CN107564350A - 实验室教学辅助系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室教学辅助系统，包括：N台IP摄像模块、教师控制模块、教学辅助模块和显示模块，其中：至少一台IP摄像模块拍摄教师实验台，其余的IP摄像模块拍摄各组学生实验台，将教师和各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流传送到教学辅助模块；教师控制模块，用于发送控制指令给教学辅助模块，并供教师监看视频画面和进行相应的控制操作；教学辅助模块，用于根据控制指令，将各路IP音视频流记录到相应的音视频文件中；显示模块，用于向学生展示相应的视频画面。本发明还公开了一种实验室教学辅助方法。本发明方便学生能清晰的观看老师的实验演示细节，提高了学习效率，方便老师调用视频进行讲解，便于实验室教学。

Description

实验室教学辅助系统及其方法

技术领域

本发明涉及音视频录制技术领域，更具体地，涉及一种实验室教学辅助系统及其方法。

背景技术

随着信息化技术在校园的推广，越来越多的学校采用了课程录制系统，利用该系统将教学，讲座，会场等现场实况的音频、视频甚至演示内容录制下来，制作成多媒体文件，有助于记忆、保存，可以让更多的人了解、回顾和学习。借助成熟的点播和直播技术，还能够应用于远程网络教学，通过网络发布所录制的内容，让更多的师生能够共享这些优质教学资源。

然而，学生上课避免不了在实验室做各种实验，现有的学生实验室，学生不能够清晰的观看老师的实验演示细节，老师也不能及时的对学生的实验操作作出相应的评价，整个实验下来，学生的理解程度不高，影响了学习效率，更不便于老师的授课。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实验室教学辅助系统及其方法，能够解决现有技术中存在的由于不能清晰的观看老师实验演示细节导致的学生理解程度不高、学习效率低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种实验室教学辅助系统，包括：N台IP摄像模块、教师控制模块、教学辅助模块和显示模块，其中：至少一台IP摄像模块拍摄教师实验台，将教师实验过程的音视频采集编码为IP音视频流；其余的IP摄像模块拍摄各组学生实验台，将各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流；所有IP音视频流通过以太网传送到教学辅助模块；教师控制模块，与教学辅助模块相连，用于发送控制指令给教学辅助模块，并供教师监看相应的视频画面和进行相应的控制操作；其中，控制指令为：开始上课、教师演示开始、教师演示结束、学生实验开始、学生实验结束、教师点评开始、教师点评结束和结束上课；教学辅助模块，分别与每台IP摄像模块、教师控制模块、显示模块相连，用于根据控制指令，将各路IP音视频流记录到相应的音视频文件中；显示模块，与教学辅助模块相连，用于向学生展示相应的视频画面。

优选地，当控制指令为教师演示开始时，教学辅助模块进入教师演示模式，记录该事件，并自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块供学生观看；当控制指令为教师演示结束时，教学辅助模块退出教师演示模式，记录该事件，并停止在显示模块上显示教师实验台的视频画面。

优选地，当控制指令为学生试验开始时，教学辅助模块进入学生实验模式，记录该事件，教师在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并对需要点评的学生实验的视频画面做出标记；当控制指令为学生实验结束时，教学辅助模块退出学生实验模式，记录该事件。

优选地，当控制指令为教师点评开始时，教学辅助模块进入实验点评模式，记录该事件，教师在教师控制模块上调取已记录的视频画面，同时自动显示到显示模块供学生观看；当控制指令为教师点评结束时，教学辅助模块退出实验点评模式，记录该事件。

优选地，当教学辅助模块处于实验点评模式时，教师对已调取的视频画面进行控制操作，包括：控制各路视频画面的播放、暂停、跳转。

另一方面，还提供了一种实验室教学辅助方法，包括：IP摄像模块分别拍摄教师实验台和各组学生实验台，将教师实验过程和各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流，并通过以太网传送到教学辅助模块；教师控制模块发送控制指令给教学辅助模块，其中控制指令为：开始上课、教师演示开始、教师演示结束、学生实验开始、学生实验结束、教师点评开始、教师点评结束和结束上课；教学辅助模块根据控制指令，将各路IP音视频流记录到相应的音视频文件中；显示模块向学生展示相应的视频画面。

