一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，该方法包含以下步骤：从学生课前签到开始至提交课后作业结束，依次计算每个学生的课前反馈量，课中反馈量和课后反馈量，并根据历年多门课程的统计数据确定课前、课中和课后反馈量的权重系数，利用权重系数对新学期新课程的每节课进行期末成绩预测。本发明专利技术通过归一量化每节课签到时间、手机电量、手机消耗流量、听课位置、PPT教学内容、课后作业完成度，结合权重系数预测期末成绩，考虑了学生学习过程的各个阶段：课前、课中、课后，分别融合计算课前反馈量，课中反馈量和课后反馈量来预测期末成绩，综合反应学生的课堂学习行为，可有效提高教学评估的科学性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法
本专利技术涉及基于数据分析的行为分析领域，具体的，涉及根据学生课前、课中和课后三阶段的综合表现预测期末成绩的方法，可用于客观地评估教学效果和指导学生学习。
技术介绍
课堂教学评估是利用教育评价的技术对教学过程及其结果是否达到一定质量要求所做出的价值判断，教学质量评估是一项十分重要而严肃的工作，它以教师及其教学活动和学生的学习为主要评价对象，其作用是教师利用评价的结果可以了解学生的实际情况，发现教学存在的问题，明确教学工作努力的方向，反思和改善自己的教学过程、教学效果。这种传统的方法存在明显的缺点：1.目前的存在评价方式一般是采用专家听课或者查看监控方式进行，由专家根据现场情况进行主观性打分，评价方式主观性比较大，不能客观地反映教师教学质量。2.对于大部分学校，对学生的学习效果评估一般根据期末考试成绩来反应，但这种评估方法并不具备可逆性和及时性，对于期末考试不及格的同学，不仅浪费了上课时间，也没有学到知识，造成了无法挽回的损失。3.在现有的教学过程中，由于没有客观数据支持，在没有专家评价的过程中，任课教师对自己的教学效果很难定位，在教学改进方面迟缓，并且难以掌握学生的学习状况，不能做出具体地指导。
技术实现思路
针对上述情况，本方法提出一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，以便教师对课堂教学的整体性掌控，监视学生的课程学习，调整教学方式方法，提高教学质量。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，本专利技术通过学生课前签到的时间和签到后至上课前使用的手机电量流量的消耗量来计算课前反馈量，其中，课前反馈量是指学生自签到后到正式上课前，实际对学生课前复习和预习效果有重要影响的各因素的综合量化；然后根据课程信息量，座位位置，课中使用的电量和流量，图文比例来计算课中反馈量，其中，课中反馈量是指学生在课堂中综合因素效用下，对课程知识学习和接受吸收程度的综合反应；根据作业完成度来计算课后反馈量，其中，课后反馈量是指对学生课后作业的完成情况的量化，反映对本节课程知识的理解程度，此反馈量基于教师对作业的评点而定；然后将得到的历年的各门课程的课前反馈量，课中反馈量，课后反馈量及对应的期末成绩进行线性模拟，得到相应的权重系数；将各权重系数应用于新学期，用于计算每节课后的模拟成绩，可以实时掌握学生的学习动态和效果，也可以用于教学评估。本专利技术基于以下几重因素：课前反馈量，课中反馈量，课后反馈量，对课堂教学效果进行综合评价，可提高其准确性、客观性和前瞻性。具体的：1.计算课前反馈量先计算课前积极度Q积极，课前积极度Q积极是指学生的到课提前量与平均到课提前量的归一化值，具体地：记录每个学生的课前签到时间，根据上课时间和课前签到时间计算第i个学生的到课提前量Δti，Δt＝t上课-t签到式中：t上课——正式上课的时间；t签到——学生签到的时间。将每个学生的到课前量与平均到课提前量归一化成无量纲数值，以计算每个学生的课前积极度Q积极：然后计算手机差化因数Q差，手机差化因数Q差是指在学习过程中对手机使用情况的量化，主要考虑学生使用手机上网或者游戏娱乐对学习的不利影响。