形成性评测系统

1.形成性评测系统，其特征是包括无线网关、教师手持控制器、若干学生手持终端、若干行为记录与分析系统、若干便携式生理信号采集与分析系统、教室计算机系统、教务处管理系统和若干家长手持终端；学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统、教师手持控制器和教室计算机系统通过无线网关实现通讯连接，教室计算机系统与教务处管理系统双向通讯连接，教务处管理系统与家长手持终端双向通讯连接；
所述学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统组成检测终端；学生手持终端包括计时模块、键盘、无线收发模块，通过无线收发模块实现无线通讯，由键盘得到学生答题结果，计时模块得到学生答题的反应时间，并将结果和反应时间通过无线收发模块传送给教师手持控制器和教室计算机系统；行为记录与分析系统记录分析学生的行为和面部表情信号，所述行为记录与分析系统包括嵌入式平台、摄像机、安装在学生椅子上的压力传感器、佩戴在学生手腕上的加速度传感器、无线收发模块和SD卡读写模块；嵌入式平台通过摄像机实时记录和分析学生答题过程中的行为和面部表情，通过安装在学生椅子上的压力传感器以及佩戴在学生手腕上的加速度传感器记录学生答题过程中姿态位置，所述行为和面部表情以及姿态位置的数据存储在SD卡读写模块中，同时通过无线收发模块实时发送给教师手持控制器和教室计算机系统；便携式生理信号采集与分析系统记录分析学生的生理信号；
所述教师手持控制器包括功能选择按键、显示模块和无线收发模块，功能选择按键包括“答题开始”、“答题结束”和“答题结果”三种，当所述教师手持控制器上“答题开始”功能选择键被按下时，教师手持控制器通过无线网关以广播方式发送同步启动信号，实现所有学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统之间的同步启动，同时通过无线网关控制教室计算机系统发出答题开始语音，学生听到答题开始语音后开始答题；当所述教师手持控制器上“答题结束”功能选择键被按下时，教师手持控制器通过无线网关控制教室计算机系统发出答题结束语音，学生听到答题结束提示语音后停止答题，同时教师手持控制器通过无线网关以广播方式发送“答题结束”信号至所有学生手持终端、行为记录与分析系统和便携式生理信号采集与分析系统，学生手持终端发送答题结果和反应时间至教室计算机系统，行为记录与分析系统发送学生答题期间的行为分析结果至教室计算机系统，便携式生理信号采集与分析系统发送学生答题期间的生理计算指标至教室计算机系统；教室计算机系统对接收的所述答题结果、反应时间、行为分析结果和生理计算指标进行统计，当教师手持控制器上“答题结果”功能选择键被按下时，教师手持控制器控制教室计算机系统显示答题正确率、反应时间、行为分析结果和生理计算指标的统计结果。
2.根据权利要求1所述的形成性评测系统，其特征是所述便携式生理信号采集与分析系统整体封装在头戴式外壳中，包括微处理器、双导脑电采集模块、耳夹式红外心率采集模块、无线收发模块和SD卡读写模块；双导脑电采集模块采集原始脑电信号，耳夹式红外心率采集模块采集与心率同步的脉冲信号，所述原始脑电信号与脉冲信号存储在SD卡读写模块中；微处理器对SD卡读写模块中的数据进行分析处理，从所述原始脑电信号中提取反映大脑活动节律的脑电波功率谱，脑电波包括δ波：1-3Hz、θ波：4-7Hz、α波：8-13Hz、β波：14-25Hz、和γ波：25Hz以上，从所述脉冲信号中计算产生心率变异性HRV时域和频率指标，所述分析处理结果通过无线收发模块实时发送给教师手持控制器和教室计算机系统。
3.根据权利要求2所述的形成性评测系统，其特征是双导脑电采集模块采用干电极，脑电信号采集的头皮位置为双侧前额叶，参考电极和地电极分别位布置在左右耳垂。
