CN106557995A - 基于智能终端和云平台的教学管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过移动智能终端和云平台相结合的方式来进行日常教学管理的方法。移动智能终端连接云平台完成课堂考勤和师生的日常交互功能，云平台用来管理所有用户数据，对相关用户访问实时响应，用户也可以通过个人电脑上的浏览器来查阅管理相关信息。该方法不仅解决了学生的考勤、请假、答疑、作业等日常管理费时费力的问题，而且有效避免了学生考勤作弊。

Description

基于智能终端和云平台的教学管理方法

技术领域

本发明涉及一种基于智能终端和云平台的教学管理方法，其中包括人脸验证、二维码扫描和信息管理等技术。

背景技术

随着社会的发展、信息化技术的进步，全球信息化的趋势越来越明显。几乎所有企事业单位都在走信息化的道路，都在充分利用信息化技术将工作效率一步一步的提升。在高校里，由于学分制的推广，教师开课比较多，学生选课自由度大。一位教师可能同时教多门课，给不同年级多个班级的学生上课，教师接触的学生多、沟通信息量大，造成日常教学管理的困难，一些学生逃课旷课的现象屡屡发生。

为了遏制这一现象,许多高校出台了一系列措施来改革完善教学管理模式。例如：规定课前教师点名，采用指纹考勤机或人脸识别考勤机签到的方式来检查学生是否来上课。这样，教师的任务不仅仅是教学，还要负责考勤等繁琐的日常事务，影响了教师的授课，同时也影响了学生的学习。

课前点名、指纹考勤机或人脸识别考勤机签到，不仅要求课前依次核查每个学生，而且要求课后教师通过汇总记录来计算出每个学生的平时成绩，是一项非常耗时繁琐的工作，这不仅会影响到教师日常教学科研，而且其中漏洞比较多。例如：在教师点名时替别的同学答到，更有甚者花钱雇别人去替自己上课。

智能终端和互联网的普及，各大公司云计算平台的建设推广，使得基于智能终端和云平台进行日常教学管理成为可能。

发明内容

本发明解决的技术问题是：课前点名、指纹考勤机和人脸识别考勤机签到等传统教学管理方法，不仅影响了教师的日常授课，也影响了学生的日常学习。本发明提供了一种可以通过移动智能终端和云平台相结合的方式来进行日常教学管理的方法。移动智能终端连接云平台完成课堂考勤和师生的日常交互功能，云平台用来管理所有用户数据，对相关用户访问实时响应，用户也可以通过个人电脑上的浏览器来查阅管理相关信息。该方法不仅解决了学生的日常考勤、请假、答疑、作业等日常管理费时费力的问题，而且有效避免了学生考勤作弊。

本发明解决现有技术中存在的问题所采用的技术方案为：提供基于智能终端和云平台的教学管理方法，包括如下步骤：

终端注册或登录系统：用户通过智能终端（如手机、平板电脑等）注册账号，将个人照片通过互联网传送到云平台；

终端签到或签退：学生用户在上课前登录自己的账号进行签到，下课后登录自己的账号进行签退；

师生交互：学生用户通过终端或浏览器登录自己的账号查看自己的相关成绩、向自己的任课教师请假、提问、提交作业等；教师用户登录自己的账号查看学生成绩、处理学生请假、解答学生的相关提问、批改作业等；

日常设置：教师用户登录自己的账号录入自己所讲授课程，设置考勤时间规定、上课提问的加分或减分规定、期末成绩各项所占比例等。学生用户登录自己的账号选择自己所修课程，设置自己的课程表和各门课的上课时间提醒。

本发明的进一步技术方案是：在终端注册或登录系统中，对新注册用户进行拍照上传处理，包括如下步骤：

照片添加：用户提交终端相册内的照片，或用终端前置摄像头对准自己的脸进行拍照，连续拍摄多张照片并通过互联网上传到云平台；

照片处理：云平台对接收到的照片进行处理，加强照片判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要；

检测和定位：建立人脸的面像档案，用照片形成面像文件，并将这些面像文件生成面纹编码存储在云平台；

照片信息存储：将已经提取的人脸的面像档案存储在云平台，并在用户通过智能终端登录时将其下载到终端存储，以便在需要调用对比的时候使用。

本发明的进一步技术方案是：在终端签到或签退中，学生用户进行签到或签退操作，包括如下步骤：

人脸验证：通过调用摄像头来捕捉当前用户的面像数据，然后将当前面像数据与已经存储的面像数据进行对比，从而核对签到或签退者是否是用户本人；

二维码验证：二维码由任课教师的在教室多媒体电脑上通过浏览器登录系统产生，教师课前和课后将二维码显示在教室投影仪幕布上，学生通过扫描投影仪幕布上教师给出的二维码来确定签到者此刻是在教室内；