具体计算步骤为：设第i个学生从签到时至上课前使用手机消耗的电量为Ji，第i个学生从签到时至上课前使用手机消耗的网络流量为Ii，则：Jmax＝max[Ji(i＝1,2,3...n)]Jmin＝min[Ji(i＝1,2,3...n)]Imax＝max[Ji(i＝1,2,3...n)]Imin＝min[Ji(i＝1,2,3...n)]式中：λ——根据手机性能确定，取0～1之间。综合考虑学生的积极度和手机差化因数，可计算课前反馈量：2.计算学生的课中反馈量先计算学生本节课的课程信息量课程信息量是指本节课的知识信息在历年考试中所占的平均比例，设Ej为统计数据中第y年的考试评估中本节课的知识信息所占的比例，则然后计算课堂接受条件因数RE，课堂接受条件因数RE是指学生在既定的课堂环境中的综合因素的效用下对知识信息的客观接受条件，此量与学生所在的座位位置、多媒体教学的图文比例、课中手机使用情况相关。学生所在的座位位置反映了学生上课的积极性和接收课堂信息的客观条件，可以通过到投影幕布中心的向量和到讲台的向量之间的夹角的余弦值两个标量来表征，余弦值越大，说明夹角越小，学生课堂接受条件越差，对应于学生本身来说，直接体现就是精力下降快，接受时间长。因此，课堂接受条件因数与所在的座位位置的归一化数值成正相关。具体的，第i个学生所在的座位位置与投影幕布中心连线向量和与讲台连线向量夹角的余弦值cosθi为：其中，投影幕布中心的坐标为Z0＝(x0,y0,z0)，讲台的坐标为Z1＝(x1,y1,z1)，每个座位的坐标为Z＝(x,y,z)。教学课件中的图文比例P为课件的固定属性，多媒体教学的中恰当图文比例会提高学生学习的兴趣和缩短理解知识的反应时间，提高教学效果，过大则会导致内容空洞，过小则会导致教学枯燥乏味。根据调查，教学课件中的图文比例P与授课效果之间的关系如表1所示。表1图文比例与授课效果之间的关系同时，课堂使用手机会占据其学习精力，故会使课堂接受条件因数浮动，这与实际也是比较符合的。仍采用手机差化因数计算，具体计算如下：设第i个学生从上课开始至下课使用手机消耗的电量为JZi，第i个学生从上课开始至下课使用手机消耗的网络流量为IZi，则：综合上述，学生位置归一化值cosθi与课堂接受条件因数RE成反比，课堂手机差化因数QZ差与课堂接受条件因数RE亦成反比，则：然后可计算课中反馈量：3.计算课后反馈量。所述课后反馈量是指学生课后作业完成度，反映对重点知识的理解量，此量基于教师对作业的点评和学生对课程作业完成质量评定。其特征在于，课后反馈量包含创新、扩展、延伸、计算及其他等五个维度，综合表征学生的各项能力，用于检验学生的课堂学习效果。其中，课后反馈量所包含的内容、每项内容的权重分值和每项内容的学生得分都由任课教师根据学科特点、考察内容和学生作业的完成度综合确定，如表2所示。表2课后反馈量内容与分值其中，ζ创+ζ扩+ζ延+ζ计+ζ其他＝100设学生的作业评定分数为ζr(r＝1、2、3、...5)，计算第i个学生的课后反馈量：4.拟合权重系数前反馈量K前i，课中反馈量K中i，课后反馈量K后i的权重系数通过对应的期末考试成绩进行线性拟合获得，为保证拟合的合理性，可选择本门课多年的数据进行拟合，也可选择本班学生其他课程的数据进行拟合，从而得到对应的相关系数r前、r中、r后：式中：Mpqi——第p年第q门课程第i个学生的期末成绩，p＝1,2,3…，q＝1,2,3…；r前、r中、r后——课前、课中、课后反馈量的拟合权重系数；K前pqi、K中pqi、K后pqi——第p年第q门课程第i个学生的课前、课中、课后反馈量。5.计算预测期末成绩获得某节课的所有数据后，根据权重系数可计算本节课的期末模拟成绩M，即：M＝r前K前+r中K中+r后K后通过此数值，教师可以观察每节课学生的模拟成绩，以更新课堂教学计划和对学生相应的知识进行补缺，进而提高课堂教学的效率，提高学生的学习成绩。