CN105869091A - 一种互联网教学方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用互联网包括无线通信网络开展教学活动的互联网教学方法及系统,特别是一种可以对互联网教学过程进行实时录制并能够进行准确高效云端存储的方法和系统。本发明的互联网教学方法,通过学生对助学文档学习结果的评估,以了解和区分不同层次学生的学习情况,实现针对性的差异化教学、辅导、作业、练习等,从而有助于学习效率的提高,有助于学习效果的提升,特别是可以有助于不同学习进度的学生都可以不断提高。进一步的,采用数据回传网关,通过数据校验机制、时间戳校验机制、音视频流校验机制、数据补传机制、本地碎片化加密存储及上传机制等手段实现了录制数据的高效准确云端存储。

Description

一种互联网教学方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于互联网技术包括利用无线通信网络开展教学活动的互联网教学方法及系统,有助于提升不同层次学生的学习效率,以此促进学习效果的提高,还涉及一种可以对互联网教学过程实时录制并能够实现准确高效云端存储的互联网教学方法及系统。
背景技术
目前,采用传统的教学模式,教师的授课方式及授课进度主要是针对中等学生设计的,这样班级里的优等生就会觉得教师讲的已掌握,但是困难生又会觉得学习比较吃力。然而,由于某些显而易见的原因,教师在询问学生是否掌握的时候,困难生通常不能如实反映、优等生早已超越课内的教学内容,导致教师不能清楚的掌握学生的真实学习情况,无法对不同层次的学生开展针对性的辅导。
这种传统的教学模式,使得教师无法掌握所有学生的学习进度,无法了解不同层次学生的学习效果,不能对不同层次的学生给出针对性的辅导,学生在已经掌握课程内知识的情况下也无法调整自己的学习进度,学生也不能随时随地的进行知识的回顾和自主测试,不利于提升不同层次学生的学习速度和学习效率。
另一方面,随着移动互联网的快速发展和移动设备的快速普及,跨平台在线教育、在线培训、在线会议、在线直播已成比较常见,整个互联网产业对优质课程、在线会议、在线培训的实时录制已成为必备的功能和基础性要求,实时录制数据的存储变得尤为重要,如何保障大并发、海量(万级、十万级、百万级)在线互动课堂或在线互动会议,在实时进行时,实现将实时录制的课程内容、讲课过程、音频数据等尽量准确完整的存储至云端存储设备逐渐成为互联网教学领域所关心的问题。
现有技术1:CN103646573A(公开日2014年3月19日)公开了一种全景模式教学系统的专用格式文件的生成方法,所述教学系统包括全景课件制作系统,全景课件制作系统获取老师或互动者的动作、音频、课程资料以及上述数据被获取时对应的时间数据;所述的动作包括:插入文字或图片、实验过程演示、绘制线条、绘制几何图形、板擦工具或小黑板工具,教学系统通过麦克风获取老师或互动者的即时音频,同时通过鼠标、键盘、写字板或白板采集老师或互动者在当前系统界面的动作,并将动作进行数据分析,获取动作产生的时间、动作所产生的路径、动作所携带的附加数据和动作类型数据,并按时间顺序记录,所述动作分为笔迹型、媒体型和数据型,笔迹型、媒体型和数掘型数据都包括两个部分:路径部分和数据部分;笔迹型动作,则路径部分完整记录动作路径的物理坐标序列,数据部分不启用;媒体型动作,则路径部分记录多媒体文件出现在课件中的坐标,数据部分则记录多媒体文件的物理地址;数据型动作,则路径部分记录数据在课件中使用时的坐标,数据部分写入该文件的完整二进制数据流。
现有技术2:CN105306861A(公开日:2016年2月3日)公开了一种网络教学录播方法及系统,其中公开了使用文件ID标识与时间戳标识进行数据流存储,以及将至少一种数据流进行分割成片段的技术方案。
现有技术3:CN105405325A(公开日:2016年3月16日)公开了一种网络教学方法,其中公开了线程监控方法。
现有技术4:CN105469662A(公开日:2016年4月6日)公开了一种教学过程中学生答题信息实时采集、高效智能批改系统及使用方法,其中公开了涉及对学生提交的答题信息进行智能批改和教师手动批改,再将批改结果返回给学生的技术方案。
现有技术5:CN104408984A(公开日:2015年3月11日)公开了一种多个教学端的智慧教学系统,具体公开了通过摄像装置将授课信息传输到云服务器进行保存,其中对授课信息进行了碎片化处理。
此外现有技术:CN105118344A、CN105390037A、US2010/0227304A1和CN104616546A也公开了一系列的类似技术方案。
现有技术中,在线教学/会议/培训/直播保障录制数据完整准确的方法,通常有以下方式:
1、教学/会议/培训/直播,在实时课程时进行,通过内置功能录制教师/主持人讲解过程至本地缓存,然后提交上传。采用这种方式,当清除缓存、机器故障无法保障数据能够回传至服务器、无法保证数据的完整性,特别是,无法保障云端实时存储及数据完整准确。
2、教学/会议/培训/直播,在实时课程时进行,通过FMS/Red5/http流媒体技术,实现实时数据回传。采用这种方式,当互联网出现故障或通信状态较差的情况下,无法保障数据的完整性、甚至导致整个课程数据的丢失。
3、教学/会议/培训/直播,在实时课程时进行,教师/主持人自己进行本地录制或截屏录制,录制完成后,主持人自己上传的方式,保障录制课程的数据完整性。采用这种方式,误操作、流程繁琐、无法实现实时性和企业无法控制,数据较多情况下难管理,无法保障百万级、十万级数据传输的有效、完整、准确。
4、现有技术2和3公开了采用数据流、线程监控方法、时间戳对比方法录制&存储,然而采用这种方法无法保证数据100%实时无错存储,缺乏有效的数据是否正确、是否存在缺失等数据校验机制,缺乏有效的海量(万级、十万级、百万级)大并发数据排序处理(网关接入批处理)、缺乏有效的防数据传输过程丢失的数据补传修复机制,无法保障数据传输的100%有效、完整、准确。
发明内容
首先需要说明的是,尽管说明书中主要以互联网教学方法及系统的名义描述了本发明,可以理解的是,本发明的方法和系统,特别是本发明的云端存储技术还可以用作其他基于互联网的特别是移动互联网的在线交流过程的实时录制数据的云端存储管理,实现保障录制数据云端准确存储的数据传输方法。
也就是说,本发明涉及的互联网教学的录制数据的云端存储管理,不但可以用于传统意义的互联网教学,还可以用于在线培训、应急指挥(地图标注和音频录制)、金融系统或者在线会议系统的教学过程或者会议过程,并且在互联网教学、在线培训、应急指挥(地图标注及音频录制)、金融系统(操盘讲解)或者在线会议过程中,实现了对多媒体课程或者会议内容的实时录制,保障录制数据云端准确存储的数据传输方法。
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种利用互联网技术特别是无线通信网络开展教学活动的互联网教学方法及系统,有助于提升不同层次学生的学习效率,以此促进学习效果的提高。
针对上述问题,本发明的又一目的在于提供一种可以对所述互联网教学过程进行实时录制后并能够实现准确高效云端存储的互联网教学方法及系统。
根据本发明的这种教学方法通过对优等生、中等生、困难生进行学习情况了解,使用本发明的互联网教学系统实现针对性教学、辅导、作业、练习等,从而有助于提高学习效率,进而有助于促进学习效果的提升,可以有助于不同学习进度的学生都可以不断的提高。
