CN108364518A - 一种基于全景教学模式的师生互动过程记录方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于全景教学模式的师生互动过程记录方法，本方法包括以下步骤：老师客户端对老师的语音和动作进行记录；学生客户端记录描述学生的操作过程并发送给老师客户端；老师客户端收到学生客户端发送的操作数据后进行解析、还原渲染，同时，记录下老师客户端收到此操作数据的时间，并将此时间和收到的所述操作数据一起进行处理，将收到的学生操作数据增加时间参数并进行记录；启动监听程序来接收从服务器端传来的学生声音直播流，记录下接收到学生语音的具体时间并进行转码记录。本发明采用行为描述、网络传输和渲染还原的模式，降低互联网远程直播授课的带宽占用量，实现学生互动动作、语音的记录，并做到记录下来的流程，和老师现场授课时的流程一致，在教育信息化领域等领域具有广阔的运用空间。
Description
技术领域
本发明涉及教育信息化技术领域，具体涉及一种基于全景教学模式的师生互动过程记录方法。本方法可广泛应用于教育信息化教学；特别是远程互动教学等领域。
背景技术
“教育”从本质上讲是一种人际交往系统，由交往双方的主体构成，教育以经验、知识的传递为主要内容，所谓“传递”是由传授者(老师)与接受者(学生)双方协调一致的交往活动构成，这就要求教育不能只强调“教”的一面而忽视“学”的一面，教育不是单方、单向式的，而是双方、双向式的活动，各自以对方的活动来调节自身活动，是一种积极的互动关系。教育信息化就是要把这种互动关系通过信息化的技术手段充分实现在这个过程中，要克服两个难点，一是信息化技术本身；二是互动关系的实现方式，其实质就是把老师与学生的互动关系借助信息化的技术手段实现。
现在，越来越多的人利用互联网学习新知识，在教育领域，教育信息化技术的发展更是日新月异，学生可以通过互联网观看老师的授课，随着网络技术及多媒体技术的发展，学生在这个过程中已经可以和老师进行互动交流。例如：在同一块虚拟黑板上，学生和老师都可以进行书写、绘制等操作，从而达到和现实课堂中，学生到黑板上答题一样的互动教学效果。而在信息化教学中，为了回放互动过程或将互动过程保存，这些上课时的互动过程都需要记录下来。由于学生客户端只针对某一个特定的学生，而录制过程需要采集各个学生的操作数据，因此这个录制过程不能由学生客户端来实现，一般由服务器或老师客户端来实现。考虑到网络延迟、录制形成的文件的可操控性、回放时与老师授课现场画面一致等因素，采用老师客户端录制比较合理。
学生的操作数据通过互联网进行传输，在到达老师客户端后，由渲染程序即时解析并渲染还原，从而使老师能够看到学生的操作结果(书写、画图等)。在此过程中，学生并未实际触碰老师客户端的任何硬件设备，所有的画面均有系统根据接收到的操作数据自动渲染生成。由于学生客户端不需要记录，所以学生的动作数据中并不包括时间数据。而课程录制程序是运行在老师客户端，根据老师对硬件的操作来进行录制的。因此，老师的操作和学生的操作属于两路产生方式完全不同的操作信号。由于学生的操作并未实际发生在老师客户端，因此无法由硬件操作事件触发录制程序。
另外，由于教学是双方互动的过程，在实际的网络互动教学过程中，一节课程的完整记录应该包含老师和发言学生的全部交互过程，学生的动作和语音都需要记录下来。但在实现记录学生的语音时，存在以下问题：
学生的发言声音是通过网络进行传输的，并没有通过老师客户端的麦克风进行采集，而一般的远程教学平台都是应用级的软件，只能提供系统软件提供的接口——通过麦克风采集声音，无法获取到通过网络进行传输的声音信号。另外，由于系统本身可能也需要播放声音，如老师播放的视频的背景声，因此也不能采用传统内录方式。
