专利名称：：一种学习支持系统及其学习评价方法
技术领域：
：本发明涉及一种学习支持系统及其学习评价方法，属于学习系统与计算机信息技术应用领域。二.
背景技术：
：随着信息技术的发展，计算机和互联网已经广泛应用于学习过程，出现了电子学习、开放式学习、网络学习、合作学习和探究式学习等多种学习方法。人们已经提出了多种学习系统(如专利号为02127036.8的学习支持系统、专利号为200610026185.9的基于网络的学习方法与可携式学习系统)，通过客户端访问或下载服务器的教学资源进行学习，并提供在线的学生交流、教师辅导和考试功能。这些教学资源采用了文字、图表、声音、动画和视频等多种媒体形式，生动形象，提高了学习的趣味性和效率，有效促进了学习。也出现了多种可以从网络服务器下载教学资源，进行离线学习的电子设备，如各种语言学习机。这些系统和设备仅注重知识的呈现，在促进学生的有效交流与协作方面不足，在学习评价方面仍然采用传统的考试方法。传统的考试学习评价方法评价主体单一、过分强调甄别和选拔，在促进学生全面发展方面不足。在多元智能理论和后现代主义指导下，在信息技术环境支持下，倡导学习评价的人文特性，形成性评价与总结性评价相结合，评价内容、主体、标准和方法多元化，评价手段数字化。通过评价不仅促进学生的学习，还要促使学生掌握科学的学习方法。目前传统的标准化考试系统和在线学习评价系统较多，如专利号为200310122454.8的在线学习成绩评定方法及系统。多元学习评价方法的研究文献较多，都是针对某一课程设计一套评价指标。在信息技术环境支持下，适合多种课程内容，多种学习方法的多元学习评价系统还没有文献报道。主观题的自动批改是在线考试系统中的难点，目前的研究涉及人工智能、模式识别和自然语言处理技术，主要用于学生答案的识别及其与标准答案的匹配。这对于简答题，论述题等有标准答案的主观题是可行的。设计类的主观题要求学生根据给出的条件和要求，依据掌握的知识设计一个元件、一段程序或一个界面等，没有标准答案或者说标准答案有无数种。因此这些研究在设计类主观题的自动批改方面无能为力。本发明的学习支持系统辅助学生进行有效交流与协作，并提供在此系统支持下的多元学习评价方法。此系统也可与在线考试系统接口进行设计类主观题的自动批改。三.
发明内容本发明的目的在于提供一种学习支持系统及其学习评价方法，适应不同层次学生的需要，适应多种学习方法和内容，促进学生之间交流和协作，以及教学双方的有效交流与互动，实现学习评价的多元化和智能化。通过本发明的系统学生可以采用电子学习、开放式学习、网络学习、合作学习和探究式学习等多种学习方法，进行在线交流与协作，促进学习。通过本发明的系统，可以进行自我评价、同学评价和教师评价，可以对学习方法和内容、提出的问题和解答进行评价。本发明的系统也可通过接口嵌入在线考试系统进行设计类主观题的在线考试，实现自动批改。所述设计类主观题是指要求学生根据给出的条件和要求，依据掌握的知识制定方案、计划或图样，如设计一个元件、一种产品、一段程序、一个图案或一个界面等。本发明的系统，包括学习支持、成绩管理、教学管理和系统管理四个功能模块，如图1所示。在本发明的系统支持下的学习以固定长度的学习时间为单位，称为一节课。辅导教师根据教学计划，对于每一节课都预先确定学习目标和要求，并依据这些学习目标和要求设计多个可选的学习任务，如在《计算机文化基础》课程学习中，要求采用Word设计一份求职简历。学生在一节课中可以完成给定的可选任务，也可以修改给定的任务或自己设计学习任务，但是要符合学习目标和要求。所述学习支持模块包括同步协同功能、学习评价功能、智能电子白板和学习辅导功能。所述同步协同功能使学生自发形成协同任务组，任务组的学生可以交流协作共同完成一个学习任务。任务组的组长由组内学生担任，负责任务的协调和组内其他人员的评价。一个学生可以参加多个任务组，也可以自己独立完成整个任务。一个学生可以完成一个或多个任务，只要符合本节课的学习目标和要求即可。所述学习评价功能指学生在参考或验证其他同学的方案、程序、计算或提出的问题和解答后给出评分，并在一节课学习结束时进行自我评价。一个学生可以评价同组同学，也可以评价其他组同学。所述智能电子白板是一个讨论区，学生可以发贴和跟贴。