信息提交云端：通过互联网将人脸验证和二维码验证成功的用户签到或签退信息提交到云平台。

本发明的进一步技术方案是：在师生交互中，学生用户登录后包含如下功能：

查询功能：学生可以登录账号查询个人基本信息和自己各门课的平日成绩、实验成绩和期末成绩等；

请假功能：学生可以登录账号通过该管理平台向教师请假，从而解决了学生因紧急事情没时间去向教师当面请假而被记旷课的问题；

提问功能：学生可以通过该平台与任课教师进行课程相关问题的讨论；

作业功能：学生可以登录账号查看教师布置的作业，并将完成的作业在线提交。

本发明的进一步技术方案是：在师生交互中，教师用户登录后包含如下功能：

查询功能：教师可以登录账号查询个人基本信息，自己所讲授的课程所有学生的基本信息、平日成绩、实验成绩和期末成绩等；

准假功能：教师可以登录账号通过该管理平台管理学生请假，根据实际情况对学生的请假进行批准和打回操作；

答疑功能：教师可以登录账号对学生的相关提问进行答疑，从而解决了传统答疑的时间和空间限制问题；

作业功能：教师可以登录账号布置作业，并对学生提交的作业进行查看和打分。

本发明的进一步技术方案是：在日常设置中，教师用户包含如下功能：

设置课程表：将自己本学期所讲授课程、每门课的授课时间、授课地点等输入到系统中；

设置提醒功能：根据自己的喜好，设置系统实时提醒授课时间、授课地点等；

设置打分规则：教师设置日常提问加分减分规则以及评分标准，出勤率和随机提问表现等各项所占比例，系统可以自动算出每个学生的平日成绩。

本发明的进一步技术方案是：在日常设置中，学生用户包含如下功能：

设置课程表：在系统内选择自己本学期所修课程；

设置提醒功能：根据自己的喜好，设置系统实时提醒上课内容、上课时间、上课地点以及作业完成情况等。

本发明的技术效果是：本发明涉及一种基于智能终端和云平台的教学管理方法，通过人脸验证和二维码验证相结合的方法，让学生来完成课堂考勤，解决了传统考勤即繁琐又费时的问题。利用云平台进行大型数据的处理和存储，避免了当前移动智能终端运算性能低、存储空间小的缺陷，使用户可以方便的使用个人电脑、平板电脑和手机等设备进行日常教学管理，进一步提升了日常教学管理的效率。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的登录流程图。

图3为本发明的注册流程图。

图4为本发明的照片信息提取存储流程图。

图5为本发明的照片处理流程图。

图6为本发明的人脸检测和定位流程图。

图7为本发明的签到或签退流程图。

图8为本发明的师生交互流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：提供一种基于智能终端和云平台的教学管理方法，包括如下步骤：

步骤100：登录或注册，即通过注册或登录，进入系统主界面进行相关操作。

如图2 所示，在登录或注册步骤中，包括如下步骤：

步骤110：若用户没有注册需进入步骤130进行注册操作来获得自己的登录权限；若用户已注册则可根据自己的用户名和密码进入步骤120进行登录操作。

步骤120：用户在进行登录时，输入用户名和密码进行验证，然后系统会根据注册时的信息自动读出用户所属类别的模块权限，并显示相应功能模块。若输入的用户名和密码正确，则进入步骤140；反之，则提示出错信息，并重新返回步骤110。

