CN102157077B - 一种多媒体互动式教学方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多媒体互动式教学方法及装置，属于教育培训领域。本发明的方法首先通过网络学生演练机采集学生手写输入的演练过程的视频和音频信号，然后对视频和音频信号进行处理形成视音频数据，再通过网络将所述视音频数据传送给路由控制系统，教师在教师控制台上通过网络从路由控制系统上接收所有视音频数据并查看任意学生的演练过程，然后选择将至少一个学生的演练过程在教师控制台上显示，并通过放映设备展示给所有学生。本发明还提供了一种互动式教学装置，其具有手写输入功能。利用本发明能因材施教，能实施完整的学习和辅教过程，能实现学生、教师的多方互动。另外，本发明的装置使用便捷、成本低且易维护。

Description

一种多媒体互动式教学方法和装置技术领域[0001] 本发明属于教育培训领域，具体涉及一种多媒体互动式教学方法和装置。背景技术[0002] 当前市场上作为辅助学习的电子科技产品很多，如点读机、文曲星、电子辞典等学 习类用具，这些产品丰富了学生的学习手段和方法，在一定程度上促进了学生学习的效率。 但这些电子产品的设计出发点本质上是以电子教学工具代替老师的角色来对学生施教。它 们存在很多缺陷，具体如下。[0003] 1，电子工具中的内容固化，虽然适合大多数学生的需求，但很难进行个性化教学， 缺乏针对性，不能因材施教。[0004] 2，相对于人与人的交流，电子工具过于生硬化，尤其缺少对学生测试、点评等方面 的环节。[0005] 随着网络的发展，网络教学已经成为教学的新手段，应运而生几项网络教学技术， 简述如下。[0006] 1，一种通过网络改进多媒体电子教学的方法，该多媒体电子教学系统包括通过计 算机网络连接的教师机和学生机，其特征在于该方法至少包括以下步骤：[0007] A,教师机判断是否有来自某个学生机的远程控制信息，如果有，接收该信息，在教 师机上产生相应的鼠标、键盘动作。[0008] B,教师机截取当前屏幕的桌面显示数据，通过计算机网络传输到所有学生机上。[0009] C，学生机接收该屏幕的桌面显示数据并分别将该屏幕的桌面显示数据转化为在 学生机显示屏上的显示。[0010] 该技术的缺陷是：用途有局限性，不支持手写输入，不便于数理化的教学活动。[0011] 2, 一种多方互动式学教系统,其包括多方互动式学教系统客户端和多方互动式学 教系统服务器，多方互动式学教系统客户端与多方互动式学教系统服务器通过网络连接， 多方互动式学教系统客户端包括多方互动式学教机和计算机，多方互动式学教机和计算机 通过网络或同步线连接。[0012] 该技术的缺陷是：不支持手写输入，另需要支付购买多台学教机的费用，这使得成 本大大增加。[0013] 总之，现有网络教学技术，不具备手写输入的功能，不利于老师教学板书和勾画重 点等，特别是理科类的教学，例如数学图形和公式等，不便于教学，互动性不强，且除一台教 师用计算机外还需另购置多台学教机和教学软件等，使得成本大大增加，后期维护费用也 随之增加。发明内容[0014] 本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种多媒体互动式教学 方法和装置，其具有手写输入功能，且除一台教师用计算机等基本设备外只需接入网络学生演练板，节省其它硬件及软件的购买费用。[0015] 本发明是通过以下技术方案实现的。[0016] 一种多媒体互动式教学装置，所述装置包括网络学生演练机4、路由控制系统3、 教师控制台2和放映设备I。[0017] 所述网络学生演练机4通过无线或有线网络与路由控制系统3进行通讯，路由控 制系统3再通过无线或有线网络与教师控制台2进行通讯，教师控制台与放映设备I相连。[0018] 其中，所述网络学生演练机4上安装有摄像头2-6和麦克风2-4 ;在所述网络学生 演练机4内部装有电路板，电路板中装有一套嵌入式小型Linux操作系统，用于实时捕捉、 处理和发送学生5的演练过程的视频和音频信号。[0019] 所述路由控制系统3采用802.1lb协议或TCPIP协议与教师控制台2和网络学生 演练机4进行通讯。[0020] 所述教师控制台2用于浏览学生演练过程的信息，并有选择性地将信息展示在放 映设备I上。[0021] 所述放映设备I采用投影仪和大屏幕或者电视机。[0022] 具体来说，所述网络学生演练机4包括手写台面2-9，侧展架2-3，延伸展架2-1，折 叠结构，摄像头2-6和麦克风2-4。