CN103295434A - 交互体验式教育系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交互体验式教育系统，包括一个以上的学生终端，用于接收来自服务器的身份指令并按照身份指令模拟对应的身份；还可通过感应端采集学生的语言和/或动作，根据语言和/或动作进行相应的身份状态变更或者将语言和/或动作对应的行为信息发送给服务器，由服务器分配下一身份状态；教师终端，用于通过服务器分配一个以上的学生终端的身份、收集行为信息并根据一个以上的学生终端的当前的身份状态，协助服务器分配一个以上的学生终端的下一身份状态；服务器，用于分别向一个以上的学生终端发送身份指令；并根据来自一个以上的学生终端的行为信息分配一个以上的学生终端的下一身份状态。本发明适用于儿童以及青少年教育机构使用。

Description

交互体验式教育系统

技术领域

本发明涉及教育领域，特别地，涉及一种交互体验式教育系统。

背景技术

目前的课堂教学系统，多采用单机或者电子白板方式，教师以“广播”的方式，把教学内容单向地推送给下面的学生。老师学生之间一问一答，是一种比较单一的小范围交流，并不能带动所有的人的互动。还有一种方式是老师将教学内容推送到下面每个学生的平板电脑上，所做的也仅仅是信息发送和传递，基本上还是老师针对各个学生之间纯文本信息传递。教学过程中没有学生针对课件内容的互动，学生之间也缺少互动，因而无法监督和保证学生确实认真听取了教学信息并融入学习中。

申请号为200810237467的发明专利申请文献公开了一种无线课堂系统，其想要达到的目的是通过实时信息交互从而达到互动，但其实际解决的技术问题为课堂范围较广或者教室过大时，学生不能有效地听到教师的声音、视频以及展示的材料，学生终端仅起到信息传输及音频、视频的采集和展示的作用，功能和状态始终固定，不具备通过情景及功能状态的变更而保证每个学生的积极参与，并不能真正意义上的实现互动和体验。

申请号为200920262377的实用新型专利申请文献公开了一种基于便携式移动设备的亲子教育系统，该系统为通过远程终端实现的音乐学习装置，通过触摸感应学生的操作，进而记录学习情况和进度等，远程终端与学生端之间仅能实现内容的单向推送，功能及模式单一，完全是单机应用模式，不能与环境中的其他学生端实现互动，也不能实现教师的实时指导。

申请号为03157652的发明专利申请文献公开了一种多人同步线上互动学习虚拟教室系统与方法，通过远程网上“电子白板”进行教学，基本上还是一个传统教育黑板电子化的教学方式。所有上线师生都拥有同样画面，学生发言通过类似“QQ”聊天方式在师生对话板中进行。该系统不能向不同学生有针对性的派送不同课件，无法实现“因材施教”。而且这种远程聊天式的发言并非真正意义上的学生间课件互动，更多的是老师与学生之间的你问我答。无法做到学生彼此合作，共同完成一个教学目标。

发明内容

本发明目的在于提供一种通过场景代入、根据学生的行为变更身份状态的方式保证每个学生的积极参与，以实现教师与学生之间、学生与学生之间的互动的交互体验式教育系统，以解决现有教育系统不能很好的实现教师与学生之间、学生与学生之间互动，或者没有场景的变更、不能引导和保证学生的积极参与的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种交互体验式教育系统，包括：

一个以上的学生终端，用于接收来自服务器的身份指令，并按照所述身份指令模拟对应的身份；通过感应端采集学生的语言和/或动作，根据所述语言和/或动作进行相应的身份状态变更或者将所述语言和/或动作对应的行为信息发送给所述服务器，由所述服务器分配下一身份状态；

教师终端，用于通过所述服务器分配所述一个以上的学生终端的身份；通过所述服务器收集所述行为信息，并根据所述一个以上的学生终端的当前的身份状态，协助所述服务器分配所述一个以上的学生终端的下一身份状态；

所述服务器，用于分别向所述一个以上的学生终端发送身份指令；并根据来自所述一个以上的学生终端的所述行为信息分配所述一个以上的学生终端的下一身份状态。

作为本发明的进一步改进：

所述教师终端还可通过所述服务器选定模拟的场景，所述服务器根据所述场景分配所述一个以上的学生终端的身份。

所述系统还包括无线路由器，所述教师终端和所述一个以上的学生终端通过接入所述无线路由器提供的无线局域网与所述服务器连接。

所述服务器通过IP地址辨识所述教师终端和所述一个以上的学生终端的身份。

所述系统还包括与所述服务器或任意一个所述学生终端相连的展示终端，所述展示终端用于实时展示所述场景以及所述一个以上的学生终端的身份状态。

所述学生终端和所述教师终端均为多平台的移动终端。

所述感应端包括话筒、摄像头、重力感应器、触摸感应器、水平感应器、加速度感应器和GPS定位器中的任意一种或任意几种的组合。

本发明具有以下有益效果：

本发明的交互体验式教育系统，通过场景代入，并为不同的学生分配相应的身份，并根据学生的行为变更身份状态的方式实现实时交互体验的课堂教育，能保证每个学生积极参与整个教学过程，能实现教师与学生之间、学生与学生之间的实时互动和交流。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例1的系统组成结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1，本发明的交互体验式教育系统，包括：

