CN106846957A - 一种远程智能互动教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程智能互动教学系统，包括智能学习终端、云端服务器以及教学终端，所述智能学习终端包括微控制单元，分别与所述微控制单元连接的网络通信模块、语音采集模块以及视频采集模块；智能学习终端还包括与所述微控制单元通信连接的智能控制装置，智能控制装置上安装有学习软件平台，教学终端上安装有与所述学习软件平台相匹配的教学软件平台。区别于传统和现有产品的受条件约束，使用不够方便，通过本发明的智能互动教学系统，能够实现了学生与教师之间的及时、高效的互动教学交流，老师和家长通过手机终端即可随时随地查看了解学生的学习情况。此外，该系统还可作为智慧课堂教学使用，实现课堂教学的智能化和高效率。

Description

一种远程智能互动教学系统

技术领域

本发明涉及智能教学技术领域，具体涉及一种远程智能互动教学系统。

背景技术

随着电子信息技术的发展，智能产品在各个行业领域开始得到广泛普及使用。在教育教学领域，电子课堂、电子作业的出现开始逐渐替代了固定教室地点，老师布置纸件作业等传统的教学形式，使得现代教学更为高效。然而，对于现如今广泛采用的电子作业模式而言，其最终呈现给老师的是一个学生的作业结果，对于其作业过程并不了解，即老师无法了解该学生的作业完成过程，不清楚该作业完成的效率和整个写的作业过程中存在的问题，不利于老师对每个学生的具体实际情况的了解，从而无法针对性的去提高每个学生的学习效果。此外，现有的远程教学系统，其老师教学端的设置较为复杂，不方便老师随时、随地的实施教学。

发明内容

为解决上述问题，本发明将提供一种高效、智能的互动教学系统，提高学生的学习效率，同时提升老师对学生的了解，便于教学目标的进一步实施。

本发明的目的是这样实现的，一种远程智能互动教学系统，包括智能学习终端、云端服务器以及教学终端，其特征在于，所述智能学习终端包括微控制单元，分别与所述微控制单元连接的网络通信模块、语音采集模块以及视频采集模块，所述视频采集模块用于采集学生作业过程影像，并通过网络通信模块上传至所述云端服务器；智能学习终端还包括与所述微控制单元通信连接的智能控制装置，所述智能控制装置上安装有学习软件平台，教学终端上安装有与所述学习软件平台相匹配的教学软件平台。

进一步优选的，所述智能控制装置包括但不限于智能手机或平板PC。

进一步优选的，所述教学终端至少设置安装有摄像头和麦克风，教学终端包括但不限于智能手机、平板PC或智能教学一体机。

进一步优选的，所述视频采集模块至少包括一个摄像头，所述语音采集模块包括一个麦克风，所述微控制单元上还连接有用于调节所述摄像头摄取的目标区域光亮度的照明装置。

进一步优选的，所述智能控制装置的本地存储器上存储有多个教学终端的通讯录数据，所述学习软件平台包括通讯模块，通讯模块从本地存储器中调取指定教学终端的通讯录信息，并通过网络通信模块与该指定的教学终端建立网络通信连接。

进一步优选的，所述学习软件平台还包括状态检测模块，用于检测每一教学终端是否在线。

优选的，所述通讯模块包括教学终端列表，交互教学软件平台还包括选择模块，用以从教学终端列表中选取某一教学终端进行通讯连接。

进一步优选的，所述学习软件平台还包括一键连接模块，所述一键连接模块根据教学终端的在线状态情况结合预先设定的优先级别进行自动选择连接。

进一步的，所述学习软件平台包括基础设置模块，所述基础设置包括网络连接设置模块、照明装置光亮度调节模块。

进一步优选的，所述学习软件平台还包括图像调节处理模块，用以对所述摄像头焦距进行电子调焦，并对所获取的图像效果进行调节。

优选的，所述服务器上存储有教师课件以及作业习题库，教学终端通过教学软件平台登录到服务器上，并通过授权许可的方式向指定的智能学习终端发送相关资料。

优选的，所述服务器上还存储有智能学习终端提交上传的作业资料，教师终端可以登录到所述服务器上，查询下载学生通过智能学习终端提交上传的作业资料；进一步的，所述作业资料包括作业过程视频文件和作业结果文件，所述教学软件平台包括有作业批改、评价模块，用以对学生上传的所述作业结果文件进行批改、评价编辑，批改、评价结束，则将该作业结果文件上传到服务器，提供学生下载查看自己的作业成绩。作为更进一步的优选方案，为减少教师批改作业的工作量、提高作业批改的效率，所述教学软件平台还包括作业自动批改模块，该批改模块主要针对诸如选择题和判断题等客观题进行自动批改；该自动批改功能的实现是通过将学生上传的电子答卷与存储在教学终端的标准答案进行对比判断得出批改的结果。

