CN104299467B - 智能厨房教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及教学技术领域，具体的说是智能厨房教学系统。一种智能厨房教学系统，包括数据库服务器、烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏、互动展示屏，其特征在于：数据库服务器通过以太网分别连接烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏及互动展示屏；所述的数据库服务器、教师控制PC为计算机。同现有技术相比，通过多媒体信息交互手段打造智能厨房，有效的将传统口述式平面的教学变为自主式多媒体的实践体验，老师在一旁只是起到辅导协助的工作，很好地解决了一对多的教学讲解困难，让学生在有限的空间和时间中，有更多的亲身体验的机会，不仅锻炼了学生的动手实践能力，也加强了交流与展示，让学生喜欢上烹饪。
Description
技术领域
本发明涉及教学技术领域，具体的说是智能厨房教学系统。
背景技术
传统的烹饪教室存在噪音大，有明火，危险性高，环境不适合低龄学生学习；传统教室授课又无法体会烹饪学科的专业特点和流程化特性；学习过程中，学生点点对应，教学、学习空间造成人为的“信息孤岛”， 缺乏合作、互动，教师们受限于设备；学生团队合作能力和学习效果无法充分的在传统课桌上培养和评价。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，通过多媒体信息交互手段打造智能厨房，有效的将传统口述式平面的教学变为自主式多媒体的实践体验，老师在一旁只是起到辅导协助的工作，很好地解决了一对多的教学讲解困难，让学生在有限的空间和时间中，有更多的亲身体验的机会。不仅锻炼了学生的动手实践能力，也加强了交流与展示，让学生喜欢上烹饪。
为实现上述目的，设计一种智能厨房教学系统，包括数据库服务器、烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏、互动展示屏，其特征在于：数据库服务器通过以太网分别连接烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏及互动展示屏；所述的数据库服务器、教师控制PC为计算机。
所述的烹饪互动教学桌内部包括单片机、电容接近传感器、烹饪互动教学桌的显示终端、烹饪互动教学桌的RFID读写模块、教学工作站，教学工作站的com1端口与单片机的com端口连接；教学工作站的DVI端口与烹饪互动教学桌的显示终端的VGA端口连接；教学工作站的com2端口与烹饪互动教学桌的RFID读写模块的com端口连接；电容接近传感器的信号输出端连接单片机的P0~P11端。
所述的互动分享桌内部包括摄影工作站、互动分享桌的RFID读写模块、摄像头、红外触摸框、互动分享桌的显示终端，摄影工作站的com1端口与互动分享桌的RFID读写模块的com端口连接；摄影工作站的USB1端口与摄像头的USB端口连接；摄影工作站的USB2端口与红外触摸框的USB端口连接；摄影工作站的DVI端口与互动分享桌的显示终端的DVI端口连接。
所述的互动选料屏内部包括选料工作站、互动选料屏的显示终端、互动选料屏的RFID读写模块，选料工作站的com1端口与互动选料屏的RFID读写模块的com端连接；选料工作站的DVI端口与互动选料屏的显示终端的DVI端口连接。
所述的互动展示屏内部包括展示工作站、互动展示屏的RFID读写模块、互动展示屏的显示终端，展示工作站的com1端口与互动展示屏的RFID读写模块的com端口连接；展示工作站的DVI端口与互动展示屏的显示终端的DVI端口连接。
教学的方法包括以下步骤：
步骤A：开始，进行教学的开始状态；