[0023] 所述手写台面2-9为平面结构，所述手写台面2-9设置在侧展架2_3的一端；所述 延伸展架2-1设置在侧展架2-3的另一端，构成悬臂结构；所述摄像头2-6固定在延伸展架 2-1的自由端；所述麦克风2-4设置在所述侧展架2-3上；所述折叠结构使所述延伸展架 2-1与侧展架2-3折叠，以及使侧展架2-3与所述手写台面2-9折叠。[0024] 所述折叠结构包括一组折叠合页2-7 ;在所述侧展架2-3的两端均设置有折叠合 页2-7 ;所述手写台面2-9和延伸展架2-1分别通过所述折叠合页2-7与所述侧展架2_3连 接；在所述侧展架2-3上靠近延伸展架2-1的一端还装有卡头2-2。[0025] 在所述手写台面2-9上还设置有夹子2-8，用于固定纸张，学生可在上手写输入演 练过程。[0026] 在所述手写台面2-9的一侧设置有网络接口 2-11和电源接口 2_10 ;本发明的网 络学生演练机使用干电池或交流电。[0027] 在摄像头2-6的上方安装有指示灯，用于显示电力接通和网络接通的情况。[0028] 一种使用所述多媒体互动式教学装置的方法，所述方法首先通过网络学生演练机 4采集学生手写输入的演练过程的视频和音频信号，然后对视频和音频信号进行处理形成 视音频数据，再通过网络将所述视音频数据传送给路由控制系统3，教师在教师控制台2上 通过网络从路由控制系统3上接收所有视音频数据并查看任意学生的演练过程，然后选择 将至少一个学生的演练过程在教师控制台2上显示，并通过放映设备I展示给所有学生。[0029] 所述方法包括以下步骤。[0030] ( I)对网络学生演练机4和教师控制台2分别进行初始化，然后通过无线网络或有 线网络和路由控制系统3建立链接。[0031] (2)网络学生演练机4启动捕捉程序，控制摄像头2-6和麦克风2-4，捕捉学生演 练过程的视频和音频信号。[0032] (3)对捕捉到的视频和音频信号进行压缩编码形成视音频数据，然后通过无线网络或有线网络将所述视音频数据传送给路由控制系统3，路由控制系统3再将视音频数据 传送给教师控制台2。[0033] (4)教师控制台2将收到的视音频数据解压还原成演练影像，教师浏览还原后的 演练影像，并根据演练需要，选择需要展示演练影像的学生的序号并按展示顺序对序号进 行排列。[0034] (5)将选定学生的演练影像按照指定的排列顺序通过放映设备I实时同步展示给 学生，进行交流、讲解。[0035] 与现有技术相比，本发明的有益效果是。[0036] ( I)利用本发明的方法及装置能因材施教，能实施完整的学习和辅教过程，能实现 学生、教师的多方互动。[0037] (2)教师可使用本发明对学生进行多媒体教学和辅导；学生使用本发明将自己的 答题过程展示给老师或将不明白的试题展示给同学，教师或同学使用本发明进行指导或者 探讨问题。[0038] (3)本发明的装置除服务器和计算机等基本设备外只需接入网络教学演练板，节 省其它硬件，软件购买费用成本低，功能强，互动性高，易于维护，使用便捷。附图说明[0039] 图1是本发明多媒体互动式教学装置的结构示意图。[0040] 图2是本发明实施例中的网络学生演练机的正面结构示意图。[0041] 图3是本发明实施例中的网络学生演练机的背面结构示意图。[0042] 图4是本发明实施例中的网络学生演练机折叠中的结构示意图。[0043] 图5是本发明实施例中的网络学生演练机折叠后的结构示意图。具体实施方式[0044] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。[0045] 一种多媒体互动式教学装置，如图1所示，包括网络学生演练机4、路由控制系统 3、教师控制台2和放映设备I。[0046] 所述网络学生演练机4通过无线或有线网络与路由控制系统3进行通讯，路由控 制系统3再通过无线或有线网络与教师控制台2进行通讯，教师控制台与放映设备I相连。[0047] 其中，所述网络学生演练机4上安装有摄像头和麦克风；在所述网络学生演练机4 内部装有电路板，电路板中装有一套嵌入式小型Linux操作系统，用于实时捕捉、处理和发 送学生5的演练过程的视频和音频信号。[0048] 所述路由控制系统3采用802.1lb协议(无线）或TCPIP协议(有线）与网络学生 演练机4和教师控制台2连接，接收网络学生演练机4发送来的视音频压缩数据，然后将其 转发给教师控制台2。