进一步优选的，所述教学终端为教学一体机，所述教学一体机上还设置有投影仪，用以进行投影教学。

进一步优选的，当智能学习终端与服务器处于网络连接状态时，所述视频采集模块摄取的视频图像直接上传至服务器上，反之，当智能学习终端处于无网络连接状态时，所述视频采集模块摄取的视频图像则保存到智能控制装置的本地存储器中。

进一步的，所述智能学习终端通过学习软件平台网络登录后台的云端服务器，用以查看获取存储于服务器上的资料，从而在服务器实现查看获取学习资料、学习课程跟踪、学习进度等信息。

优选的，所述智能学习终端还包括RFID身份识别模块，用以识别读取学生的电子学生证。进一步的，可以设置为，将所述RFID身份识别模块作为登录所述学习软件平台的入口，RFID身份识别模块通过RFID读取器读取电子学生证信息，并将该信息与预先存储在存储器中信息进行对比验证，验证通过，则可以成功登录到学习软件平台相应的账号上，反之则不能登录使用该学习软件平台。

本发明的有益效果体现在，提供的智能互动教学系统，可作为远程教学工具使用，通过智能学习终端可以记录学生作业学习过程视频，有助于通过作业过程视频了解学生作业学习的思维过程，发现学生作业过程中存在的问题，从而为针对性的教学辅导提供实施依据，此外，学生通过智能学习终端可以在学习过程中遇到难题时，及时连接所述教学终端进行求教，通过本发明的智能互动教学系统，实现了学生、教师之间很好的即时互动教学。此外，可以直接采用手机作为教学终端，并且该教学终端的持有者不限于教师，对于低年级的学生群体来说，其家长亦可以实现对其即时的教学辅导。此外，本发明的智能互动教学系统还可用于开展实施智慧课堂教学，实现课堂教学的智能化和高效率，极大的提高了课堂教学质量。

附图说明

图1为本发明实施例智能互动教学系统的原理框图；

图2为本发明实施例所述的智能学习终端的结构示意图。

附图标记：

1、平面底板，2、竖直架，3、智能控制装置，4、活动支架，5、摄像头，6、照明装置，7、学生作业区。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的智能互动教学系统进行详细的阐述说明。

如图1所示为本实施例的一种远程智能互动教学系统，一种远程智能互动教学系统，包括智能学习终端、云端服务器以及教学终端，所述智能学习终端包括微控制单元(MCU)，分别与所述微控制单元连接的网络通信模块、语音采集模块以及视频采集模块，所述微控制单元(MCU)上安装运行有用于驱动网络通信模块、语音采集模块以及视频采集模块的软件平台；所述视频采集模块用于采集学生作业过程影像，并通过网络通信模块上传至所述云端服务器；智能学习终端还包括与所述微控制单元通信连接的智能控制装置，所述智能控制装置上安装有学习软件平台，教学终端上安装有与所述学习软件平台相匹配的教学软件平台，作为可选择的，通过所述学习软件平台可以直接调用QQ、微信或者其它至少具备视频通话功能的社交软件，做为媒介进行通信，进一步优选的，所述智能控制装置包括智能手机或平板PC。

作为优选的具体实施例方案，所述教学终端至少设置安装有摄像头和麦克风，教学终端包括但不限于智能手机、平板PC或智能教学一体机。

作为一种优选的实施方案，所述微控制单元(MCU)可通过无线或者数据线与所述智能控制装置通信连接，此外，该微控制单元(MCU)还可与作为教学终端的智能手机、平板PC或者教学一体机进行通信连接。

作为优选的具体实施例方案，所述视频采集模块至少包括一个摄像头，所述语音采集模块包括一个麦克风，所述微控制单元上还连接有用于调节所述摄像头摄取的目标区域光亮度的照明装置。

作为优选的具体实施例方案，所述智能控制装置的本地存储器上存储有多个教学终端的通讯录数据，所述学习软件平台包括通讯模块，通讯模块从本地存储器中调取指定教学终端的通讯录信息，并通过网络通信模块与该指定的教学终端建立网络通信连接。