步骤B：验证信息，学生进行自己的个人信息，若信息正确，则进行下一步骤，否则重新开始；
步骤C：选择课程，学生在烹饪互动教学桌上进行选择所要学习的课程；
步骤D：烹饪互动教学桌判断是否完成选择，是则烹饪互动教学桌的显示屏上会显示出所要学习课程的具体操作步骤，否则重新进行选择课程；
步骤E：选择食材，学生到互动选料屏前进行验证信息，若信息正确，则显示课程中所需食材的相关信息，否则重新进行选择课程；
步骤F：拍照分享，学生根据互动分享桌的显示屏上的操作步骤完成所学的菜品后，到互动分享桌上进行验证信息，拍摄记录专属菜品、编辑图片、分享到网络及作品展示的工作。
所述的烹饪互动教学桌包括烹饪互动教学桌台面、水槽、电磁灶、步骤操作显示屏、烹饪互动教学桌的RFID读写模块、电容接近传感器、烹饪互动教学桌的抽屉、烤箱、烹饪互动教学桌的门板，烹饪互动教学桌为横向的长方体结构，烹饪互动教学桌上端铺设有人造石的烹饪互动教学桌台面，烹饪互动教学桌台面上的左侧及右侧分别嵌设有电磁灶及水槽，所述的电磁灶及水槽的一侧分别设有电容接近传感器；位于电磁灶后侧的烹饪互动教学桌台面上设有步骤操作显示屏；位于靠近电磁灶的烹饪互动教学桌台面上设有烹饪互动教学桌的RFID读写模块；位于电磁灶下方的烹饪互动教学桌上嵌设有烤箱，烤箱的左右两侧分别设有烹饪互动教学桌的抽屉，位于烹饪互动教学桌的抽屉的下方设有烹饪互动教学桌的门板。
所述的互动选料屏包括互动选料屏的RFID读写模块、选料显示屏、金属框架、烤漆玻璃，互动选料屏为竖向的长方体结构，互动选料屏的中央设有选料显示屏，选料显示屏的下方设有互动选料屏的RFID读写模块，互动选料屏的四周为金属框架，并且互动选料屏的表面为烤漆玻璃。
所述的互动分享桌包括互动分享桌的台面、分享显示屏、互动分享桌的RFID读写模块、灯光箱、互动分享的抽屉、互动分享的门板、恒温恒湿柜，互动分享桌为横向的长方体结构，互动分享桌上端铺设有人造石的互动分享桌台面，互动分享桌台面上的一侧设有灯光箱，互动分享桌台面上的另一侧设有分享显示屏，位于分享显示屏的前侧的互动分享桌台面上设有互动分享桌的RFID读写模块；位于分享显示屏下方的互动分享桌上嵌设有恒温恒湿柜，恒温恒湿柜的一侧的上方设有互动分享桌的抽屉，位于互动分享桌的抽屉的下方设有互动分享桌的门板。
所述的互动展示屏包括互动展示屏的RFID读写模块、展示显示屏、另一金属框架、另一烤漆玻璃、互动展示屏为竖向的长方体结构，互动展示屏的中央设有展示显示屏，展示显示屏的下方设有互动展示屏的RFID读写模块，互动展示屏的四周为另一金属框架，并且互动展示屏的表面为另一烤漆玻璃。
本发明同现有技术相比，通过多媒体信息交互手段打造智能厨房，有效的将传统口述式平面的教学变为自主式多媒体的实践体验，老师在一旁只是起到辅导协助的工作，很好地解决了一对多的教学讲解困难，让学生在有限的空间和时间中，有更多的亲身体验的机会。不仅锻炼了学生的动手实践能力，也加强了交流与展示，让学生喜欢上烹饪。
同时集成微信、微博公众平台的技术与云平台管理模式，能将学生自己的作品在设备上拍摄记录下，快速上传分享，进一步重体验、可分享、有交流的理念，并且将零距离分享展示成为可能，数字内容不再局限于课堂，可拓展到课堂或教育机构外的终端，为机构、教师、家长提供了一个交流分享的舞台；为将来数字化内容共享达到“一点带多点”，“一点带多点”的应用模式提供有力支撑。
附图说明
图1为本发明结构连接图。
图2为教师控制PC的后台管理拓扑图。
图3为本发明软件流程图。
图4、图5为烹饪互动教学桌结构示意图。
图6为互动选料屏结构示意图。
图7为互动分享桌结构示意图。