优选地，当控制指令为教师演示开始时，教学辅助模块进入教师演示模式，记录该事件，并自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块供学生观看；当控制指令为教师演示结束时，教学辅助模块退出教师演示模式，记录该事件，并停止在显示模块上显示教师实验台的视频画面。

优选地，当控制指令为学生试验开始时，教学辅助模块进入学生实验模式，记录该事件，教师在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并对需要点评的学生实验的视频画面做出标记；当控制指令为学生实验结束时，教学辅助模块退出学生实验模式，记录该事件。

优选地，当控制指令为教师点评开始时，教学辅助模块进入实验点评模式，记录该事件，教师在教师控制模块上调取已记录的视频画面，同时自动显示到显示模块供学生观看；当控制指令为教师点评结束时，教学辅助模块退出实验点评模式，记录该事件。

优选地，当教学辅助模块处于实验点评模式时，教师对已调取的视频画面进行控制操作，包括：控制各路视频画面的播放、暂停、跳转。

本发明的技术效果：

1.由于本发明的系统中设置了教学辅助模块，当教学辅助模块处于教师演示模式时，可以自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块上，方便了实验室学生能够清晰的观看老师的演示细节，提高了学生的理解程度，增强了学习效率；

2.当教学辅助模块处于学生实验模式时，老师可以在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并可以对每路视频画面做标记，以便后续讲课时快速定位该视频画面；

3.当教学辅助模块处理实验点评模式时，老师可以方便的调取之前录制的视频画面进行对比和讲解，同时还可以自动将调取的视频画面显示在显示模块上，在学生观看过程中，老师还可以控制各路视频画面的播放、暂停或跳转，使学生更加容易的接受老师讲课内容，同时，更加方便老师教学。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例一的实验室教学辅助系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例二的实验室教学辅助方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

实施例一

图1示出了根据本发明实施例一的实验室教学辅助系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：N台IP摄像模块10、教师控制模块20、教学辅助模块30和显示模块40，其中：

至少一台IP摄像模块10拍摄教师实验台，将教师实验过程的音视频采集编码为IP音视频流；其余的IP摄像模块10拍摄各组学生实验台，将各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流；所有IP音视频流通过音视频输出接口经以太网传送到教学辅助模块30；

其中，如果是两台及两台以上的IP摄像模块拍摄教师实验台的话，IP摄像模块是从不同角度来拍摄的；

IP摄像模块为高清IP摄像机或是标清IP摄像机，在此不做限定；

教师控制模块20，与教学辅助模块30相连，用于发送控制指令给教学辅助模块30，并供教师监看相应的视频画面和进行相应的控制操作；

其中，控制指令为：开始上课、教师演示开始、教师演示结束、学生实验开始、学生实验结束、教师点评开始、教师点评结束和结束上课；

教学辅助模块30，包括音视频采集器、控制指令接收接口、音视频记录器和视频文件输出接口，通过音视频采集器与每台IP摄像模块10连接，通过控制指令接收接口以及视频文件输出接口与教师控制模块20连接、通过视频文件输出接口与显示模块40连接，用于通过控制指令接收接口接收教师控制装置20发来的控制指令，根据控制指令，音视频记录器将通过音视频采集器采集来的各路IP音视频流记录到相应的音视频文件中并通过视频文件输出接口将音视频文件输出至教师控制装置20和显示装置40；

显示模块40，与教学辅助模块30相连，用于向学生展示相应的视频画面。

其中，显示模块可以是投影仪，也可以是大尺寸屏幕，在此不做限定。

其中，教师控制模块20为带有显示屏的控制台，在显示屏上的相应区域设置有开始上课按钮、教师演示开始按钮、教师演示结束按钮、学生实验开始按钮、学生实验结束按钮、教师点评开始按钮、教师点评结束按钮和结束上课按钮；

当教师点击开始上课按钮时，教师控制模块发送开始上课指令给教学辅助模块，此时，教学辅助模块开始记录各路IP音视频流，并使用教学辅助模块内部产生的时间码、将各路IP音视频进行严格对齐；当教师点击结束上课按钮时，教师控制模块发送结束上课指令给教学辅助模块，此时教学辅助模块停止记录各路IP音视频流。

