CN105679121A - 一种智能授课系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能授课系统，包括：智能控制主机，其进行电子授课、课堂点名、教学互动；数据服务器，其与智能控制主机连接，其存储授课课件，以及按学生身份存储的学习成绩、作业情况；课堂终端设备，其与智能控制主机连接；学生终端，其与课堂终端设备连接，其向课堂终端设备发送身份信息、电子作业、课堂回答、定位数据，课堂终端设备收集和整理数据并上传至智能控制主机。本发明首次引入了课堂内外过程数据采集的基本应用概念，使讲台在保持原有教室内教师工作空间平台的同时，有效的成为了人机数据交互的交汇点，为终端数据与服务器数据有效交互提供了数据交汇工作平台。

Description

一种智能授课系统

技术领域

本发明互联网教育服务模型的教育装备技术领域，尤其涉及一种智能授课系统。

背景技术

电子讲台发展至今已经普及应用于多个领域，存在着多种应用模式。由于产品目前还停留在现场集成阶段，软硬件应用结合复杂去，且没有整体性，导致产品成本高，质量完全不一致，应用效率低，完全丧失电子课桌网络资源共享应用的价值。为了更有效地完成软硬件结合，提高应用和实用性，提升应用的互联网特征，适应4D数字化课堂综合应用需求，针对教学过程中四个必要环节：Demonstrating示范、Discovering探究、Discussing讨论、Developing发展，提出了一种全新的智能授课系统。

发明内容

本发明提出了一种智能授课系统，包括：智能控制主机，其进行电子授课、课堂点名、教学互动；数据服务器，其与所述智能控制主机连接，其存储授课课件，以及按学生身份存储的学习成绩、作业情况；课堂终端设备，其与所述智能控制主机连接；学生终端，其与所述课堂终端设备连接，其向所述课堂终端设备发送身份信息、电子作业、课堂回答、定位数据，所述课堂终端设备收集和整理所述数据并上传至所述智能控制主机。

本发明所述的智能授课系统中，所述智能控制主机包括：计算机主机，其用于课堂授课；控制模块，所述控制模块设有遥控器学编码；身份认证模块，其与所述计算机主机、所述控制模块连接，用于识别使用者身份；显示模块，其与所述计算机主机连接，其用于显示授课课件、课堂点名、教学互动；声音播放模块，其与所述计算机主机连接，用于输出授课课件的声音、语音；声音输入模块，其与所述计算机主机连接，用于输入语音信息。

本发明所述的智能授课系统中，所述智能控制主机设置在讲台机构中，所述讲台机构具有：讲台基座，其底部设有四个定位万向轮；讲台外套，其安装在所述讲台基座的上方，其内部安装有所述计算机主机；升降桌面；其安装在所述讲台外套的上方，其内部安装有所述控制模块、所述身份认证模块、所述显示模块；开合桌面，其可滑动地设置在所述升降桌面的表面；收纳抽屉，其可滑动地安装在所述讲台外套中，其内部设有带键鼠电子教鞭、带红外激光笔微型键盘鼠标控制器；一个带键鼠电子教鞭；实物高拍仪，其设置在在所述讲台机构中。

本发明所述的智能授课系统中，所述讲台机构中进一步设有驱动模块，其与所述升降桌面、所述开合桌面、所述控制模块和所述显示模块连接；所述驱动模块收到所述控制模块的控制命令后，用于驱动升降所述升降桌面，驱动开关所述开合桌面，以及驱动开合或转动所述显示模块。