传统上,对优等生、中等生、困难生的区分通常会被认为带有某种歧视。本发明中的所谓的优等生、中等生、困难生只是为了便于理解起见,借用了传统的这种称谓,对于优、中、困难的区分是根据具体某堂课的学习内容,主要通过随堂测试确定的,其目的是为了之后教师有针对性的教学讲解,而不是为了给学生贴标签。对于学生来讲,这样的区分也只代表了在学习助学文档时对于这些知识掌握的情况。这样的标记通常是在学生完成助学文档的学习之后,根据学习情况临时添加或者确定的标记或者分级。进一步的,也可以使用一级、二级、三级、四级等多层次的维度进行区分,并不局限于前述三种类型。
根据本发明的互联网教学方法,包括以下步骤:
助学文档编辑步骤,教师使用教学终端登录教学客户端,可以使用Web编辑器编辑助学文档,将编辑好的助学文档保存至系统服务器;
助学文档发送步骤,教师获取助学文档列表,根据课程需要选择相应的助学文档,并发送给相应的班级学生;
助学文档获取步骤,学生使用学生终端登录学生客户端,获取教师发送的助学文档,准备进行在线学习;
助学文档学习步骤,学生对获取的助学文档进行学习,完成学习目标和学习任务,参加自我测试。
学习过程监控步骤,在学生学习期间,教师通过教师终端登录教师客户端,可以随时查看和监控学生的学习情况;所述学习情况包括学生在每个页面停留的时间,完成每道题的时间,与设定时间的比较结果,测试结果,测试存在的问题与页面停留时间的对应关系,以及班级存在的问题
智能分组步骤,系统根据学生的学习结果分析,对学生当前的学习情况进行分类标记,进而实现不同学习层次的学生进行智能分组;
分组讲解步骤,在完成智能分组之后,不同组的学生通过系统组建虚拟班级,教师通过教师客户端实现对不同分组学生的针对性教学和辅导,针对错题进行讲解。
本发明变被动听课为主动学习,通过对于助学文档学习效果的分析,对学生实现了智能的分组,并且根据分组情况,组建虚拟班级,开展有针对性的分组的网络授课,后续的一些列教学活动都是基于这样的分组开展,包括录制的课程也是根据分组教学的结果。现有技术中未公开这样的发明构思,也没有给出这样的技术启示。
课堂实时录制步骤,在进行分组教学和辅导的过程,系统对课堂教学过程进行实时录制;
历史课程回顾步骤,在课堂教学过程完成后,学生在课后可以随时随地登录系统远程获取录制的课程数据,进行学习和回顾。
助学文档保存步骤,保存教师发送给学生的助学文档,形成助学文档记录;
错题自动记录步骤,将学习期间包括助学文档学习期间的错题进行保存和记录,形成错题记录;在此,错题也可以是学生在学习期间认为比较重要的,进行特别标记的题目;
助学文档回顾步骤,学生可以随时通过互联网获取历史助学文档记录,并进行重复学习。
习题编辑步骤,用于对习题进行编辑,习题的内容包括习题本身、习题答案、习题详解、习题的各种属性标签;在编辑习题时,给每道习题添加固定难度系数和动态难度系数,动态难度系数是根据该道习题被测试时的出错误的次数与总的被测试次数之比,固定难度系数是根据经验人为确定的难度系数,这些难度系数对应于学生的不同层次分级。
题库管理步骤,用于存储和管理编辑好的习题,并且可以根据用户请求或者其他模块需要,根据给出的知识点或者学习的章节自动生成试卷或习题卷,用来给学生进行课后自测、和随堂自测,学生在完成习题后,还可以查看每个题目的正确答案及详细解析。
所述助学文档学习步骤具体包括:
先对学习目标进行学习;
学习目标学习完成后,开始对助学文档中的至少一个学习内容进行学习,学习内容可能包括文本内容、图片内容、视频内容、音频内容,学习内容可以按照课程小节进行区分;
每个学习内容完成后或者多个学习内容全部完成后,进入助学文档的测试环节进行测试,通常是小节形式的测试;
学生学习任务完成后,开始整个课程已学习的小节进行整体测试,实现对整个学习过程的自我测评。
所述学习过程监控步骤具体包括:
在学生按照助学文档进行学习任务和自我测试时,教师可以通过教师终端实时查看每个学生的进度和一个班学生的平均进度;
在所述学习任务和测试完成后,教师可以通过教师终端查看每个学生的学习结果,学习结果包括学习内容的完成情况,每个页面停留的时间,每道题的时间。
所述错题可以是学生在学习期间认为比较重要的,进行特别标记的题目。
所述课堂实时录制步骤进一步包括:
获取每个课程ID;
生成文件标识ID;
采集音视频流和动作流;
采集的音视频流和动作流的碎片化处理;
采集的音视频流和动作流的本地终端存储,教学过程实时录制过程中,教师终端同步进行音视频流、动作流的本地缓存,缓存数据碎片化分类并加密存储当前录制数据,包括采用:时间戳+音视频流、时间戳+动作流、或者时间戳+其他数据流等与课程ID捆绑实现录制数据本地碎片化加密存储;
产生时间戳标识;
数据传输加密;
按照课程ID、音视频流片段、动作流片段,每个课程进行独立数据缓存及对多个课程进行排队和同步多进程实现海量数据流批处理。
数据接收网关进行多进程队列数据校验,包括开启多进程,每个进程承载上千实时课程同时排队实现实时数据回传和分发;
课程ID、文件标识ID、时间戳分别加密并按照设定格式分别保存至数据库;
音视频流通过数据接收网关进行数据排队校验;
音视频流文件标识ID、时间戳、课程ID关联加密并碎片化存储至云端磁盘阵列。
数据库服务器形成数据标识记录,在此所述的数据包括课程ID、课程开始\结束时间、教师ID、此堂课程存储的动作流+音视频流形成针对对应课程的数据标识记录等,用于数据存储和点播回顾。
如果互联网无法获取请求,则只进行教师终端的本地存储,待互联网恢复后再启动补传机制,实现通过多媒体网关批处理和数据校验回传,并存储至云端服务器。
教师讲课的实时音视频流可以设置每条音视频流的固定大小分割为一个片段,并对这些数据流片段与课程ID、当前课程时间由课程当前时间产生、文件存储的磁盘路径进行组合构建数据流片段与当前课程之间的对应关系表。
在10秒或者20秒内数据流未达到设置的固定大小的值时分割为一个片段。
前述的数据传输过程均采用SSL进行数据加密传输。
通过数据校验机制对音视频流、动作流进行比对校验,校验阶段发现数据异常时,启动数据异常处理进程,与教师或学生客户端通信以比对时间戳、比对数据流,针对异常单条时间戳数据实现同步补传,补传数据覆盖当前异常数据。
所述数据校验机制包括:
第一校验,对于实时录制的音视频流、动作流,在传输时首先与终端本地缓存的相应数据进行比对,当数据异常时,自动传送本地缓存所对应时间戳对应的数据至数据接收网关;
第二校验,数据接收网关在接收到动作流后,进行动作流校验;
第三校验,数据接收网关在接收到音视频流后,进行音视频流校验。
所述第二校验包括:
通过对动作流进行解密,并通过标准规范协议对解密数据进行动作流校验,发现数据异常时,自动修正动作流数据,实现分发和存储,从而实现动作流有效和一致;
当解密后,发现数据为空或无法修正,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
如果教师终端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器,每条动作流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于在点播回顾时组合形成课程点播;其中,
多媒体操作的每个动作均有标准规范协议,动作发送方(教师)、动作接收方(学生)均需要遵守所述标准规范协议。
所述第三校验包括:
设置音视频流的异常标准、文件大小非异常标准数据,对每个音视频流进行文件大小异常比对;
音视频录制过程加入音视频水印,通过标准的水印算法实现水印比对从而确认音视频流是否完整、有效;
当发现音视频流异常时,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