当教师点击教师演示开始按钮时，教师控制模块发送教师演示开始指令给教学辅助模块，此时，教学辅助模块进入教师演示模式，记录该事件，并自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块供学生观看；当教师点击教师演示结束按钮时，教师控制模块发送教师演示结束指令给教学辅助模块，此时，教学辅助模块退出教师演示模式，记录该事件，并停止在显示模块上显示教师实验台的视频画面，将教师演示过程这一事件的始末记录下来，便于教师后期调用；其中，如果是多台IP摄像模块拍摄教师实验台时，教学辅助模块将默认一路视频画面为主视频画面自动将该路视频画面显示到显示模块供学生观看，方便了实验室学生能够清晰的观看老师的演示细节，提高了学生的理解程度，增强了学习效率，同时，由于在每个模式下都有记录相应的始末时间，方便了老师后续对各路视频画面的调用。

当教师点击学生实验开始按钮时，教师控制模块发送学生实验开始指令给教学辅助模块，教学辅助模块进入学生实验模式，记录该事件，教师在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并对需要点评的学生实验的视频画面做出标记(比如，A组学生实验有的地方需要指正或说明，则教师对A组学生实验过程这一路视频做出相应的标记，以便于点评的时候迅速找到该路视频文件)；当教师点击学生实验结束按钮时，教师控制模块发送学生实验结束指令给教学辅助模块，教学辅助模块退出学生实验模式，记录该事件，将学生实验过程这一事件的始末记录下来，便于教师后期调用。

当教师点击教师点评开始按钮时，教师控制模块发送教师点评开始指令给教学辅助模块，教学辅助模块进入实验点评模式，记录该事件，教师在教师控制模块上调取已记录的视频画面，同时自动显示到显示模块供学生观看；当教师点击教师点评结束按钮时，教师控制模块发送教师点评结束指令给教学辅助模块，教学辅助模块退出实验点评模式，记录该事件，将教师点评过程这一事件的始末记录下来，便于教师后期调用。

当然，老师可以调用一路视频画面全屏观看，也可以调用多路视频画面对比观看，教师对已调取的视频画面可以进行控制操作，该控制操作包括控制各路视频画面的播放、暂停、跳转。

当然，教师演示模式、学生实验模式和实验点评模式这些事件，在上课过程中可以根据教师上课的需要多次安排，没有严格的次数的顺序要求。

本发明的实施例由于系统中设置了教学辅助模块，当教学辅助模块处于教师演示模式时，可以自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块上，方便了实验室学生能够清晰的观看老师的演示细节，提高了学生的理解程度，增强了学习效率；当教学辅助模块处于学生实验模式时，老师可以在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并可以对每路视频画面做标记，以便后续讲课时快速定位该视频画面；当教学辅助模块处理实验点评模式时，老师可以方便的调取之前录制的视频画面进行对比和讲解，同时还可以自动将调取的视频画面显示在显示模块上，在学生观看过程中，老师还可以控制各路视频画面的播放、暂停或跳转，使学生更加容易的接受老师讲课内容，同时，更加方便老师教学。

实施例二

图2示出了根据本发明实施例二的实验室教学辅助方法的流程图，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S201，IP摄像模块分别拍摄教师实验台和各组学生实验台，将教师实验过程和各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流，并通过以太网传送到教学辅助模块；

其中，如果是两台及两台以上的IP摄像模块拍摄教师实验台的话，IP摄像模块是从不同角度来拍摄的；

IP摄像模块为高清IP摄像机或是标清IP摄像机，在此不做限定；

步骤S202，教师控制模块发送控制指令给教学辅助模块；

其中控制指令为：开始上课、教师演示开始、教师演示结束、学生实验开始、学生实验结束、教师点评开始、教师点评结束和结束上课；

步骤S203，教学辅助模块根据控制指令，将各路IP音视频流记录到相应的音视频文件中；

步骤S204，显示模块向学生展示相应的视频画面。

其中，显示模块可以是投影仪，也可以是大尺寸屏幕，在此不做限定。

其中，教师控制模块20为带有显示屏的控制台，在显示屏上的相应区域设置有开始上课按钮、教师演示开始按钮、教师演示结束按钮、学生实验开始按钮、学生实验结束按钮、教师点评开始按钮、教师点评结束按钮和结束上课按钮；