本发明所述的智能授课系统中，，所述智能控制主机进一步设有点名模块，所述点名模块与所述课堂终端设备连接，根据所述学生终端发送的信息确定出席数量、比例。

本发明所述的智能授课系统中，所述智能控制主机进一步设有屏幕读取模块，所述屏幕读取模块与所述课堂终端设备连接，用于读取所述学生终端的屏幕显示。

本发明所述的智能授课系统中，所述智能控制主机进一步设有发布模块，所述发布模块与所述课堂终端设备连接，用于发布文本、图片、视频和/或语音信息到所述学生终端。

本发明所述的智能授课系统中，所述智能控制主机进一步设有屏幕操控模块，所述屏幕操控模块与所述课堂终端设备连接，用于控制所述学生终端的屏幕显示。

本发明所述的智能授课系统中，所述智能控制主机进一步设有教学器模块，所述教学器模块提供可选的屏幕书写工具、截屏、保存板书、录制语音功能。

本发明所述的智能授课系统中，，所述数据服务器进一步设有评估模块，所述评估模块按学生的学习成绩、作业情况对每个学生的学习状况进行评估。

本发明所述的智能授课系统中，所述数据服务器进一步设有学习分析模块，其通过分析学生的作业完成时间、作业的学科、作业完成质量分析出学习效率数据。

本发明的有益效果在于：

本发明高度集成了多媒体教室的所有设备，其中包括：2台计算机主机，一套通过指纹控制自带遥控器学编码的中央控制器，一套多电机驱动与智能逻辑运动的信号管理设备，一套网络电视接收卡，一套无线蓝牙扩声功率放大器。

本发明通过个人指纹获取讲台的使用权：供电以后，讲台相关设备的控制开关均在移动桌面以下，通过指纹打开移动桌面后，使用者不仅能够操作所有的设备按钮，同时可以通过指纹确定的个人身份，自动在网络上下载当天使用的备课电子教案，操作显示触摸系统与图形编辑软件，方便教学示范和授课。

本发明加入了智能变形系统，设计了以电机带动升降装置完成电子讲台升降、桌面开合以及显示角度调整等。系统的内部集成、数据与显示通讯的无线化，改变了多媒体讲台必须现场安装，不能实现产业化制造的传统历史，为产品的标准化、产业化制造奠定了基础。

本发明实现软硬一体化软件设计，图形模式的采集、编辑与通讯输出软件设计。在扩展讲台互联网+功能的基础上，有效的关联了个人网络空间与终端信息的链接，使操作更方便，使用更直接更简单。一屏多显的操作模式，完整提供了操作，控制，讨论，探究，自主等多任务功能，既满足讲台使用人的个性化操作要求，又能同时完成对被使用者终端设备的信息控制与管理服务。

本发明首次引入了课堂内外过程数据采集的基本应用概念，使讲台在保持原有教室内教师工作空间平台的同时，有效的成为了人机数据交互的交汇点，为终端数据与服务器数据有效交互提供了数据交汇工作平台。

附图说明

图1为本发明智能授课系统的结构示意图。

图2为讲台机构的结构图。

图3为优选实施例中智能授课系统的结构示意图。

图4为智能控制主机工作时的屏幕显示。

图5为数字服务器工作时的屏幕显示。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

如图1所示，本发明智能授课系统，包括：

智能控制主机1，其进行电子授课、课堂点名、教学互动；电子授课是指以多媒体方式向学生展示授课讲义；课堂点名是指通过识别所接受的信号确认学生是否出勤；教学互动是指学生以多媒体或网络的方式反映或上传教学过程中的互动内容。

数据服务器2，其与所述智能控制主机1连接，其存储授课课件，以及按学生身份存储的学习成绩、作业情况；授课课件是指老师在备课系统中准备的多媒体形式的授课讲义；学习成绩是指每个学生考试或测验之后的成绩；作业情况是指电子作业的完成情况；

课堂终端设备3，其与所述智能控制主机1连接；

学生终端4，其与所述课堂终端设备3连接，其向所述课堂终端设备3发送身份信息、电子作业、课堂回答的数据，所述课堂终端设备3收集和整理所述数据并上传至所述智能控制主机1；学生终端4具有数据收集、存储和上传功能，其具有网页端等数据上传接口，也具有手机端、身份识别卡类型的数据收集和存储设备，通过多种类型的身份信息是指与学生终端相对应学生的身份、性别等信息，身份信息可通过学生终端4上传至智能控制主机1完成课堂点名；电子作业是指学生在课堂或课后完成的可上传的作业，电子作业的完成情况可记录在数据服务器2中，课堂回答是指学生在课堂中回答问题的结果。