[0049] 所述教师控制台2用于浏览学生演练过程的信息，并有选择性地将信息展示在放 映设备I上。[0050] 所述放映设备I采用投影仪和大屏幕或者电视机。[0051] 具体来说,如图2所述，所述网络学生演练机4包括手写台面2-9，侧展架2-3，延伸展架2-1，折叠结构，摄像头2-6和麦克风2-4。[0052] 所述手写台面2-9为平面结构，所述手写台面2-9设置在侧展架2_3的一端；所述 延伸展架2-1设置在侧展架2-3的另一端，构成悬臂结构；所述摄像头2-6固定在延伸展架 2-1的自由端；所述麦克风2-4设置在所述侧展架2-3上；所述折叠结构使所述延伸展架 2-1与侧展架2-3折叠，以及使侧展架2-3与所述手写台面2-9折叠。[0053] 所述折叠结构包括一组折叠合页2-7 ;在所述侧展架2-3的两端均设置有折叠合 页2-7 ;所述手写台面2-9和延伸展架2-1分别通过所述折叠合页2-7与所述侧展架2_3连 接；在所述侧展架2-3上靠近延伸展架2-1的一端还装有卡头2-2 ;图4给出的是折叠中的 结构示意图，折叠中，先将延伸展架2-1折叠进所述侧展架2-3中，所述侧展架2-3为中空 支架结构，图5给出的是折叠后的结构示意图，折叠后，所述延伸展架2-1和摄像头2-6与 所述手写台面2-9上表面贴合，并通过所述卡头2-2与所述手写台面2-9的一端卡紧固定。[0054] 在所述手写台面2-9上还设置有夹子2-8，用于固定纸张。[0055] 如图3所示，在所述手写台面2-9的一侧设置有网络接口 2-11和电源接口 2_10 (电源主要用于为摄像头、麦克风和电路板供电）;本发明的网络学生演练机4可以使用干电 池或交流电。[0056] 在摄像头2-6的上方安装有指示灯，用于显示电力接通和网络接通的情况。[0057] —种使用所述多媒体互动式教学装置的方法，所述方法首先通过网络学生演练机 4采集学生手写输入的演练过程的视频和音频信号，然后对视频和音频信号进行处理形成 视音频数据，再通过网络将所述视音频数据传送给路由控制系统3，教师在教师控制台2上 通过网络从路由控制系统3上接收所有视音频数据并查看任意学生的演练过程，然后选择 将至少一个学生的演练过程在教师控制台2上显示，并通过放映设备I展示给所有学生。[0058] 所述方法包括以下步骤。[0059] ( I)对网络学生演练机4和教师控制台2分别进行初始化，然后通过无线网络或有 线网络和路由控制系统3建立链接。[0060] (2)网络学生演练机4启动捕捉程序，控制摄像头2-6和麦克风2-4，捕捉学生演 练过程的视频和音频信号。[0061] (3)对捕捉到的视频和音频信号进行压缩编码形成视音频数据，然后通过无线网 络或有线网络将所述视音频数据传送给路由控制系统3，路由控制系统3再将视音频数据 传送给教师控制台2。[0062] (4)教师控制台2将收到的视音频数据解压还原成演练影像，教师浏览还原后的 演练影像，并根据演练需要，选择需要展示演练影像的学生的序号，并按展示顺序对序号进 行排列（教师根据演练需要，选择需要展示学生演练过程的视音频数据的排列顺序，例如： 要展示序号为3、6、7、8号学生的演练过程数据，教师先选择3、6、7、8学生的数据信息，并可 指定这4个数据的展示排列顺序)。[0063] (5)将选定学生的演练影像按照指定的排列顺序通过放映设备I实时同步展示给 学生，进行交流、讲解。[0064] 本发明公开了一种通过网络实现多媒体多方互动式教学演练的方法，该方法在教 学过程中，通过网络(有线或无线）采集学生在网络学生演练机上手写输入的答题过程，教 师可以接收所有网络学生演练机上的答题过程并可随意查看任意学生的演练过程，并选择将某一或某几个学生，例如I个、2个、4个、6个、8个学生(奇数也可以，但偶数的对称视觉 效果会更好一些）的答题过程在老师的教师控制台2上显示，并通过投影仪和大屏幕或者 电视机将学生的答题过程实时同步展示给所有学生，并引导学生对答题过程进行评价和指 导。该方法使得教学的互动性更强，交互性更及时，教学效果更好，同时，该方法使得只需接 入网络学生演练板，降低了软硬件的购买成本。[0065] 上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本 发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本 发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制 性的意义。