当教师点击开始上课按钮时，教师控制模块发送开始上课指令给教学辅助模块，此时，教学辅助模块开始记录各路IP音视频流，并使用教学辅助模块内部产生的时间码、将各路IP音视频进行严格对齐；当教师点击结束上课按钮时，教师控制模块发送结束上课指令给教学辅助模块，此时教学辅助模块停止记录各路IP音视频流。

当教师点击教师演示开始按钮时，教师控制模块发送教师演示开始指令给教学辅助模块，此时，教学辅助模块进入教师演示模式，记录该事件，并自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块供学生观看；当教师点击教师演示结束按钮时，教师控制模块发送教师演示结束指令给教学辅助模块，此时，教学辅助模块退出教师演示模式，记录该事件，并停止在显示模块上显示教师实验台的视频画面，将教师演示过程这一事件的始末记录下来，便于教师后期调用；其中，如果是多台IP摄像模块拍摄教师实验台时，教学辅助模块将默认一路视频画面为主视频画面自动将该路视频画面显示到显示模块供学生观看，方便了实验室学生能够清晰的观看老师的演示细节，提高了学生的理解程度，增强了学习效率，同时，由于在每个模式下都有记录相应的始末时间，方便了老师后续对各路视频画面的调用。

当教师点击学生实验开始按钮时，教师控制模块发送学生实验开始指令给教学辅助模块，教学辅助模块进入学生实验模式，记录该事件，教师在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并对需要点评的学生实验的视频画面做出标记(比如，A组学生实验有的地方需要指正或说明，则教师对A组学生实验过程这一路视频做出相应的标记，以便于点评的时候迅速找到该路视频文件)；当教师点击学生实验结束按钮时，教师控制模块发送学生实验结束指令给教学辅助模块，教学辅助模块退出学生实验模式，记录该事件，将学生实验过程这一事件的始末记录下来，便于教师后期调用。

当教师点击教师点评开始按钮时，教师控制模块发送教师点评开始指令给教学辅助模块，教学辅助模块进入实验点评模式，记录该事件，教师在教师控制模块上调取已记录的视频画面，同时自动显示到显示模块供学生观看；当教师点击教师点评结束按钮时，教师控制模块发送教师点评结束指令给教学辅助模块，教学辅助模块退出实验点评模式，记录该事件，将教师点评过程这一事件的始末记录下来，便于教师后期调用。

当然，老师可以调用一路视频画面全屏观看，也可以调用多路视频画面对比观看，教师对已调取的视频画面可以进行控制操作，该控制操作包括控制各路视频画面的播放、暂停、跳转。

当然，教师演示模式、学生实验模式和实验点评模式这些事件，在上课过程中可以根据教师上课的需要多次安排，没有严格的次数的顺序要求。

本发明的实施例当教学辅助模块处于教师演示模式时，可以自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块上，方便了实验室学生能够清晰的观看老师的演示细节，提高了学生的理解程度，增强了学习效率；当教学辅助模块处于学生实验模式时，老师可以在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并可以对每路视频画面做标记，以便后续讲课时快速定位该视频画面；当教学辅助模块处理实验点评模式时，老师可以方便的调取之前录制的视频画面进行对比和讲解，同时还可以自动将调取的视频画面显示在显示模块上，在学生观看过程中，老师还可以控制各路视频画面的播放、暂停或跳转，使学生更加容易的接受老师讲课内容，同时，更加方便老师教学。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：当教学辅助模块处于教师演示模式时，可以自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到显示模块上，方便了实验室学生能够清晰的观看老师的演示细节，提高了学生的理解程度，增强了学习效率；当教学辅助模块处于学生实验模式时，老师可以在教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并可以对每路视频画面做标记，以便后续讲课时快速定位该视频画面；当教学辅助模块处理实验点评模式时，老师可以方便的调取之前录制的视频画面进行对比和讲解，同时还可以自动将调取的视频画面显示在显示模块上，在学生观看过程中，老师还可以控制各路视频画面的播放、暂停或跳转，使学生更加容易的接受老师讲课内容，同时，更加方便老师教学。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实验室教学辅助系统，其特征在于，包括：N台IP摄像模块、教师控制模块、教学辅助模块和显示模块，其中：