当终端客户端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器对应磁盘路径,每条音视频流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于点播回顾时组合形成课程点播。
本发明通过改进碎片化处理机制,有机使用和改进多种数据传输和校验机制,有效的解决了大量录制数据流的传输和存储问题,保证的数据的准确传输和存储,本发明还采用了由数据库服务器和磁盘阵列分别存储不同数据的方式,提高了数据存储和读取的速度。现有技术中未也公开这样的发明构思,没有给出这样的技术启示。
根据本发明的互联网教学系统,包括系统服务器、数据服务器、教学终端、教师终端、学生终端以及教学过程数据采集设备,所述教学过程数据包括音视频流、动作流,其特征在于:
所述教学终端,用于教师登录系统的教学客户端,可以实现对系统的习题编辑模块和题库管理模块的调用和操作;
所述教师终端,用于教师登录系统的教师客户端,可以实现对系统的课程录制模块的调用和操作;
所述学生终端,用于学生登录系统的学生客户端,可以实现对系统的历史课程回顾模块的调用和操作。
所述习题编辑模块,用于对习题进行编辑,习题的内容包括习题本身、习题答案、习题详解、习题的各种属性标签,编辑好的习题将存入所述题库管理模块;
所述题库管理模块,用于存储和管理编辑好的习题,并且可以根据用户请求或者其他模块需要,根据给出的知识点或者学习的章节自动生成试卷或习题卷,用来给学生进行课后自测、和随堂自测,学生在完成习题后,还可以查看每个题目的正确答案及详细解析。
所述课程录制模块,在教师教学过程中,课程录制模块启动对课程的录制,并且将录制的课程数据进行保存和传输到云端存储设备。
所述历史课程回顾模块,所述课程录制模块录制的课程数据保存在云端存储设备上或者数据服务器上,学生可以通过ID登陆学生客户端可以进行回顾播放。
所述教学终端还可以实现对系统的助学文档编辑模块的调用和操作;
所述教师终端还可以实现对系统的助学文档分配模块、课程监控模块、智能分组模块、分组教学模块的调用和操作;
所述教师终端还可以实现对系统的上课模块、分组听课模块和助学文档回顾模块的调用和操作。
所述助学文档编辑模块,用于将课程的学习目标、学习任务、课程测试题编辑成助学文档;
所述助学文档分配模块,用于获取助学文档列表,选择某个助学文档发送给某一个班级的学生或发送给某个班级的某些学生或小组,用于学生在线学习;
所述课程监控模块,用于对课程即前述分配的助学文档学习的过程进行监控,实时统计分析、实时查看每个学生学习进度,以及整个班级的学习情况;所述学习结果包括学生在每个页面停留的时间,完成每道题的时间,与设定时间的比较结果,测试结果,测试存在的问题与页面停留时间的对应关系,以及班级存在的问题。
所述智能分组模块,根据所述课程监控模块的统计分析结果,实现对当前班级学生学习层次的分组,分组可以按照优、中和困难层次区分,为后续分组教学和辅导提供依据;
所述分组教学模块,根据所述智能分组模块的分组情况,将属于同一层次的学生归类建立新的虚拟班级,由教师针对性进行上课,讲授有关知识;
所述上课模块,用于学生学习被分配的助学文档以及助学文档的测试内容的自动判卷及成绩获取;
所述分组听课模块,用于智能适配教师终端的分组,实现学生分组听课;
本发明变被动听课为主动学习,通过对于助学文档学习效果的分析,对学生实现了智能的分组,并且根据分组情况,组建虚拟班级,开展有针对性的分组的网络授课,后续的一些列教学活动都是基于这样的分组开展,包括录制的课程也是根据分组教学的结果。现有技术中未公开这样的发明构思,也没有给出这样的技术启示。
所述助学文档回顾模块,用于保存已经学习过的或者分配的助学文档,这些助学文档可以保留在学生终端上,学生可以通过ID登陆客户端进行回顾学习。
在编辑习题时,给每道习题添加固定难度系数和动态难度系数,动态难度系数是根据该道习题被测试时的出错误的次数与总的被测试次数之比,固定难度系数是根据经验人为确定的难度系数。
所述编辑模块为Web编辑模块,所述助学文档的内容,包括文本文件、音频文件、视频文件、和/或图片文件。
所述上课模块,学生在做习题时,可以主动对习题进行标记,这些被标记的习题将以特殊类型的错题方式传送至所述错题本模块。
所述学生终端还可以调用课外文档模块,包括所有学段内容、学科的上位知识,学生可以在线阅读学习,拓展知识面。
所述课堂实时录制模块的具体执行步骤包括:
获取每个课程ID;
生成文件标识ID;
采集音视频流和动作流;
采集的音视频流和动作流的碎片化处理;
采集的音视频流和动作流的本地终端存储,教学过程实时录制过程中,教师终端同步进行音视频流、动作流的本地缓存,缓存数据碎片化分类并加密存储当前录制数据,包括采用:时间戳+音视频流、时间戳+动作流、或者时间戳+其他数据流等与课程ID捆绑实现录制数据本地碎片化加密存储;
产生时间戳标识;
数据传输加密;
按照课程ID、音视频流片段、动作流片段,每个课程进行独立数据缓存及对多个课程进行排队和同步多进程实现海量数据流批处理。
数据接收网关进行多进程队列数据校验,包括开启多进程,每个进程承载上千实时课程同时排队实现实时数据回传和分发;
课程ID、文件标识ID、时间戳分别加密并按照设定格式分别保存至数据库;
音视频流通过数据接收网关进行数据排队校验;
音视频流文件标识ID、时间戳、课程ID关联加密并碎片化存储至云端磁盘阵列。
数据库服务器形成数据标识记录,用于数据存储和点播回顾。
通过数据校验机制对音视频流、动作流进行比对校验,校验阶段发现数据异常时,启动数据异常处理进程,与教师或学生客户端通信以比对时间戳、比对数据流,针对异常单条时间戳数据实现同步补传,补传数据覆盖当前异常数据。
所述数据校验机制包括:
第一校验,对于实时录制的音视频流、动作流,在传输时首先与终端本地缓存的相应数据进行比对,当数据异常时,自动传送本地缓存所对应时间戳对应的数据至数据接收网关;
第二校验,数据接收网关在接收到动作流后,进行动作流校验;
第三校验,数据接收网关在接收到音视频流后,进行音视频流校验。
所述第二校验包括:
通过对动作流进行解密,并通过标准规范协议对解密数据进行动作流校验,发现数据异常时,自动修正动作流数据,实现分发和存储,从而实现动作流有效和一致;
当解密后,发现数据为空或无法修正,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
如果教师终端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器,每条动作流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于在点播回顾时组合形成课程点播;其中,
多媒体操作的每个动作均有标准规范协议,动作发送方(教师)、动作接收方(学生)均需要遵守所述标准规范协议。
所述第三校验包括:
设置音视频流的异常标准、文件大小非异常标准数据,对每个音视频流进行文件大小异常比对;
音视频录制过程加入音视频水印,通过标准的水印算法实现水印比对从而确认音视频流是否完整、有效;
当发现音视频流异常时,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
当终端客户端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器对应磁盘路径,每条音视频流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于点播回顾时组合形成课程点播。
如果互联网无法获取请求,则只进行教师终端的本地存储,待互联网恢复后再启动补传机制,实现通过多媒体网关批处理和数据校验回传,并存储至云端服务器。