作为优选的具体实施例方案，所述学习软件平台还包括状态检测模块，用于检测每一教学终端是否在线。

作为优选的具体实施例方案，所述通讯模块包括教学终端列表，学习软件平台还包括选择模块，用以从教学终端列表中选取某一教学终端进行通讯连接。

作为优选的具体实施例方案，所述学习软件平台还包括一键连接模块，所述一键连接模块根据教学终端的在线状态情况结合预先设定的优先级别进行自动选择连接，所述优先级别的设定规则可以根据不同教学终端的类别和具体情况制定。进一步的，根据所述教学终端使用者的不同，可进行分类，所述分类可依据教学终端使用者与学生之间的关系进行分类，比如分为学生的家长、学校老师、以及网络教师等，也可以按照不同的时间段进行分类，比如，在日常的课堂时间优先选择学校老师，在放学后或者节假日优先选择学生家长，最后，选择网络老师。

进一步的，所述学习软件平台包括基础设置模块，所述基础设置包括网络连接设置模块，如wifi连接设置，以及对照明装置光亮度调节模块，根据环境光照度的变化适应性的调整照明装置的光亮度，从而获得较好的图像效果。此外，可根据实际教学的需要，对智能学习终端进行其他设置。

作为优选的具体实施例方案，所述学习软件平台还包括图像调节处理模块，用以对所述摄像头焦距进行电子调焦，并对所获取的图像效果进行调节，所述调节包括图像清晰度、光亮度效果等。

作为优选的具体实施例方案，所述服务器上存储有教师课件以及作业习题库，教学终端通过教学软件平台登录到服务器上，并通过授权许可的方式向指定的智能学习终端发送相关资料。

作为优选的具体实施例方案，所述服务器上还存储有智能学习终端提交上传的作业资料，教师终端可以登录到所述服务器上，查询下载学生通过智能学习终端提交上传的作业资料；进一步的，所述作业资料包括作业过程视频文件和作业结果文件，所述教学软件平台包括有作业批改、评价模块，用以对学生上传的所述作业结果文件进行批改、评价编辑，批改、评价结束，则将该作业结果文件上传到服务器，提供学生下载查看自己的作业成绩。作为更进一步的优选方案，为减少教师批改作业的工作量、提高作业批改的效率，所述教学软件平台还包括作业自动批改模块，该批改模块主要针对诸如选择题和判断题等客观题进行自动批改；该自动批改功能的实现是通过将学生上传的电子答卷与存储在教学终端的标准答案进行对比判断得出批改的结果。

作为进一步优选的，所述智能学习终端的智能控制装置中或者服务器上还存储有学习资料库，该资料库包括学生所有作业习题的参考答案，当学生遇到难题无法自行解答时，可在该资料库中搜索相应试题的参考答案。

所述智能学习终端通过学习软件平台网络登录后台的云端服务器，用以查看获取存储于服务器上的资料。作为一种选择，通过账号登录的形式登录到云端服务器上，云端服务器上存储有每个智能学习终端的学生的个人账号信息，账号中存储记录有该学生相应的学习记录，此外，智能学习终端还可从服务器上实现查看获取远端学习资料，该学习资料包括通过教师终端上传的课件以及微课程视频文件，查看教师给出的修改意见。

作为进一步优选的，当智能学习终端与服务器处于网络连接状态时，所述视频采集模块摄取的视频图像直接上传至服务器上，反之，当智能学习终端处于无网络连接状态时，所述视频采集模块摄取的视频图像则保存到智能控制装置的本地存储器中。老师或者教学终端使用者可通过服务器上存储的记录有学生的学习过程的视频图像来获取学生作业的全部过程细节，教师或者教学终端的使用者可通过分析该作业过程视频发现学生在作业过程中存在的问题，以及学生对各个知识板块的了解程度，即对所获取的学生作业过程视频进行大数据分析，从而根据分析结果进行针对性的教学任务目标的制定和实施，进一步的，对所述记录有学生的学习过程的视频图像的分析也可以通过相应的大数据分析软件来自动完成，所述分析包括对学生学习的行为，效率，知识薄弱点的统计分析，并将统计分析的结果发送至教学终端，让作为教学终端使用者的学生家长以及老师及时全面的了解学生的具体学习情况，并根据该分析结果来针对性的制定进一步的教学目标，提高教学质量。