至少一台所述IP摄像模块拍摄教师实验台，将教师实验过程的音视频采集编码为IP音视频流；其余的所述IP摄像模块拍摄各组学生实验台，将各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流；所有所述IP音视频流通过以太网传送到所述教学辅助模块；

所述教师控制模块，与所述教学辅助模块相连，用于发送控制指令给所述教学辅助模块，并供教师监看相应的视频画面和进行相应的控制操作；

其中，所述控制指令为：开始上课、教师演示开始、教师演示结束、学生实验开始、学生实验结束、教师点评开始、教师点评结束和结束上课；

所述教学辅助模块，分别与每台所述IP摄像模块、所述教师控制模块、所述显示模块相连，用于根据所述控制指令，将各路所述IP音视频流记录到相应的音视频文件中；

所述显示模块，与所述教学辅助模块相连，用于向学生展示相应的视频画面。

2.根据权利要求1所述的实验室教学辅助系统，其特征在于，当所述控制指令为所述教师演示开始时，所述教学辅助模块进入教师演示模式，记录该事件，并自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到所述显示模块供学生观看；当所述控制指令为所述教师演示结束时，所述教学辅助模块退出所述教师演示模式，记录该事件，并停止在所述显示模块上显示教师实验台的视频画面。

3.根据权利要求1所述的实验室教学辅助系统，其特征在于，当所述控制指令为所述学生试验开始时，所述教学辅助模块进入学生实验模式，记录该事件，教师在所述教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并对需要点评的学生实验的视频画面做出标记；当所述控制指令为所述学生实验结束时，所述教学辅助模块退出所述学生实验模式，记录该事件。

4.根据权利要求1所述的实验室教学辅助系统，其特征在于，当所述控制指令为所述教师点评开始时，所述教学辅助模块进入实验点评模式，记录该事件，教师在所述教师控制模块上调取已记录的视频画面，同时自动显示到所述显示模块供学生观看；当所述控制指令为所述教师点评结束时，所述教学辅助模块退出所述实验点评模式，记录该事件。

5.根据权利要求4所述的实验室教学辅助系统，其特征在于，当所述教学辅助模块处于实验点评模式时，教师对已调取的视频画面进行控制操作，包括：控制各路视频画面的播放、暂停、跳转。

6.一种实验室教学辅助方法，其特征在于，包括：

IP摄像模块分别拍摄教师实验台和各组学生实验台，将教师实验过程和各组学生实验过程的音视频采集编码为IP音视频流，并通过以太网传送到教学辅助模块；

教师控制模块发送控制指令给所述教学辅助模块，其中所述控制指令为：开始上课、教师演示开始、教师演示结束、学生实验开始、学生实验结束、教师点评开始、教师点评结束和结束上课；

所述教学辅助模块根据所述控制指令，将各路所述IP音视频流记录到相应的音视频文件中；

显示模块向学生展示相应的视频画面。

7.根据权利要求6所述的实验室教学辅助方法，其特征在于，当所述控制指令为所述教师演示开始时，所述教学辅助模块进入教师演示模式，记录该事件，并自动将拍摄教师实验台的视频画面显示到所述显示模块供学生观看；当所述控制指令为所述教师演示结束时，所述教学辅助模块退出所述教师演示模式，记录该事件，并停止在所述显示模块上显示教师实验台的视频画面。

8.根据权利要求6所述的实验室教学辅助方法，其特征在于，当所述控制指令为所述学生试验开始时，所述教学辅助模块进入学生实验模式，记录该事件，教师在所述教师控制模块上监看各组学生的实验过程，并对需要点评的学生实验的视频画面做出标记；当所述控制指令为所述学生实验结束时，所述教学辅助模块退出所述学生实验模式，记录该事件。

9.根据权利要求6所述的实验室教学辅助方法，其特征在于，当所述控制指令为所述教师点评开始时，所述教学辅助模块进入实验点评模式，记录该事件，教师在所述教师控制模块上调取已记录的视频画面，同时自动显示到所述显示模块供学生观看；当所述控制指令为所述教师点评结束时，所述教学辅助模块退出所述实验点评模式，记录该事件。

10.根据权利要求9所述的实验室教学辅助方法，其特征在于，当所述教学辅助模块处于实验点评模式时，教师对已调取的视频画面进行控制操作，包括：控制各路视频画面的播放、暂停、跳转。