4.根据权利要求1所述的形成性评测系统，其特征是所述教室计算机系统通过USB接口与无线网关相连，接收来自教师手持控制器发送的“答题开始”和“答题结束”信号，同时接收并存储来自学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统的数据；所述教室计算机系统与教务处管理系统通过GPRS模块实现双向无线通讯，教室计算机系统发送的信息包括：学生的出勤情况、学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时间、所有学生反应时间统计的分布情况、学生的行为分析结果、面部表情计算结果、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、心率变异性时域和频率指标。
5.根据权利要求1所述的形成性评测系统，其特征是所述教务处管理系统与家长手持终端通过GPRS模块实现双向无线通讯；所述教务处管理系统将从教室计算机系统获取的信息通过GPRS模块转发给家长手持终端。
6.根据权利要求4或5所述的形成性评测系统，其特征是所述教室计算机系统、教务处管理系统以及家长手持终端之间，信息实时传输。
7.根据权利要求1所述的形成性评测系统，其特征是所述家长手持终端为具有GPRS通信功能的手机或平板电脑，或具有GPRS通信模块的硬件系统。

形成性评测系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于教学辅助工具，用于教育进程在线实时评测，为一种形成性评测系统。\n背景技术\n[0002] 在一个科学技术迅速发展的时代，科学技术正深刻地改变着社会、经济、文化等诸多领域，其中包括作为重要基础性社会实践活动的教育领域，教育必然会因之而发生革命性的深刻变革，而教育学研究方法的革命性变革是教育现代化的核心。\n[0003] 当今中国教学改革中存在的问题之一就是空泛的理念太多。有些理念十分原则化，对什么学科都可以适用，但是与实践脱离太远。教学改革不应只停留在理念上，关键是要解决课堂上教师怎么教、学生怎么学的问题，这是教育改革需要解决的核心问题。教师无法仅靠空泛的理念就把学生教好。而怎么教和怎么学的问题必须通过研究者与教师共同进行实证研究来寻求答案。\n[0004] 为保证教育的改革和发展能真正在科学发展观的指导之下进行，必须将中国的教育改革基于科学的实证研究之上；而今天科学技术的发展正在为教育提供一个千载难逢的机遇，使教育研究者能够从一个新的视角开展教育研究，也就是从转化教育学(其核心是神经教育学)的视角进行实证性的教育研究。教育的科学研究和实验需要使用现代化信息技术为整个过程提供支持。\n[0005] 现有技术中，有专利申请《互动考试评估系统及方法、实时反馈系统》(CN200910199402.8)和《无线教学互动评估系统》(CN201010571072.3)公开了电子化的教学系统，但其本质实际上是将原来纸质化的答题考察方式通过电子方式来实现，只是节省了传统纸质化教学的一些操作步骤，如发卷、收卷等，对于教学进程和状态的考察仍然仅限于学生答题的正确率。\n发明内容\n[0006] 本发明要解决的问题是：现代化教学中，对教学系统的需求不只是简单的替代原有的人工操作步骤，需要更进一步智能化的辅助教学系统，能够全面地体现教学进程和状态。\n[0007] 本发明的技术方案为：形成性评测系统，包括无线网关、教师手持控制器、若干学生手持终端、若干行为记录与分析系统、若干便携式生理信号采集与分析系统、教室计算机系统、教务处管理系统和若干家长手持终端；学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统、教师手持控制器和教师计算机系统通过无线网关实现通讯连接，教室计算机系统与教务处管理系统双向通讯连接，教务处管理系统与家长手持终端双向通讯连接；\n[0008] 所述学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统组成检测终端；学生手持终端包括计时模块、键盘、无线收发模块，通过无线收发模块实现无线通讯，由键盘得到学生答题结果，计时模块得到学生答题的反应时间，并将结果和反应时间通过无线收发模块传送给教师手持控制器和教室计算机系统；行为记录与分析系统记录分析学生的行为和面部表情信号；便携式生理信号采集与分析系统记录分析学生的生理信号；\n[0009] 