特殊教育兒童智能評測管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李杰林　龐雨晴　林益雙　柯琦

摘? 要：在當前大數(shù)據(jù)時代背景下，兒童成長過程中所面臨的發(fā)育、教育問題數(shù)量日益增加，給相關(guān)處理工作帶來了挑戰(zhàn)。為解決這一問題，文章旨在設計一系列平臺和系統(tǒng)，將兒童、學校、家長通過數(shù)據(jù)緊密關(guān)聯(lián)，以便密切關(guān)注兒童的成長發(fā)育過程，更加準確地制定孩子的成長計劃，并在特殊教育領域提供更高效、便捷的服務。研究主要包括平臺和系統(tǒng)設計方法、實現(xiàn)過程以及應用效果分析等方面，以期為解決兒童成長發(fā)育問題提供有力支持。

關(guān)鍵詞：特殊教育；高效；數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)

中圖分類號：TP311? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）20-0041-05

Design and Implementation of Intelligent Evaluation and Management System for Children in Special Education

LI Jielin， PANG Yuqing， LIN Yishuang， KE Qi

（School of Big Data and Artificial Intelligence， Guangxi University of Finance and Economics， Nanning? 530003， China）

Abstract： In the current of big data era， with the growing number of development and education problems faced by children in the process of growing up， it is more difficult to deal with the related work. In order to solve the problem， this paper aims to design a series of platforms and systems to link children， schools and parents through data， so as to pay close attention to children's growth and development process， correctly formulate children's growth plans， and provide more efficient and convenient services in special education field. This research mainly includes platform and system design methods， implementation process and application effect analysis， in order to provide strong support for solving the problems of children's growth and development.

Keywords： special education; efficient; data association

0? 引? 言

特殊教育是運用特殊的方法、設備和措施對特殊的對象進行的教育。主要面向精神、生理、人體結(jié)構(gòu)上，某種組織、功能喪失或障礙，全部或部分喪失從事某種活動能力以致影響其日常生活和社會參與的兒童，他們需要適合他們自身的特殊教育[1]。正因為他們自身的特殊性造成了諸多不便，家長對兒童狀況的不了解、家長與學校之間溝通的不順暢、教師對特殊兒童的教學管理不方便等問題，家長、學校、教師之間存在許多屏障，需要一個平臺來溝通兩者[2]。本研究基于《0～6歲兒童發(fā)育行為評估量表》的標準，對兒童的發(fā)育情況進行評測，同時構(gòu)建教師課堂管理平臺，并構(gòu)建學校的數(shù)據(jù)管理平臺記錄學生、教師情況，保證兒童、教師、家長、學校之間的無障礙溝通交流，解決特殊教育目前存在的矛盾，提高特殊教育學校的工作效率。

1? 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用前后端分離架構(gòu)。前端使用了uni-app和Vue框架來構(gòu)建網(wǎng)站，實現(xiàn)組件化和響應式設計，提高瀏覽器加載速度和用戶體驗。前端可供PC端和移動端訪問系統(tǒng)網(wǎng)站。

后端基于Web助手系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，采用Python、Django3.1、MySQL和Redis等技術(shù)構(gòu)建，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)存儲和處理能力。系統(tǒng)總體架構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)總體架構(gòu)圖展示了各個組件之間的關(guān)系。前端負責處理用戶的請求或指令，將其轉(zhuǎn)化為SQL語句并與后端進行交互。后端負責存儲和檢索數(shù)據(jù)，包括從評估數(shù)據(jù)庫中查找對應數(shù)據(jù)。為保證信息安全，我們采用了數(shù)據(jù)加密技術(shù)，同時利用Python提供的功能庫對數(shù)據(jù)進行登記、搜索以及追溯歷史數(shù)據(jù)。后端還提供了訪問控制技術(shù)，確保對進入系統(tǒng)用戶的權(quán)限進行有效管理[3]。

2? 系統(tǒng)模塊功能

為解決殘障兒童教育問題，本研究團隊開發(fā)了一系列針對特殊兒童教育需求的應用。在技術(shù)選型方面，我們選擇了基于Django框架的微信小程序以及網(wǎng)頁作為開發(fā)平臺。Django是一種廣泛使用的Python Web框架，以其高效、可擴展性和安全性而受到許多開發(fā)者的青睞。