步骤130：进入注册操作，为自己申请一个用户权限。

如图3 所示，在注册步骤中，包括如下步骤：

步骤131：填写信息前选择自己是学生还是教师，这是系统区分用户属性模块权限并显示相应功能模块的必要步骤。

步骤132：系统根据用户在步骤131中的选择自动的跳转到指定的信息填写界面。若用户选择的是学生，则跳转到步骤133；若用户选择的是教师，则跳转到步骤134。

步骤133：学生信息填写，系统会提示用户必须填写其所在的学校、学院、专业、班级、姓名、学号、邮箱以及手机号等，信息填写完成之后，系统会自动与云平台上保存的该校学生信息进行核对，如果用户填写的基本信息与云平台上保存的该校学生基本信息一致则审核通过，进行学生照片采集；否则，则提示信息审核不通过，跳转到步骤131。

如图4所示，在学生信息填写步骤中，对学生照片进行采集包括如下步骤：

步骤1331：审核通过后，系统会提醒用户添加照片，该照片是用来作为人脸验证的定位底版，要求照片必须是本人最近拍的照片，像素清晰，五官全部显露。若没有合格的照片，用户也可以利用智能终端摄像头实时拍照上传。

步骤1332：照片处理，即对影响照片效果的因素进行处理，增强照片的视觉效果。

如图5所示，在照片处理步骤中，包括如下步骤：

步骤13321：采用空域噪声滤波器的方法基于算数均值滤波器进行照片去噪。

步骤13322：采用直方图规定化方法进行照片增强，突出照片中的有用信息，消除或削弱无用的信息，为识别提供更精准的信息。

步骤1333：通过检测和定位，建立人脸的面像档案，用照片形成面像文件，并将这些面像文件生成面纹编码存储在云平台上，并在用户从终端登录时将其下载到用户所用的终端。

如图6所示，在检测和定位步骤中，包括如下步骤：

步骤13331：为了降低检测难度，首先对彩色照片进行颜色分割。在YCbCr色彩空间中，Y分量表示亮度信息；Cb和Cr表示色度信息。而且，亮度信息可以很容易地被嵌入。RGB分量转换到YCbCr的计算公式如下:

其次将人脸照片分割成独立的区域。这个过程包括三个步骤：一是边缘检测，边缘一般存在于两个具有不同灰度值的相邻区域之间。二是轮廓跟踪和图搜索。先检测可能的边缘点再串行跟踪并连接边缘点成闭合轮廓。三是主体部分阈值分割，把各象素划归到各个物体或区域中，然后采用基于区域的分水岭分割算法进行照片分割。

步骤13332：采用经典的ASM (Active Shape Model) 方法进行定位，这是一种属于基于特征匹配方法的模型。

步骤1334：照片信息储存，主要是为了将已经提取的人脸的面像档案存储在数据库中，以便在需要调用对比的时候使用。将所有注册学生用户的人脸面像档案存储在云平台上，在用户登录时，检测该用户的面像档案是否已经存储在该用户使用的当前终端中。若用户所用终端没有其面像档案，需要将其面像档案下载到终端，便于人脸验证模块使用。

步骤134：教师的信息填写。信息填写时系统会提示用户必须填写其所在的学校、学院、姓名、工号、邮箱以及手机号等，信息填写完成之后，系统会自动与云平台中保存的该校教师信息进行核对，如果用户填写的信息与云平台中保存的信息一致，则审核通过进入步骤135；否则，则提示信息审核不通过请重新填写，进入步骤131。

步骤135：信息注册完成，默认使用用户刚刚注册的账号登录系统。

步骤140：对于登录或注册成功的用户，显示系统主界面。

步骤200：签到或签退，教师可以在教室多媒体电脑上用浏览器登录其账号，产生用于签到或签退的二维码；学生可以用其个人终端登录其账号进行签到或签退操作。

如图7所示，在签到或签退步骤中，学生账号的签到或签退，包括如下步骤：

步骤210：学生账号登录后，点击进入签到或签退，进行人脸验证。终端调用前置摄像头来捕捉当前用户的面像数据，然后将当前面像数据与已经存储在终端的该用户的面像数据进行对比，验证签到者是否为用户本人。脸部数据比对检测分为两阶段：第一，即时的数据输入。需要迅速的将受检测者的面部数据输入和提取，这与步骤1333人脸检测和定位相似。定位后提取特征数据，用于和已采集数据比对。第二，采用KIA (Kappa Index of Agreement)方法进行图像差异对比。KIA主要是应用于分析两幅地图或者图像差异性是“偶然”因素还是“必然”因素所引起的。将两种数据进行比对，调整比对精度，再将特征数据与重新提取的数据进行比对，如果二者的差异性在一定范围内，意即KAPPA指数以及其他相似性指数在一定范围内，即可判断为验证成功。只有用户本人亲自操作才能验证成功进入步骤212；否则，验证失败，回到步骤200。

