一种基于大数据的智能教育信息分析系统的制作方法
本发明属于教育管理技术领域，涉及到一种基于大数据的智能教育信息分析系统。
背景技术：
传统的教育教学过程中，教师通常在课前或者课后的布置学习任务，例如课前预习、课后温习、课堂作业以及课后作业的布置等等，如此相结合，以达到教育效果的最优化。
但是，由于很少学生会按照老师的要求进行自觉学习，进而出现预习、温习不到位，作业无法及时完成等问题，造成教师课堂教学的困难，导致需多次重复讲解相应的知识点，出现上课进度慢、学习效率低等问题。
由于每个老师带的学生人数较多，若对每个学生的学习任务中存在的问题，进行逐个问题讲解，将导致教师的工作量巨大，工作效率低，影响整个教学计划，而且不利于教师对每个学生的知识点掌握情况进行有效地分析、统计，从而严重影响教师教学并无法有效地提高学生的学习效率，存在教学智能化特性差以及学习效率低的问题，为了解决以上问题，现设计一种基于大数据的智能教育信息分析系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供的基于大数据的智能教育信息分析系统，解决了现有教学过程中，存在的智能化教学特性差、学习效率低的问题，且无法有效地分析学生上课时的知识点掌握情况。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于大数据的智能教育信息分析系统，包括图像采集终端、图像预处理模块、教学数据库、学生终端、教师终端和管理服务器；图像预处理模块分别与图像采集终端和教学数据库连接，图像采集终端与教学数据库连接，管理服务器分别与图像预处理模块、教学数据库、学生终端和教师终端连接；
图像采集终端为高清摄像头，用于实时采集教室内的图像信息，并将采集的图像信息分别发送至教学数据库和图像预处理模块；
图像预处理模块用于接收图像采集终端中各图像采集单元发送的图像信息，对接收的图像进行亮度、清晰度调节，直至调节的图像亮度和清晰度满足教学数据库中存储的图像的标准亮度阀值和清晰度阀值，并将调节后的图像发送至管理服务器；
教学数据库用于存储图像信息对应的亮度阀值和清晰度阀值，存储上传学习资源的标准选择题答案、标准填空题答案和标准解答题答案，存储若干学生上课时的标准上课行为动作，并存储教师终端上传的学习资源、图像采集终端采集的图像信息以及学生终端上传的作业完成情况、知识点考核情况；
学生终端用于采集学生是否在座位上，并下载学生教师终端上传的学习资源，对下载的学习资源进行知识点考核，且分析作业完成情况，并将考核的答案、作业完成情况以及学生是否在座位上的信息发送至管理服务器；
教师终端用于上传学习资源至管理服务器，对上传的学习资源进行编辑，并接收管理服务器发送的图像信息、各学生知识点掌握情况；
管理服务器接收图像预处理模块发送的图像信息，对接收的图像信息按照接收时间先后顺序进行排序，分别为1,2,...,i,...,h，对图像中的学生动作进行提取，得到学生动作图像集合si(si1,si2,...,sij,....,sih)，sij表示为第i个图像中第j个学生的行为动作，h表示为拍摄的图像次数，将接收的图像信息发送至教师终端，并将学生动作图像集合与教学数据库中存储的学生标准上课行为动作进行对比，得到学生动作对比集合s′i(s′i1,s′i2,...,s′ij,....,s′ih)，s′ij表示为第i个图像中第j个学生的行为动作与学生标准上课行为动作的对比，若第i个图像中第j个学生的行为动作与学生标准上课行为动作相同，则取s′ij等于1，反之，则取s′ij等于0；