图8为互动展示屏结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，数据库服务器通过以太网分别连接烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏及互动展示屏的各个工作站；所述的数据库服务器、教师控制PC为计算机；所述的数据库服务器为Intel Xeon E3以上处理器的计算机都可运行，4GB以上内存，该系统所有的工作站都与交换机连接，通过网络和服务器交换数据。
烹饪互动教学桌内部包括单片机、电容接近传感器、烹饪互动教学桌的显示终端、烹饪互动教学桌的RFID读写模块、教学工作站，教学工作站的com1端口与单片机的com端口连接；教学工作站的DVI端口与烹饪互动教学桌的显示终端的VGA端口连接；教学工作站的com2端口与烹饪互动教学桌的RFID读写模块的com端口连接；电容接近传感器的信号输出端连接单片机的P0~P11端。
烹饪互动教学桌的数量可以根据客户的需求或者场地的面积进行无限拓展，以满足各种场合及情况的需求。
教学工作站为CPU是AMD APU R系列或者Intel i5以上；内存为DDR III 1333 4G以上；安装有支持AMD eyefinity技术的多屏显示卡的计算机均可运行；单片机的型号为DZM-12i；电容接近传感器的型号为CP18-30N；烹饪互动教学桌的RFID读写模块的型号为FN200-ISO15693；烹饪互动教学桌的显示终端选用屏幕尺寸为15.6英寸、显示颜色为16.7M的显示屏。
互动分享桌内部包括摄影工作站、互动分享桌的RFID读写模块、摄像头、红外触摸框、互动分享桌的显示终端，摄影工作站的com1端口与互动分享桌的RFID读写模块的com端口连接；摄影工作站的USB1端口与摄像头的USB端口连接；摄影工作站的USB2端口与红外触摸框的USB端口连接；摄影工作站的DVI端口与互动分享桌的显示终端的DVI端口连接。
互动分享桌的数量可以根据客户的需求或者场地的面积进行无限拓展，以满足各种场合及情况的需求。
摄影工作站为Intel i5 CPU以上，内存DDR3
1333 4G以上的计算机均可运行；摄像头的型号为微软 LifeCam Cinema 1080p HD；互动分享桌的RFID读写模块的型号为FN200-ISO15693；红外触摸框的型号为AMH-T22；互动分享桌的显示终端选用屏幕尺寸为21.5英寸、分辨率为1920*1080、亮度为250cd/m*m、显示颜色为16.7M、可视角度为178(H)/178(V) (CR≥10)的显示屏。
互动选料屏内部包括选料工作站、互动选料屏的显示终端、互动选料屏的RFID读写模块，选料工作站的com1端口与互动选料屏的RFID读写模块的com端连接；选料工作站的DVI端口与互动选料屏的显示终端的DVI端口连接。
互动选料屏的数量可以根据客户的需求或者场地的面积进行无限拓展，以满足各种场合及情况的需求。
选料工作站为Intel i5 CPU以上，内存DDR3
1333 4G以上的计算机均可运行；互动选料屏的RFID读写模块的型号为FN200-ISO15693；互动选料屏的显示终端选用屏幕尺寸为42英寸、分辨率为1920*1080、亮度为360cd/m*m、显示颜色为16.7M、可视角度为178(H)/178(V)
(CR≥10)的显示屏。
互动展示屏内部包括展示工作站、互动展示屏的RFID读写模块、互动展示屏的显示终端，展示工作站的com1端口与互动展示屏的RFID读写模块的com端口连接；展示工作站的DVI端口与互动展示屏的显示终端的DVI端口连接。
互动展示屏的数量可以根据客户的需求或者场地的面积进行无限拓展，以满足各种场合及情况的需求。
展示工作站为Intel i5 CPU以上，内存DDR3
1333 4G以上的计算机均可运行；互动展示屏的RFID读写模块的型号为FN200-ISO15693；互动展示屏的显示终端选用屏幕尺寸为42英寸、分辨率为1920*1080、亮度为360cd/m*m、显示颜色为16.7M、可视角度为178(H)/178(V)
