CN104468289A - 基于tcp连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法，该系统包括服务器端，用于存储用户信息、接收学生端和教师端发送的信息及进行课程排他性判断；教师端和学生端；该发明还涉及电子教室终端管理的方法。采用了该基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法，学生和教师以真实身份登录并建立管理连接；教师、学生、班级信息三者通过服务端获取彼此连接信息，从而可以排除其他班级、教师端软件的干扰，通过TCP的会话连接确保数据连接的有效性；教师、学生在移动过程中只要处在同一局域网内,确保通讯互通，不需要局限在一个广播域；提高管理操作的稳定性和可靠性，避免教师发出的指令漏传；课堂授课时的各种操作都可以被记录。

Description

基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法

技术领域

本发明涉及网络技术领域，具体是指一种基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法。

背景技术

随着教育信息化改革的推进，越来越多的电子化教学终端被引入学校日常的教学活动中来。在学校的日常教学过程中，对学生终端的管理，如锁屏、解锁、屏幕推送、教师屏幕广播等操作已经成了信息化教学活动中基本的课堂操作，在诸如智慧课堂，电子书包等教学试点中越来越常见。

目前市场上最常见的是以“极域电子教室”（www.mythware.net）为代表的，上一代电子教室终端管理软件，该软件基于局域网广播技术，通过在教师端软件发布局域网广播指令，学生端软件在监听到相关指令后，自动执行约定操作，并在特定的操作下，通过UDP广播等形式，向局域网内其他的终端推送自己的屏幕视频。这种方式在传统的电教室台式机+固定网络的环境下是非常有效的。随着近年移动设备的流行，教室内终端逐步过渡到采用无线连接的终端，如笔记本，上网本，平板电脑等等。

新的环境带来了新的问题，在实际的使用过程中，逐渐遇到了一些新的问题：

1、无线频谱资源不足，导致单个终端的带宽资源有限，通过简单视频广播的方式带宽负担过重，无法承载多个终端；

2、终端的移动性提高，无法准确通过确定的硬件设备号，IP地址来对应特定的终端和使用者；

3、随着使用范围的扩大，移动性的增加，同一广播域下出现一个以上的教师端使用者的情况增加，由于传统的解决方法不支持教师和班级内学生账号的匹配，很容易彼此干扰；同时同一课堂上的终端也可能因为接入不同的vlan而属于不同的广播域，因此无法被教师管理，而教师则无法分辨那些学生没有登陆，也无法区别已登录但没有接入同一广播域因而无法被管理的学生；

4、通过广播进行通讯管理时，由于无线接入的不可靠性，导致某些广播指令不可达，不可靠；

5、使用电子设备的教室越来越多，且桌面云、教育私有云等技术逐渐深入到校园硬件网络环境中以后，局域网要求有更清晰的组网规划，同一班级，不同vlan之间设备互相连接、管理的需求会越来越多。

此外，随着行业内对信息化教学的认识和实践不断深入，教学本身也要求突破局域网的限制，如：

1、强调教学过程、资源、数据从课堂中向课堂外，授课中，向授课前、授课后的延伸，从而需要局域网以外的接入；

2、强调基于真实师生身份的互动、评价，强调数据的互通，而传统的局域网广播模式无法真正有效识别学生的身份信息，因此很难实现相关功能。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种以真实身份登录和管理、管理可靠、适用于移动授课环境的基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法。

为实现上述的目的，本发明的基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法采用以下技术方案：

该基于TCP连接的电子教室系统，其主要特点是，该系统包括：

服务器端，用于存储用户信息、接收学生端和教师端发送的信息及进行课程排他性判断；

所述的教师端，用于申明各个教师的登录信息、将所述的教师端的IP地址和监听端口发送至所述的服务器端以及对所述的学生端进行管理；

所述的学生端，用于申明各个学生的登录信息、将所述的学生端的IP地址和监听端口发送至所述的服务器端，当所述的学生端和所述的教师端位于同一局域网，所述的学生端能够接收和执行所述的教师端发送的管理指令。