管理服务器接收教师终端上传的学习资源，并将接收的学习资源发送至学生终端，同时，管理服务器接收学生终端发送的考核答案、作业完成情况以及学生是否在座位上的信息，对考核答案按照题型类别进行划分，划分成选择题、填空题和解答题，各学生考核的选择题、填空题和解答题对应的答案按照各题型在同一题型类别中的顺序进行排列，分别构成选择题集合aj(aj1,aj2,....,ajn)，填空题集合bj(bj1,bj2,....,bjm),解答题集合cj(cj1,cj2,....,cjk),其中，n、m、k分别表示为选择题数量、填空题的数量、解答题的数量，ajn、bjm和cjk表分别示为第j个学生的第n道选择题答案、第j个学生的第m道填空题答案和第j个学生的第k道解答题答案，选择题中aj1,aj2,....,ajn对应的权重为gaj1,gaj2,....,gajn，填空题中bj1,bj2,....,bjm对应的权重为gbj1,gbj2,....,gbjm，填空题中cj1,cj2,....,cjk对应的权重为gcj1,gcj2,....,gcjk，且gaj1+gaj2+....+gajn+gbj1+gbj2+....+gbjm+gcj1+gcj2+....+gcjk＝1；
管理服务器将各学生的选择题、填空题和解答题分别与资源数据库中存储的标准选择题答案、标准填空题答案和标准解答题答案进行逐一对比，分别得到该学生选择题答案对比集合a′j(a′j1,a′j2,....,a′jn)，填空题答案对比集合b′j(b′j1,b′j2,....,b′jm)，解答题答案对比集合cj(cj1,cj2,....,c′jk)，其中，a′i、b′i、c′i分别第j个学生的选择题答案对比集合、填空题答案对比集合和解答题答案对比集合，且a′jn表示为第j个学生的第n道选择题答案与资源数据库中存储的第n道选择题标准答案的对比值，b′jm表示为第j个学生的第m道填空题答案与资源数据库中存储的第m道填空题标准答案的对比值，c′jk表示为第j个学生的第k道解答题答案与资源数据库中存储的第k道解答题标准答案的对比值，若第j个学生的选择题/填空题/解答题答案与设定的标准答案相一致，则表明a′jn等于1/a′jn等于1/c′jk等于1,若，若学生已完成作业的选择题/填空题/解答题答案与设定的标准答案不符合，则表明a′in等于0/b′im等于0/c′ik等于0；管理服务器根据选择题答案对比集合、填空题答案对比集合、解答题答案对比集合和学生动作对比集合，统计该学生上课时的知识点掌握系数，管理服务器将该学生的知识点掌握系数发送至教师终端。
进一步地，学生终端包括压力采集模块、资料下载模块、答案输入模块、、处理器、数据存储模块和作业考核上传模块，处理器分别为压力采集模块、资料下载模块、数据存储模块和作业考核上传模块连接；
压力采集模块安装在学生座位上，压力采集模块为压力传感器，对各压力传感进行编号，且压力传感器对应的编号与该座位学生对应的编号相同，压力采集模块用于实时采集座位上的压力值，并将采集的压力值以及该压力传感器对应的编号发送至处理器；
资料下载模块用于从教学数据库中进行学习资源的下载，并将下载后的学习资源发送至处理器；
答案输入模块用于学生进行答案的输入，并将输入后的答案内容发送至处理器；
作业考核上传模块用于接收处理器发送的学生作业完成情况以及完成的作业答案，并上传至管理服务器；
数据存储模块用于存储处理器发送的下载后的学习资源，存储该座位上学生对应的压力值以及存储各学生对应的编号，学生对应的编号按照设定的顺序进行排序；
处理器接收压力采集模块发送的压力值以及该压力采集模块对应的编号，将编号对应的压力值与数据存储模块中存储的该编号对应的压力值进行对比，若采集的压力值与存储的该编号的压力值相同，则表明该编号学生坐在座位上，反之，则表明该学生不在座位上；接收资料下载模块下载的学习资源，并将接收的学习资源发送至数据存储模块；接收答案输入模块发送的答案内容，根据输入的答案内容，判断学生作业完成情况，并将学生作业完成情况以及完成的作业答案发送至作业考核上传模块。
进一步地，教师终端包括资源上传模块、资源编辑模块和显示模块，资源上传模块用于上传学习资源至管理服务器；
资源编辑模块用于对上传后的学习资源进行增加、删除、修改等操作，实现对学习资源的编辑管理；
显示模块用于接收管理服务器发送的图像信息以及各学生知识点掌握系数。
进一步地，所述学生上课时的知识带你掌握系数为
本发明的有益效果：