综上所述，本专利技术与现有技术相比具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，其特征在于，包含以下步骤：自学生签到后，分别计算每个学生的课前反馈量、课中反馈量和课后反馈量，其中，课前反馈量是指学生自签到后到正式上课前，实际对学生课前复习和预习效果有重要影响的各因素的综合量化；课中反馈量是指学生在课堂中综合因素效用下，对课程知识学习和接受吸收程度的综合反应；课后反馈量是指对学生课后作业的完成度的量化，反映对本节课程知识的理解程度，此反馈量基于教师对作业的评点而定；将各个阶段的量化值，包括课前反馈量、课中反馈量和课后反馈量，分别乘以各阶段相应的拟合权重系数得到相应的权重分值；将各阶段的权重分值累加得到本节课的预测期末成绩。

【技术特征摘要】
1.一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，其特征在于，包含以下步骤：自学生签到后，分别计算每个学生的课前反馈量、课中反馈量和课后反馈量，其中，课前反馈量是指学生自签到后到正式上课前，实际对学生课前复习和预习效果有重要影响的各因素的综合量化；课中反馈量是指学生在课堂中综合因素效用下，对课程知识学习和接受吸收程度的综合反应；课后反馈量是指对学生课后作业的完成度的量化，反映对本节课程知识的理解程度，此反馈量基于教师对作业的评点而定；将各个阶段的量化值，包括课前反馈量、课中反馈量和课后反馈量，分别乘以各阶段相应的拟合权重系数得到相应的权重分值；将各阶段的权重分值累加得到本节课的预测期末成绩。2.根据权利要求1所述的一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，其特征在于，评估由课前、课中、课后三个阶段综合评定本节课，学生的预测期末成绩由各阶段量化值，包括课前反馈量、课中反馈量和课后反馈量，乘以相应的权重系数累加得到，根据预测期末成绩对教学效果和学生表现进行反馈。3.根据权利要求2所述的一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，其特征在于，计算课前反馈量的具体步骤为：先计算课前积极度Q积极，课前积极度Q积极是指学生的到课提前量与平均到课提前量的归一化值，具体地：记录每个学生的课前签到时间，根据上课时间t上课和课前签到时间t签到计算第i个学生的到课提前量Δti，Δti＝t上课-t签到式中：t上课——正式上课的时间；t签到——学生签到的时间；将每个学生的到课前量与平均到课提前量归一化成无量纲数值，以计算每个学生的课前积极度Q积极然后计算手机差化因数Q差，手机差化因数Q差是指在学习过程中对手机使用情况的量化；具体计算步骤为：设第i个学生从签到时至上课前使用手机消耗的电量为Ji，第i个学生从签到时至上课前使用手机消耗的网络流量为Ii，则：Jmax＝max[Ji(i＝1,2,3...n)]Jmin＝min[Ji(i＝1,2,3...n)]Imax＝max[Ji(i＝1,2,3...n)]Imin＝min[Ji(i＝1,2,3...n)]式中：λ——根据手机性能确定，取0～1之间；综合考虑学生的积极度和手机差化因数，计算课前反馈量：4.根据权利要求2所述的一种基于学生客观行为表征的期末成绩预测和教学评估方法，其特征在于，计算课中反馈量的具体步骤为：先计算学生本节课的课程信息量课程信息量是指本节课的知识信息在历年考试中所占的平均比例，设Ej为统计数据中第y年的考试评估中本节课的知识信息所占的比例，则然后计算课堂接受条件因数RE，课堂接受条件因数RE是指学生在既定的课堂环境中综合因素的效用下对知识信息的客观接受条件，此量与学生所在的座位位置、多媒体教学的图文比例、课中手机使用情况相关；学...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云泽，贾小东，张刚，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13