该基于TCP连接的电子教室系统中的用户信息分别包括各个教师和学生的身份识别信息、班级归属划分信息和学科属性划分信息。

该基于TCP连接的电子教室系统中的服务器端部署于Linux系统或者Windows系统；所述的教师端和所述的学生端部署于Windows系统、安卓系统或者ios系统。

该基于TCP连接的电子教室系统实现电子教室终端管理的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

（1）教师登录所述的教师端，学生登录所述的学生端；

（2）教师通过所述的教师端启动上课模式；

（3）所述的教师端和所述的学生端通过所述的服务器端建立连接；

（4）所述的教师端对所述的学生端进行管理；

（5）所述的教师端与所述的学生端断开连接。

该电子教室终端管理的方法中，所述的教师登录所述的教师端，学生登录所述的学生端包括以下步骤：

（11）所述的服务器端记录所述的教师端和所述的学生端的登录信息；

（12）所述的服务器端将所述的教师端和其它所述的学生端的在线信息发送至所述的学生端；

（13）所述的服务器端将所述的学生端的在线信息发送至所述的教师端。

该电子教室终端管理的方法中，所述的教师通过所述的教师端启动上课模式包括以下步骤：

（21）所述的教师端向所述的服务器端发送上课请求；

（22）所述的服务器端进行排他性检查并启动上课模式。

该电子教室终端管理的方法中，所述的服务器端进行排他性检查并启动上课模式包括以下步骤：

（221）所述的服务器端判断所述的教师端所选择的班级是否正在授课，如果是，则将正在授课的教师信息发送至所述的教师端，如果否，则执行步骤（222）；

（222）所述的服务器端将班级信息、学生信息以及座位表信息发送至所述的教师端，所述的服务器端将上课状态通知发送至相应的学生端。

该电子教室终端管理的方法中，所述的教师端和所述的学生端通过服务器端建立连接包括以下步骤：

（31）所述的教师端和所述的学生端将各自的IP地址和监听端口信息发送至所述的服务器端；

（32）所述的教师端和所述的学生端根据所述的服务器端所返回的IP地址和监听端口信息建立所述的教师端和所述的学生端之间的TCP会话连接。

该电子教室终端管理的方法中，所述的教师端对所述的学生端进行管理包括以下步骤：

（41）所述的教师端将屏幕查看信息、锁屏信息、解锁信息、推送屏幕信息或者推送任务发送至所述的学生端。

该电子教室终端管理的方法中，所述的教师端与所述的学生端断开连接包括以下步骤：

（51）连接超时或者所述的教师端发送主动退出请求时，所述的服务器端将连接超时的信息或者教师端主动退出的信息发送至相应的学生端；

（52）所述的服务器端解除所述的教师端和所述的学生端之间的TCP会话连接。

采用了该基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法，具有以下有益效果：

1、学生和教师以真实身份登录并建立管理连接，教师、学生可以明确获知哪些学生登录但未能成功进行连接和管理，哪些学生没有登陆或授课中途离线；

2、教师、学生、班级信息三者通过服务端获取彼此连接信息，从而可以排除其他班级、教师端软件的干扰，通过TCP的回话连接确保数据连接的有效性，从而实现多个班级，多个广播域，同时授课，彼此无受干扰；

3、教师、学生在移动过程中（特别是教师手持设备授课时移动的环境下）即使IP切换，只要处在同一局域网内，所有服务不会受到影响；

4、关键的操作全部通过局域网广播实现，少数视频管理通过定向组播实现，从而提高无线频谱资源效率，提高管理操作的稳定性和可靠性，避免教师发出的指令漏传；

5、课堂授课时的管理操作与其他操作都基于师生真实身份信息，都可以被记录、传播和分析。

附图说明

图1为本发明的基于TCP连接的电子教室系统的示意图。

图2为本发明的电子教室终端管理的方法的流程图。

具体实施方式

为了能更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1和图2，该基于TCP连接的电子教室系统包括：

服务器端，用于存储用户信息、接收学生端和教师端发送的信息及进行课程排他性判断；

所述的教师端，用于申明各个教师的登录信息、将所述的教师端的IP地址和监听端口发送至所述的服务器端以及对所述的学生端进行管理；

所述的学生端，用于申明各个学生的登录信息、将所述的学生端的IP地址和监听端口发送至所述的服务器端，当所述的学生端和所述的教师端位于同一局域网，所述的学生端能够接收和执行所述的教师端发送的管理指令。