步骤212：学生用终端扫描教师显示在投影仪幕布上的二维码，系统将二维码信息通过互联网提交到云端，与云端发送给教师终端的二维码信息进行比对。若比对成功，则进入步骤213；否则，验证失败，回到步骤200。教师端显示的二维码信息根据时间实时变化，避免学生有冗余时间在教室以外的地方扫描其同学在教室内拍照传给他的二维码照片进行签到。

步骤213：二维码验证通过后，学生终端将其个人信息、签到或签退时间提交到云端，则签到或签退成功。

步骤300：师生交互，实现学生和授课教师之间的互动。

如图8所示，在师生交互中，包括如下步骤：

步骤310：教师可以登录账号查询个人基本信息，自己所讲授的课程所有学生的基本信息、平日成绩、实验成绩和期末成绩等；学生可以登录账号查询个人基本信息和自己各门课的平日成绩、实验成绩和期末成绩等。

步骤320：学生可以登录账号通过该管理平台向教师请假，从而解决了学生因紧急事情没时间去向教师当面请假而被记旷课的问题。学生请假需要填写请假事由、证明人和证明人的联系方式，然后提交等待教师审批。教师可以登录账号通过该管理平台管理学生请假，根据实际情况对学生的请假进行批准和打回操作。等教师审批完成后，系统会自动提醒学生有消息，然后学生通过审批查询查看自己的请假申请是否被批准。若审批成功，则视为正常出勤；若审批不成功，学生则需要去上课，否则视为逃课。请假记录查询功能可以让学生和教师查询以往的请假记录。

步骤330：学生可以通过该平台与任课教师进行课程相关问题的讨论；教师可以登录账号对学生的相关提问进行答疑，从而解决了传统答疑的时间和空间限制问题。学生可以将课下遇到的难题和疑问向所属的授课教师咨询，通过输入或拍照提交，然后等待授课教师回答。当学生提交之后，系统会及时提醒授课教师，授课教师接到提醒之后，可以通过解答问题功能来查看和解决学生的提问。当授课教师解决完成后，学生可以通过教师解答的功能，查看老师对自己难题和疑问的解答。并且该步骤还包含随机提问的功能，授课教师课上使用教室多媒体电脑，通过浏览器登录系统，可以使用此功能来对学生进行提问，每点击一次，系统都会随机的显示一位该课堂上签到学生的姓名、照片以及班级信息。随机提问是平日表现评判的标准之一，也是检察学生中途是否溜走的重要步骤，教师会根据提问的情况进行加分或减分操作。

步骤340：教师可以登录账号布置作业，并对学生提交的作业进行查看和打分；学生可以登录账号查看教师布置的作业，并将完成的作业在线提交。在任课教师布置作业后，学生查看教师布置的作业、完成作业并提交。系统自动接收学生提交的作业并辅助教师完成批阅，教师对接收的学生作业进行修改和打分，并将批阅结果提交系统供学生查阅。

步骤400：在日常设置中，教师用户包含如下功能：

设置课程表：将自己本学期所讲授课程、每门课的授课时间、授课地点等输入到系统中；

设置提醒功能：根据自己的喜好，设置系统实时提醒授课时间、授课地点等；

设置打分规则：教师设置日常提问加分减分规则以及评分标准，出勤率和随机提问表现等各项所占比例，系统可以自动算出每个学生的平日成绩。

学生用户包含如下功能：

设置课程表：在系统内选择自己本学期所修课程；

设置提醒功能：根据自己的喜好，设置系统实时提醒上课内容、上课时间、上课地点以及作业完成情况等。

本发明提出一种基于智能终端和云平台的教学管理方法，利用现代高带宽的互联网实现智能终端和云平台之间的通信，并利用云平台强大的存储和计算能力，与智能终端相结合，实现学生的日常考勤、请假、答疑、作业等管理功能的自动化、便捷化。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于智能终端和云平台的教学管理方法，包括如下步骤：