综上所述，如何实现对整个互动教学过程的完整采集记录就是现有技术中存在的一个难题。
发明内容
为了解决上述现有技术中出现的问题，本发明提供一种基于全景教学模式的师生互动过程记录方法。所述记录方法包括以下步骤：
步骤1、以动作类型、动作描述数据、动作携带数据和动作出现的时间的数据结构，描述老师的操作过程；麦克风采集老师的语音，老师客户端对上述语音和动作进行记录；
在上述数据结构中，动作类型用来标识当前动作的作用，如粉笔书写、教杆指引、绘制图形、插入多媒体文件等常见的课堂教学动作；动作描述数据，用来对当前动作的实现过程进行详细的描述，如粉笔的书写路径、教杆的指引路径等。每一种动作，都有对应的动作描述数据与其对应。动作携带数据则是一个扩展结果，可以为空，也可以携带必要的数据，使数据结构具有较好的扩展性和兼容性。
由于老师客户端需要进行动作录制，并进行回放，因此老师客户端的数据必须携带时间数据(即动作出现的时间)，用于确认这一动作是在讲课过程中的哪一个时刻出现的；这里所说的时刻，是以老师开始讲课的时间为起点，到当前这个动作出现所经过的时间，该时间可以用时间点表征。
步骤2、学生客户端以动作类型、动作描述数据、动作携带数据的数据结构，描述学生的操作过程并发送给老师客户端；
步骤3、老师客户端收到步骤2的学生客户端发送的操作数据后进行解析，并通过图形算法进行还原渲染。同时，记录下老师客户端收到此操作数据的时间，并将此时间和步骤2收到的所述操作数据一起进行处理，将步骤2收到的学生操作数据增加时间参数，使其成为符合步骤1所要求的数据结构，并进行记录。
步骤4、启动监听程序，用来接收从服务器端传来的学生声音直播流，记录下开始接收到学生语音的具体时间，并进行转码记录，随着学生的发言，逐步将声音流转录为可以本地播放的声音文件；
步骤5、在老师的录制数据中，增加一个新的动作。动作类型为“学生发言”，动作描述数据为“录制形成的语音文件路径”，动作携带数据为空。从而保证在课程回放时，播放程序可以获取到语音文件的路径，并在合适的时间开始学生声音的播放。
这样一来，将由老师客户端来完成师生互动过程的记录，从而保证了动作和语音记录下来的时间，和老师看到的、听到的时间是完全一致的。老师对这一互动动作的讲解，也可以准确的记录下来，由于时间参数是根据老师客户端收到这一动作的时刻来确认的，因此，记录下来的结果会完全符合老师在实际课堂中看到的情况，从而最大程度减小由于网络的延迟而导致记录出现偏差。
而学生发言的声音，则同时、同步地记录下来，形成可播放的音频文件。由于步骤4所述的监听程序记录下了学生开始发言的时间，因此，可以保证学生的动作、语音和老师的动作、语音，实现精确还原。
本发明的有益效果：
本发明由于采用了行为描述、网络传输和渲染还原的模式，可以在极大降低互联网上进行远程直播授课时的带宽占用量的前提下，同时实现学生互动行为、学生互动语音的记录。并做到记录下来的流程，和老师现场授课时的流程完全一致，不受网络延迟的影响。由于采用动作类型、动作描述数据、动作携带数据和动作出现的时间的数据结构描述老师的操作过程；老师的动作不会全程采集，另外，学生的语音数据也不是全程采集，所以单位时间内的数据传输量比较小，适用于低带宽互联网的远程信息化教学，本发明在教育信息化领域、远程交互会议等领域具有广阔的运用空间。
附图说明
附图1是本发明师生互动过程记录方法示意图。
附图2为本发明录制数据文件的数据结构示意图。
具体实施方式
如附图1所示，学生客户端将硬件采集到的学生语音和学生动作发送到老师客户端。经过老师客户端的处理，在学生动作数据的基础上增加时间参数，使之成为符合老师客户端记录标准的数据。通过监听程序，监听并转换学生的语音信号，形成本地的声音文件。并在收到声音信号的时候，向录制序列中增加一个“学生发言”的动作，路径数据(动作描述数据)即为生成的本地声音文件的路径。从而使录制数据文件内的动作和语音可以和时间一一对应，实现对学生发言和互动操作的完整、准确的记录过程。