(CR≥10)的显示屏。
如图2所示，教师控制PC为教师后台管理计算机，实现后台管理的功能，包括课程管理、学生作品管理、素材管理、用户管理、权限管理。
教师在课程管理上能实现上传课程、编辑课程、删除课程、查询课程的功能；教师在学生作品管理上能实现查看学生作品、对学生作品评分的功能；教师在素材管理上能实现添加及上传素材、删除素材的功能；教师在用户管理上能实现添加用户、编辑用户信息、查看用户出勤情况、查看用户学习情况的功能；教师在权限管理上能实现添加用户权限、删除用户权限的功能。
如图3所示，软件流程包括以下步骤：
步骤A：开始，进行教学的开始状态；
步骤B：验证信息，学生进行自己的个人信息，若信息正确，则进行下一步骤，否则重新开始；
步骤C：选择课程，学生在烹饪互动教学桌上进行选择所要学习的课程；
步骤D：烹饪互动教学桌判断是否完成选择，是则烹饪互动教学桌的显示屏上会显示出所要学习课程的具体操作步骤，否则重新进行选择课程；
步骤E：选择食材，学生到互动选料屏前进行验证信息，若信息正确，则显示课程中所需食材的相关信息，否则重新进行选择课程；
步骤F：拍照分享，学生根据互动分享桌的显示屏上的操作步骤完成所学的菜品后，到互动分享桌上进行验证信息，拍摄记录专属菜品、编辑图片、分享到网络及作品展示的工作。
课前准备：每位学生都拥有一张RFID身份卡；
选择课程：在烹饪互动教学桌RFID感应区上扫描RFID身份卡，录入学生信息，学生选择学习内容，观看提示屏按照步骤操作，并可使用接近式按钮做交互操作；
选取食材：在互动选料屏RFID感应区上扫描RFID身份卡，录入学生信息，观看所选课程对应的食材介绍和选购方法等信息；
开始烹饪：在烹饪互动教学桌上按照提示操作，清洗、切配、烹饪、装盘；
拍照分享：将自己的作品放到互动分享桌进行拍照、编辑、留言、上传分享；
作品展示：互动展示屏上随机播放学生作品和微博、微信等平台的家长点评，学生在RFID感应区上扫描RFID感应卡后，展示对应学生的作品集；
后台管理：教师在终端PC上自行编辑课程内容，上传素材，查看学生出勤和学习情况数据，对作品打分。
如图4，图5所示，烹饪互动教学桌包括烹饪互动教学桌台面、水槽、电磁灶、步骤操作显示屏、烹饪互动教学桌的RFID读写模块、电容接近传感器、烹饪互动教学桌的抽屉、烤箱、烹饪互动教学桌的门板，烹饪互动教学桌为横向的长方体结构，烹饪互动教学桌上端铺设有人造石的烹饪互动教学桌台面1，烹饪互动教学桌台面1上的左侧及右侧分别嵌设有电磁灶3及水槽2，所述的电磁灶3及水槽2的一侧分别设有电容接近传感器6；位于电磁灶3后侧的烹饪互动教学桌台面1上设有步骤操作显示屏4；位于靠近电磁灶3的烹饪互动教学桌台面1上设有烹饪互动教学桌的RFID读写模块5；位于电磁灶3下方的烹饪互动教学桌上嵌设有烤箱8，烤箱8的左右两侧分别设有烹饪互动教学桌的抽屉7，位于烹饪互动教学桌的抽屉7的下方设有烹饪互动教学桌的门板9。
学生在烹饪互动教学桌上进行登入功能，通过交互方式自主选择学习内容，按照步骤操作显示屏4的提示，实际动手操作完成。
如图6所示，互动选料屏包括互动选料屏的RFID读写模块、选料显示屏、金属框架、烤漆玻璃，互动选料屏为竖向的长方体结构，互动选料屏的中央设有选料显示屏11，选料显示屏11的下方设有互动选料屏的RFID读写模块10，互动选料屏的四周为金属框架12，并且互动选料屏的表面为烤漆玻璃13。
学生在互动选料屏的RFID读写模块10上读取学生卡的信息，通过互动选料屏的中央设有选料显示屏11了解自己选择的课程中需要了解的食材信息和选取方式。