对于教师讲课的实时音视频流,可以设置每条音视频流的固定大小分割为一个片段,并对这些数据流片段与课程ID、当前课程时间由课程当前时间产生、文件存储的磁盘路径进行组合构建数据流片段与当前课程之间的对应关系表。
在10秒或者20秒内数据流未达到设置的固定大小的值时分割为一个片段。
前述的数据传输过程均采用SSL进行数据加密传输。
相对于现有技术,根据本发明的互联网教学方法及系统,具有以下优点:
利用无线通信网络技术特别是互联网,将传统的被动听课转变为主动读课,变被动学习为自主学习,变普适性授课为针对性授课。
通过对助学文档学习情况的统计分析,可以实现学生的智能分组,实现后续的针对性教学,从而有助于解决课堂上优等生陪听,困难生陪坐的现状,有助于提高了学生在单位时间内的学习效率。
教师通过获得学生对助学文档的学习情况,可以随时掌握学生的学习情况,实时了解学习进度,通过智能分组,可以对不同层次的学生给出针对性的线上教学和课后辅导。
学生可随时进行自主学习并在第一时间了解自己对知识的掌握程度调整学习进度,教师也可以根据对于学习情况的了解,针对性地及时调整和编辑教学文档的内容。
学生可随时对历史知识的回顾和历史错题的练习,有助于提高学习效率。
本发明还可以实现对于教学过程的实时录制,实现高并发海量数据分流排队批处理,并且通过实时录制回传过程,实时进行数据校验、时间戳校验、音视频流完整性校验、数据补传机制、本地碎片化加密存储上传机制,确保整个课程录制数据的完整性和准确性。
通过多网关集群、多进程数据分流处理,保障高并发海量课程/会议/培训实时录制回传数据的云端完整准确存储。
采用整个数据云端碎片化分类存储至磁盘阵列技术,数据云端安全稳定保障。
本发明通过改进碎片化处理机制,有机使用和改进多种数据传输和校验机制,有效的解决了大量录制数据流的传输和存储问题,保证的数据的准确传输和存储,本发明还采用了由数据库服务器和磁盘阵列分别存储不同数据的方式,提高了数据存储和读取的速度。现有技术中未也公开这样的发明构思,没有给出这样的技术启示。
本发明首先通过对现有技术的创造性分析,找到了现有技术中存在的技术问题,通过整体的创新发明构思,通过这些技术手段及其改进的有机组合利用,系统化的解决了现有技术中互联网教学过程中存在的技术问题,取得了意想不到的技术效果。这样的技术方案显然不是现有技术手段的简单叠加。
附图说明
图1是根据本发明的互联网教学系统拓扑结构图;
图2是根据本发明的互联网教学方法流程示意图;
图3是根据本发明的互联网教学系统功能模块图;
图4是根据本发明的互联网教学方法的录制数据存储流程示意图;和
图5是根据本发明的互联网教学系统的录制数据存储校验示意图。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明的具体实施方式进行进一步详细描述。
图1是根据本发明的互联网教学系统拓扑结构图。如图1所示,本发明的互联网教学系统包括,系统服务器(或教学服务器)、数据服务器(包括数据库服务器和磁柜(磁盘阵列))、教学终端、教师终端、学生终端、教师终端通常具有本地存储设备,以及在图中未示出的教学过程数据采集设备等,所述服务器与各个终端之间通过互联网进行联接。
所述系统服务器用于数据的处理、数据的推送、统计分析、智能分组、开展小组教学、题库管理、课外文档管理等。
相对于现有技术,本发明采用双存储的方式,所述数据服务器包括数据库服务器和磁盘阵列,其中所述数据库服务器主要用于动作流和课程关联数据(或称课堂关联数据)等业务数据的分发传输和关联存储,所述磁盘阵列主要用于实时录制音视频流的传输及存储,从而实现不同数据分别存储独立保存关联管理的目的。其中,所述动作流、音视频流来自教学过程中的教师用户、在线会议的主讲人或者交互交流活动的主要发言人等。
所述互联网可以是局域网(如校园网)和广域互联网,可以是有线的,也可以是无线的,比如2G/3G/4G/WIFI进行通信,或者这些互联网方式的任意组合。本发明的互联网教学系统整体上采用B/S架构。
所述终端(如教学终端、教师终端、学生终端)包括:处理器、网络模块、控制模块和显示模块以及操作系统。所述终端上可以设有通过数据总线连接各种拓展类设备和配件的多种数据接口。所述教学终端、教师终端、学生终端可以使用Windows、Android及其改进、或iOS操作系统,其上可以安装、运行应用软件或APP等,实现在所述操作系统下的各种应用软件、服务和应用程序商店/平台的功能。
所述终端(如教学终端、教师终端、学生终端)可以使用满足相应性能要求的用户个人的各种移动可接入设备,如平板电脑、智能手机、笔记本电脑等,只要这些设备安装有基于本发明的方法或系统的应用软件客户端或者APP即可。也可以使用定制的10.1英寸的Android平板电脑。所述终端需要使用登陆账号和密码进入本发明的互联网教学系统的软件客户端或者APP。
对于所述教学终端、教师终端、学生终端,不同用户使用不同身份登陆相应的终端的软件客户端或者APP,设备进入相对应的系统界面,实现相应的功能。
所述教学过程数据采集设备采集教学过程的音频视频数据流和动作流。所述音视频流为音视频流媒体传输后形成音视频文件。所述动作流指教师在课堂内或会议内进行画笔标注、画圈、画线、清除、翻页等数据。
图2是根据本发明的互联网教学方法流程示意图。如图2所示,本发明的互联网教学方法,包括以下步骤:
助学文档编辑步骤,教师使用教学终端登录教学客户端,可以使用Web编辑器编辑助学文档,将编辑好的助学文档保存至系统服务器;
助学文档发送步骤,教师获取助学文档列表,根据课程需要选择相应的助学文档,并发送给相应的班级学生;
助学文档获取步骤,学生使用学生终端登录学生客户端,获取教师发送的助学文档,准备进行在线学习;
助学文档学习步骤,学生对获取的助学文档进行学习,完成学习目标和学习任务,参加自我测试;
通常学生按照以Web页面展示的助学文档的内容顺序进行学习:
先对学习目标进行学习;
学习目标学习完成后,开始对助学文档中的至少一个学习内容进行学习,学习内容可能包括文本内容、图片内容、视频内容、音频内容,学习内容可以按照课程小节进行区分;
每个学习内容完成后或者多个学习内容全部完成后,进入助学文档的测试环节进行测试,通常是小节形式的测试;
学生学习任务完成后,开始整个课程已学习的小节进行整体测试,实现对整个学习过程的自我测评;
学习过程监控步骤,在学生学习期间,教师通过教师终端登录教师客户端,可以随时查看和监控学生的学习状态和学习结果;
具体的,在学生按照助学文档进行学习任务和自我测试时,教师可以通过教师终端实时查看每个学生的进度和一个班学生的平均进度;
在所述学习任务和测试完成后,教师可以通过教师终端查看每个学生的学习结果,学习结果包括学习内容的完成情况,每个页面停留的时间,每道题的时间,与设定时间或者历史记录时间的比较,测试结果,测试存在的问题与页面停留时间的对应关系,以及班级存在的重点问题、普遍问题等;
由于整体上学生的学习能力可能有差异,有可能是整体上都比之前的学习能力强或者差,获得一个系数,以调整课后练习题习题的难度或者数量;
智能分组步骤,系统根据学生的学习结果分析,对学生当前的学习情况进行分类标记,进而实现不同学习层次的学生进行智能分组;
分组讲解步骤,在完成智能分组之后,不同组的学生通过系统组建虚拟班级,教师通过教师客户端实现对不同分组学生的针对性教学和辅导,针对错题进行讲解;
课堂实时录制步骤,在进行分组教学和辅导的过程,系统对课堂教学过程进行实时录制;
历史课程回顾步骤,在课堂教学过程完成后,学生在课后可以随时随地登录系统远程获取录制的课程数据,进行学习和回顾。