Claims (5)

1. 一种多媒体互动式教学装置，其特征在于：所述装置包括网络学生演练机（4)、路由控制系统（3)、教师控制台（2)和放映设备（I)； 所述网络学生演练机（4)通过无线或有线网络与路由控制系统（3)进行通讯，路由控制系统（3)再通过无线或有线网络与教师控制台（2)进行通讯，教师控制台与放映设备（I)相连； 其中，所述网络学生演练机（4)上安装有摄像头（2-6)和麦克风（2-4);在所述网络学生演练机（4)内部装有电路板，电路板中装有一套嵌入式小型Linux操作系统，用于实时捕捉、处理和发送学生（5)的演练过程的视频和音频信号； 所述网络学生演练机（4)包括手写台面（2-9)，侧展架（2-3)，延伸展架（2-1)，折叠结构，摄像头（2-6)和麦克风（2-4)； 所述手写台面（2-9)为平面结构，所述手写台面（2-9)设置在侧展架（2-3)的一端；所述延伸展架（2-1)设置在侧展架（2-3)的另一端，构成悬臂结构；所述摄像头（2-6)固定在延伸展架（2-1)的自由端；所述麦克风（2-4)设置在所述侧展架（2-3)上；所述折叠结构使所述延伸展架（2-1)与侧展架（2-3)折叠，以及使侧展架（2-3)与所述手写台面（2-9)折叠； 所述折叠结构包括一组折叠合页（2-7);在所述侧展架（2-3)的两端均设置有折叠合页(2-7);所述手写台面（2-9)和延伸展架（2-1)分别通过所述折叠合页（2-7)与所述侧展架(2-3)连接；在所述侧展架（2-3)上靠近延伸展架（2-1)的一端装有卡头（2-2)； 在所述手写台面（2-9)上设置有夹子（2-8)，用于固定纸张，学生可在上手写输入演练过程； 在所述手写台面（2-9)的一侧设置有网络接口（2-11)和电源接口（2-10)； 在摄像头（2-6)的上方安装有指示灯，用于显示电力接通和网络接通的情况。

2.根据权利要求I所述的多媒体互动式教学装置，其特征在于：所述路由控制系统（3)采用802. Ilb协议或TCPIP协议与教师控制台（2)和网络学生演练机（4)进行通讯。

3.根据权利要求I所述的多媒体互动式教学装置，其特征在于：所述放映设备（I)采用投影仪和大屏幕或者电视机。

4. 一种使用权利要求I至3任一所述的多媒体互动式教学装置的方法，其特征在于：所述方法首先通过网络学生演练机（4)采集学生手写输入的演练过程的视频和音频信号，然后对视频和音频信号进行处理形成视音频数据，再通过网络将所述视音频数据传送给路由控制系统（3)，教师在教师控制台（2)上通过网络从路由控制系统（3)上接收所有视音频数据并查看任意学生的演练过程，然后选择将至少一个学生的演练过程在教师控制台（2)上显示，并通过放映设备（I)展示给所有学生。

5.根据权利要求4所述的多媒体互动式教学装置的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： (1)对网络学生演练机（4)和教师控制台（2)分别进行初始化，然后通过无线网络或有线网络和路由控制系统（3)建立链接； (2)网络学生演练机（4)启动捕捉程序，控制摄像头（2-6)和麦克风（2-4)，捕捉学生演练过程的视频和音频信号； (3)对捕捉到的视频和音频信号进行压缩编码形成视音频数据，然后通过无线网络或有线网络将所述视音频数据传送给路由控制系统（3)，路由控制系统（3)再将视音频数据传送给教师控制台（2)； (4)教师控制台（2)将收到的视音频数据解压还原成演练影像，教师浏览还原后的演练影像，并根据演练需要，选择需要展示演练影像的学生的序号并按展示顺序对序号进行排列； (5)将选定学生的演练影像按照指定的排列顺序通过放映设备（I)实时同步展示给学生，进行交流、讲解。