微信小程序具有不需下載、不占內(nèi)存、輕巧便捷、隨掃隨用等優(yōu)點。我們認為這種開發(fā)方式能夠在當前教育軟件市場上滿足特殊兒童及其家庭的實際需求。在系統(tǒng)設計過程中，我們遵循了用戶友好、易于操作的原則，并充分考慮了殘障兒童的特殊需求。

2.1? 兒童智能檢測平臺

兒童智能檢測平臺是面向兒童群體，幫助家長了解兒童自身情況的平臺。主要用于對兒童的發(fā)育商檢測，實現(xiàn)家長、學校對兒童發(fā)育情況的檢查。

兒童發(fā)育評估系統(tǒng)是家長用來檢測兒童發(fā)育狀況的工具。家長給出兒童的基本信息后，系統(tǒng)根據(jù)所給信息判斷出測試內(nèi)容，讓家長進行測試并輸入兒童測試情況，系統(tǒng)匯總測試結(jié)果計算出孩子的發(fā)育商，反饋兒童的發(fā)育情況，項目實施路徑如圖2所示。

2.2? 兒童特殊教育教師平臺

該平臺面向教師群體，老師用我們的小程序記錄給特殊學生進行上課簽到。該平臺該項目研究內(nèi)容主要包括不僅包括基本用戶登錄功能，還有班級管理板塊、課堂教學板塊兩個板塊功能。

2.2.1? 班級管理模塊

老師在上課前選擇相應的上課類別進行學習簽到。課后通過URL的方式將線上課程發(fā)布在網(wǎng)上，供學生家長以及上級部門隨時查看上課情況。老師可以在課堂評價里記錄學生們的課堂表現(xiàn)情況，便于老師及時發(fā)現(xiàn)學生心理及生理的變化。我的課表根據(jù)日期記錄了用戶需要上的課程，提醒教師上課的時間段和上課的教室，教師若是請假或是換課也可以手動更改課表。教師可在請假審批的“待辦”中查看學生的請假信息，還可以根據(jù)請假類型進行分類，并根據(jù)實際情況進行審批辦理。

2.2.2? 課堂教學模塊

課堂教學功能在上課之前進行點名，并采用刷臉技術(shù)對點名的學生進行拍照簽到，確保殘障兒童得到應有的教育資源。同時定位當前所在地，更好的記錄上課課程相關(guān)信息，避免課程的虛假性，家長和學?？梢粤私馍险n地點，也提高了學生們的安全性。簽到完成后點擊開始上課，開始記錄上課時長，準確記錄每位殘障兒童的受教育時長。老師在上課時點擊“學生情況”，查看該課程上課的學生列表，以及學生的基本信息，幫助老師及時了解學生的基本情況。

后續(xù)將開展發(fā)布線上課堂作業(yè)和課下作業(yè)功能，在平臺發(fā)布學生們的家庭作業(yè)，幫助學生更好地鞏固所學知識，同時檢測學生的學習成果，加強老師對學生在課堂知識的掌握程度的了解。課程中老師錄制上課視頻，課程結(jié)束后老師將課程相關(guān)內(nèi)容和上課視頻發(fā)布到該平臺，便于老師對上課內(nèi)容的梳理，學生下課后可以自行下載觀看，方便請假缺席的、對課堂知識掌握程度較低的同學們進行加強學習，有助于學生更好地學習相關(guān)知識。

2.3? 兒童特殊教育學校平臺

特殊教育學校信息管理一體化平臺，專供特殊教育學校教師管理各類信息數(shù)據(jù)使用，是一款為特殊教育學校量身打造的信息錄入、數(shù)據(jù)掌握、信息管理工具等功能集合在一起的平臺。