如图3所示，本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1包括：

计算机主机11，其用于课堂授课；在课堂授课时可打开授课讲义，完成课堂点名和教学互动等操作。

控制模块12，所述控制模块12设有遥控器学编码；可接受其他遥控装置发出的控制信号。

身份认证模块13，其与所述计算机主机11、所述控制模块12连接，用于识别使用者身份；

显示模块14，其与所述计算机主机11连接，其用于显示授课课件、课堂点名、教学互动；

声音播放模块15，其与所述计算机主机11连接，用于输出授课课件的声音、语音；

声音输入模块16，其与所述计算机主机11连接，用于输入语音信息。语音输入模块16可采用麦克风等声音输入装置。

如图2所示，本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1设置在讲台机构中，所述讲台机构具有：

讲台基座18，其底部设有四个定位万向轮22；

讲台外套19，其安装在所述讲台基座18的上方，其内部安装有所述计算机主机11；

升降桌面20；其安装在所述讲台外套19的上方，其内部安装有所述控制模块12、所述身份认证模块13、所述显示模块14；

开合桌面21，其可滑动地设置在所述升降桌面20的表面；

收纳抽屉23，其可滑动地安装在所述讲台外套19中，其内部设有带键鼠电子教鞭27、带红外激光笔微型键盘鼠标控制器29；一个带键鼠电子教鞭27；

实物高拍仪26设置在所述讲台机构中。

本发明的所述智能授课系统中，所述讲台机构中进一步设有驱动模块17，其与所述升降桌面20、所述开合桌面21、所述控制模块12和所述显示模块14连接；所述驱动模块17收到所述控制模块12的控制命令后，用于驱动升降所述升降桌面20，驱动开关所述开合桌面21，以及驱动开合或转动所述显示模块14。

本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1进一步设有点名模块30，所述点名模块30与所述课堂终端设备3连接，根据所述学生终端4发送的信息确定出席数量、比例。

本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1进一步设有屏幕读取模块31，所述屏幕读取模块31与所述课堂终端设备3连接，用于读取所述学生终端4的屏幕显示。

本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1进一步设有发布模块32，所述发布模块32与所述课堂终端设备3连接，用于发布文本、图片、视频和/或语音信息到所述学生终端4。

本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1进一步设有屏幕操控模块33，所述屏幕操控模块33与所述课堂终端设备3连接，用于控制所述学生终端4的屏幕显示。

本发明的所述智能授课系统中，所述智能控制主机1进一步设有教学器模块34，所述教学器模块34提供可选的屏幕书写工具、截屏、保存板书、录制语音功能。

本发明的所述智能授课系统中，所述数据服务器2进一步设有评估模块40，所述评估模块40按学生的学习成绩、作业情况对每个学生的学习状况进行评估。

本发明的所述智能授课系统中，所述数据服务器2进一步设有学习分析模块41，其通过分析学生的作业完成时间、作业的学科、作业完成质量分析出学习效率数据。

实施例1课堂点名

教师通过在线备课系统备课，在线备课系统架设在所述数据服务器2中，可通过网络进行访问。教师将生成的授课讲义存储在数据服务器2中，授课讲义按照授课班级存储。教师在课堂终端设备3上使用课堂教学系统时，通过控制智能控制主机选择进入自动点名模式。

学生佩戴学生卡在教室就坐，电子课桌的学生终端的激发器会激发学生卡向智能控制主机1定时发送身份信息。智能控制主机1通过读取身份信息确认学生是否出勤。本发明较佳实施例中，学生终端为手持式装置，其具有上传学生终端定位数据功能，当智能控制主机1进入自动点名模式时，学生终端4将上传定位数据到智能控制主机1中，智能主机根据定位数据判断学生的实际位置，以确定学生的出勤、迟到或早退。

实施例2课堂练习、回答、投票

教师通过在线备课系统备课，并将准备的课堂练习习题、问答与投票的内容由教师在课前录入备课系统，存储在数据服务器2中。

在课堂上教师登录课堂终端设备3上的课堂教学系统后，系统会自动从数据服务器2中下载已经准备好的习题、问答与投票内容；教师通过教室局域网将习题、问答与投票内容下发到学生终端4由学生应答，学生终端4将学生的应答结果通过局域网上传到智能控制主机1中，教师可在课堂终端设备3上实时查看应答结果。