终端注册或登录系统：用户通过智能终端（如手机、平板电脑等）注册账号，将个人照片通过互联网传送到云平台；

终端签到或签退：学生用户在上课前登录自己的账号进行签到，下课后登录自己的账号进行签退；

师生交互：学生用户通过终端或浏览器登录自己的账号查看自己的相关成绩、向自己的任课教师请假、提问、提交作业等；教师用户登录自己的账号查看学生成绩、处理学生请假、解答学生的相关提问、批改作业等；

日常设置：教师用户登录自己的账号录入自己所讲授课程，设置考勤时间规定、上课提问的加分或减分规定、期末成绩各项所占比例等；学生用户登录自己的账号选择自己所修课程，设置自己的课程表和各门课的上课时间提醒。

2.根据权利要求1所述的基于智能终端和云平台的教学管理方法，其特征在于，在终端注册或登录系统步骤中，对新注册用户进行拍照上传处理，包括如下步骤：

照片添加：用户提交终端相册内的照片，或用终端前置摄像头对准自己的脸进行拍照，连续拍摄多张照片并通过互联网上传到云平台；

照片处理：云平台对接收到的照片进行处理，加强照片判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要；

检测和定位：建立人脸的面像档案，用照片形成面像文件，并将这些面像文件生成面纹编码存储在云平台；

照片信息存储：将已经提取的人脸的面像档案存储在云平台，并在用户通过智能终端登录时将其下载到终端存储，以便在需要调用对比的时候使用。

3.根据权利要求1所述的基于智能终端和云平台的教学管理方法，其特征在于，在终端签到或签退中，学生用户进行签到或签退操作，包括如下步骤：

人脸验证：通过调用摄像头来捕捉当前用户的面像数据，然后将当前面像数据与已经存储的面像数据进行对比，从而核对签到或签退者是否是用户本人；

二维码验证：二维码由任课教师的在教室多媒体电脑上通过浏览器登录系统产生，教师课前和课后将二维码显示在教室投影仪幕布上，学生通过扫描投影仪幕布上教师给出的二维码来确定签到者此刻是在教室内；

信息提交云端：通过互联网将人脸验证和二维码验证成功的用户签到或签退信息提交到云平台。

4.根据权利要求1所述的基于智能终端和云平台的教学管理方法，其特征在于，在师生交互中，学生用户登录后包含如下功能：

查询功能：学生可以登录账号查询个人基本信息和自己各门课的平日成绩、实验成绩和期末成绩等；

请假功能：学生可以登录账号通过该管理平台向教师请假，从而解决了学生因紧急事情没时间去向教师当面请假而被记旷课的问题；

提问功能：学生可以通过该平台与任课教师进行课程相关问题的讨论；

作业功能：学生可以登录账号查看教师布置的作业，并将完成的作业在线提交。

5.根据权利要求1所述的基于智能终端和云平台的教学管理方法，其特征在于，在师生交互中，教师用户登录后包含如下功能：

查询功能：教师可以登录账号查询个人基本信息，自己所讲授的课程所有学生的基本信息、平日成绩、实验成绩和期末成绩等；

准假功能：教师可以登录账号通过该管理平台管理学生请假，根据实际情况对学生的请假进行批准和打回操作；

答疑功能：教师可以登录账号对学生的相关提问进行答疑，从而解决了传统答疑的时间和空间限制问题；

作业功能：教师可以登录账号布置作业，并对学生提交的作业进行查看和打分。

6.根据权利要求1所述的基于智能终端和云平台的教学管理方法，其特征在于，在日常设置中，教师用户包含如下功能：

设置课程表：将自己本学期所讲授课程、每门课的授课时间、授课地点等输入到系统中；

设置提醒功能：根据自己的喜好，设置系统实时提醒授课时间、授课地点等；

设置打分规则：教师设置日常提问加分减分规则以及评分标准，出勤率和随机提问表现等各项所占比例，系统可以自动算出每个学生的平日成绩。

7.根据权利要求1所述的基于智能终端和云平台的教学管理方法，其特征在于，在日常设置中，学生用户包含如下功能：

设置课程表：在系统内选择自己本学期所修课程；

设置提醒功能：根据自己的喜好，设置系统实时提醒上课内容、上课时间、上课地点以及作业完成情况等。