CN107170327A - 一种交互式教学系统 - Google Patents

Abstract

一种交互式教学系统，包括主机和投票机；投票机还包括有能够向外发出红外光的红外发光管，红外发光管的发光受选择开关控制；主机还包括有摄像头；摄像头安装在教室上方，摄像头的视频输出连接到电脑的输入端。使用时学生根据老师的询问和自己对教学的理解情况，操作投票机进行投票，同时投票机发出红外光信号可被摄像头拍摄到。本发明不但使老师能够了解学生回答的整体情况，而且能够在保护学生隐私的前提下，使老师能够直观且迅速的了解具体各个学生的投票情况，有利于提高教学质量。

Description

一种交互式教学系统

技术领域 本发明涉及一种用于课堂辅助教学的电子系统。

背景技术 目前的交互式教学系统实质是一个电子投票系统，由主机和多个投票器组成。主机一般采用电脑，设置在讲台上。每个学生持有一只投票机，投票机上至少包括有三个选择开关，代表三种表态：正面回答（懂、明白、理解、支持等），反面回答（不懂、不明白、不理解、不支持等），和弃权不回答。投票机和主机之间采用信号线或射频进行信号连接。教堂上老师根据教学需要询问学生，比如“懂了吗”、“理解吗”等等，学生在投票机上操作开关发出信号，而主机接收这些信号后经过软件统计处理，将学生的回答的情况以百分比或柱状图或饼状图等等进行显示出来，供老师及时了解学生情况并调整教学。

现有的交互式教学系统，只能将所有回答表态的学生的情况进行统计和显示，但无法清楚了解到具体每个学生的回答情况。老师要知道各个学生的具体回答，仍然需要由学生举手或口头回答。而在中小学阶段，往往有部分同学由于害羞或者不希望在全班同学面前说自己不懂不明白，所以选择了沉默，造成老师在需要时无法准确了解各个学生的情况。

发明内容 本发明目的是公开这样一种交互式教学系统，它能够帮助老师直观了解到各个具体学生的投票情况，且能够保护学生的隐私。

对于解决上述问题，可以在现有交互式教学系统上，在主机的电脑上模拟出学生的座位图，然后读取各个学生的位置编码和投票情况，运算后再定位在座位图上显示出来，不过实现起来非常复杂，而且老师观察时也很不直观，还要解决使用投票机的学生的变化和学生座位调整等非常困难的问题。所以，本发明采用另一种简单而巧妙的方法。

本发明包括现有设置在讲台的主机和由学生持有的投票机；投票机包括有输入键盘、编码电路和发送电路，输入键盘至少包括有三个供学生选择投票的选择开关；主机包括有接收电路和电脑；投票机和主机之间采用有线或射频方式进行信号连接；其特征在于：投票机还包括有能够向外发出红外光（或称为红外线）的红外发光管，红外发光管的发光受选择开关控制；主机还包括有能够拍摄可见光和红外光的摄像头；摄像头安装在教室上方，朝向学生方向，用于拍摄学生图像和投票机红外发光管发出的红外光；摄像头的视频输出连接到电脑的输入端，使视频信号能够在显示器上显示。

所述投票机的三只选择开关，其中一只打开时投票机的红外发光管以连续方式发出红外光，另一只打开时红外发光管以闪烁方式发出红外光，第三只打开时红外发光管不发光。在实际使用中，为了便于观察，发光管连续发光时一般用来表示正面回答，（懂、明白、理解、支持等等），发光管闪烁发光时一般用来表示反面回答，（不懂、不明白、不理解、不支持等等），发光管不发光时则用来表示弃权、不表态，也即没有投票。