本发明提供的基于大数据的智能教育信息分析系统，通过图像采集终端能够采集上课时的学生图像信息，并集合图像预处理模块和管理服务器对采集的图像进行处理，以确定各学生上课时的行为动作是否满足符合的上课学习动作，通过学生终端、教师终端并结合管理服务器，对教师上传的学习资源按照填空题、选择题和解答题形式进行考核，将学生的答案与资源数据库中存储的标准答案进行对比，进而统计学生上课时的知识点掌握系数，便于教师直观地了解各学生的知识点掌握情况，降低教师的工作强度，提高了对各学生学习情况的有效分析，且提高了学生的学习效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种基于大数据的智能教育信息分析系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种基于大数据的智能教育信息分析系统，包括图像采集终端、图像预处理模块、教学数据库、学生终端、教师终端和管理服务器；图像预处理模块分别与图像采集终端和教学数据库连接，图像采集终端与教学数据库连接，管理服务器分别与图像预处理模块、教学数据库、学生终端和教师终端连接；
图像采集终端为高清摄像头，用于实时采集教室内的图像信息，并将采集的图像信息分别发送至教学数据库和图像预处理模块；
图像预处理模块用于接收图像采集终端中各图像采集单元发送的图像信息，对接收的图像进行亮度、清晰度调节，直至调节的图像亮度和清晰度满足教学数据库中存储的图像的标准亮度阀值和清晰度阀值，并将调节后的图像发送至管理服务器；
教学数据库用于存储图像信息对应的亮度阀值和清晰度阀值，存储上传学习资源的标准选择题答案、标准填空题答案和标准解答题答案，存储若干学生上课时的标准上课行为动作，并存储教师终端上传的学习资源、图像采集终端采集的图像信息以及学生终端上传的作业完成情况、知识点考核情况；
学生终端用于采集学生是否在座位上，并下载学生教师终端上传的学习资源，对下载的学习资源进行知识点考核，且分析作业完成情况，并将考核的答案、作业完成情况以及学生是否在座位上的信息发送至管理服务器；
学生终端包括压力采集模块、资料下载模块、答案输入模块、、处理器、数据存储模块和作业考核上传模块，处理器分别为压力采集模块、资料下载模块、数据存储模块和作业考核上传模块连接；
压力采集模块安装在学生座位上，压力采集模块为压力传感器，对各压力传感进行编号，且压力传感器对应的编号与该座位学生对应的编号相同，压力采集模块用于实时采集座位上的压力值，并将采集的压力值以及该压力传感器对应的编号发送至处理器；
资料下载模块用于从教学数据库中进行学习资源的下载，并将下载后的学习资源发送至处理器；
答案输入模块用于学生进行答案的输入，并将输入后的答案内容发送至处理器；
作业考核上传模块用于接收处理器发送的学生作业完成情况以及完成的作业答案，并上传至管理服务器；
数据存储模块用于存储处理器发送的下载后的学习资源，存储该座位上学生对应的压力值以及存储各学生对应的编号，学生对应的编号按照设定的顺序进行排序；
处理器接收压力采集模块发送的压力值以及该压力采集模块对应的编号，将编号对应的压力值与数据存储模块中存储的该编号对应的压力值进行对比，若采集的压力值与存储的该编号的压力值相同，则表明该编号学生坐在座位上，反之，则表明该学生不在座位上；接收资料下载模块下载的学习资源，并将接收的学习资源发送至数据存储模块；接收答案输入模块发送的答案内容，根据输入的答案内容，判断学生作业完成情况，并将学生作业完成情况以及完成的作业答案发送至作业考核上传模块。
教师终端用于上传学习资源至管理服务器，对上传的学习资源进行编辑，并接收管理服务器发送的图像信息、各学生知识点掌握情况；
教师终端包括资源上传模块、资源编辑模块和显示模块，资源上传模块用于上传学习资源至管理服务器；
资源编辑模块用于对上传后的学习资源进行增加、删除、修改等操作，实现对学习资源的编辑管理；
显示模块用于接收管理服务器发送的图像信息以及各学生知识点掌握系数。
