CN106157716A - 用于课堂教学互动的学生智能卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于课堂教学互动的学生智能卡，本智能卡中锂电池经充电管理模块和DC-DC转换模块后分别提供中央处理模块、显示模块、无线通讯模块、实时时钟模块工作电源，实时时钟模块双向连接中央处理模块用于提供实时时钟信号，无线通讯模块双向连接中央处理模块用于传输互动信息，显示模块连接中央处理模块的显示输出端，功能按键模块包括登录键、答题键、录播标记键、信道选择键、确定键和清除键，功能按键模块中各键分别连接中央处理模块的按键输入端。本智能卡在课堂教学中有效提高教师与学生的互动，实时记录学生在课堂的学习状况，方便教师及时掌握课堂教学情况，极大提高了教学质量。

Description

用于课堂教学互动的学生智能卡

技术领域

本发明涉及一种用于课堂教学互动的学生智能卡。

背景技术

传统的课堂教学模式是一种以教师、书本和课堂为中心的教学模式，并形成了教师单向灌输、学生被动接受的局面。课堂教学中，学生的表现、参与度、答题水平等，没有可依据的量化指标和统计数据，对于学生一个学期的总体表现，只能依据印象评判或者干脆不予评判。同时，教师也无法及时了解所有学生对教学问题的反馈、不能关注到每一位学生的学习状况、掌握课堂总体的教学情况。而学生对于教师的课堂教学通常为被动接受，教学过程中的疑难点依靠笔记记录，影响听课注意力。因而传统的课堂教学模式阻碍了教学质量的提高，不利于教师与学生的教学互动，且无法对每个学生的平时学习状况作出准确、量化的评估。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于课堂教学互动的学生智能卡，本智能卡在课堂教学中有效提高教师与学生的互动，实时记录学生在课堂的学习状况，方便教师及时掌握课堂教学情况，极大提高了教学质量。

为解决上述技术问题，本发明用于课堂教学互动的学生智能卡包括中央处理模块、锂电池、充电管理模块、DC-DC转换模块、显示模块、无线通讯模块、实时时钟模块和功能按键模块，所述锂电池经所述充电管理模块和DC-DC转换模块后分别提供所述中央处理模块、显示模块、无线通讯模块、实时时钟模块工作电源，所述实时时钟模块双向连接所述中央处理模块用于提供实时时钟信号，所述无线通讯模块双向连接所述中央处理模块用于传输互动信息，所述显示模块连接所述中央处理模块的显示输出端，所述功能按键模块包括登录键、答题键、录播标记键、信道选择键、确定键和清除键，所述功能按键模块中各键分别连接所述中央处理模块的按键输入端。

进一步，本智能卡还包括节电控制模块和节电模式按键，所述锂电池经所述充电管理模块和DC-DC转换模块后提供所述节电控制模块工作电源，所述节电控制模块的信号输入端连接所述中央处理模块的节电信号输出端，所述节电控制模块的信号输出端分别连接所述显示模块和无线通讯模块的电源控制端，所述节电模式按键连接所述中央处理模块的节电模式输入端。

进一步，所述功能按键模块还包括数字/字母混合键和四则运算键，所述数字/字母混合键和四则运算键分别连接所述中央处理模块的按键输入端。

进一步，本智能卡还包括USB模块，所述USB模块包括USB接口和串口转换电路，所述USB接口经串口转换电路连接中央处理模块的串口端。

由于本发明用于课堂教学互动的学生智能卡采用了上述技术方案，即本智能卡中锂电池经充电管理模块和DC-DC转换模块后分别提供中央处理模块、显示模块、无线通讯模块、实时时钟模块工作电源，实时时钟模块双向连接中央处理模块用于提供实时时钟信号，无线通讯模块双向连接中央处理模块用于传输互动信息，显示模块连接中央处理模块的显示输出端，功能按键模块包括登录键、答题键、录播标记键、信道选择键、确定键和清除键，功能按键模块中各键分别连接中央处理模块的按键输入端。本智能卡在课堂教学中有效提高教师与学生的互动，实时记录学生在课堂的学习状况，方便教师及时掌握课堂教学情况，极大提高了教学质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明用于课堂教学互动的学生智能卡原理框图；

