交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計

吳煜祺

摘? 要： 為了使學校教務(wù)系統(tǒng)及時將交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價情況反饋給教師，縮短教師獲取教學質(zhì)量評價情況的時間，提出交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計。通過系統(tǒng)供電模塊設(shè)計和系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件設(shè)計;依托數(shù)據(jù)庫設(shè)計和系統(tǒng)程序設(shè)計，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計，實現(xiàn)交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計。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質(zhì)量評價情況的時間縮短了16.39 min，適合數(shù)據(jù)的分析處理。

關(guān)鍵詞： 教學質(zhì)量評價; 交互式電子白板; 系統(tǒng)設(shè)計; 數(shù)據(jù)分析; 數(shù)據(jù)處理; 仿真實驗

中圖分類號： TN919?34; TP315? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 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世紀初期交互式電子白板教學進入我國，經(jīng)過初步實驗階段后在國內(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。不僅可以用于講授型教學，還可以促進學生積極開展探究型和合作型學習，實現(xiàn)電子白板課堂教學的多元化和多樣化[1]。授課教師可以通過手動操作，將圖像經(jīng)過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校課堂教學的主要工具，也是一種重要教學方式，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]。其在教學質(zhì)量評價中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多且復(fù)雜，因此設(shè)計一種交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，使教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)更為有序。

1? 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1? 系統(tǒng)供電模塊設(shè)計

獲取教學質(zhì)量的評價情況的效率，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)計至關(guān)重要。交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(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，因此教學質(zhì)量評價數(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間內(nèi)獲取教學質(zhì)量評價情況。系統(tǒng)供電系統(tǒng)芯片可提供12 V，5 V和3.3 V的電壓，通過電壓調(diào)節(jié)確保教學質(zhì)量評價及時性[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，加快教學質(zhì)量評價結(jié)果反饋，完成系統(tǒng)供電模塊設(shè)計。

1.2? 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

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

可以看出，教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理分4個階段，分別是準備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)階段、采集教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)階段、分析處理教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)階段和反饋教學質(zhì)量評價結(jié)果階段，這一實施過程確保了教師接收反饋信息的及時性。

基礎(chǔ)教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)準備階段，需準備教師基本信息表、院系表、學年學期表以及專業(yè)表等信息資料[7];教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)采集階段，準備采集數(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，隨機抽取數(shù)據(jù)樣本，分析處理一定范圍內(nèi)的教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù);分析處理階段主要采用綜合評判法和傾向性分析法[8];最后的反饋階段表達、反饋處理結(jié)果以及總結(jié)本次分析處理的過程。結(jié)果表達中，要將教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)定量部分排名，定性部分按照邏輯條理表達;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校的教務(wù)部門，最后完成教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理過程的總結(jié)[9]。

2? 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在保存教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理信息的同時，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)信息都必須通過一個系統(tǒng)維護，便于用戶在不同的時間和地點進入系統(tǒng)，通過ID帳號和姓名實時查詢已有的數(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)計一個數(shù)據(jù)庫總體信息結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫信息結(jié)構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中需要設(shè)計一個總表和多個信息數(shù)據(jù)表?？偙碛脕韮Υ嬗脩舻脑u價數(shù)據(jù)信息，信息數(shù)據(jù)表儲存用戶基本信息，這樣可以分開儲存教學質(zhì)量評價信息和教學質(zhì)量數(shù)據(jù)信息，不僅便于操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，還可以防止管理方面出現(xiàn)漏洞。

2.2? 系統(tǒng)程序設(shè)計

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)計系統(tǒng)程序可以提高數(shù)據(jù)分析處理的效率，進一步縮短教師收到教學質(zhì)量評價情況的時間。數(shù)據(jù)分析處理程序框架如圖4所示，計算機開機后先將系統(tǒng)復(fù)位，等待教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)初始化后，程序開始正常運行和操作，保證教師可以及時接收到教務(wù)處反饋的教學質(zhì)量評價情況。