本发明在使用时，投票系统的使用跟原来是一样的，当老师询问学生是否听懂或是否理解时，学生可根据自己情况，在投票机上操作选择开关，发送投票信号，主机接收这些信号后经过软件统计处理，将学生的回答的统计情况以百分比或柱状图或饼状图等等进行显示，供老师及时了解学生的整体情况。但是，如果老师需要进一步了解到具体的各个学生的投票情况，也即了解具体各个学生懂不懂，明白不明白的情况，老师可以让学生投票时举起投票机或将投票机放在书桌上面，然后老师操作主机电脑，将摄像头所拍摄到学生的视频信号在显示器上显示出来。由于红外光（红外线）不会被人眼看到，所以每个学生发出的红外光信号不会被其他学生看到，能够保护学生隐私，也使学生能够更大胆表达自己对老师讲课的理解情况。而电子摄像头既能够拍摄到各个学生的可见光图像（普通图像），又能够拍摄到各个学生投票机发出的红外光信号，并使两者同时在讲台的电脑显示器上显示出来。老师看一下显示器，便能够在显示器里面同时看到各个学生的图像及该学生的投票机发出的红外光信号，所以能够非常迅速且直观地了解各个具体学生表达的理解情况，知道有哪些学生听懂，哪些学生听不懂，哪些学生没有表态，以此来决定是否需要再次讲解，或课后对某个具体学生进行辅导，所以有利于提高教学质量。而且，本发明巧妙地利用人眼看不到红外光而摄像头能够同时看到可见光和红外光的特点来进行工作，相比于如果采用编码来传送信号的其他技术，持有各个投票机的学生的改变、和学生座位的调整都不影响使用，老师了解各个学生情况既直观有又迅速，而且技术更简单、实施更容易、工作更稳定。

作为改进，投票机的选择开关跟红外发光管之间，还连接有延时控制电路。延时控制电路在接收到选择开关的触发信号时打开输出使红外发光管发光，经过一定时间的延时后，关闭输出使红外发光管停止发光。延时时间可以设置十几秒到1分钟。这样的改进既能够使发光管具有足够的发光时间以确保老师能够从显示器了解各个学生投票情况，又可以在学生每一次操作后，延时一定时间后自动关闭发光管发光，避免在下一次发生没按选择开关而发光管却还在发光的误导现象，使用更可靠。

附图说明 图1是现有交互式教学系统的工作原理示意图。图2是本发明实施例新加装电路的原理图。图3是投票机的结构示意图。图4是本发明的在教室的安装示意图。图5是本发明加上延时控制电路的电路原理图。

具体实施方式 以下为对本发明的原理和具体实施的叙述。

现有交互式教学系统的工作原理如图1。包括设置在讲台的主机和由学生持有的投票机；投票机包括有输入键盘、编码电路和发送电路，输入键盘至少包括有三个选择开关；主机包括有接收电路和电脑，电脑也即一般的个人电子计算机，包括有显示器和电脑主机，可安装和运行需要的软件系统；投票机和主机之间采用有线或射频方式进行信号传送。这些都属于现有系统的技术。

图2是本发明新加装电路的原理图。本发明同样包含图1的电路组成，但为了简明跟图1相同的电路在图2没有画出。投票机的输入键盘包括有三只选择开关K1、K2和K3，K1代表正面回答（懂、明白、理解等），K2代表反面回答（不懂、不明白、不理解等），K3代表弃权不回答。选择开关采用普通开关，由学生根据需要而打开或关闭。本发明的投票机还包括有能够向外发出红外光（或称为红外线）的红外发光管LED，红外发光管的发光受选择开关控制。当选择开关K1接通时，电源E通过K1和限流电阻R1使红外发光管LED连续发光，当选择开关K2接通时，电源E通过K2接通闪光电路，闪光电路的输出通过R2使红外发光管LED以闪烁方式进行发光。闪光频率大概1到10赫兹。闪光电路是电子技术领域的简单技术。这样，当学生投票操作（打开）选择开关K1时，除了向编码电路输入正面投票信号之外，还使红外发光管LED以连续发光的方式发出红外光，当学生投票操作（打开）选择开关K2时，除了向编码电路输入反面投票信号之外，还使红外发光管以闪烁方式发出红外光，当学生投票操作（打开）选择开关K3时，则红外发光管不发光。

投票机的结构示意图如图3，投票机5包括有外壳51，外壳里面包含有电池、编码电路和发送电路，并设置有输入键盘52。在外壳的顶部位置向上设置有小孔54，小孔54里面安装有红外发光管53，红外发光管也即图2的LED，可采用红外遥控器所用的那种红外发射管。红外发光管的前面可安装有透明的玻璃罩或玻璃片用于保护红外发光管。