图2为本智能卡中央处理模块单片机芯片的电路图；

图3为本智能卡显示模块控制芯片的电路图；

图4为本智能卡充电管理模块的电路示意图；

图5为本智能卡DC-DC转换模块的电路示意图；

图6为本智能卡实时时钟模块的电路示意图；

图7为本智能卡功能按键模块的电路示意图；

图8为本智能卡节电控制模块的电路示意图；

图9为本智能卡节电模式按键的电路示意图；

图10为本智能卡USB模块中串口转换电路示意图；

图11为本智能卡的外形示意图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明用于课堂教学互动的学生智能卡包括中央处理模块1、锂电池2、充电管理模块3、DC-DC转换模块4、显示模块5、无线通讯模块6、实时时钟模块7和功能按键模块8，所述锂电池2经所述充电管理模块3和DC-DC转换模块4后分别提供所述中央处理模块1、显示模块5、无线通讯模块6、实时时钟模块7工作电源，所述实时时钟模块7双向连接所述中央处理模块1用于提供实时时钟信号，所述无线通讯模块6双向连接所述中央处理模块1用于传输互动信息，所述显示模块5连接所述中央处理模块1的显示输出端，所述功能按键模块8包括登录键、答题键、录播标记键、信道选择键、确定键和清除键，所述功能按键模块8中各键分别连接所述中央处理模块1的按键输入端。

本智能卡配合教学的后台系统使用，本智能卡中，按下登录键以学号为ID可登录后台系统，起到课堂教学的考勤作用；答题键实现课堂教学过程中教师提问的举手答题功能，也可以该键给出教师提问的答案，教师通过后台系统实时得到每个学生的反馈信息，通过后台系统的统计功能实时掌握学生的理解程度和学习瓶颈，便于具有针对性施教，有效提高教学质量；在具有录播功能的后台系统中，学生可以采用录播标记键对录播内容作时间标记，便于学生在课后对该标记点作回放，重复疑难点的学习，而在没有录播功能的后台系统中，教师可通过后台系统对该键的时间节点分析统计数据，掌握学生对授课过程中疑难问题的反馈信息，便于重点施教；信道选择键用于设置无线通讯模块的通讯信道，避免相邻信道的干扰，确保本智能卡与后台系统的通讯联系；确定键和清除键用于对输入信息的确定或误输入信息的删除，提高本智能卡使用的灵活性。上述各类信息经中央处理模块处理后均可通过显示模块显示，方便本智能卡的使用。

本智能卡中央处理模块可采用STK15L2K32S2系列的单片机芯片，其电路图如图2所示。显示模块由液晶屏及控制芯片构成，控制芯片采用HT1622芯片，其电路图如图3所示。充电管理模块如图4所示，其采用CN3062芯片构成，CN3062芯片通过判断VUSB信号是否为锂电池BT1充电，如果锂电池处于缺电状态，CN3062芯片会自动为锂电池BT1充电，并且CHRG端为低电平，充电指示灯亮，如果CN3062芯片判断当前锂电池不需要充电，或者充电已经完成，那么DONE端为低电平，充电完成指示灯亮，信号BAT_DET能够通过分压电阻把当前锂电池的电压信号输出给单片机，由单片机进行是否充电判断。DC-DC转换模块如图5所示，其采用HT7833芯片构成，VIN端连接锂电池，VOUT端输出本智能卡的工作电源。实时时钟模块如图6所示，其采用PCF8563芯片，由晶振Y1提供时钟基准。无线通讯模块采用24L01芯片并直接连接单片机芯片的信号发射和接收端口。功能按键模块如图7所示，信号KEY1~KEY10连接单片机芯片相应的按键输入端，以S1按键为例，单片机要检测S1按键是否按下，首先输出信号KEY10为低电平，并检测信号KEY1的电平，如果按键S1按下，KEY1为低电平；如果按键S1不按下，KEY1为高电平。如果需要屏蔽S1按键，只需要把KEY10信号输出高电平即可。其他按键以此类推，并将S1等键定义为功能按键模块中的各功能键。

优选的，本智能卡还包括节电控制模块10和节电模式按键11，所述锂电池2经所述充电管理模块3和DC-DC转换模块4后提供所述节电控制模块10工作电源，所述节电控制模块10的信号输入端连接所述中央处理模块1的节电信号输出端，所述节电控制模块10的信号输出端分别连接所述显示模块5和无线通讯模块6的电源控制端，所述节电模式按键11连接所述中央处理模块1的节电模式输入端。

节电控制模块和节电模式按键起到闲时的省电作用，提高续航能力。节电控制模块如图8所示，其由场效应管Q1和三极管Q2构成，如果单片机芯片判断需要进入节电模式，单片机芯片输出信号POWER_CTL为低电平，三极管Q2截止，场效应管Q1的栅级为高电平，场效应管Q1处于截止状态，VDD无电压；当单片机芯片判断需要进入正常运行模式，那么单片机芯片输出信号POWER_CTL为高电平，三极管Q2导通，场效应管Q1的栅级为低电平，场效应管Q1处于导通状态，VDD33V通过场效应管Q1向其他模块供电。节电模式按键如图9所示，如果按键S5按下，KEY11为低电平，如果按键S5不按下，KEY11为高电平，KEY11的信号通过单片机芯片控制，从而使本智能卡处于工作或睡眠状态。