所述教师手持控制器包括功能选择按键、显示模块和无线收发模块，功能选择按键包括“答题开始”、“答题结束”和“答题结果”三种，当所述教师手持控制器上“答题开始”功能选择键被按下时，教师手持控制器通过无线网关以广播方式发送同步启动信号，实现所有学生手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统之间的同步启动，同时通过无线网关控制教室计算机系统发出答题开始语音，学生听到答题开始语音后开始答题；当所述教师手持控制器上“答题结束”功能选择键被按下时，教师手持控制器通过无线网关控制教室计算机系统发出答题结束语音，学生听到答题结束提示语音后停止答题，同时教师手持控制器通过无线网关以广播方式发送“答题结束”信号至所有学生手持终端、行为记录与分析系统和便携式生理信号采集与分析系统，学生手持终端发送答题结果和反应时间至教室计算机系统，行为记录与分析系统发送学生答题期间的行为分析结果至教室计算机系统，便携式生理信号采集与分析系统发送学生答题期间的生理计算指标至教室计算机系统；教室计算机系统对接收的所述答题结果、反应时间、行为分析结果和生理计算指标进行统计，当教师手持控制器上“答题结果”功能选择键被按下时，教师手持控制器控制教室计算机系统显示答题正确率、反应时间、行为分析结果和生理计算指标的统计结果。\n[0010] 所述行为记录与分析系统包括嵌入式平台、摄像机、安装在学生椅子上的压力传感器、佩戴在学生手腕上的加速度传感器、无线收发模块和SD卡读写模块；嵌入式平台通过摄像机实时记录和分析学生答题过程中的行为和面部表情，通过安装在学生椅子上的压力传感器以及佩戴在学生手腕上的加速度传感器记录学生答题过程中姿态位置，所述行为和面部表情以及姿态位置的数据存储在SD卡读写模块中，同时通过无线收发模块实时发送给教师手持控制器和教室计算机系统。\n[0011] 所述便携式生理信号采集与分析系统整体封装在头戴式外壳中，包括微处理器、双导脑电采集模块、耳夹式红外心率采集模块、无线收发模块和SD卡读写模块；双导脑电采集模块采集原始脑电信号，耳夹式红外心率采集模块采集与心率同步的脉冲信号，所述原始脑电信号与脉冲信号存储在SD卡读写模块中；微处理器对SD卡读写模块中的数据进行分析处理，从所述原始脑电信号中提取反映大脑活动节律的脑电波功率谱，脑电波包括δ波：1-3Hz、θ波：4-7Hz、α波：8-13Hz、β波：14-25Hz、和γ波：25Hz以上，从所述脉冲信号中计算产生心率变异性HRV时域和频率指标，所述分析处理结果通过无线收发模块实时发送给教师手持控制器和教室计算机系统。\n[0012] 双导脑电采集模块采用干电极，脑电信号采集的头皮位置为双侧前额叶，参考电极和地电极分别位布置在左右耳垂。\n[0013] 所述教室计算机系统通过USB接口与无线网关相连，接收来自教师手持控制器发送的“答题开始”和“答题结束”信号，同时接收并存储来自学生无线手持终端、行为记录与分析系统、便携式生理信号采集与分析系统的数据；所述教室计算机系统与教务处管理系统通过GPRS模块实现双向无线通讯，教室计算机系统发送的信息包括：学生的出勤情况、学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时间、所有学生反应时间统计的分布情况、学生的行为分析结果、面部表情计算结果、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、心率变异性时域和频率指标。\n[0014] 所述教务处管理系统与家长手持终端通过GPRS模块实现双向无线通讯；所述教务处管理系统将从教室计算机系统获取的信息通过GPRS模块转发给家长手持终端。