2.3.1? 首頁功能管理模塊

不同于現(xiàn)下大多網(wǎng)頁系統(tǒng)的紛雜現(xiàn)象，為了提升用戶的使用體驗，我們系統(tǒng)采用了簡潔美觀且功能詳盡的首頁設計。在首頁左側(cè)工具欄中，擁有信息管理系統(tǒng)、信息審核系統(tǒng)、學生檔案系統(tǒng)、權(quán)限管理系統(tǒng)以及分校中心系統(tǒng)。每個分系統(tǒng)間相互運作，擁有成熟的運營功能，各項目系統(tǒng)間整齊劃一，大大簡化了查找相應功能的煩瑣程度，提高了信息管理效率。首頁頁面如圖3所示。

2.3.2? 信息錄入模塊

管理員登錄系統(tǒng)后在后臺中對學生、家長、教師、課程等信息進行錄入，存入數(shù)據(jù)庫。如圖4所示。

2.3.3? 信息審核模塊

信息審核功能的審核內(nèi)容包含了六個部分，分別是學生信息、教師信息、班級信息、學校信息、課程信息，以上信息被成功上傳后，管理員需要針對這六項信息采集后的審核、校驗。待審核員登錄賬戶后，對錄入的信息進行審核，判斷無誤后即將信息上傳至中央服務器，匯總后傳輸給殘聯(lián)，如審核不通過則填寫審核不通過的理由后退回。同時，為了審核便捷與高效地進行，設置了查詢引擎，此項功能可減輕審核員的審核負擔。

2.3.4? 數(shù)據(jù)加密模塊

數(shù)據(jù)庫在自身安全防護、電腦系統(tǒng)硬件隔離的情況下，此項目平臺還使用了搜索、查重、編碼、歷史數(shù)據(jù)永久可追溯等技術(shù)，能實時確保數(shù)據(jù)的安全防護，與此同時，為數(shù)據(jù)進行更高一級的防御保護，使用USB加密狗對軟件和數(shù)據(jù)庫進行了加密[4]。通過使用數(shù)據(jù)庫加密技術(shù)，極大地加強了數(shù)據(jù)庫被破解的難度，增強了數(shù)據(jù)存儲的安全性。

3? 方法和技術(shù)細節(jié)

在本研究中，我們采用了多種技術(shù)和方法來實現(xiàn)面向家長兒童的發(fā)育商檢測、面向教師群體的上課簽到記錄以及面向?qū)W校的特殊教育信息管理。以下是我們采用的主要技術(shù)和方法的詳細描述。

3.1? 開發(fā)框架和技術(shù)選型

為了確保系統(tǒng)的高效性和可擴展性，我們選擇了Django和Vue.js作為主要的開發(fā)框架]。Django是一種流行的Python Web框架，適用于后端開發(fā)[5]，而Vue.js則是一種輕量級的JavaScript框架，用于前端開發(fā)。同時，我們還使用了Uniapp框架來實現(xiàn)跨平臺的微信小程序開發(fā)。

3.2? 數(shù)據(jù)庫設計和優(yōu)化

在數(shù)據(jù)庫方面，我們選用了MySQL和Redis兩種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。MySQL用于存儲持久化數(shù)據(jù)，如用戶信息、教師記錄和學校信息等，而Redis則用于存儲臨時數(shù)據(jù)，如緩存和會話信息等[6]。通過合理的數(shù)據(jù)庫設計和優(yōu)化，我們確保了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和存儲性能。

3.3? 發(fā)育商檢測算法和模型

為了準確評估兒童的發(fā)育水平，我們研究了多種評估模型和算法。在評估過程中，我們根據(jù)兒童的年齡、性別、身高、體重等基本信息，結(jié)合這些模型和算法，對兒童的身體發(fā)育、智力發(fā)育和社交能力等方面進行全面評估。

3.4? 上課簽到記錄功能實現(xiàn)

針對教師群體，我們設計了一套簡便易用的簽到記錄功能。教師可以通過微信小程序?qū)崟r記錄特殊學生的上課簽到情況，從而方便地了解學生的出勤情況。

3.5? 特殊教育學校信息管理

為了實現(xiàn)特殊教育學校的信息一體化管理，我們開發(fā)了一套綜合的信息錄入、數(shù)據(jù)掌握、信息管理工具。該工具支持學校對學生、教師和課程等信息的統(tǒng)一管理，提高了學校信息管理的效率。