优选的，所述功能按键模块还包括数字/字母混合键和四则运算键，所述数字/字母混合键和四则运算键分别连接所述中央处理模块的按键输入端。智数字/字母混合键和四则运算键的设置使本智能卡具备简单的计算功能，提高本智能卡的使用功能；同时该计算功能可以通过后台系统远程禁止使用，譬如在考试时，后台系统通过向智能卡发送指令，禁用智能卡的计算功能，极大方便了考试工具的管理。

实施例2，在实施例1是基础上，如图1所示，本智能卡还包括USB模块9，所述USB模块9包括USB接口92和串口转换电路91，所述USB接口92经串口转换电路91连接中央处理模块1的串口端。其中串口转换电路如图10所示，采用CH340 芯片，其为USB 总线的转接芯片，晶振Y2提供晶振振荡信号，实现USB 转串口、USB 转IrDA 红外或者USB 转打印口功能，提高了本智能卡的扩展功能及多样化应用。

如图11所示，本智能卡的各部件可封装于卡片壳体12内，显示模块的液晶屏51、功能按键模块的各键81以及各指示灯13设于卡片壳体12前面板，USB模块的USB接口92设于卡片壳体12的底面。本智能卡提供了课堂教学互动的信息化工具，课堂上教师提出问题时，学生可以使用本智能卡及时答题，配合后台系统的分析和统计的功能，教师得以迅速直观的了解所有学生对问题的理解，掌握学生的学习程度和学习瓶颈；学生每道题的答案，不仅在课堂现场可以实时显示，日后均可以在校园网服务器上查询，并可以生成统计报表，追踪课堂问答情况，为教师和管理者提供学生日常学习状况判定的量化依据。同时通过本智能卡的登录键实现考勤功能，克服了传统考勤方式的缺陷。

本智能卡极大提升了教学质量及学生的学习效率，加强教学上的互动，教师可以同时迅速获得所有学生对问题的反馈，关注到每一位学生，掌握教学的总体状况；学生可以同时全员参入问题解答，节省了单个提问的时间，课堂答题结果可以通过后台系统即时图表分析展现，便于教师针对施教。同时本智能卡可将学生与学号进行绑定，后台系统默认签到，自动统计，自动完成考勤，可以显著减少课堂教学宝贵时间的浪费，并促进学生积极出勤和课堂答题，从而以良好状态完成课堂学习。

Claims (4)

1.一种用于课堂教学互动的学生智能卡，其特征在于：本智能卡包括中央处理模块、锂电池、充电管理模块、DC-DC转换模块、显示模块、无线通讯模块、实时时钟模块和功能按键模块，所述锂电池经所述充电管理模块和DC-DC转换模块后分别提供所述中央处理模块、显示模块、无线通讯模块、实时时钟模块工作电源，所述实时时钟模块双向连接所述中央处理模块用于提供实时时钟信号，所述无线通讯模块双向连接所述中央处理模块用于传输互动信息，所述显示模块连接所述中央处理模块的显示输出端，所述功能按键模块包括登录键、答题键、录播标记键、信道选择键、确定键和清除键，所述功能按键模块中各键分别连接所述中央处理模块的按键输入端。

2.根据权利要求1所述的用于课堂教学互动的学生智能卡，其特征在于：本智能卡还包括节电控制模块和节电模式按键，所述锂电池经所述充电管理模块和DC-DC转换模块后提供所述节电控制模块工作电源，所述节电控制模块的信号输入端连接所述中央处理模块的节电信号输出端，所述节电控制模块的信号输出端分别连接所述显示模块和无线通讯模块的电源控制端，所述节电模式按键连接所述中央处理模块的节电模式输入端。

3.根据权利要求1或2所述的用于课堂教学互动的学生智能卡，其特征在于：所述功能按键模块还包括数字/字母混合键和四则运算键，所述数字/字母混合键和四则运算键分别连接所述中央处理模块的按键输入端。

4.根据权利要求3所述的用于课堂教学互动的学生智能卡，其特征在于：本智能卡还包括USB模块，所述USB模块包括USB接口和串口转换电路，所述USB接口经串口转换电路连接中央处理模块的串口端。