\n[0015] 所述教室计算机系统、教务处管理系统以及家长手持终端之间，信息实时传输。\n[0016] 所述家长手持终端为具有GPRS通信功能的手机或平板电脑，或具有GPRS通信模块的硬件系统。\n[0017] 现有的教学辅助系统本质上来说大多是将原来的人工操作电子化，本发明结合信息技术和神经科学技术手段，设计了一套能够实时完整反映当前教学情况的评测系统，实现教育进程在线实时评测，从转化教育学的视角进行实证性的教育研究，直观完整的体现教学状况，是一种智能教学辅助系统，更全面的采集数据，进行分析，获得结果。本发明系统实时记录和分析学生在教学进程中的行为、面部表情、以及脑电与心率变异性等生理信号数据，全面反映学生在教学进程中的生理和心理状态，而不仅仅是传统的答题正确率分析；而且学生在教学进程中的生理和心理状态将通过GPRS模块实时发给教务管理系统和家长，实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间信息的实时反馈与交互，解决现有教学交互系统中家长这一重要环节的缺失，提高教学管理的效率和实时性。\n[0018] 本发明的系统可用于辅助评测学生特定科学概念或知识点是否已经形成，与现有只简单记录学生回答问题正确率的教学互动或者考评系统相比，本发明突出的特征是：记录所有学生回答问题所需反应时及其分布、实时记录和分析学生在答题过程中的行为、面部表情、以及脑电与心率变异性等生理信号数据，全面分析学生在答题过程中的生理和心理状态，从而提高了评测的科学性和准确性；而且这些信息将通过GPRS模块实时发给家长，提高教学管理的效率和实时性。\n[0019] 本发明是利用信息技术和神经科学技术来辅助解决教育进程的实时评测问题。与目前国内外相关技术而言，本发明具有如下突出特点和进步：\n[0020] A、将信息技术和神经科学技术引入到教育评测中，首次提供了一种基于实证的教学辅助系统以及对应的教育研究方法；\n[0021] B、全程记录和分析学生在教学进程中的行为、面部表情、以及生理和心理状态，为科学地评估教师的教学课件质量、教学方法、教学效果提供量化指标，同时也为科学地评估学生在教学过程中的学习状态提供量化指标，解决现有的教学辅助系统的局限性，使用本发明系统进行教学考核时，克服了对教师和学生的评价只简单依赖考试结果的不足，为拔尖创新人才选拔与培养提供科学依据；\n[0022] C、将家长纳入教育进程的实时在线信息反馈与互动，实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间信息的实时反馈与交互，现有的教学交互系统的技术方案中，普遍存在家长这一重要环节的缺失问题，本发明系统设置的教务处管理系统和家长手持终端，将学生、教师、教学管理、家长联系在一个系统中，一方面教学管理方可以全面获得当前的所有教学进程状态，另一方面，也同时获得各个学生、教师的教学状态，获得的信息全面细致，提高教学管理的效率和实时性，并可进一步用于实现个性化教育服务；\n[0023] D、本发明系统采用便携式生理参数采集系统，全程记录学生在教学进程中的生理参数，用于分析学生在教育进程中的生理和心理状态，更全面的体现学生的学习状态，克服现有教学只关心学生考试结果而不关心学生在学习过程中的生理与心理状态的不足；\n[0024] E、本发明系统采用便携式行为记录与分析系统，全程记录学生在教学进程中的行为和面部表情，用于分析学生在教育进程中的行为和情绪状态，更全面的体现学生的学习状态和精神状态，克服现有教学只关心学生考试结果而不关心学生在学习过程中的行为和情绪状态的不足；\n[0025] F、本发明系统采集的数据及分析结果，不仅记录学生回答问题正确率，还可记录所有学生回答问题所需反应时及其分布、实时记录和分析学生在答题过程中的行为、面部表情、以及生理信号数据，全面分析学生在答题过程中的生理和心理状态，可用于评测学生特定科学概念或知识点是否已经形成，这些信息将通过GPRS模块实时发给家长；\n[0026] G、本发明系统不仅可用于对学生的学习状态的考察，同时还可用于对教师的实时考评和教学进程的动态调整；\n[0027] H、本发明系统在统一教学条件下对学生群体实现教学的状态检测，同时，根据获得的科学数据，也可用于对学生的个性化考评和教学进程的动态调整，并可根据考评结果实施分班教学，提高教学效率；\n[0028] I、本发明采用GPRS通信技术实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间全天候信息反馈与交互，而不是以往电子教学系统仅将学生答题正确率反馈给教师这样单一、单向的模式，具有高效性、全面性。