本发明的系统对于讨论内容提供了自定义条件的搜索功能，缺省状态可以自动按照访问次数和当前任务内容倒序动态排列，系统主动分析学生的问题和讨论，自主决策并提供指导和帮助。所述学习辅导功能面向辅导教师评价和引导学习任务，可以应答提出的问题，删除与学习目标和要求无关的讨论，删除不符合学习目标和要求的任务，发布公开消息，对学习任务的设计、完成情况以及提出的问题和问题应答进行评价。所述成绩管理模块包括成绩评定功能、成绩分析功能、学习评价建模和统计报表功能。所述学习成绩评定功能是指根据建立的学习评价模型，统计自我评价、同学评价和教师评价三个部分的成绩，计算出每个学生的得分。所述成6绩分析功能对于班级学生的成绩分布和标准差自动计算，并依据学习评价模型对班级或某个学生的多种能力和非智力因素等进行分析。所述学习评价建模功能是指根据课程的学习目标和要求，综合自我评价、同学评价和教师评价，考虑学习目标、能力培养和非智力因素等，确定多级学习评价指标及其质量等级，并设计科学的评分方法。所述统计报表功能是指通过接口与自定义报表系统连接完成各种统计报表的生成和输出，或向其他系统(如教学管理信息系统或在线考试系统)传输学习成绩。所述教学管理模块包括学习预约功能、学生登记功能、学习安排功能和辅导教师管理。所述学习预约功能是指学生根据课程学习计划预约相应课程内容的学习。所述学生登记功能是指管理人员登记采用本发明的系统作为支持环境进行学习的学生信息。所述学生信息包括学生的班级、学号、姓名、网名和密码等信息。所述网名和密码在登记时采用缺省值，学生登录系统后可以自己更改。所述学习安排功能是指根据预约学生信息、机房情况和辅导教师情况定期安排，并生成课程表，一般一周或一个月安排一次。所述辅导教师管理是指维护辅导教师的基本信息、可用辅导时间和辅导课程等信息。所述系统管理模块包括系统设置、权限管理和日志管理功能。所述系统设置包含与其他系统的接口设置、系统界面设置、数据库服务器设置以及打印机设置等。所述权限管理包括系统管理员的账号和密码管理、系统功能项目维护、用户授权、系统登录、权限认证以及系统锁定功能。基于本发明的系统进行学习评价的实施过程如下1.辅导教师根据教学计划确定每次课的学习目标和要求，明确学习的知识点，并设计可选的学习任务。2.辅导教师根据学习目标和要求建立学习评价模型。所述评价模型作为评价的依据和前提，围绕教学目标的完成和多层次能力的培养，旨在促进学生的发展。3.在本发明的系统支持下，在学习过程中不断进行评价。在学习过程中，学生参考或查阅其他同学的任务完成情况、提出的问题或问题的回答等，系统强制在继续其它工作前进行评价；也可以主动评价。为了保证评价的公正性，系统仅显示每个学生的网名；为了促进学生学习，学生可以随时査看自己当前的评价信息。辅导教师也可以进行评价。学生在学习结束时，系统强制学生提交自我评价信息。4.系统自动进行公正的学习成绩评定与分析。在全部学生完成一节课的学习后，系统自动根据评价模型计算学习评价结果，生成总评分数，并对评价结果进行分析，为每个学生提供改进性建议。5.对评价结果进行反思。在一节课学习结束后，学生可以随时登录系统，査阅自己的学习成绩和改进建议，反思自己的学习行为。通过反思了解自己有哪些不足，需要在哪些方面继续努力，以促进以后的学习。本发明的有益效果是适应不同层次学生的需要，学习任务开放；适应多7种学习方法和内容，促进学生之间交流和协作，以及教学双方的有效交流与互动；实现学习评价的多元化和智能化。可以与教学管理信息系统接口，为其提供基础数据；也可以与在线考试系统接口，进行设计类主观题的在线考试，实现自动批改。四.图1为本发明的系统功能模块示意图；图2为本发明的系统体系结构示意图；图3为各项评价指标分数计算过程。五.具体实施方式以下结合附图和具体的实施方案对本发明的技术方案进行详细地说明。图1为本发明的系统功能模块示意图，包括学习支持、成绩管理、教学管理和系统管理四个功能模块。在进行设计类主观题的在线考试时，设计类主观题题目(也就是学习任务，学生不得更改)、学生信息和辅导教师信息从系统接口获得，评价模型事先设计好，在考试完成时通过系统接口把总评成绩提交到在线考试系统。图2为本发明的系统体系结构示意图，基于B/S模式，采用SUN公司的WEB开发技术。系统的体系结构分为用户界面层、业务逻辑层和数据库层。用户界面层以JSP文件形式实现数据的展现。