1、多个学生终端（实际应用时，学生终端的数量不限，一个以上即可），用于接收来自服务器的身份指令，并按照身份指令模拟对应的身份；通过感应端采集学生的语言和/或动作，根据语言和/或动作进行相应的身份状态变更或者将语言和/或动作对应的行为信息发送给服务器，由服务器分配下一身份状态。其中，感应端可以是话筒、摄像头、重力感应器和加速度感应器中的一种或任意几种的组合。

学生终端是学生进行理论学习的工具，能实现对课件的演示。作为本发明的一大特点，学生终端为系统网络架构中的智能神经节点，能根据接受的课件，获取的传感器数据，利用本身自带的逻辑程序和物理算法对感应端采集的数据加以处理，实现模拟相应的物理现象，并通过向服务器传送行为信息的方式影响其他学生终端以及教师终端的呈现结果。由于各学生终端的身份可能各不相同，因而同样的课件，在不同学生终端上可能有不同的显示结果。

实际教学中，通过上述的设置，学生终端能实现对虚拟物品发送和接受。例如几何学习中，学生可以将学生终端内的几何物件进行彼此“交换”，来完成一个拼图目标。这是一种全新的物理体验式互动学习。

2、教师终端，用于选定体验的场景并通过服务器分配一个以上的学生终端的身份（也可以不选场景直接分配，如为各学生终端发送不同课件时，主要由教师自行操作设定）；通过服务器收集行为信息，并根据一个以上的学生终端的当前的身份状态，协助服务器分配一个以上的学生终端的下一身份状态。其中，为学生终端分配身份状态（或下一身份状态）可以指向学生终端发送下一阶段学习的对应课件，也可以为指定或引导学生终端在模拟的场景中的身份的下一步动作和行为。

教师终端是整个系统架构中的一个重要节点，在系统中相当于一个控制终端，具有多重功能。一方面，教师终端能够通过服务器与学生终端进行信息交流，来管理学生档案资料和学习活动，包括学生基本资料，账号，密码，学习进程，学习成绩，所获奖品等；教师终端通过与学生档案模块的信息交互，获取学生学习进程和学习能力评估，再有针对性地，将不同课件推送到不同学生的学生终端，做到因材施教，有的放矢的教学，摆脱了传统教学单一的广播式教学模式。另一方面，教师终端又让教师拥有集中控制的权限，可以对有多个学生终端参与的整个教学的进程进行控制管理，实现教师与学生的实时交互。通过教师终端，老师能让所有学生终端步调一致，保证每个学生都是按老师的进程在学习，能保证教学内容或进度的一致性。

教师终端也能控制展示终端上的内容显示，通过控制与学生终端之间信息交换，可整合不同学生对参与教学过程的结果集成到展示终端上显示，实现多人参与的实时合作和互动的这种全新的教学模式。

3、服务器，根据教师终端选定的场景分别向一个以上的学生终端发送身份指令（也可以不选场景直接分配学生终端的身份）；并根据来自一个以上的学生终端的行为信息分配一个以上的学生终端的下一身份状态。服务器中设有课件库，课件库存储了课件所有的资源，包括图片，音频，视频以及按年级、科目和章节分类的不同课件和题库。

本实施例中，系统还包括无线路由器，教师终端和一个以上的学生终端通过接入无线路由器提供的无线局域网与服务器连接。服务器通过IP地址辨识教师终端和一个以上的学生终端的身份。

本实施例中，系统还包括与服务器或任意一个学生终端相连的展示终端，展示终端用于实时展示场景以及一个以上的学生终端的身份状态。展示终端是课堂共享的一个演示端，可作为电子白板，能用于课程演示。与传统电子白板仅作为老师专属的教学工具相比，本发明的展示终端除电子白板功能外，还能将服务器的根据场景和多个学生终端的身份状态综合计算或模拟的结果进行展示，或者直接利用展示终端自身的数据处理能力将计算和模拟结果进行展示。任意一个学生终端或教师终端均可被设定为一个展示终端，因而展示终端可拥有独立的展示终端逻辑和对加速度、水平仪等传感器的数据处理能力，其通过接收学生终端或教师终端的行为指令参数，能使用物理算法模拟日常物理现象并显示多个学生终端的身份状态结合场景的综合模拟结果。

实际教学中，学生终端和教师终端均为多平台的移动终端，如便携式PC、手机、PDA或平板电脑等。

本发明的交互体验式教育系统，通过场景代入，并为不同的学生分配相应的身份，并根据学生的行为变更身份状态的方式实现实时交互体验的课堂教育，能保证每个学生的积极参与整个教学过程，能实现教师与学生之间、学生与学生之间的实时互动和交流。