\n附图说明\n[0029] 图1为本发明形成性评测系统的组成框图。\n[0030] 图2为教师手持控制器的系统的组成框图。\n[0031] 图3为学生手持终端的系统的组成框图。\n[0032] 图4为行为记录与分析系统的组成框图。\n[0033] 图5为便携式生理信号采集与分析系统的组成框图。\n[0034] 图6为教室计算机系统的组成框图。\n[0035] 图7为教务处教学管理系统的组成框图。\n[0036] 图8为家长手持终端的组成框图。\n[0037] 图9为无线网关的组成框图。\n具体实施方式\n[0038] 本发明提供的形成性评测系统，具有如下功能：(1)实时记录和分析学生在教学进程中的行为、面部表情、以及生理信号数据，全面反映学生在教学进程中的生理和心理状态；(2)行为、面部表情、以及生理信号通过GPRS模块实时发给教务管理系统和家长，实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间信息的实时反馈与交互，解决现有教学交互系统和专利中家长这一重要环节的缺失，提高教学管理的效率和实时性；(3)用于评测学生特定科学概念或知识点是否已经形成，记录学生回答问题正确率、记录学生回答问题所需反应时及其分布、记录和分析学生在答题过程中的行为、面部表情、以及生理信号数据，这些信息将通过GPRS模块实时发给家长。\n[0039] 为了实现上述功能，本发明提供的形成性评测系统，如图1所示，包括：教师手持控制器10、若干学生手持终端20、若干行为记录与分析系统30、若干便携式生理信号采集与分析系统40、教室计算机系统50、教务处管理系统60、若干家长手持终端70、无线网关80等设备；这些设备的信息交互关系如下：所述教室计算机系统50与无线网关80通过USB接口相连；所述教师手持控制器10与无线网关80通过无线收发模块实现双向无线通讯；所述学生手持终端20与无线网关80通过无线收发模块实现双向无线通讯；所述教室计算机系统50与教务处管理系统60通过GPRS模块实现双向无线通讯，实现学校教务部门与一线教学之间的实时在线信息反馈与交互，提高教学管理的时效性；所述教务处管理系统60与家长手持终端70通过GPRS模块实现双向无线通讯，可实现家长与教师以及学校教务部门之间的实时在线信息反馈与交互。\n[0040] 下面具体介绍本发明系统每个部分的设计方案和实施方式。\n[0041] 1、教师手持控制器10。如图2所示，教师手持控制器10包括微处理器11、无线收发模块12、键盘13、SD卡读写模块14、液晶显示模块15、电源调节与管理模块16、锂电池17、USB充电模块18等功能单元；教师手持控制器10通过无线收发模块12与无线网关\n80实现无线连接，实现与教室计算机系统50、学生手持终端20、行为记录与分析系统30、便携式生理信号采集与分析系统40等设备之间的通讯；SD卡读写模块14可以将获得的学生出勤情况、学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时以及全班甚至全年级所有学生反应时统计的分布情况、教学进程(包括答题过程)中的行为、面部表情、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、以及心率变异性时域和频率指标等信息数据通过SD卡读写模块14存储在SD卡；键盘13上共有三个键，分别显示“答题开