教师使用课堂终端设备3将学生的答题结果回写到数据服务器中供后期数据分析。

实施例3课件存取

教师通过在线备课系统备课,教师上课所需要的授课讲义上传到数据服务器2中保存，授课讲义按照班级进行存储。

教师登录课堂教学系统后，智能控制主机1会自动从数据服务器2下载授课讲义，教师可选择将授课讲义发布到投影仪讲解，或是直接发送到学生终端4由学生查看。

或者教师将授课讲义保存在可移动存储设备(如，U盘)中，在上课时将可移动存储设备与计算机主机11连接，计算机主机11可调用存储的授课讲义，调用过的授课讲义会自动上传至数据服务器中保存。

实施例4作业上传、服务器存储与读取

教师先在数据服务器2中题库里增加习题，在卷库里增加试卷；试卷由多道习题组成，习题由数据服务器2随机生成，同一道习题可以在不同的试卷中被使用。

在课堂中，教师以试卷的形式将习题由智能控制主机1发送给学生终端4，从而在课堂上开展练习或测验。

学生在学生终端4读取试卷的习题列表进行作答，完成后通过局域网上传至数据服务器2中保存，教师通过智能控制主机1查看试卷的上传情况，并可批阅试卷得到学生的成绩。

实施例5学生屏幕获取

在课堂上，教师可通过智能控制主机1查看学生终端4的屏幕。智能控制主机1通过课堂局域网向某个学生终端4发出获取屏幕指令，学生终端4接受该指令后将学生终端4的屏幕发送到智能控制主机1中，由智能控制主机1连接到投影仪后进行投影。同时，智能控制主机1可放大或缩小其屏幕中显示的图片、文字等内容，也可以选择将学生的动态画面传送到投影仪或者将学生画面的截图进行保存。

实施例6讲台机构的操作

在上课前，老师打开讲台结构，如图5所示，从数据服务器2中下载授课讲义，其包括如下步骤：

在启动智能控制主机1时，教师使用讲台上设置的身份认证模块13进行身份识别，身份识别为指纹识别或密码识别，其中的计算机主机11通过网络更新存储在数据服务器2的指纹库到计算机主机11中的本地存储。

教师在身份认证模块13上刷指纹，身份认证模块13将会对教师的指纹进行比对，如果通过比对，则智能控制主机1会被开启；教师开启计算机主机11后，课堂教学系统将随电脑启动，系统会获取登录的指纹，并根据指纹和教室匹配到当前授课教师，自动登录和下载授课讲义；开和桌面21会滑动打开，显示模块14将从讲台机构中升起。

在上课中，老师需要对显示模块14、声音播放模块15和声音输入模块16等进行控制，利用控制模块12选择投影仪显示的内容；显示内容可以在展示电脑、电视盒、外接笔记本之间切换。教师可以通过声音播放模块15对讲台自带的音响系统进行音量、增益、回声的调节。声音输入模块16为蓝牙话筒，教师可通过声音输入模块16与声音播放模块15放大说话音量。

上课结束后，教师通过控制模块12关闭讲台，计算机主机11自行关闭，显示模块14自行降下，开合桌面21自动关闭。

实施例7作业评分

关于数据服务器2保存的学生作业，数据服务器2自动对学生答题的客观部分进行批改，教师对学生的答题的主观部分进行批改。教师批改部分，教师可以针对主观答题给出批改意见，批改意见的形式包括文字、语音或是视频形式，最后生成学生作业的总评分，即作业情况，学生可以看见教师的批改意见并予以订正。

实施例8学习分析

学习分析是数据服务器2基于学生终端4反馈的学生学习时间、作息等进行分析，总结出良好的学习习惯的功能。

在学生进行作业应答时，学生终端4会自动记录学生每道题开始答题时间、结束答题时间与答题时长；数据服务器2自动对学生答题的客观部分进行批改，教师对学生的答题的主观部分进行批改，最终得到学生的结合学生的答题时间因素、错误率(包含与同学的横向对比)、答题及时程度等数据因素，分析学生的学习习惯与学生效果之间的联系。