将业务规则、数据访问、合法性校验和系统接口等放到了业务逻辑层，以JavaBean的形式进行处理。客户端不直接与数据库进行交互，而是与业务逻辑层建立连接，再经由业务逻辑层与数据库进行交互。Servlet作为与平台无关的服务器端组件，在业务逻辑层中实现错误处理功能，由JSP文件调用，通过相应的JSP文件显示结果。一部分控制功能由JSP文件实现，JSP文件最终也要编译成Servlet。系统接口主要有与在线考试系统、与自定义报表系统、与教学管理信息系统和与网络学习系统(或教学资源网站)的接口，都根据具体的系统采用JavaBean的形式采用公知的技术实现。图2的系统体系结构采用了SUN公司的WEB开发技术，当然也可以采用Microsoft公司的WEB开发技术。图2的系统体系结构基于B/S模式，当然也可以基于C/S模式，采用PowerBuilderVisualBasic或其他开发工具实现，不再详细叙述。由于课程的性质和内容各不相同，学习评价模型对于不同的课程单独建立。学习评价模型主要包括评价指标、质量等级和评分方法三个部分。所述评价指标反应达到学习目标、具备能力和其他因素的各个方面，一般分为多级。所述质量等级描述评价指标在质量上从好到差的档次。档次多则区分标准难以把握，太少又无法准确反映质量区别，一般分为三到五个档次，如优秀、良好、中等、及格和不及格。所述评分方法指各指标评分和总评分数的计算方法。基于本发明的系统建立的《C语言程序设计》上机课评价模型如下l.确定评价指标如表1所表示，采用两级指标体系。第一级指标包括学习目标、能力培养和其它因素。所述学习目标依据课程内容和性质，主要通过学习任务的完成情况反映出来。所述能力培养指通过《C语言程序设计》上机学习反映出的学生能力培养状况，主要包括创新能力、操作能力、知识应用能力、协作能力和组织能力，其中组织能力通过学习任务的计划制订、分工安排，计划实施、监督控制和协调配置等活动表现出来。所述其它因素包括学习情感、学习态度、价值观念和进步情况四个方面，其中进步情况主要通过自我评价和教师评价反映出来。表1的标准分反映了各项评价指标在总成绩中的比重。2.确定各评价指标的质量等级，分为A、B、C和D四个档次，各质量等级的评分比重见表2。如果创新能力的标准分是9，某次评价为C，则创新能力的得分是9乂0.6=5.4。3.确定各评价指标的评分方法如图3所示，分为两步。第一步，任务评价、讨论评价涉及的各项指标首先对同学评价和教师评价分别计算平均值。如果某指标没有教师评价，则同学评价的平均分数记为学习过程评价分数，否则同学评价和教师评价的平均分数分别乘以权重0.4和0.6，然后相加记为学习过程评价分数。第二步，对于包括学习过程评价(包括任务评价、讨论评价和教师评价)和自我评价的评价指标，取其学习过程评价和自我评价分数分别乘以权重0.8和0.2，然后相加，记为评价指标的总评得分。最后，各项指标的总评得分相加记为本节课学习的总评分数。表1各评价指标的标准分与评价方式<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>系统的数据库管理系统可以采用自前的商品软件，如Oracle、Sybase和MicrosoftSQLServer等。在库表中，评价指标表的字段有课程ID、指标ID(外键)、指标名称、标准分、上级指标ID和备注，其中的课程ID引用课程信息表的主键。上级指标ID引用本表的主键，即指标ID，来表达分级信息；第一级指标的上级指标ID都为0。指标评价方式表的字段包括方式ID和指标ID(方式ID和指标ID作为联合主键)，存储评价指标的评价方式，其中指标ID引用评价指标表的主键，方式ID引用评价方式信息表的主键。数据库设计采用公知的理论和技术，其他库表不再详细叙述。表2质量等级评分比重表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>权利要求1.一种学习支持系统，其特征在于适应不同层次学生的需要，学习任务开放；适应多种学习方法和内容，促进学生之间交流和协作，以及教学双方的有效交流与互动；实现学习评价的多元化和智能化；可以与自定义报表系统接口，完成各种统计报表的生成和输出；与教学管理信息系统接口，为其提供基础数据；与网络学习系统(或教学资源网站)接口，方便学生学习。