实施例2：

本实施例的交互体验式教育系统的硬件组成与实施例1基本相同，参见图1。本实施例的模拟场景为：集体种植西瓜场景。适用于儿童启蒙和青少年益智教学或外语教学。

本实施例实现原理如下：

1、教师选择集体种植西瓜场景，选择对应课件，通过教师终端将需求信息传递给服务器，服务器检索数据库和课件库，将课件以数据流推送至各学生终端。

2、教师终端通过服务器发送指令给展示终端以及各学生终端，为各学生终端分配不同身份（角色），分别为：土地、种子、水壶、肥料或杀虫剂；场景和分配的身份在展示终端上显示出来。

3、教师终端通过服务器发送指令给展示终端提示给土地播种，展示终端根据接受的指令显示提示播种画面。身份为种子的学生终端的操作者（学生1）点击种子图标，并将种子“撒”到展示终端上。操作者（学生1）的点击信息（位置，频率等）和加速度数据，被相应的传感器感应到后传给学生终端。学生终端的内置逻辑解析这些传感器数据，根据学生终端“播种”的动作倾斜角度和位置判断是否“播种”成功，若“播种”成功，则将相应的信息发送给服务器，服务器向展示终端发送学生“播种”成功指令，展示终端显示播种画面。

4、教师终端发送指令给展示终端提示给播种后的土地浇水，展示终端显示提示浇水画面。身份为水壶的学生终端的操作者（学生2）点击水壶图标，将水“浇”到展示终端上。操作者（学生1）的点击信息（位置，频率等）和加速度数据，被相应的传感器感应到后传给学生终端。学生终端的内置逻辑解析这些传感器数据，根据学生终端“浇水”的动作倾斜角度和位置判断是否“浇水”成功，若“浇水”成功，则将相应的信息发送给服务器，服务器向展示终端发送学生“浇水”成功指令，展示终端显示浇水画面。展示终端的内置逻辑或者服务器计算浇水的时间，展示终端智能地显示种子发芽、长大。

作为系统网络架构中不同节点，通过各自内置智能脑，智能化地处理接受到的指令和传感器信息，并直接影响另一节点的行为，这是一种全新的神经网络式交互作用模式，也是本发明最为突出的一大创新。

实施例3：

本实施例的交互体验式教育系统的硬件组成与实施例1基本相同，参见图1。本实施例的模拟场景为：赛车，即每个学生终端作为一台赛车，看谁最先到达终点。适用于儿童启蒙和青少年益智教学。

本实施例实现原理如下：

1、教师选择赛车场景，选择对应课件，通过教师终端将需求信息传递给服务器，服务器检索数据库和课件库，将课件以数据流推送至各学生终端。

2、教师终端通过服务器发送指令给展示终端和各学生终端，为各学生终端分配赛车和赛道。

3、学生点击赛车，点击信息（位置，频率等）被相应的传感器采集后传给学生终端。学生终端的内置逻辑解析传感器数据，结合内置物理模型，将数据通过服务器传递给展示终端。展示终端在获取来自各学生终端的赛车数据以后，展示终端的内置逻辑或者服务器智能解析赛车的速度、方向和加速度等参数后，展示终端实时显示比赛进程，完成比赛。最终比赛结果又反馈回各学生终端上。

本发明的交互体验式教育系统，能实现因材施教；并能保证每个学生积极参与整个教学过程，能实现教师与学生之间、学生与学生之间的实时互动和交流。本发明尤其适用于儿童以及青少年教育机构使用，能实现教学演示、场景互动等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种交互体验式教育系统，其特征在于，包括：

一个以上的学生终端，用于接收来自服务器的身份指令，并按照所述身份指令模拟对应的身份；通过感应端采集学生的语言和/或动作，根据所述语言和/或动作进行相应的身份状态变更或者将所述语言和/或动作对应的行为信息发送给所述服务器，由所述服务器分配下一身份状态；

教师终端，用于通过所述服务器分配所述一个以上的学生终端的身份；通过所述服务器收集所述行为信息，并根据所述一个以上的学生终端的当前的身份状态，协助所述服务器分配所述一个以上的学生终端的下一身份状态；

所述服务器，用于分别向所述一个以上的学生终端发送身份指令；并根据来自所述一个以上的学生终端的所述行为信息分配所述一个以上的学生终端的下一身份状态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述教师终端还可通过所述服务器选定模拟的场景，所述服务器根据所述场景分配所述一个以上的学生终端的身份。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括无线路由器，所述教师终端和所述一个以上的学生终端通过接入所述无线路由器提供的无线局域网与所述服务器连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述服务器通过IP地址辨识所述教师终端和所述一个以上的学生终端的身份。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括与所述服务器或任意一个所述学生终端相连的展示终端，所述展示终端用于实时展示所述场景以及所述一个以上的学生终端的身份状态。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述学生终端和所述教师终端均为多平台的移动终端。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述感应端包括话筒、摄像头、重力感应器、触摸感应器、水平感应器、加速度感应器和GPS定位器中的任意一种或任意几种的组合。

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