进一步包括以下步骤,
助学文档保存步骤,保存教师发送给学生的助学文档,形成助学文档记录;
错题自动记录步骤,将学习期间包括助学文档学习期间的错题进行保存和记录,形成错题记录;在此,错题也可以是学生在学习期间认为比较重要的,进行特别标记的题目;
助学文档回顾步骤,学生可以随时通过互联网获取历史助学文档记录,并进行重复学习。
图3是根据本发明的互联网教学系统功能模块图。如图3所示,所述教学系统主要分别通过教学终端、教师终端和学生终端调用系统的各个模块,从而执行相应的教学功能。
教学终端:
通过所述教学终端登录教学客户端,可以实现对于本发明的互联网教学系统的习题编辑模块、题库管理模块、助学文档编辑模块等进行调用和操作。
所述习题编辑模块,用于对习题进行编辑,习题的内容通常包括习题本身、习题答案、习题详解、习题的各种属性标签,被编辑好的习题将存入所述题库管理模块,还可以将编辑好的多道习题批量导入所述题库管理模块,编辑好的习题可以用于本发明的互联网教学的各种练习、测试,比如作为助学文档的随堂练习题、作为课后针对不同层次的学生布置课后作业等。习题可以带有各种标签比如所属的知识点、所属的章节等。优选的,在编辑习题时,给每道习题添加固定难度系数和动态难度系数,动态难度系数是根据该道习题被测试时的出错误的次数与总的被测试次数之比,固定难度系数是根据经验人为确定的难度系数,这种难度系数可以对应于学生的不同层次分级。
所述题库管理模块,用于存储和管理被编辑好的习题,并且可以根据用户请求或者其他模块需要,比如助学文档编辑模块,根据给出的知识点或者学习的章节自动生成试卷或习题卷,用来给学生进行课后自测、随堂自测等,学生在完成习题后,还可以查看每个题目的正确答案及详细解析。
所述助学文档编辑模块,用于编辑课程的学习目标、学习任务、课程测试题等。所述编辑模块优选Web编辑模块,更优选专用的Web编辑模块。教师通过直接登录教学终端可以操作使用,或者通过教师终端利用互联网远程登录教学终端操作使用所述助学文档编辑模块。
所述助学文档的编辑包括以下步骤:
教师登陆教学客户端后,通过Web编辑器模块,进入助学文档编辑;
所述助学文档通常包括三部分:1)教学章节目标;2)教学任务,可添加多个小节练习任务;3)课堂测试,比如自我测试。
教师可根据当前课堂的章节目标进行学习目标编辑,可把此章节分为多个小节学习任务进行多个学习任务编辑,每个学习任务包含了任务学习目标、任务测试题目,任务编辑完成后进行课堂自我测试习题的添加和编辑,实现学习任务后学生可进行课堂学习自我测试,从而巩固自己的学习内容和考察下自己的学习成果。
所述助学文档的内容可以是文本文件、音频文件、视频文件、和/或图片文件等。可以根据不同学科的需要,加入对应的音频、视频、文本(包括学习目标说明、学习内容说明、练习习题等)、图片等进行Web编辑,以学习页面的形式形成助学文档。
教师终端:
通过教师终端登录教师客户端,可以调用助学文档分配模块、课程监控模块、智能分组模块、分组教学模块、课程录制模块、课后作业模块等功能模块。
所述助学文档分配模块,用于教师获取已经编辑好的助学文档列表,可以选择某个助学文档发送给某一个班级的学生或发送给某个班级的某些学生或小组,用于学生在线学习。
所述课程监控模块,用于对课程即前述分配的助学文档学习的过程进行监控,实时统计分析、实时查看每个学生学习进度,以及整个班级的学习进度和学习情况,包括每个学习页面的停留时间、习题的答题时间、习题的对错情况等。
所述智能分组模块,根据所述课程监控模块的统计分析结果,实现对当前班级学生学习层次的分组,分组可以按照优、中和困难层次区分,为后续分组教学和辅导提供依据。
所述分组教学模块,根据所述智能分组模块的分组情况,将属于同一层次的学生归类建立新的虚拟班级,由教师针对性进行上课,讲授有关知识。属于某一虚拟班级的学生具有访问该虚拟班级的有关专属教学资源的权限,以及可以获得回顾录制的本班级教学过程密钥的权限等。
所述课程录制模块,在教师针对不同层次的学生以虚拟班级的形式分别进行教学过程中,课程录制模块启动对课程的录制,并且将录制的课程数据进行保存和传输到云端存储设备。
通过该模块,本发明的互联网教学在课程结束后,自动形成课程历史记录,并通过实时回传机制实现数据回传至系统服务器或者数据服务器进行存储,保障学生可通过课程记录模块随时回顾和对历史课程进行复习。关于课程录制及其数据传输的具体步骤将在下文中进一步描述。
所述课后作业模块,用于针对不同班级的不同分组的学生发送课后作业,实时查看和批改,实现因材施教的针对性课后辅导。
学生终端:
使用学生终端登录学生客户端,可以实现上课、听课、上课回顾、错题回顾、扩展学习、课后测试、课后作业等功能,可以调用上课模块、分组听课模块、测试练习模块、错题本模块、课外文档模块、课后作业模块、助学文档回顾模块、历史课程回顾模块等功能模块。
所述上课模块,用于学生学习被分配的助学文档以及助学文档的测试内容的自动判卷及成绩获取。进一步的,学生在做习题时,可以主动对习题进行标记,比如有些题可能是蒙对的,学生在答题时并不是完全掌握这方面的知识,学生就可以进行标记,这些被标记的习题将以特殊类型的错题方式传送至所述错题本模块。
所述分组听课模块,用于智能适配教师终端的分组,实现学生进入属于同一学习层次的虚拟班级,实现分组听课。
所述测试练习模块,用于进行习题的应答、答题结果分析和答案解析,或者通过调用本发明的互联网教学系统的所述题库管理模块实现自己组卷和自我测试,自动判卷并可查看题目的正确答案和解析。通过该模块,优秀生可在课后学习更多的未来知识并在线组卷练习,中等生或困难生可根据自己的学习情况进行不同知识点学习,从而有助于提高不同层次学生的学习效率。
所述错题本模块,用于把所述上课模块的各种错题和所述测试联系模块的错题集中在此模块,实现事后进一步的针对性练习和复习。进一步的,本发明的互联网教学系统还可以将本班级的重点错题罗列于此,以供学生学习时注意。学生在学习过程中,题目答错会自动在错题本生成错题记录,实现错题练习达到举一反三的效果,从而快速提高学生学习成绩。
所述课外文档模块,包括所有学段内容、学科的上位知识等,学生可在线阅读学习,拓展知识面,更好地和更透彻地了解教师课上讲解的知识点。概括来说,该模块旨在让学生在课后学习到与课程相关的上位知识,扩展学生的知识范围和了解更多的与课程相关的知识内容及书本,提高阅读能力的同时并深刻透彻的了解课内教师的讲解知识。
所述课后作业模块,用于接收教师通过所述教师终端布置的课后作业,可以在线或离线完成课后作业,如果离线需要事后联网上传答题结果。
所述助学文档回顾模块,用于保存已经学习过的或者分配的助学文档,这些助学文档可以保留在学生终端上,比如以缓存的形式,也可以保留在服务器上,学生可以通过ID登陆客户端进行回顾学习。
所述历史课程回顾模块,所述课程录制模块录制的课程数据保存在云端存储设备上或者数据服务器上,学生可以通过ID登陆客户端并且获得教师终端上教师客户端提供的密钥可以实现播放。或者说,只有加入一定的虚拟班级才能使用这些数据。
图4是根据本发明的互联网教学方法的录制数据存储流程示意图,图5是根据本发明的互联网教学系统的录制数据存储校验示意图。如图4和5所示,根据本发明的互联网教学方法和教学系统,在教师在进行分组授课的过程中,通过系统(通常与教师终端连接)的教学过程数据采集设备,教师终端可以实现以流媒体方式对教学过程或者课程进行实时录制,并且采用数据回传网关,采集到的动作流、音视频流(由于这些数据流的具体采集方式属于现有技术,在此不再赘述)通过SSL加密传输回传至系统服务器数据接收网关,网关对数据进行批量处理、校对、解密并传输至对应位置或数据库,即对于每个课程的音视频流会由数据服务器在磁盘阵列上自主生成独立的文件夹路径存储并实现与课程ID关联;对于每个课程的动作流及课程关联数据会由数据服务器在数据库服务器上按照数据库方式存储到课程ID详情表中,实现数据实时处理及存储。其中,所述数据库方式包括课程ID+课程关联数据的方式,所述课程关联数据包括教师ID、简介等。