可以与在线考试系统接口，进行设计类主观题的在线考试，实现自动批改。所述设计类主观题是指要求学生根据给出的条件和要求，依据掌握的知识制定方案、计划或图样，如设计一个元件、一种产品、一段程序、一个图案或一个界面等。2.按照权利要求1所述的学习支持系统，其特征在于包括学习支持、成绩管理、教学管理和系统管理四个功能模块。所述学习支持模块包括同步协同功能、学习评价功能、智能电子白板和学习辅导功能；所述成绩管理模块包括成绩评定功能、成绩分析功能、学习评价建模和统计报表功能。所述教学管理模块包括学习预约功能、学生登记功能、学习安排功能和辅导教师管理。所述系统管理模块包括系统设置、权限管理和日志管理功能。3.按照权利要求l所述的学习支持系统，其特征在于在进行设计类主观题的在线考试时，设计类主观题题目(也就是学习任务，学生不得更改)、学生信息和辅导教师信息从系统接口获得，评价模型事先设计好，在考试完成时通过系统接口把总评成绩提交到在线考试系统。4.一种学习评价方法，其特征在于包括下列五个步骤U〉辅导教师确定每节课的学习目标和要求，并设计可选的学习任务。(2)辅导教师建立课程的学习评价模型。(3)在本发明的系统支持下，在学习过程中不断进行评价。(4)在结束一节课的学习后，系统自动进行公正的学习成绩评定与分析，生成总评分数;并对评价结果进行分析，为每个学生提供改进性建议。(5)学生在一节课学习结束后，查阅自己的学习成绩和改进建议，对评价结果进行反思，以促进以后的学习。5.按照权利要求4所述的学习评价方法，其特征在于在学习过程中，学生参考或査阅其他同学的学习任务完成情况、提出的问题或问题的回答等，系统强制在继续其它工作前进行评价；学生也可以主动进行评价。为了保证评价的公正性，系统仅显示每个学生的网名；为了促迸学生学习，学生可以随时查看自己当前的评价信息。辅导教师也可以进行评价。学生在学习结束时，系统强制学生提交自我评价信息。6.按照权利要求4所述的学习评价方法，其特征在于辅导教师在每节课前预先设计可选的学习任务。在学习和评价过程中，学生可以选择或修改已有任务，也可以根据学习目标和要求自己设计学习任务(在与在线考试系统接口迸行设计类主观题考试时，不得修改考试题目。考试题目相当于学习任务)。学生自发形成协同任务组，任务组的学生可以交流协作共同完成一个学习任务。任务组的组长由组内学生担任，负责任务的协调和组内其他人员的评价。一个学生可以参加多个任务组，也可以自己独立完成整个任务。一个学生可以完成一个或多个任务，只要符合本节课的学习目标和要求即可。7.按照权利要求4所述的学习评价方法，其特征在于在学生学习和评价过程中，辅导教师评价和引导学习任务；可以应答提出的问题，删除与学习目标和要求无关的讨论，删除不符合学习目标和要求的任务，发布公开消息，对学习任务的设计、完成情况以及提出的问题和问题应答进行评价。8.按照权利要求4所述的学习评价方法，其特征在于学习评价模型对于不同的课程，由辅导教师根据课程性质和内容，在学习之前基于本发明的系统建立。所述学习评价模型包括评价指标、质量等级和评分方法三个部分。所述评价指标反应达到学习目标、具备能力和其他因素的各个方面，一般分为多级。所述质量等级描述评价指标在质量上从好到差的档次，一般分为三到五个档次。所述评分方法指各指标评分和总评分数的计算方法。所述学习评价模型中包含同学评价、教师评价和自我评价。全文摘要本发明涉及一种学习支持系统及其学习评价方法，属于学习系统与计算机信息技术应用领域。本发明的学习支持系统包括学习支持、成绩管理、教学管理和系统管理四个功能模块。适应不同层次学生的需要，学习任务开放。适应多种学习方法和内容，促进学生之间交流和协作，以及教学双方的有效交流与互动。实现学习评价的多元化和智能化。可以与在线考试系统接口，进行设计类主观题的在线考试，实现自动批改。基于本发明系统的学习评价包含同学评价、教师评价和自我评价。可以与自定义报表系统接口，完成各种统计报表的生成和输出；与教学管理信息系统接口，为其提供基础数据；与网络学习系统(或教学资源网站)接口，方便学生学习。文档编号G09B7/00GK101465069SQ20081016100公开日2009年6月24日申请日期2008年9月16日优先权日2008年9月16日发明者苏子林申请人:鲁东大学