吳煜祺

摘? 要： 為了使學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)及時(shí)將交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況反饋給教師，縮短教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間，提出交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)系統(tǒng)供電模塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì);依托數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，提出的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)較常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，得到的教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間縮短了16.39 min，適合數(shù)據(jù)的分析處理。

關(guān)鍵詞： 教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià); 交互式電子白板; 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 數(shù)據(jù)分析; 數(shù)據(jù)處理; 仿真實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)： TN919?34; TP315? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2020）10?0089?03

Design of data analysis and processing system for teaching quality evaluation of interactive electronic whiteboard classroom

WU Yuqi

（Nanhu College， Jiaxing University， Jiaxing 314001， China）

Abstract： In order to make the school educational administration system timely feed the results of the teaching quality evaluation of interactive electronic whiteboard classroom back to teachers， and shorten the time that the teachers obtain the results of teaching quality evaluation， a data analysis and processing system for the teaching quality evaluation of the interactive electronic whiteboard classroom is proposed. The hardware design of the system is realized by means of the system power supply module design and the system overall architecture design， and the software design of the system is completed on the basis of the database design and system program design， so as to realize the design of data analysis and processing system for the teaching quality evaluation of the interactive electronic whiteboard classroom. The results show that， in comparison with the conventional data analysis and processing system， the proposed data analysis and processing system reduces the time that the teachers obtain the results of the teaching quality evaluation by 16.39 min， which is suitable for data analysis and processing.

Keywords： teaching quality evaluation; interactive electronic whiteboard; system design; data analysis; data processing; simulation experiment

0? 引? 言

21世紀(jì)初期交互式電子白板教學(xué)進(jìn)入我國(guó)，經(jīng)過(guò)初步實(shí)驗(yàn)階段后在國(guó)內(nèi)高校普及，其一開始就被看作是資源整合型和技術(shù)集成型的電子交互平臺(tái)。不僅可以用于講授型教學(xué)，還可以促進(jìn)學(xué)生積極開展探究型和合作型學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)電子白板課堂教學(xué)的多元化和多樣化[1]。授課教師可以通過(guò)手動(dòng)操作，將圖像經(jīng)過(guò)投影儀投放在白板中，使用功能筆或直接用手觸摸就可以操作和控制[2]。交互式電子白板目前是學(xué)校課堂教學(xué)的主要工具，也是一種重要教學(xué)方式，整套裝置由智能感應(yīng)筆、投影儀和電子感應(yīng)白板組成[3]。其在教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多且復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)一種交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，使教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)更為有序。

1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1? 系統(tǒng)供電模塊設(shè)計(jì)

獲取教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)情況的效率，涉及系統(tǒng)的供電模塊的輸出能力，因此系統(tǒng)供電模塊的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)所需的電壓[4]分別為-5 V，2.5 V，3.3 V，5 V，12 V。正常供電系統(tǒng)可提供電壓為-5 V，5 V和12 V，系統(tǒng)硬件之間的接口和電平轉(zhuǎn)換芯片工作時(shí)所需電壓為3.3 V，處理器內(nèi)核需要的電壓為2.5 V，因此教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)需自行提供3.3 V和2.5 V的供電電壓，才能保證教師在最短時(shí)間內(nèi)獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況。系統(tǒng)供電系統(tǒng)芯片可提供12 V，5 V和3.3 V的電壓，通過(guò)電壓調(diào)節(jié)確保教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)及時(shí)性[5]。配置電路如圖1所示。

配置電路圖中的電阻R1和R2可以輸出大小不同的電壓，電壓計(jì)算公式如下：

[Vout=1.240 V×1+R1R2]

系統(tǒng)供電模塊中，輸入電壓選擇5 V，盡量減少電源功耗損耗，加快教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果反饋，完成系統(tǒng)供電模塊設(shè)計(jì)。

1.2? 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)模式。開發(fā)時(shí)要先明確教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理流程，使學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)及時(shí)將交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況反饋給教師，盡量縮短教師收到教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示[6]。

可以看出，教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理分4個(gè)階段，分別是準(zhǔn)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)階段、采集教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)階段、分析處理教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)階段和反饋教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果階段，這一實(shí)施過(guò)程確保了教師接收反饋信息的及時(shí)性。

基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，需準(zhǔn)備教師基本信息表、院系表、學(xué)年學(xué)期表以及專業(yè)表等信息資料[7];教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)采集階段，準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)、分組與調(diào)配人員、調(diào)試設(shè)備、制定調(diào)查信息等，隨機(jī)抽取數(shù)據(jù)樣本，分析處理一定范圍內(nèi)的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù);分析處理階段主要采用綜合評(píng)判法和傾向性分析法[8];最后的反饋階段表達(dá)、反饋處理結(jié)果以及總結(jié)本次分析處理的過(guò)程。結(jié)果表達(dá)中，要將教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)定量部分排名，定性部分按照邏輯條理表達(dá);分析處理結(jié)果的反饋是將數(shù)據(jù)的處理結(jié)果反饋給教師或者學(xué)校的教務(wù)部門，最后完成教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理過(guò)程的總結(jié)[9]。