所述的用户信息分别包括各个教师和学生的身份识别信息、班级归属划分信息和学科属性划分信息，还可以包括年纪信息、班级信息、科目信息、座位表信息、学生奖励信息等等各种与教学活动有关的信息。

所述的服务器端部署于Linux系统或者Windows系统；所述的教师端和所述的学生端部署于Windows系统、安卓系统或者ios系统。

该电子教室终端管理的方法包括以下步骤：

（1）教师登录所述的教师端，学生登录所述的学生端；

（2）教师通过所述的教师端启动上课模式；

上课模式是指一旦进入该状态，服务端会锁定相关的教师端一定特定班级内的各个学生端。

（3）所述的教师端和所述的学生端通过所述的服务器端建立连接；

（4）所述的教师端对所述的学生端进行管理；

教师端对于学生端的管理操可以在一个广播域内完成操作，也可以不在同一广播域完成。教师端发送给学生端的管理指令基本都是通过TCP连接的形式实现，少数如视频推送等流媒体数据传输，则可以通过TCP方式传输，也可以通过局域网内的UDP组播技术实现。

（5）所述的教师端与所述的学生端断开连接。

所述的教师登录所述的教师端，学生登录所述的学生端包括以下步骤：

（11）所述的服务器端记录所述的教师端和所述的学生端的登录信息；

（12）所述的服务器端将所述的教师端和其它所述的学生端的在线信息发送至所述的学生端；

（13）所述的服务器端将所述的学生端的在线信息发送至所述的教师端。

此时，学生和学生之间以及教师和学生之间均可以看见彼此的在线信息。

所述的教师通过所述的教师端启动上课模式包括以下步骤：

（21）所述的教师端向所述的服务器端发送上课请求；

（22）所述的服务器端进行排他性检查并启动上课模式。

所述的服务器端进行排他性检查并启动上课模式包括以下步骤：

（221）所述的服务器端判断所述的教师端所选择的班级是否正在授课，如果是，则将正在授课的教师信息发送至所述的教师端，如果否，则执行步骤（222）；

（222）所述的服务器端将班级信息、学生信息以及座位表信息发送至所述的教师端，所述的服务器端将上课状态通知发送至相应的学生端。

所述的教师端和所述的学生端通过服务器端建立连接包括以下步骤：

（31）所述的教师端和所述的学生端将各自的IP地址和监听端口信息发送至所述的服务器端；

（32）所述的教师端和所述的学生端根据所述的服务器端所返回的IP地址和监听端口信息建立所述的教师端和所述的学生端之间的TCP会话连接。

所述的教师端对所述的学生端进行管理包括以下步骤：

（41）所述的教师端将屏幕查看信息、锁屏信息、解锁信息、推送屏幕信息或者推送任务发送至所述的学生端。

屏幕查看操作，是指获取并显示某一个或多个学生的设备屏幕正在显示的图像信息；

锁屏是指发出指令，锁定某一个或多个学生的设备屏幕，使之无法被本地操作的行为；

解锁是指与锁屏相反的指令，即解除锁定状态，使得设备可以被操作；

屏幕推送是指将教师终端或学生终端的屏幕图像强行显示在其他终端上的操作。

所述的教师端与所述的学生端断开连接包括以下步骤：

（51）连接超时或者所述的教师端发送主动退出请求时，所述的服务器端将连接超时的信息或者教师端主动退出的信息发送至相应的学生端；

（52）所述的服务器端解除所述的教师端和所述的学生端之间的TCP会话连接。

采用了该基于TCP连接的电子教室系统及相应电子教室管理方法，具有以下有益效果：

1、学生和教师以真实身份登录并建立管理连接，教师、学生可以明确获知哪些学生登录但未能成功进行连接和管理，哪些学生没有登陆或授课中途离线；

2、教师、学生、班级信息三者通过服务端获取彼此连接信息，从而可以排除其他班级、教师端软件的干扰，通过TCP的回话连接确保数据连接的有效性，从而实现多个班级，多个广播域，同时授课，彼此无受干扰；