实施例9自习座位预约

针对大学的选课制度，学生可通过手机端或者网页端的学生终端4预约自习，预约数据保存在数据服务器2中；数据服务器2自动为其分配教室。

学生在预约时间携带学生终端4到达指定教室，具有课堂终端设备3的座位前坐下后，电子课桌将激发学生的电子学生卡，学生终端4发送将学生卡与课桌的匹配信息发送到数据服务器2；

学生打开课桌上的电脑，将学生终端4接入电脑中，学生终端4随电脑一起启动，并不断从网络更新学生卡与电脑所在课桌的匹配信息；如果当前课桌匹配的学生卡已经预约自习，则自动替学生登录，否则，锁定计算机。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (11)

1.一种智能授课系统，其特征在于，包括：

智能控制主机(1)，其进行电子授课、课堂点名、教学互动；

数据服务器(2)，其与所述智能控制主机(1)连接，其存储授课课件，以及按学生身份存储的学习成绩、作业情况；

课堂终端设备(3)，其与所述智能控制主机(1)连接；

学生终端(4)，其与所述课堂终端设备(3)连接，其向所述课堂终端设备(3)发送身份信息、电子作业、课堂回答、定位数据，所述课堂终端设备(3)收集和整理所述数据并上传至所述智能控制主机(1)。

2.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)包括：

计算机主机(11)，其用于课堂授课；

控制模块(12)，所述控制模块(12)设有遥控器学编码；

身份认证模块(13)，其与所述计算机主机(11)、所述控制模块(12)连接，用于识别使用者身份；

显示模块(14)，其与所述计算机主机(11)连接，其用于显示授课课件、课堂点名、教学互动；

声音播放模块(15)，其与所述计算机主机(11)连接，用于输出授课课件的声音、语音；

声音输入模块(16)，其与所述计算机主机(11)连接，用于输入语音信息。

3.如权利要求1或2所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)设置在讲台机构中，所述讲台机构具有：

讲台基座(18)，其底部设有四个定位万向轮(22)；

讲台外套(19)，其安装在所述讲台基座(18)的上方，其内部安装有所述计算机主机(11)；升降桌面(20)；其安装在所述讲台外套(19)的上方，其内部安装有所述控制模块(12)、所述身份认证模块(13)、所述显示模块(14)；

开合桌面(21)，其可滑动地设置在所述升降桌面(20)的表面；

收纳抽屉(23)，其可滑动地安装在所述讲台外套(19)中，其内部设有带键鼠电子教鞭(27)、带红外激光笔微型键盘鼠标控制器(29)；一个带键鼠电子教鞭(27)；

实物高拍仪(26)，其设置在在所述讲台机构中。

4.如权利要求3所述的智能授课系统，其特征在于，所述讲台机构中进一步设有驱动模块(17)，其与所述升降桌面(20)、所述开合桌面(21)、所述控制模块(12)和所述显示模块(14)连接；所述驱动模块(17)收到所述控制模块(12)的控制命令后，用于驱动升降所述升降桌面(20)，驱动开关所述开合桌面(21)，以及驱动开合或转动所述显示模块(14)。

5.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)进一步设有点名模块(30)，所述点名模块(30)与所述课堂终端设备(3)连接，根据所述学生终端(4)发送的信息确定出席数量、比例。

6.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)进一步设有屏幕读取模块(31)，所述屏幕读取模块(31)与所述课堂终端设备(3)连接，用于读取所述学生终端(4)的屏幕显示。

7.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)进一步设有发布模块(32)，所述发布模块(32)与所述课堂终端设备(3)连接，用于发布文本、图片、视频和/或语音信息到所述学生终端(4)。

8.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)进一步设有屏幕操控模块(33)，所述屏幕操控模块(33)与所述课堂终端设备(3)连接，用于控制所述学生终端(4)的屏幕显示。

9.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述智能控制主机(1)进一步设有教学器模块(34)，所述教学器模块(34)提供可选的屏幕书写工具、截屏、保存板书、录制语音功能。

10.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述数据服务器(2)进一步设有评估模块(40)，所述评估模块(40)按学生的学习成绩、作业情况对每个学生的学习状况进行评估。

11.如权利要求1所述的智能授课系统，其特征在于，所述数据服务器(2)进一步设有学习分析模块(41)，其通过分析学生的作业完成时间、作业的学科、作业完成质量分析出学习效率数据。