始”、“答题结束”和“答题结果”三组汉字；通过与计算机USB接口或者与带USB接口的AC-DC器件相连，USB充电模块18实现对锂电池17的充电功能；由于锂电池输出电压范围为3.7-4.2V，电源调节与管理模块16可以对系统所有功能单元提供稳定可靠的3.3V和5V电源；当键盘13上“答题开始”键被按下时，微处理器11通过无线收发模块12与无线网关80实现无线连接，以广播方式发送同步信号实现所有学生手持终端20、所有行为记录与分析系统30、以及所有便携式生理信号采集与分析系统40等设备之间的同步，同时控制教室计算机系统50的音响55播送答题提示语音，学生听到答题提示语音后开始答题；当键盘13上“答题结束”键被按下时，微处理器11通过无线收发模块12与无线网关80实现无线连接，以广播方式发送“答题结束”信号让学生手持终端20发送答题结果和反应时、行为记录与分析系统30发送计算结果、便携式生理信号采集与分析系统40发送生理计算指标，同时控制教室计算机系统50的音响55播送答题结束语音，学生听到答题结束提示语音后停止答题；当键盘13上“答题结果”键被按下时，微处理器11将在液晶显示模块15上显示答题正确率、反应时分布、行为计算指标分布、面部表情计算指标分布、生理计算指标分布等结果。\n[0042] 2、学生手持终端20。如图3所示，学生手持终端20包括微处理器21、无线收发模块22、键盘23、反应时计算模块24、稳压降压模块25、锂电池26、USB充电模块27等功能单元；学生手持终端20通过无线收发模块22与无线网关80实现无线连接，实现与教室计算机系统50、教师手持控制器10等设备之间的通讯；键盘23上共有五个键，分别显示“A”、“B”、“C”、“D”、“E”五个英文大写字母；通过与计算机USB接口或者与带USB接口的AC-DC器件相连，USB充电模块27实现对锂电池26的充电功能；由于锂电池输出电压范围为3.7-4.2V，稳压降压模块25可以对系统所有功能单元提供稳定可靠的3.3V电源；反应时计算模块24本质上实现的是高精度定时的功能，其定时开始时刻为微处理器21通过无线收发模块22收到教师手持控制器10上发送来的“答题开始”指令的时刻，结束时刻为键盘23上字母键按下动作发生的时刻；当微处理器21通过无线收发模块22收到教师手持控制器10上发送来的“答题结束”指令后，将反应时计算模块24获得的反应时间计算结果以及键盘23上按下的字母键值将通过无线收发模块22发送给教师手持控制器10和教室计算机系统50。\n[0043] 3、行为记录与分析系统30。如图4所示，行为记录与分析系统30包括嵌入式平台31、安装在学生椅子上的压力测量模块32、佩戴在学生手腕上的加速度测量模块33、摄像机34、无线收发模块35、SD卡读写模块36、电源调节与管理模块37、液晶显示模块38、锂电池39、USB充电模块3A等功能单元；通过与计算机USB接口或者与带USB接口的AC-DC器件相连，USB充电模块3A实现对锂电池39的充电功能；由于锂电池输出电压范围为\n3.7-4.2V，电源调节与管理模块37可以对系统所有功能单元提供稳定可靠的3.3V和5V电源；嵌入式平台31通过摄像机34实现记录和分析在教学过程，包括答题过程中学生行为和面部表情，通过安装在学生椅子上的压力传感器33以及佩戴在学生手腕上的加速度传感器32来记录学生在教学过程中姿态位置，这些数据和计算结果通过SD卡读写模块36存储在SD卡上，并通过无线收发模块35实时发送给远程的教师手持控制器10和教室计算机系统50；为了进一步方便行为记录与分析系统30的实际应用，安装在学生椅子上的压力测量模块32以及佩戴在学生手腕上的加速度测量模块33分别带无线收发模块和电源，可以通过无线通讯方式实现与嵌入式平台31之间的信息交互。\n[0044] 4、便携式生理参数采集与分析系统40。