[发明专利]基于大数据的STEM教育测评系统及方法

权利要求书

1.一种基于大数据的STEM教育测评系统，其特征在于，该系统包括数据采集与存储模块，教学方案生成模块，课程实施模块，学生能力素养分析模块和能力素养可视化模块；其中，

数据采集与存储模块，用于采集与存储学生和教师的个人信息和行为日志，存储课程信息、教学模式和核心素养框架集；所述核心素养框架集包括世界多个组织和主要国家的核心素养框架，用于作为评价学生核心素养的标准；

教学方案生成模块，包括教学内容生成组件、教学活动生成组件、教学模式生成组件、教学目标生成组件；教学内容生成组件是指从课程信息中抽取符合课程大纲和标准的、与学生学习进度相符的教学内容；教学活动生成组件为教师提供多种教与学的活动，嵌入到教学方案中，并能够记录教师、学生参与教与学活动的行为数据以及师生交互数据；教学模式生成组件为教师提供适用于STEM教育的多种模式，教师可以从中选择适合课程、学生特征的教学模式；教学目标生成组件根据课程信息、学生信息，为教师提供适合课程大纲要求、适合教学内容和学生特征的教学目标；

课程实施模块，包括教学交互组件、知识传授组件和实践操作组件；教学交互组件，用于支持教学活动过程中的师生交互、生生交互、学生与教学内容交互；知识传授组件，用于帮助教师传递信息和知识，为教师提供传播信息和知识的路径；实践操作组件，允许学生线上实践操作和线下实践活动，并将实践生成的产品上传到系统中；其中，课程实施模块中教师教学活动、学生学习活动生成的数据被数据采集与存储模块记录并存储，为后续的教师活动和学生评价提供支撑；

学生能力素养分析模块，包含核心素养分析组件、学科知识分析组件、关键能力分析组件；学生能力素养分析模块内嵌学生能力模型，采集学生学习过程中的表现性行为数据、交互数据、学习结果数据等，从核心素养、学科知识和关键能力维度分析学生的能力素养发展；核心素养分析组件，利用存储的核心素养评价量表对数据采集与存储模块中的学生行为日志进行分析，分析结果与核心素养框架对应；学科知识分析组件，通过测验、测试、问答、作品评价等方式评价学生，了解学生的学科知识掌握程度；关键能力分析组件，从认知能力、合作能力、创新能力和职业能力四方面分析学生的关键能力培养情况；

能力素养可视化模块，包含核心素养可视化组件、关键能力可视化组件和学科知识可视化组件；核心素养可视化组件，展示学生的核心素养评价结果，教师和学生可以选择相应国家或组织的核心素养框架查看学生的核心素养发展状况；关键能力可视化组件，呈现学生的认知能力、合作能力、创新能力和职业能力评价结果；学科知识可视化组件展示学生对知识的掌握程度；其中，能力素养可视化模块中的信息存储到数据采集与存储模块，为后续的教学方案生成和课程实施提供依据。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的STEM教育测评系统，其特征在于，将核心素养、关键能力的每一个指标作为评价指标并进行编码，与测评项目一一对应；测评项目包括：学生的表现性行为、学生活动数据、学生行为数据、学习结果以及问卷量表中的题目。

3.根据权利要求1所述的基于大数据的STEM教育测评系统，其特征在于，在所述能力素养可视化模块中，可视化的表达方式包括：使用雷达图、柱状图、条形图、折线图和/或知识地图。