图4是本发明在教室的安装示意图。教室1在讲台2上面安装有主机3，主机包括有接收电路和电脑，电脑包括有显示器，接收电路可以是外置的或者是内置的，这些都是现有技术。在教室天花板上，大概讲台上方的位置安装有摄像头4，（或者称摄像机），市面上的普通摄像头都既能够拍摄可见光也能够拍摄到红外光，所以可用于拍摄学生图像和投票机红外发光管发出的红外光。摄像头4采用广角的摄像头，摄像角度由上向下朝向学生的方向，以便能够拍摄到全班学生的情况，必要时也可采用两只摄像头，或者采用可以转动的摄像头，通过老师的控制来改变拍摄角度。摄像头的视频输出连接到教师讲台上的电脑的输入端，（部分电脑具有直接的视频输入端，没有的可以加装视频输入卡），使得摄像头的视频信号能够在电脑显示器上显示出来。投票机5由各个学生持有，投票时可放置在书桌6上面，靠近学生的书桌一侧，既方便学生操作，又能够避免投票机发出的红外光被前排学生身体阻挡到。或者投票时老师让学生举起投票机，让红外发光管的发射窗口向着摄像头的方向。

这样，当学生在投票机上操作选择开关进行投票时，投票机还同时通过红外发光管以不同方式发出红外光。老师既可以在电脑上了解学生回答的整体情况，（以百分比或柱状图或饼状图等等进行显示），需要时还可以将电脑显示器切换到显示摄像头的视频信号，进一步了解到具体的各个学生的投票情况。由于红外光不会被人眼看到，所以每个学生发出的红外光信号不会被其他学生看到，能够保护学生隐私。而摄像头既能够拍摄到各个学生的可见光图像（普通图像），又能够拍摄到各个学生投票机发出的红外光信号，两者同时在讲台的主机显示器里面显示出来。老师便能够在显示器里面同时看到各个学生的图像及该学生的投票机发出的红外光信号，所以能够非常迅速且直观地了解各个具体学生对讲课的理解情况，知道哪些学生听懂听明白，哪些学生不懂不明白，哪些学生没有回答，以此来决定是否需要再次讲解，或课后对某个具体学生进行辅导。

图5是本发明的进一步改进，投票机的选择开关K1和K2采用按钮开关，（K3空置没有画出），在选择开关跟红外发光管LED之间，还连接有延时控制电路。延时控制电路在接收到选择开关的触发信号时打开输出使红外发光管发光，（当接收到K1的触发信号则输出使发光管LED连续发光，当接收到K2的触发信号则输出使发光管LED闪烁发光），经过一定时间的延时后，关闭输出使发光管停止发光。延时时间可以设置十几秒到1分钟，足够供老师从显示器了解情况。这样在学生每一次操作使发光管发光后，延时一定时间后自动关闭发光管发光，避免在下一次发生学生没有操作选择开关而发光管却还在按之前的状态进行发光的误导现象。延时控制电路是电子领域的普通技术，也可以跟原有投票机的电路结合在一起，电子领域技术人员根据上面的描述便可用各种电路来实现其功能，这里不做叙述。

Claims (4)

1.一种交互式教学系统，包括现有的主机和投票机；投票机由学生持有，包括有输入键盘、编码电路和发送电路；主机设置在讲台上，包括有接收电路和电脑；投票机和主机之间采用有线或射频方式进行信号连接；其特征在于：投票机还包括有能够向外发出红外光的红外发光管，红外发光管的发光受选择开关控制；主机还包括有能够拍摄可见光和红外光的摄像头；摄像头安装在教室上方，用于拍摄学生图像和投票机红外发光管发出的红外光；摄像头的视频输出连接到电脑的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种交互式教学系统，其特征在于：投票机的输入键盘至少包括有至少三个供学生选择投票的选择开关，其中一只选择开关打开时投票机的红外发光管以连续方式发出红外光，另一只打开时红外发光管以闪烁方式发出红外光，第三只打开时红外发光管不发光。

3.根据权利要求1所述的一种交互式教学系统，其特征在于：投票机的选择开关采用按钮开关，在选择开关跟红外发光管之间，还连接有延时控制电路，延时电路在接收到选择开关的触发信号时打开输出使红外发光管发光，经过一定时间的延时后，关闭输出使红外发光管停止发光。

4.根据权利要求1所述的一种交互式教学系统，其特征在于：使用中，当老师询问学生是否理解时，学生根据自己的情况操作选择开关，向编码电路输入投票信号，同时投票机控制红外发光管以不同方式发出红外光；老师通过在显示器里面同时看到各个学生的图像及该学生的投票机发出的红外光信号，能够迅速且直观地了解各个具体学生的投票情况。