如图5所示，便携式生理信号采集与分析系统整体被封装在可头戴的外壳中，主要包括微处理器41、无线收发模块42、SD卡读写模块43、耳夹式红外心率采集模块44、双导脑电采集模块45、电源调节与管理模块46、锂电池\n47、USB充电模块48等功能单元；通过与计算机USB接口或者与带USB接口的AC-DC器件相连，USB充电模块48实现对锂电池47的充电功能；由于锂电池输出电压范围为3.7-4.2V，电源调节与管理模块46可以对系统所有功能单元提供稳定可靠的3.3V和5V电源；双导脑电采集模块45由干电极、三级放大电路、带通滤波器、A/D转换器等单元组成，干电极其中\n2个布置在双侧前额叶，而参考电极和地电极分别位布置在双耳耳垂)；由干电极获得的脑电信号经过三级放大电路放大后再经过带通滤波器获得信噪比较高的信号，该信号再经过高精度A/D转换器处理后获得稳定的原始脑电信号，微处理器41将通过现有的公知技术从原始脑电信号中提取反映大脑活动节律的δ波(1-3Hz)、θ波(4-7Hz)、α波(8-13Hz)、β波(14-25Hz)、γ波(25Hz以上)功率谱；耳夹式红外心率采集模块44由耳夹式红外传感器、放大电路、比较器、滤波器等单元组成，由耳夹式红外传感器获得的信号经过放大电路放大后再经过比较器和滤波器处理后获得与心率同步的脉冲信号，该脉冲信号直接与微处理器41的I/O口相连，微处理器41将通过现有公知技术计算产生心率变异性HRV时域和频率指标；大脑活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、以及心率变异性时域和频率指标，将通过无线收发模块42实时发送给远程的教师手持控制器10和教室计算机系统50。\n[0045] 5、教室计算机系统50。如图6所示，教室计算机系统50由计算机51、USB接口52、投影仪53、显示器54、音响55、GPRS模块56、等组成；计算机51与GPRS模块56通过RS232或者USB接口相连，计算机51通过AT指令集实现对GPRS模块56的控制；计算机51通过USB接口57与无线网关80相连，接收来自教师手持控制器10发送来的“答题开始”和“答题结束”提示语音播放指令，同时接收并存储来自学生手持终端20、行为记录与分析系统\n30、便携式生理信号采集与分析系统40的数据；计算机51通过GPRS模块56与教务处管理系统60实现双向无线通讯，将学生的出勤情况、学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时以及全班甚至全年级所有学生反应时统计的分布情况、教学进程(包括答题过程)中的行为、面部表情、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、以及心率变异性时域和频率指标等信息通过GPRS模块实时发送给教务处管理系统60，实现教务管理工作的时效性。\n[0046] 6、教务处管理系统60。如图7所示，教务处管理系统包括由计算机61、GPRS模块\n62、教学信息交互软件平台63、数据库管理模块64；计算机61与GPRS模块62通过RS232或者USB接口相连，计算机61通过AT指令集实现对GPRS模块62的控制；计算机61与教室计算机系统50通过GPRS模块62实现双向无线通讯，将教室计算机系统50获得的学生出勤情况、学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时以及全班甚至全年级所有学生反应时统计的分布情况、教学进程(包括答题过程)中的行为、面部表情、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、以及心率变异性时域和频率指标等信息实时发布到教学信息交互软件平台63和数据库管理模块64上，而教学信息交互软件平台63将整理数据以短信息、文本或图片的形式发送给家长手持终端70，家长还可通过家长手持终端70上网查询教学信息交互软件平台63上的历史记录。\n[0047] 7、家长手持终端70。