当遇到高并发大批量回传数据时,开启多线程并对数据进行排队批处理,通过数据校验机制、时间戳校验机制、音视频流校验机制、数据补传机制、本地碎片化加密存储及上传机制等手段实现录制数据的高效准确存储。
在教学过程实时录制和传输过程中,同步进行教师客户端(教师终端)本地数据缓存实现数据双重备份(包括终端本地存储+系统服务器端存储),在动作流、音视频流传输至系统服务器端时,数据接收网关、数据校验机制、数据批处理机制等对数据进行准确/有效性校验,对每个课堂数据进行批量接收和分流(动作流加密字符串存储至数据库,音视频流与课程ID关联指定存储位置(路径)、且与时间数据关联形成数据碎片化存储)存储,数据校验机制与校验标准比对,发现数据异常,则自动采用数据补传机制,由学生客户端本地缓存数据进行数据补传,实现课堂数据的完整性、准确性及有效性,保障系统整个录制数据的完整有效存储。
具体步骤以下:
获取每个课程ID;
生成文件标识ID;
采集音视频流和动作流,其中音视频流采用ACC音视频压缩和编码处理方法使得45分钟课堂的多媒体讲课(包括课件讲解、实时音频)在2G网络环境下依然可流畅观看且音质非常清晰;
采集的音视频流和动作流的碎片化处理,具体方法以下:教师讲课的实时音视频流可以设置每条音视频流的固定大小分割为一个片段,若在10秒或者20秒内数据流未达到设置的固定大小的值时分割为一个片段,并对这些数据流片段与课程ID、当前课程时间(时间戳,由课程当前时间(年月时分秒)产生)、文件存储的磁盘路径进行组合构建数据流片段与当前课程之间的对应关系表;
采集的音视频流和动作流的本地终端存储,教学过程实时录制过程中,教师终端(通常为移动终端)同步进行音视频流、动作流的本地缓存,缓存数据碎片化分类并加密存储当前录制数据,比如采用:时间戳+音视频流、时间戳+动作流、时间戳+其他数据流等与课程ID捆绑实现录制数据本地碎片化加密存储;
产生时间戳标识;
数据传输加密,比如采用SSL进行数据加密传输;
每个课程进行独立数据缓存(按照课程ID、音视频流片段、动作流片段)及对多个课程进行排队和同步多进程实现海量数据流批处理;
海量实时课堂,多媒体课堂实时批量回传海量动作流、音视频流;
多数据处理网关或数据接收网关进行多进程队列数据校验,包括开启多进程,每个进程承载上千实时课程同时排队实现实时数据回传和分发;
课程ID、文件标识ID、时间戳分别加密并按照设定格式分别保存至数据库服务器的数据库中;所述设定格式包括每条信息生成一个加密字符串存储到数据库服务器中的数据库的课程表中。
音视频流通过数据接收网关进行数据排队校验;
音视频流文件标识ID、时间戳、课程ID关联加密并碎片化存储至云端磁盘阵列;
数据库服务器形成数据标识记录,用于数据存储和点播回顾;其中,所述数据标示记录包括课程ID、音视频流JSON(JavaScript Object Notation)-多条记录,对于每条记录,格式时间戳+音视频文件路径且加密为字符串方式、动作流JSON-多条动作流记录;其中,数据格式为:时间戳+动作字符串;软件APP会按照约定的规范实现解析,如:1为画笔、2为橡皮擦等,X、Y坐标则加密为字符串。
其中,如果互联网无法获取请求,则进行教师终端(比如移动终端或计算机终端)的本地存储,待互联网恢复后再启动补传机制,实现通过多媒体网关批处理和数据校验回传,并存储至云端服务器;
前述的数据传输过程均采用SSL进行数据加密传输。
通过这些步骤可以实现整个课程/直播的大并发海量教学过程实时录制并完整准确存储至云服务器。
录制数据的加密传输:
教师通过多媒体白板(例如电子白板、PPT文档操作等)进行标注和实时语音讲解,系统同步采集其现场视频,系统通过Socket通信接口,整个数据传输过程采用非对称异步加解密方法,教师/学生客户端与系统服务器(系统服务端)的秘钥不同,实现数据传输及存储。
教学过程采集的数据通过本地加密技术实现数据异步加密A,比如采用已知的RSA非对称加密算法实现数据加密,形成密钥A。
通过SSL加密协议实现网络传输,传输过程采用数据断点回传保护,从而实现数据安全回传至数据服务器。数据服务器包含了音视频文件存储磁盘位置、及与会议或课程的关联,还包含数据库服务器。所述数据服务器包括磁盘阵列和数据库服务器。数据服务器用于音视频流、动作流、系统功能数据、教师/学生端在使用过程中产生的数据的存储。
所述数据服务器使用秘钥B,比如采用已知的RSA非对称加密算法实现数据解密,使用密钥B对传输数据解密,进行数据解析。B钥匙根据不同的用户ID按照一定的时间规则在系统服务器(服务端)自动生成,一个自然周重新生成一次保障解析密钥的安全。
数据校验及补传
在数据传输过程中的数据校验包括对音视频流的校验、对动作流的校验、以及多讲课过程中的其他数据流的校验。
教学过程实时录制过程中,通过数据校验机制对音视频流、动作流进行比对校验,校验阶段发现数据异常时,启动数据异常处理进程,与教师或学生客户端通信以比对时间戳、比对数据流,针对异常单条时间戳数据实现同步补传,补传数据覆盖当前异常数据,实现数据多重完整无错防护保障。
第一校验,对于实时录制的音视频流、动作流,在传输时首先与终端本地缓存的相应数据进行比对,当数据异常时,自动传送本地缓存所对应时间戳(通常为当前课程时间)对应的数据至数据接收网关;
第二校验,数据接收网关在接收到动作流后,进行动作流校验。
多媒体操作的每个动作均有标准规范协议,动作发送方(教师)、动作接收方(学生)均需要遵守所述标准规范协议。
数据校验机制通过对动作流进行解密,并通过所述标准规范协议对解密数据进行动作流校验,发现数据异常时,自动修正动作流数据,实现分发和存储,从而实现动作流有效和一致;
当解密后,发现数据为空或无法修正(可能由于传输过程数据丢失或丢包),则自动与终端客户端(教师终端)本地缓存数据进行比对实现补传;
如果终端客户端(教师终端)本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器,每条动作流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于在点播回顾时组合形成课程点播;
第三校验,数据接收网关在接收到音视频流后,进行音视频流校验。
设置音视频流的异常标准、文件大小非异常标准数据,对每个音视频流进行文件大小异常(与非异常标准数据)比对;
音视频录制过程加入音视频水印,通过标准的水印算法实现水印比对从而确认音视频流是否完整、有效;
当发现音视频流异常时,则自动与终端客户端(教师终端)本地缓存数据进行比对实现补传;
当终端客户端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器对应磁盘路径,每条音视频流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于点播回顾时组合形成课程点播。
历史课程回顾
学生在进行历史课程回顾点播时,通过对应课程ID获取对应课程的数据流,从数据服务器的数据库服务器和磁盘阵列分别获得对应课程ID的动作流和关联数据、以及音视频流等。每个学生ID均有独立的秘钥B,对获得的数据流进行数据解密,按照课程时间顺序组合碎片化数据实现课程的完整在线回放,从而实现在线点播。其中,系统服务器通过每个用户ID(教师ID/学生ID)提供对应的密钥B,而系统服务器对录制数据的加密密钥为秘钥A。