3.6? 數(shù)據(jù)安全保護措施

在數(shù)據(jù)安全方面，我們采取了多重保護措施。除了數(shù)據(jù)庫自身的安全防護和電腦系統(tǒng)硬件隔離之外，我們還使用了搜索、查重、編碼等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的安全防護。此外，我們還使用了USB加密狗對軟件和數(shù)據(jù)庫進行加密。通過使用數(shù)據(jù)庫加密技術(shù)，我們極大地提高了數(shù)據(jù)庫被破解的難度，增強了數(shù)據(jù)存儲的安全性。

3.7? 數(shù)據(jù)可視化和互動交流

為了便于家長、教師和學校查看和分析兒童發(fā)育情況，我們在系統(tǒng)中集成了數(shù)據(jù)可視化工具，將兒童的發(fā)育情況以圖表形式直觀地展示出來[7]。此外，平臺還提供了在線互動交流功能，使家長、學校和專家能夠在平臺上相互溝通，共同關(guān)注兒童的發(fā)育情況，提高教育效果。

3.8? 參數(shù)選擇和優(yōu)化過程

在本研究中，我們針對不同模塊和功能，根據(jù)實際需求進行了合理的參數(shù)選擇和優(yōu)化。通過調(diào)整參數(shù)，我們確保了系統(tǒng)性能的穩(wěn)定和優(yōu)越[8，9]。同時，我們也關(guān)注到可能的性能瓶頸，并針對這些瓶頸進行了優(yōu)化，以保證系統(tǒng)在各種場景下的良好表現(xiàn)。

總結(jié)起來，我們采用了一系列先進的方法和技術(shù)，實現(xiàn)了一個功能完善、高效可靠的特殊教育信息管理平臺。在實際應用中，該平臺為家長、教師和學校提供了便捷、高效的服務，受到了廣泛的好評。

4? 結(jié)? 論

特殊教育學校信息管理一體化平臺，微語平臺，育兒測評評估系統(tǒng)均以系統(tǒng)實用、結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)規(guī)范作為基本設計原則，規(guī)劃了系統(tǒng)的整體架構(gòu)，為用戶提供了清晰簡潔，智能友好的交互界面。操作簡便靈活、便于管理和維護，實現(xiàn)了教師高效率、高質(zhì)量與特殊學生群體展開線上教學以及準確反映出兒童的發(fā)育情況的功能。微信小程序的開發(fā)，使平臺使用輕巧便捷，內(nèi)存占用較小，運行受限較小，很好地提高運行速度，增大了用戶使用的方便程度，增大用戶體驗。通過這幾個平臺不僅能夠方便快捷的為兒童發(fā)育情況進行評估，還能便捷輔助教師高效率、高質(zhì)量地對特殊學生群體展開線上教學。這幾個系統(tǒng)是為響應國家政策，以“助力每一個需要幫助的人”為原則所量身打造的微信小程序。

特殊教育學校信息管理一體化平臺，微語平臺，育兒測評評估系統(tǒng)是以服務特殊群體為宗旨，我們希望通過這幾個平臺的投入使用不僅能更好的方便有關(guān)部門進行監(jiān)管，保證特殊學生接收到教育，還能準確反映出兒童的發(fā)育情況，以便兒童今后健康成長。運用現(xiàn)代信息技術(shù)手段進行智能人臉識別對照，在響應國家政策的同時，更好地服務特殊需求兒童家庭和相關(guān)監(jiān)管部門。

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作者簡介：李杰林（2002—），男，漢族，廣東中山人，本科在讀，研究方向：多模態(tài)學習；龐雨晴（2002—），女，漢族，安徽淮南人，本科在讀，研究方向：網(wǎng)站后臺；林益雙（2001—），女，漢族，廣西柳州人，本科在讀，研究方向：網(wǎng)站前端；柯琦（1984—），女，漢族，廣西桂林人，副教授，碩士，研究方向：網(wǎng)絡與并行計算、數(shù)字圖像處理。

收稿日期：2023-03-20

基金項目：廣西財經(jīng)學院2022年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（202211548150，202211548147，202211548149）