3、教师、学生在移动过程中（特别是教师手持设备授课时移动的环境下）即使IP切换，只要处在同一局域网内，所有服务不会受到影响；

4、关键的操作全部通过局域网广播实现，少数视频管理通过定向组播实现，从而提高无线频谱资源效率，提高管理操作的稳定性和可靠性，避免教师发出的指令漏传；

5、课堂授课时的管理操作与其他操作都基于师生真实身份信息，都可以被记录、传播和分析。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种基于TCP连接的电子教室系统，其特征在于，所述的系统包括：

服务器端，用于存储用户信息、接收学生端和教师端发送的信息及进行课程排他性判断；

所述的教师端，用于申明各个教师的登录信息、将所述的教师端的IP地址和监听端口发送至所述的服务器端以及对所述的学生端进行管理；

所述的学生端，用于申明各个学生的登录信息、将所述的学生端的IP地址和监听端口发送至所述的服务器端，当所述的学生端和所述的教师端位于同一局域网，所述的学生端能够接收和执行所述的教师端发送的管理指令。

2.根据权利要求1所述的基于TCP连接的电子教室系统，其特征在于，所述的用户信息分别包括各个教师和学生的身份识别信息、班级归属划分信息和学科属性划分信息。

3.根据权利要求1所述的基于TCP连接的电子教室系统，其特征在于，所述的服务器端部署于Linux系统或者Windows系统；所述的教师端和所述的学生端部署于Windows系统、安卓系统或者ios系统。

4.一种通过权利要求1所述的基于TCP连接的电子教室系统实现电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

（1）教师登录所述的教师端，学生登录所述的学生端；

（2）教师通过所述的教师端启动上课模式；

（3）所述的教师端和所述的学生端通过所述的服务器端建立连接；

（4）所述的教师端对所述的学生端进行管理；

（5）所述的教师端与所述的学生端断开连接。

5.根据权利要求4所述的电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的教师登录所述的教师端，学生登录所述的学生端包括以下步骤：

（11）所述的服务器端记录所述的教师端和所述的学生端的登录信息；

（12）所述的服务器端将所述的教师端和其它所述的学生端的在线信息发送至所述的学生端；

（13）所述的服务器端将所述的学生端的在线信息发送至所述的教师端。

6.根据权利要求4所述的电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的教师通过所述的教师端启动上课模式包括以下步骤：

（21）所述的教师端向所述的服务器端发送上课请求；

（22）所述的服务器端进行排他性检查并启动上课模式。

7.根据权利要求6所述的电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的服务器端进行排他性检查并启动上课模式包括以下步骤：

（221）所述的服务器端判断所述的教师端所选择的班级是否正在授课，如果是，则将正在授课的教师信息发送至所述的教师端，如果否，则执行步骤（222）；

（222）所述的服务器端将班级信息、学生信息以及座位表信息发送至所述的教师端，所述的服务器端将上课状态通知发送至相应的学生端。

8.根据权利要求4所述的电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的教师端和所述的学生端通过服务器端建立连接包括以下步骤：

（31）所述的教师端和所述的学生端将各自的IP地址和监听端口信息发送至所述的服务器端；

（32）所述的教师端和所述的学生端根据所述的服务器端所返回的IP地址和监听端口信息建立所述的教师端和所述的学生端之间的TCP会话连接。

9.根据权利要求4所述的电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的教师端对所述的学生端进行管理包括以下步骤：

（41）所述的教师端将屏幕查看信息、锁屏信息、解锁信息、推送屏幕信息或者推送任务发送至所述的学生端。

10.根据权利要求4所述的电子教室终端管理的方法，其特征在于，所述的教师端与所述的学生端断开连接包括以下步骤：

（51）连接超时或者所述的教师端发送主动退出请求时，所述的服务器端将连接超时的信息或者教师端主动退出的信息发送至相应的学生端；

（52）所述的服务器端解除所述的教师端和所述的学生端之间的TCP会话连接。