在上述实施方式中,各种终端和服务器是可以由与包含互联网在内的通信网络特别是无线通信网络联接的构成,所以也可以是以经由通信网络下载程序代码的方式流动地承载程序代码的媒体。在这样从通信网络下载程序代码的情况下,也可以是该下载用的程序预先保存在主体装置中或者从别的记录媒体进行安装的构成。此外,本发明可以通过上述程序代码以传输所体现的、被嵌入于载波中的计算机数据信号的形态而得以实现。
以上介绍了本发明的较佳实施方式,旨在使得本发明的精神更加清楚和便于理解,并不是为了限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的修改、替换、改进,均应包含在本发明所附的权利要求概况的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种互联网教学方法,包括以下步骤:
助学文档编辑步骤,教师使用教学终端登录教学客户端,可以使用Web编辑器编辑助学文档,将编辑好的助学文档保存至系统服务器;
助学文档发送步骤,教师获取助学文档列表,根据课程需要选择相应的助学文档,并发送给相应的班级学生;
助学文档获取步骤,学生使用学生终端登录学生客户端,获取教师发送的助学文档,准备进行在线学习;
助学文档学习步骤,学生对获取的助学文档进行学习,完成学习目标和学习任务,参加自我测试。
2.根据权利要求1的教学方法,进一步包括以下步骤:
学习过程监控步骤,在学生学习期间,教师通过教师终端登录教师客户端,可以随时查看和监控学生的学习情况;
智能分组步骤,系统根据学生的学习结果分析,对学生当前的学习情况进行分类标记,进而实现不同学习层次的学生进行智能分组;
分组讲解步骤,在完成智能分组之后,不同组的学生组建虚拟班级,教师通过教师客户端实现对不同分组学生的针对性教学和辅导,针对错题进行讲解。
3.根据权利要求2的教学方法,进一步包括以下步骤:
习题编辑步骤,用于对习题进行编辑,习题的内容包括习题本身、习题答案、习题详解、习题的各种属性标签;
题库管理步骤,用于存储和管理编辑好的习题,并且可以根据用户请求或者其他模块需要,根据给出的知识点或者学习的章节自动生成试卷或习题卷,用来给学生进行课后自测、和随堂自测,学生在完成习题后,还可以查看每个题目的正确答案及详细解析;其中,
在编辑习题时,给每道习题添加固定难度系数和动态难度系数,动态难度系数是根据该道习题被测试时的出错误的次数与总的被测试次数之比,固定难度系数是根据经验人为确定的难度系数,这些难度系数对应于学生的不同层次分级。
4.根据权利要求2的教学方法,所述助学文档学习步骤具体包括:
先对学习目标进行学习;
学习目标学习完成后,开始对助学文档中的至少一个学习内容进行学习,学习内容可包括文本内容、图片内容、视频内容、音频内容,学习内容可以按照课程小节进行区分;
每个学习内容完成后或者多个学习内容全部完成后,进入助学文档的测试环节进行测试,通常是小节形式的测试;
学生学习任务完成后,开始整个课程已学习的小节进行整体测试,实现对整个学习过程的自我测评。
5.根据权利要求2的教学方法,所述学习过程监控步骤包括:
在学生按照助学文档进行学习任务和自我测试时,教师可以通过教师终端实时查看每个学生的进度和一个班学生的平均进度;
在所述学习任务和测试完成后,教师可以通过教师终端查看每个学生的学习情况,所述学习情况包括学生在每个页面停留的时间,完成每道题的时间,与设定时间的比较结果,测试结果,测试存在的问题与页面停留时间的对应关系,以及班级存在的问题。
6.根据权利要求3-5之一的教学方法,进一步包括:
课堂实时录制步骤,在进行分组教学和辅导的过程,系统对课堂教学过程进行实时录制;
历史课程回顾步骤,在课堂教学过程完成后,学生在课后可以随时随地登录系统远程获取录制的课程数据,进行学习和回顾;
助学文档保存步骤,保存教师发送给学生的助学文档,形成助学文档记录;
错题自动记录步骤,将学习期间包括助学文档学习期间的错题进行保存和记录,形成错题记录;在此,错题也可以是学生在学习期间认为比较重要的,进行特别标记的题目;
助学文档回顾步骤,学生可以随时通过互联网获取历史助学文档记录,并进行重复学习。
7.根据权利要求6的教学方法,所述课堂实时录制步骤进一步包括:
-获取每个课程ID;
-生成文件标识ID;
-采集音视频流和动作流;
-采集的音视频流和动作流的碎片化处理;
-采集的音视频流和动作流的教师终端存储;
-产生时间戳标识;
-数据传输加密;
-按照课程ID、音视频流片段、动作流片段,每个课程进行独立数据缓存及对多个课程进行排队和同步多进程实现数据流批处理。
8.根据权利要求7的教学方法,所述课堂实时录制步骤进一步包括:
-数据接收网关进行多进程队列数据校验,包括开启多进程,每个进程承载上千实时课程同时排队实现实时数据回传和分发;
-课程ID、文件标识ID、时间戳、动作流关联加密存储至数据服务器的数据库服务器中;
-音视频流通过数据接收网关进行数据排队校验;
-音视频流、文件标识ID、时间戳、课程ID关联加密存储至数据服务器的磁盘阵列中;其中,
所述数据服务器包括数据库服务器和磁盘阵列。
9.根据权利要求8的教学方法,所述课堂实时录制步骤进一步包括:
所述数据库服务器形成数据标识记录,用于数据存储和点播回顾。
10.根据权利要求8的教学方法,其中所述碎片化处理:
对于所述音视频流,设置每条音视频流的固定大小分割为一个片段,并对这些数据流片段与课程ID、当前课程时间由课程当前时间产生、文件存储的磁盘路径进行组合构建数据流片段与当前课程之间的对应关系表。
11.根据权利要求10的教学方法,其中:
在10秒或者20秒内数据流未达到设置的固定大小的值时分割为一个片段;
每条待存储数据生成一个加密字符串存储到所述数据库服务器中的数据库的课程表中。
12.根据权利要求8的教学方法,其中:
通过数据校验机制对音视频流、动作流进行比对校验,校验阶段发现数据异常时,启动数据异常处理进程,与教师或学生客户端通信以比对时间戳、比对数据流,针对异常单条时间戳数据实现同步补传,补传数据覆盖当前异常数据。
13.根据权利要求12的教学方法,所述数据校验机制包括:
第一校验,对于实时录制的音视频流、动作流,在传输时首先与终端本地缓存的相应数据进行比对,当数据异常时,自动传送本地缓存所对应时间戳对应的数据至数据接收网关;
第二校验,数据接收网关在接收到动作流后,进行动作流校验;
第三校验,数据接收网关在接收到音视频流后,进行音视频流校验。
14.根据权利要求13的教学方法,所述第二校验包括:
通过对动作流进行解密,并通过标准规范协议对解密数据进行动作流校验,发现数据异常时,自动修正动作流数据,实现分发和存储,从而实现动作流有效和一致;
当解密后,发现数据为空或无法修正,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
如果教师终端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器,每条动作流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于在点播回顾时组合形成课程点播;其中,
多媒体操作的每个动作均有标准规范协议,动作发送方、动作接收方均需要遵守所述标准规范协议。
15.根据权利要求13的教学方法,所述第三校验包括:
设置音视频流的异常标准、文件大小非异常标准数据,对每个音视频流进行文件大小异常比对;
音视频录制过程加入音视频水印,通过标准的水印算法实现水印比对从而确认音视频流是否完整、有效;
