]。系统主要有学生A g e n t组和教师A g e n t组。在学生A g e n t组中,学生在课堂上登录系统后,教师反馈系统自动激活相应的学生A g e n t。学生A g e n t在整个学习期间要不断地通过学生学习进度A g e n t分析学生的学习状态;学生学习进度A g e n t记录学生完成的作业、测试等学习情况,描绘出学生的知识域。课后,将学生所有在课堂互动中提交的结果保存到学生模型库中。同时,学生A g e n t根据学生学习进度A g e n t的结果为学生提供专家级的学习建议,供学生课后登录自己的信息库查看和分析。同样,在教师A g e n t组中,当教师登录教师反馈系统后,系统自动激活一个相应的教师A g e n t;教师A g e n t通过教学A g e n t对教学过程进行相关的指导和监控,了解学生的学习过程和总体学习情况。如果学生总体学习效果不好,则及时提示改变教学方式。此外,还可从试题库中抽取相关的问题进行讨论以加强理解。

教师反馈系统中,M A S的开发采用了自底向上方法。从某种意义上讲,该方法是一种非正式的经验方法[8],即其不是从M A S目标出发逐步得到单个A g e n t的功能结构,而是根据经验和直觉设计(或在已有的工作基础上修改)单个A g e n t及A g e n t 间的交互,分析出所需的行为,存入行为库,再通过实际运行或仿真观察其行为,若不满足要求可修改设计,直到满意为止。现仅以学生A g e n t的开发为例说明整个开发过程。

3.1.1学生模型结构的设计考虑到学生模型

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