如图2所示为本发明所述智能学习终端的一种具体的实施例设计，智能学习终端，包括终端本体，所述终端本体包括平面底板1以及一端可拆卸地固定在所述平面底板上的竖直架2，所述竖直架上可拆卸的安装固定有用于控制智能学习终端的智能控制装置3，作为一种可行的实施方式，所述控制装置为平板PC，平板PC上安装有用于实现与教学终端进行通信的学习软件平台，将平板PC作为本实施例的智能学习终端的控制装置，轻便小巧、便携性较高；作为一个具体的应用实施例，所述平面底板上还设置有学生作业区7，学生将纸件作业放置在作业区的平板上写作业，进一步的，所述学生作业区上方还设置有一个摄像头5，所述摄像头与设置在终端本体内部的微控制单元(MCU)连接，用于摄取和记录学生作业过程的影像，清晰、完整的摄取到纸件作业上的文字内容；作为一个具体实施方案，所述摄像头可拆卸的安装于活动连接在所述竖直架上端的活动支架4上，所述活动支架可在竖直架上进行升降活动，通过活动支架的升降来调节摄像头到学生作业区的距离，进而可以对摄像头所摄取图像的清晰度进行简单的调节，此外，活动支架还可在竖直架上进行水平转动，从而实现对摄像头拍摄角度的调节。

进一步优选的，为了在不同的光亮环境下能够较为清晰拍摄到纸件作业上的文字内容，所述终端本体上还设置有与所述微控制单元连接的用于调节所述摄像头所摄取的目标区域光亮度的照明装置6，即用于调节学生作业区的光亮度，作为具体的实施方案，所述照明装置设置于所述活动支架上，所述照明装置与所述平板PC相连接，更进一步的，所述照明装置可以由平板PC上安装的学习软件平台来实现光亮度的调节，也可以采用能够随着环境光度的变化而自动调节光亮度的智能调节照明装置。

作为优选的实施例方案，为更为全面、准确的获取和记录学生作业学习的全过程，所述摄像头可以设置为多个，比如，专门设置用于摄取纸件作业内容等局部细节的摄像头，再专门设置一个用于摄取包括学生面部的完整性的图像，增加沟通交流的效率和沟通体验。

作为优选的实施方案，所述智能学习终端还包括RFID身份识别模块(图中未示出)，用以识别读取学生的电子学生证。进一步的，可以设置为，将所述RFID身份识别模块作为登录所述学习软件平台的入口，RFID身份识别模块通过RFID读取器读取电子学生证信息，并将该信息与预先存储在存储器中信息进行对比验证，验证通过，则可以成功登录到学习软件平台相应的账号上，反之则不能登录使用该学习软件平台。

作为另一种具体的实施应用方案，本发明所述的智能交互教学系统还可以用于智慧课堂教学的开展，可将教学一体机作为教学终端，教师通过教学一体机网络登录服务器，并向作为智能学习终端使用者的学生发送课堂教学相关资料，比如，发布课堂练习题、课堂讨论等，学生通过智能学习终端提交所完成的练习题后在教学一体机自动生成统计报告。此外，通过教学一体机安装的教学软件平台以及智能学习终端安装的学习软件配合使用，可实现多个学生的智能学习终端的回答、抢答、小组回答等模式的实施。进一步的，通过智能学习终端安装的学习软件平台登记到后台云端服务器还可查看获取学习资料，并进行学习课程跟踪、学习进度查看等，同时还可以查看教师给出的作业或考卷的批改建议，让学生能够及时了解教师的反馈结果。更进一步的，所述教学一体机上还设置有投影模块，通过投影模块可以将教学一体机或者服务器端存储的课件内容投影到屏幕上，更好的实施教学。再进一步的，教学一体机还包括视频和语音采集单元，用于录制课堂教学过程视频，并自动生成微课堂后上传到服务器端；学生课后可以随时通过智能学习终端登录到服务器上查看下载所述微课堂视频，这对于因生病或者其他事由错过了学校课堂教学的学生来说是一种很好的弥补学习的机会。进一步的，当作为智慧课堂应用时，作为教学终端的教学一体机上安装的教学软件可根据实际教学需要设置多种不同的功能控制模块，以更好的实施智慧课堂教学，实现课堂教学的现代化和智能化，提高课堂教学效率。