如图8所示，家长手持终端70包括嵌入式平台71、GPRS模块72、教学信息交互模块73、SD卡读写模块74、液晶显示模块75、电源调节与管理模块\n76、锂电池77、USB充电模块78等功能单元；通过与计算机USB接口或者与带USB接口的AC-DC器件相连，USB充电模块78实现对锂电池77的充电功能；由于锂电池输出电压范围为3.7-4.2V，电源调节与管理模块76可以对系统所有功能单元提供稳定可靠的电源；嵌入式平台71与GPRS模块72通过RS232或者USB接口相连，嵌入式平台71通过AT指令集实现对GPRS模块72的控制；嵌入式平台71与教务处教学管理系统60通过GPRS模块72实现双向无线通讯；嵌入式平台71通过教学信息交互模块7将获得学生出勤情况、学生回答问题的正确率、回答问题所需反应时以及全班甚至全年级所有学生反应时统计的分布情况、教学进程(包括答题过程)中的行为、面部表情、脑电活动节律的δ波、θ波、α波、β波、γ波功率谱、以及心率变异性时域和频率指标等信息显示在液晶显示模块75上，同时将所获得的数据通过SD读写模块74存储起来，以备历史查询使用。\n[0048] 8、无线网关80。如图9所示，无线网关80由微处理器81、无线收发模块82、串口转USB接口模块83、电源调节与管理模块84等组成；通过与教室计算机系统50的USB接口57相连，电源调节与管理模块84获得稳定的3.3V电源供无线网关80系统使用；微处理器81通过串口转USB接口模块83与教室计算机系统50的USB接口57相连，并采用无线自组织网络技术与教师手持控制器10、学生手持终端20、行为记录与分析系统30、便携式生理信号采集与分析系统40等设备实现双向无线通讯。\n[0049] 根据以上所述，便可实现本发明。\n[0050] 本发明建立在转化教育学和探究式教育理论基础之上，利用信息技术和神经科学技术来解决教育进程的实时评测问题。经过研究，设计提出了一种全新的形成性评测系统，与目前国内外相关技术比较而言，本发明突出的特点和进步是：(1)将信息技术和神经科学技术引入到教育评测中，提供一种基于实证的教育研究方法；(2)全程记录和分析学生在教学进程中的行为、面部表情、以及生理和心理状态，为科学地评估教师的教学课件质量、教学方法、教学效果提供量化指标，同时也为科学地评估学生在教学过程中的学习状态提供量化指标，解决现有考核体系中对教师和学生的评价只简单依赖考试结果的不足，为拔尖创新人才选拔与培养提供科学依据；(3)将家长纳入教育进程的实时在线信息反馈与互动，实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间信息的实时反馈与交互，并可进一步用于实现个性化教育服务；(4)采用便携式生理参数采集系统，全程记录学生在教学进程中的生理参数，用于分析学生在教育进程中的生理和心理状态，更全面的体现学生的学习状态，克服现有教学只关心学生考试结果而不关心学生在学习过程中的生理与心理状态的不足；(5)采用便携式行为记录与分析系统，全程记录学生在教学进程中的行为和面部表情，用于分析学生在教育进程中的行为和情绪状态，更全面的体现学生的学习状态和精神状态，克服现有教学只关心学生考试结果而不关心学生在学习过程中的行为和情绪状态的不足；(6)本发明系统采集的数据及分析结果，不仅记录学生回答问题正确率，还可记录所有学生回答问题所需反应时及其分布、实时记录和分析学生在答题过程中的行为、面部表情、以及生理信号数据，全面分析学生在答题过程中的生理和心理状态，可用于评测学生特定科学概念或知识点是否已经形成，这些信息将通过GPRS模块实时发给家长；(7)本发明系统不仅可用于对学生的学习状态的考察，同时还可用于对教师的实时考评和教学进程的动态调整；(8)本发明系统在统一教学条件下对学生群体实现教学的状态检测，同时，根据获得的科学数据，也可用于对学生的个性化考评和教学进程的动态调整，并可根据考评结果实施分班教学，提高教学效率；(9)本发明采用GPRS通信技术实现一线教学、教务处教学管理、与家长三者之间全天候信息反馈与交互，而不是以往电子教学系统仅将学生答题正确率反馈给教师这样单一、单向的模式，具有高效性、全面性。