如图7所示，互动分享桌包括互动分享桌的台面、分享显示屏、互动分享桌的RFID读写模块、灯光箱、互动分享的抽屉、互动分享的门板、恒温恒湿柜，互动分享桌为横向的长方体结构，互动分享桌上端铺设有人造石的互动分享桌台面14，互动分享桌台面14上的一侧设有灯光箱17，互动分享桌台面14上的另一侧设有分享显示屏15，位于分享显示屏15的前侧的互动分享桌台面14上设有互动分享桌的RFID读写模块16；位于分享显示屏15下方的互动分享桌上嵌设有恒温恒湿柜20，恒温恒湿柜20的一侧的上方设有互动分享桌的抽屉18，位于互动分享桌的抽屉18的下方设有互动分享桌的门板19。
学生完成烹饪、装盘后，将作品进行拍摄，然后对图像进行编辑，写下感想，上传至服务器和微信、微博等网络平台进行分享。
如图8所示，互动展示屏包括互动展示屏的RFID读写模块、展示显示屏、另一金属框架、另一烤漆玻璃、互动展示屏为竖向的长方体结构，互动展示屏的中央设有展示显示屏21，展示显示屏21的下方设有互动展示屏的RFID读写模块24，互动展示屏的四周为另一金属框架22，并且互动展示屏的表面为另一烤漆玻璃23。
通过互动展示屏的RFID读写模块24读取学生卡的信息，学生即可随机进行播放展示自己完成的作品集。
烹饪互动教学桌技术参数：
教学工作站：CPU为AMD
APU R系列或者Intel i5以上；内存为DDR
III 1333 4G以上；多屏图形卡为支持AMD eyefinity多屏技术的显卡；硬盘为500G。
单片机：相应速度为10ms；接口为RS232。
电容接近传感器：感应距离为20mm；校准为14级调整。
显示终端：分辨率为1920*1080；亮度为250cd/m*m；可视角度为178/178°。
RFID读写模块：工作频率为13.56MHz；读取距离为6~10cm；电子标签标准为ISO15693(Tag-IT HF-I IcodeII)。
显示终端：分辨率为1920*1080；亮度为250cd/m*m；可视角度为178/178°。
采用电容式按钮技术与显示模组相结合的交互方式，达到交互式学习方式，依据不同学生的学力，自行安排学习内容和学习进度；强大的可拓展性，可以完满兼容小班化和大班制不同的授课方式；分段式的教学模式，可以容纳多样的流程型专业课程，平台内容种类多样；在设计上，充分考虑低龄学生身高等特诊，参照人体工程学和儿童安全设计；再加上大数据互联网概念，融入身份识别功能，能将每位学生的学习行为数据进行保留，并加入公众平台的软件使得作品可分享，可评价。
Claims (6)
1.一种智能厨房教学系统，包括数据库服务器、烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏、互动展示屏，其特征在于：数据库服务器通过以太网分别连接烹饪互动教学桌、教师控制PC、互动分享桌、互动选料屏及互动展示屏；所述的数据库服务器、教师控制PC为计算机；所述的烹饪互动教学桌内部包括单片机、电容接近传感器、烹饪互动教学桌的显示终端、烹饪互动教学桌的RFID读写模块、教学工作站，教学工作站的com1端口与单片机的com端口连接；教学工作站的DVI端口与烹饪互动教学桌的显示终端的VGA端口连接；教学工作站的com2端口与烹饪互动教学桌的RFID读写模块的com端口连接；电容接近传感器的信号输出端连接单片机的P0~P11端；所述的互动分享桌内部包括摄影工作站、互动分享桌的RFID读写模块、摄像头、红外触摸框、互动分享桌的显示终端，摄影工作站的com1端口与互动分享桌的RFID读写模块的com端口连接；摄影工作站的USB1端口与摄像头的USB端口连接；摄影工作站的USB2端口与红外触摸框的USB端口连接；摄影工作站的DVI端口与互动分享桌的显示终端的DVI端口连接；所述的互动选料屏内部包括选料工作站、互动选料屏的显示终端、互动选料屏的RFID读写模块，选料工作站的com1端口与互动选料屏的RFID读写模块的com端连接；选料工作站的DVI端口与互动选料屏的显示终端的DVI端口连接；所述的互动展示屏内部包括展示工作站、互动展示屏的RFID读写模块、互动展示屏的显示终端，展示工作站的com1端口与互动展示屏的RFID读写模块的com端口连接；展示工作站的DVI端口与互动展示屏的显示终端的DVI端口连接。