本发明的实施原理及过程：本发明提供的智能互动教学系统，学生可通过智能学习终端方便、高效的实现自学、作业以及和教学终端之间的沟通交流，及时解决学习过程中遇到的问题；同时，对于教师或者学生家长而言，则可以通过教学终端登录服务器来及时了解获取学生的学习情况，老师通过教学终端还可以发布日常的课堂或者课后作业到学生的智能学习终端上，学生通过智能学习终端实现教学终端布置任务的提交上传到服务器上。当然，作为不同的应用场景，本发明的智能互动教学系统还可以用于学校课堂教学，通过老师的教学终端与学生的智能学习终端之间的实时通讯来实施教学活动。

作为本发明智能终端系统的一种典型应用，当学生进行写作业时，开启智能学习终端，将电子学生证放置在智能学习终端本体上身份识别模块的RFID读取器上，学生证信息读取成功，登录学习软件平台。开启摄像头，并进行图像效果调节，当调节至最佳效果后，开始进行作业过程录制。当作业过程录制完后，将录制的该视频通过网络上传到云端服务器上。教学终端可以通过登录所述云端服务器来下载获取学生上传的作业过程视频文件，或者提交的过程结果文件，并通过教学终端的教学软件平台上进行批改，同样，学生也可以通过登录到所述服务器上查看下载经过教室终端批改后的作业情况。当然，在学生进行写作业或者自学的过程中遇到难题需要进行求助时，可以通过学习软件平台上的一键连接来实现与教学终端的语音视频连接，从而实现与作为教师终端使用者的老师或者学生家长进行沟通交流。此外，教师或者教学终端持有者可以通过对所记录的学生作业过程视频的大数据分析，去发现学生作业过程中暴露出来的学习问题，从而制定针对性的解决该问题的教学计划，提高教学质量。本发明提供的智能教学互动系统，作为实际实施方式，智能学习终端设计轻巧、便携性较好，以智能手机作为教学终端，无需使用专门的设备，使用方便高效，可以实现其对学生的随时、随地的教学支持。

以上结合附图详细说明了本发明的工作原理，但是本领域的技术人员应该意识到，具体实施方式仅是用于示范地说明本发明，说明书仅是用于解释权利要求书，本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种远程智能互动教学系统，包括智能学习终端、云端服务器以及教学终端，其特征在于，所述智能学习终端包括微控制单元，分别与所述微控制单元连接的网络通信模块、语音采集模块以及视频采集模块，所述视频采集模块用于采集学生作业过程影像，并通过网络通信模块上传至所述云端服务器；智能学习终端还包括与所述微控制单元通信连接的智能控制装置，所述智能控制装置上安装有学习软件平台，教学终端上安装有与所述学习软件平台相匹配的教学软件平台。

2.根据权利要求1所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述智能控制装置包括但不限于智能手机或平板PC。

3.根据权利要求2所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述教学终端至少设置安装有摄像头和麦克风，教学终端包括但不限于智能手机、平板PC或智能教学一体机。

4.根据权利要求3所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述视频采集模块至少包括一个摄像头，所述语音采集模块包括一个麦克风，所述微控制单元上还连接有用于调节所述摄像头摄取的目标区域光亮度的照明装置。

5.根据权利要求4所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述智能控制装置的本地存储器上存储有多个教学终端的通讯录数据，所述学习软件平台包括通讯模块，通讯模块从本地存储器中调取指定教学终端的通讯录信息，并通过网络通信模块与该指定的教学终端建立网络通信连接。

6.根据权利要求5所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述学习软件平台还包括状态检测模块，用于检测每一教学终端是否在线。

7.根据权利要求6所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述学习软件平台还包括一键连接模块，所述一键连接模块根据教学终端的在线状态情况结合预先设定的优先级别进行自动选择连接。

8.根据权利要求5所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述学习软件平台还包括图像调节处理模块，用以对所述摄像头焦距进行电子调焦，并对所获取的图像效果进行调节。

9.根据权利要求1-8任一项所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，所述服务器上存储有教师课件以及作业习题库，教学终端通过教学软件平台登录到服务器上，并通过授权许可的方式向指定的智能学习终端发送所述作业习题资料。

10.根据权利要求1-8任一项所述的远程智能互动教学系统，其特征在于，当智能学习终端与服务器处于网络连接状态时，所述视频采集模块摄取的视频图像直接上传至服务器上，反之，当智能学习终端处于无网络连接状态时，所述视频采集模块摄取的视频图像则保存到智能控制装置的本地存储器中。