管理服务器接收图像预处理模块发送的图像信息，对接收的图像信息按照接收时间先后顺序进行排序，分别为1,2,...,i,...,h，对图像中的学生动作进行提取，得到学生动作图像集合si(si1,si2,...,sij,....,sih)，sij表示为第i个图像中第j个学生的行为动作，h表示为拍摄的图像次数，将接收的图像信息发送至教师终端，并将学生动作图像集合与教学数据库中存储的学生标准上课行为动作进行对比，得到学生动作对比集合s′i(s′i1,s′i2,...,s′ij,....,s′ih)，s′ij表示为第i个图像中第j个学生的行为动作与学生标准上课行为动作的对比，若第i个图像中第j个学生的行为动作与学生标准上课行为动作相同，则取s′ij等于1，反之，则取s′ij等于0；
管理服务器接收教师终端上传的学习资源，并将接收的学习资源发送至学生终端，同时，管理服务器接收学生终端发送的考核答案、作业完成情况以及学生是否在座位上的信息，对考核答案按照题型类别进行划分，划分成选择题、填空题和解答题，各学生考核的选择题、填空题和解答题对应的答案按照各题型在同一题型类别中的顺序进行排列，分别构成选择题集合aj(aj1,aj2,....,ajn)，填空题集合bj(bj1,bj2,....,bjm),解答题集合cj(cj1,cj2,....,cjk),其中，n、m、k分别表示为选择题数量、填空题的数量、解答题的数量，ajn、bjm和cjk表分别示为第j个学生的第n道选择题答案、第j个学生的第m道填空题答案和第j个学生的第k道解答题答案，选择题中aj1,aj2,....,ajn对应的权重为gaj1,gaj2,....,gajn，填空题中bj1,bj2,....,bjm对应的权重为gbj1,gbj2,....,gbjm，填空题中cj1,cj2,....,cjk对应的权重为gcj1,gcj2,....,gcjk，且gaj1+gaj2+....+gajn+gbj1+gbj2+....+gbjm+gcj1+gcj2+....+gcjk＝1；
管理服务器将各学生的选择题、填空题和解答题分别与资源数据库中存储的标准选择题答案、标准填空题答案和标准解答题答案进行逐一对比，分别得到该学生选择题答案对比集合a′j(a′j1,a′j2,....,a′jn)，填空题答案对比集合b′j(b′j1,b′j2,....,b′jm)，解答题答案对比集合cj(cj1,cj2,....,c′jk)，其中，a′i、b′i、c′i分别第j个学生的选择题答案对比集合、填空题答案对比集合和解答题答案对比集合，且a′jn表示为第j个学生的第n道选择题答案与资源数据库中存储的第n道选择题标准答案的对比值，b′jm表示为第j个学生的第m道填空题答案与资源数据库中存储的第m道填空题标准答案的对比值，c′jk表示为第j个学生的第k道解答题答案与资源数据库中存储的第k道解答题标准答案的对比值，若第j个学生的选择题/填空题/解答题答案与设定的标准答案相一致，则表明a′jn等于1/a′jn等于1/c′jk等于1,若，若学生已完成作业的选择题/填空题/解答题答案与设定的标准答案不符合，则表明a′in等于0/b′im等于0/c′ik等于0；管理服务器根据选择题答案对比集合、填空题答案对比集合、解答题答案对比集合和学生动作对比集合，统计该学生上课时的知识点掌握系数
本发明提供的基于大数据的智能教育信息分析系统，通过图像采集终端能够采集上课时的学生图像信息，并集合图像预处理模块和管理服务器对采集的图像进行处理，以确定各学生上课时的行为动作是否满足符合的上课学习动作，通过学生终端、教师终端并结合管理服务器，对教师上传的学习资源按照填空题、选择题和解答题形式进行考核，将学生的答案与资源数据库中存储的标准答案进行对比，进而统计学生上课时的知识点掌握系数，便于教师直观地了解各学生的知识点掌握情况，降低教师的工作强度，提高了对各学生学习情况的有效分析，且提高了学生的学习效率。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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