当发现音视频流异常时,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
当终端客户端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器对应磁盘路径,每条音视频流 均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于点播回顾时组合形成课程点播。
16.一种互联网教学系统,包括系统服务器、数据服务器、教学终端、教师终端、学生终端以及教学过程数据采集设备,所述教学过程数据包括音视频流、动作流,其特征在于:
所述教学终端,用于教师登录系统的教学客户端,可以实现对系统的习题编辑模块和题库管理模块的调用和操作;
所述教师终端,用于教师登录系统的教师客户端,可以实现对系统的课程录制模块的调用和操作;
所述学生终端,用于学生登录系统的学生客户端,可以实现对系统的历史课程回顾模块的调用和操作;其中,
所述习题编辑模块,用于对习题进行编辑,习题的内容包括习题本身、习题答案、习题详解、习题的各种属性标签,编辑好的习题将存入所述题库管理模块;
所述题库管理模块,用于存储和管理编辑好的习题,并且根据用户请求或者其他模块需要,根据给出的知识点或者学习的章节自动生成试卷或习题卷,用来给学生进行课后自测、和随堂自测,学生在完成习题后,还可以查看每个题目的正确答案及详细解析;
所述课程录制模块,在教师教学过程中,课程录制模块启动对课程的录制,并且将录制的课程数据进行保存和传输到云端存储设备;
所述历史课程回顾模块,所述课程录制模块录制的课程数据保存在云端存储设备上或者数据服务器上,学生可以通过ID登陆学生客户端可以进行回顾播放。
17.根据权利要求16的互联网教学系统,其特征在于:
所述教学终端还可以实现对系统的助学文档编辑模块的调用和操作;
所述教师终端还可以实现对系统的助学文档分配模块、课程监控模块、智能分组模块、分组教学模块的调用和操作;
所述教师终端还可以实现对系统的上课模块、分组听课模块和助学文档回顾模块的调用和操作。
18.根据权利要求17的互联网教学系统,其特征在于:
所述助学文档编辑模块,用于将课程的学习目标、学习任务、课程测试题编辑成助学文档;
所述助学文档分配模块,用于获取助学文档列表,选择某个助学文档发送给某一个班级的学生或发送给某个班级的某些学生或小组,用于学生在线学习;
所述课程监控模块,用于对课程即前述分配的助学文档学习的过程进行监控,实时统计分析、实时查看每个学生学习进度,以及整个班级的学习进度和学习情况;
所述智能分组模块,根据所述课程监控模块的统计分析结果,实现对当前班级学生学习层次的分组,分组可以按照优、中和困难层次区分,为后续分组教学和辅导提供依据;
所述分组教学模块,根据所述智能分组模块的分组情况,将属于同一层次的学生归类建立新的虚拟班 级,由教师针对性进行上课,讲授有关知识;
所述上课模块,用于学生学习被分配的助学文档以及助学文档的测试内容的自动判卷及成绩获取;
所述分组听课模块,用于智能适配教师终端的分组,实现学生分组听课;
所述助学文档回顾模块,用于保存已经学习过的或者分配的助学文档,这些助学文档可以保留在学生终端上,学生可以通过ID登陆客户端进行回顾学习。
19.根据权利要求18的互联网教学系统,其特征在于:
在编辑习题时,给每道习题添加固定难度系数和动态难度系数,动态难度系数是根据该道习题被测试时的出错误的次数与总的被测试次数之比,固定难度系数是根据经验人为确定的难度系数;
所述编辑模块为Web编辑模块,所述助学文档的内容,包括文本文件、音频文件、视频文件、和/或图片文件。
20.根据权利要求17的互联网教学系统,其特征在于:
所述学生终端还可以调用课外文档模块,包括所有学段内容、学科的上位知识,学生可以在线阅读学习,拓展知识面。
21.根据权利要求18的互联网教学系统,所述课堂实时录制模块的具体步骤包括:
-获取每个课程ID;
-生成文件标识ID;
-采集音视频流和动作流;
-采集的音视频流和动作流的碎片化处理;
-采集的音视频流和动作流的教师终端存储;
-产生时间戳标识;
-数据传输加密;
-按照课程ID、音视频流片段、动作流片段,每个课程进行独立数据缓存及对多个课程进行排队和同步多进程实现数据流批处理。
22.根据权利要求21的教学系统,所述课堂实时录制步骤进一步包括:
-数据接收网关进行多进程队列数据校验,包括开启多进程,每个进程承载上千实时课程同时排队实现实时数据回传和分发;
-课程ID、文件标识ID、时间戳、动作流关联加密并存储至数据服务器的数据库服务器中;
-音视频流通过数据接收网关进行数据排队校验;
-音视频流、文件标识ID、时间戳、课程ID关联加密并存储至数据服务器的磁盘阵列中。
23.根据权利要求22的教学系统,所述课堂实时录制步骤进一步包括:
数据库服务器形成数据标识记录,用于数据存储和点播回顾。
24.根据权利要求23的教学系统,其中:
如果互联网无法获取请求,则只进行教师终端的本地存储,待互联网恢复后再启动补传机制,实现通过多媒体网关批处理和数据校验回传,并存储至云端服务器。
25.根据权利要求21的教学系统,其中:
对于音视频流的碎片化处理,设置每条音视频流的固定大小分割为一个片段,并对这些数据流片段与课程ID、当前课程时间由课程当前时间产生、文件存储的磁盘路径进行组合构建数据流片段与当前课程之间的对应关系表。
26.根据权利要求25的教学系统,其中:
在10秒或者20秒内数据流未达到设置的固定大小的值时分割为一个片段。
27.根据权利要求22的教学方法,其中:
通过数据校验机制对音视频流、动作流进行比对校验,校验阶段发现数据异常时,启动数据异常处理进程,与教师或学生客户端通信以比对时间戳、比对数据流,针对异常单条时间戳数据实现同步补传,补传数据覆盖当前异常数据。
28.根据权利要求27的教学系统,所述数据校验机制包括:
第一校验,对于实时录制的音视频流、动作流,在传输时首先与终端本地缓存的相应数据进行比对,当数据异常时,自动传送本地缓存所对应时间戳对应的数据至数据接收网关;
第二校验,数据接收网关在接收到动作流后,进行动作流校验;
第三校验,数据接收网关在接收到音视频流后,进行音视频流校验。
29.根据权利要求28的教学系统,所述第二校验包括:
通过对动作流进行解密,并通过标准规范协议对解密数据进行动作流校验,发现数据异常时,自动修正动作流数据,实现分发和存储,从而实现动作流有效和一致;
当解密后,发现数据为空或无法修正,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
如果教师终端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器,每条动作流均与课程ID、课程当前时间实现关联,用于在点播回顾时组合形成课程点播;其中,
多媒体操作的每个动作均有标准规范协议,动作发送方、动作接收方均需要遵守所述标准规范协议。
30.根据权利要求28的教学系统,所述第三校验包括:
设置音视频流的异常标准、文件大小非异常标准数据,对每个音视频流进行文件大小异常比对;
音视频录制过程加入音视频水印,通过标准的水印算法实现水印比对从而确认音视频流是否完整、有效;
当发现音视频流异常时,则自动与教师终端本地缓存数据进行比对实现补传;
当终端客户端本地缓存与数据一致,则不做处理,并存储至数据服务器对应磁盘路径,每条音视频流均与 课程ID、课程当前时间实现关联,用于点播回顾时组合形成课程点播。
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