2? 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1? 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在保存教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理信息的同時(shí)，還要保存用戶的管理信息，才能提高數(shù)據(jù)分析處理效率。所有數(shù)據(jù)信息都必須通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)維護(hù)，便于用戶在不同的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)入系統(tǒng)，通過(guò)ID帳號(hào)和姓名實(shí)時(shí)查詢已有的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)自身需要調(diào)用或添加數(shù)據(jù)[10]。為此，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)總體信息結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)信息結(jié)構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中需要設(shè)計(jì)一個(gè)總表和多個(gè)信息數(shù)據(jù)表。總表用來(lái)儲(chǔ)存用戶的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)信息，信息數(shù)據(jù)表儲(chǔ)存用戶基本信息，這樣可以分開儲(chǔ)存教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)信息和教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)信息，不僅便于操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以防止管理方面出現(xiàn)漏洞。

2.2? 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

用戶登錄系統(tǒng)后，選擇想要采集的數(shù)據(jù)類型，將選擇好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊。設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序可以提高數(shù)據(jù)分析處理的效率，進(jìn)一步縮短教師收到教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間。數(shù)據(jù)分析處理程序框架如圖4所示，計(jì)算機(jī)開機(jī)后先將系統(tǒng)復(fù)位，等待教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)初始化后，程序開始正常運(yùn)行和操作，保證教師可以及時(shí)接收到教務(wù)處反饋的教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況。

交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理程序由兩部分組成，即內(nèi)部邏輯運(yùn)行部分和外部接口部分。內(nèi)部邏輯運(yùn)行模塊框圖如圖5所示。

內(nèi)部邏輯運(yùn)行部分不僅負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)發(fā)出的指令，對(duì)指令解析執(zhí)行并保存在系統(tǒng)中;還要采集教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)。外部接口部分的功能主要為：首先可以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的觸發(fā)信號(hào)，控制分析處理時(shí)的峰值;其次是控制系統(tǒng)模擬開關(guān)，控制ADC對(duì)峰值能量的模數(shù)轉(zhuǎn)換;最后通過(guò)控制DAC來(lái)調(diào)節(jié)比較器高壓模塊。

3? 仿真分析

為驗(yàn)證本文提出的系統(tǒng)，模擬不同的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)操作，分別利用常規(guī)數(shù)據(jù)及提出的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況獲取時(shí)間的仿真實(shí)驗(yàn)。

3.1? 實(shí)驗(yàn)方法及步驟

高校教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)分析和處理速度較慢。設(shè)置不同評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的分析處理操作，包括模擬學(xué)生評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、教師評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和專家評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。定義不同評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)復(fù)雜程度，利用常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)比對(duì)象，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。不同數(shù)據(jù)的操作環(huán)境模擬曲線如圖6所示。仿真實(shí)驗(yàn)先準(zhǔn)備2臺(tái)計(jì)算機(jī)并安裝仿真軟件，將圖6的仿真環(huán)境數(shù)據(jù)載入到仿真軟件中，2臺(tái)計(jì)算機(jī)分別采用常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)和提出的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，分別登錄教務(wù)處官網(wǎng)。然后進(jìn)入交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)中，選擇將要分析處理的數(shù)據(jù)。

登錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)界面如圖7所示。

最后根據(jù)兩個(gè)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)獲取的結(jié)果信息進(jìn)行抽樣分析，得出不同實(shí)驗(yàn)組、不同操作環(huán)境下的教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間。

3.2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)不同數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)獲取結(jié)果，繪制時(shí)間耗費(fèi)曲線，如圖8所示。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在教學(xué)質(zhì)量數(shù)據(jù)的復(fù)雜程度低于40%時(shí)，常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)和提出的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)得到的教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間都很短，但隨著數(shù)據(jù)復(fù)雜程度升高，常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)得到的教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間快速延長(zhǎng);而提出的系統(tǒng)得到的教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間仍然很短，教師可及時(shí)得到教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況。根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，計(jì)算兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，得出提出的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)較常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，得到的教師獲取教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況的時(shí)間縮短16.39 min，適合交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的分析處理。

4? 結(jié)? 語(yǔ)

本文提出交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)?；诮虒W(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)可以使教師及時(shí)得到教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)情況。希望本文的研究可以為交互式電子白板課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

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