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

內(nèi)部邏輯運行部分不僅負責接收系統(tǒng)發(fā)出的指令，對指令解析執(zhí)行并保存在系統(tǒng)中;還要采集教學質(zhì)量評價數(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)測系統(tǒng)的觸發(fā)信號，控制分析處理時的峰值;其次是控制系統(tǒng)模擬開關(guān)，控制ADC對峰值能量的模數(shù)轉(zhuǎn)換;最后通過控制DAC來調(diào)節(jié)比較器高壓模塊。

3? 仿真分析

為驗證本文提出的系統(tǒng)，模擬不同的評價數(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)，進行教學質(zhì)量評價情況獲取時間的仿真實驗。

3.1? 實驗方法及步驟

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)置不同評價數(shù)據(jù)的分析處理操作，包括模擬學生評價數(shù)據(jù)、教師評價數(shù)據(jù)和專家評價數(shù)據(jù)。定義不同評價數(shù)據(jù)復(fù)雜程度，利用常規(guī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)作為實驗對比對象，進行仿真實驗。不同數(shù)據(jù)的操作環(huán)境模擬曲線如圖6所示。仿真實驗先準備2臺計算機并安裝仿真軟件，將圖6的仿真環(huán)境數(shù)據(jù)載入到仿真軟件中，2臺計算機分別采用常規(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)。然后進入交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)庫中，選擇將要分析處理的數(shù)據(jù)。

登錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫界面如圖7所示。

最后根據(jù)兩個數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)獲取的結(jié)果信息進行抽樣分析，得出不同實驗組、不同操作環(huán)境下的教師獲取教學質(zhì)量評價情況的時間。

3.2? 實驗結(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，繪制時間耗費曲線，如圖8所示。

從實驗結(jié)果可以看出，在教學質(zhì)量數(shù)據(jù)的復(fù)雜程度低于40%時，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質(zhì)量評價情況的時間都很短，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質(zhì)量評價情況的時間快速延長;而提出的系統(tǒng)得到的教師獲取教學質(zhì)量評價情況的時間仍然很短，教師可及時得到教學質(zhì)量評價情況。根據(jù)統(tǒng)計學原理，計算兩組實驗數(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質(zhì)量評價情況的時間縮短16.39 min，適合交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)的分析處理。

4? 結(jié)? 語

本文提出交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計?；诮虒W質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。實驗結(jié)果表明，提出的交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)可以使教師及時得到教學質(zhì)量評價情況。希望本文的研究可以為交互式電子白板課堂教學質(zhì)量評價數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)設(shè)計提供理論依據(jù)。

參考文獻

[1] 張慧慧，蘇暢.基于交互式電子白板構(gòu)建互動高效英語課堂教學的策略研究[J].中國電化教育，2017（4）：80?84.

[2] 蘭玉玲.幼兒園交互式電子白板在美術(shù)教學中的應(yīng)用[J].學周刊，2017（7）：209?210.

[3] 田蘭文.運用交互式電子白板提高小學語文閱讀教學質(zhì)量[J].中國教育技術(shù)裝備，2017（13）：65?66.

[4] 冷喜武，陳國平.智能電網(wǎng)監(jiān)控運行大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)總體設(shè)計[J].電力系統(tǒng)自動化，2018（12）：166?172.

[5] 王莉娜，程冬玲.不同密度分布特點下激光測距數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計[J].激光雜志，2017，38（12）：142?145.

[6] 于超，趙會軍，余捷.系泊鋼纜漏磁檢測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].船海工程，2017，46（5）：138?141.

[7] 尹云霞.教學質(zhì)量測評與數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].新技術(shù)新工藝，2017（3）：14?16.

[8] 荀挺，王祥浩.電網(wǎng)綜合數(shù)據(jù)質(zhì)量評價系統(tǒng)及其軟件實現(xiàn)[J].電測與儀表，2019，56（4）：62?69.

[9] 馮璐.大型圖書館中圖書質(zhì)量在線評價系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2018，41（1）：129?132.

[10] 劉小英，周強，陳強.基于可拓理論的軟件質(zhì)量評價系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2017，25（1）：224?227.