2.一种用于智能厨房教学的方法，采用权利要求1所述的智能厨房教学系统进行教学的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A：开始，进行教学的开始状态；
步骤B：验证信息，学生进行自己的个人信息，若信息正确，则进行下一步骤，否则重新开始；
步骤C：选择课程，学生在烹饪互动教学桌上进行选择所要学习的课程；
步骤D：烹饪互动教学桌判断是否完成选择，是则烹饪互动教学桌的显示屏上会显示出所要学习课程的具体操作步骤，否则重新进行选择课程；
步骤E：选择食材，学生到互动选料屏前进行验证信息，若信息正确，则显示课程中所需食材的相关信息，否则重新进行选择课程；
步骤F：拍照分享，学生根据互动分享桌的显示屏上的操作步骤完成所学的菜品后，到互动分享桌上进行验证信息，拍摄记录专属菜品、编辑图片、分享到网络及作品展示的工作。
3. 根据权利要求1所述的智能厨房教学系统，其特征在于：所述的烹饪互动教学桌包括烹饪互动教学桌台面、水槽、电磁灶、步骤操作显示屏、烹饪互动教学桌的RFID读写模块、电容接近传感器、烹饪互动教学桌的抽屉、烤箱、烹饪互动教学桌的门板，烹饪互动教学桌为横向的长方体结构，烹饪互动教学桌上端铺设有人造石的烹饪互动教学桌台面（1），烹饪互动教学桌台面（1）上的左侧及右侧分别嵌设有电磁灶（3）及水槽（2），所述的电磁灶（3）及水槽（2）的一侧分别设有电容接近传感器（6）；位于电磁灶（3）后侧的烹饪互动教学桌台面（1）上设有步骤操作显示屏（4）；位于靠近电磁灶（3）的烹饪互动教学桌台面（1）上设有烹饪互动教学桌的RFID读写模块（5）；位于电磁灶（3）下方的烹饪互动教学桌上嵌设有烤箱（8），烤箱（8）的左右两侧分别设有烹饪互动教学桌的抽屉（7），位于烹饪互动教学桌的抽屉（7）的下方设有烹饪互动教学桌的门板（9）。
4. 根据权利要求1所述的智能厨房教学系统，其特征在于：所述的互动选料屏包括互动选料屏的RFID读写模块、选料显示屏、金属框架、烤漆玻璃，互动选料屏为竖向的长方体结构，互动选料屏的中央设有选料显示屏（11），选料显示屏（11）的下方设有互动选料屏的RFID读写模块（10），互动选料屏的四周为金属框架（12），并且互动选料屏的表面为烤漆玻璃（13）。
5. 根据权利要求1所述的智能厨房教学系统，其特征在于：所述的互动分享桌包括互动分享桌的台面、分享显示屏、互动分享桌的RFID读写模块、灯光箱、互动分享桌的抽屉、互动分享桌的门板、恒温恒湿柜，互动分享桌为横向的长方体结构，互动分享桌上端铺设有人造石的互动分享桌台面（14），互动分享桌台面（14）上的一侧设有灯光箱（17），互动分享桌台面（14）上的另一侧设有分享显示屏（15），位于分享显示屏（15）的前侧的互动分享桌台面（14）上设有互动分享桌的RFID读写模块（16）；位于分享显示屏（15）下方的互动分享桌上嵌设有恒温恒湿柜（20），恒温恒湿柜（20）的一侧的上方设有互动分享桌的抽屉（18），位于互动分享桌的抽屉（18）的下方设有互动分享桌的门板（19）。
6. 根据权利要求1所述的智能厨房教学系统，其特征在于：所述的互动展示屏包括互动展示屏的RFID读写模块、展示显示屏、另一金属框架、另一烤漆玻璃、互动展示屏为竖向的长方体结构，互动展示屏的中央设有展示显示屏（21），展示显示屏（21）的下方设有互动展示屏的RFID读写模块（24），互动展示屏的四周为另一金属框架（22），并且互动展示屏的表面为另一烤漆玻璃（23）。
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