具体为：步骤1、以动作类型、动作描述数据、动作携带数据和动作出现的时间的数据结构，描述老师的操作过程；麦克风采集老师的语音，老师客户端对上述语音和动作进行记录；
在上述数据结构中，动作类型用来标识当前动作的作用，如粉笔书写、教杆指引、绘制图形、插入多媒体文件等常见的课堂教学动作；动作描述数据，用来对当前动作的实现过程进行详细的描述，如粉笔的书写路径、教杆的指引路径等。每一种动作，都有对应的动作描述数据与其对应。动作携带数据则是一个扩展结果，可以为空，也可以携带必要的数据，使数据结构具有较好的扩展性和兼容性。
由于老师客户端需要进行动作录制，并进行回放，因此老师客户端的数据必须携带时间数据(即动作出现的时间)，用于确认这一动作是在讲课过程中的哪一个时刻出现的；这里所说的时刻，是以老师开始讲课的时间为起点，到当前这个动作出现所经过的时间，该时间可以用时间点表征。
步骤2、学生客户端以动作类型、动作描述数据、动作携带数据的数据结构，描述学生的操作过程并发送给老师客户端；
步骤3、老师客户端收到步骤2的学生客户端发送的操作数据后进行解析，并通过图形算法进行还原渲染。同时，记录下老师客户端收到此操作数据的时间，并将此时间和步骤2收到的所述操作数据一起进行处理，将步骤2收到的学生操作数据增加时间参数，使其成为符合步骤1所要求的数据结构，并进行记录。
步骤4、启动监听程序，用来接收从服务器端传来的学生声音直播流，记录下开始接收到学生语音的具体时间，并进行转码记录，随着学生的发言，逐步将声音流转录为可以本地播放的声音文件；
步骤5、在老师的录制数据中，增加一个新的动作。动作类型为“学生发言”，动作描述数据为“录制形成的语音文件路径”，动作携带数据为空。从而保证在课程回放时，播放程序可以获取到语音文件的路径，并在合适的时间开始学生声音的播放。
最后形成的录制数据文件中包含时间数据、老师的语音和动作以及学生的语音和动作，其中老师的语音全程记录。
附图2是本发明录制数据文件的数据结构示意图，1、2、3、4、5……代表老师或学生(可以为多个学生)的动作数据，按照动作发生或接收的时间顺次记录，老师的动作数据以动作发生的时间为准，多个学生的动作数据以老师客户端接收到各操作数据的具体时间为准；a、b、c、d、e……为学生(可以为多个学生)的语音数据，按照老师客户端接收到语音数据的具体时间，顺次进行转码记录；老师的语音全程记录。
Claims (3)
1.一种基于全景教学模式的师生互动过程记录方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、以动作类型、动作描述数据、动作携带数据和动作出现的时间的数据结构，描述老师的操作过程；麦克风采集老师的语音，老师客户端对上述语音和动作进行记录；
步骤2、学生客户端以动作类型、动作描述数据、动作携带数据的数据结构，描述学生的操作过程并发送给老师客户端；
步骤3、老师客户端收到步骤2的学生客户端发送的操作数据后进行解析，并通过图形算法进行还原渲染，同时，记录下老师客户端收到此操作数据的时间，并将此时间和步骤2收到的所述操作数据一起进行处理，将步骤2收到的学生操作数据增加时间参数，使其成为符合步骤1所要求的数据结构，并进行记录；
步骤4、启动监听程序，用来接收从服务器端传来的学生声音直播流，记录下开始接收到学生语音的具体时间，并进行转码记录，随着学生的发言，逐步将声音直播流转录为可以本地播放的声音文件；
步骤5、在老师的录制数据中，增加一个新的动作，动作类型为“学生发言”，动作描述数据为“录制形成的语音文件路径”，动作携带数据为空，从而保证在课程回放时，播放程序可以获取到语音文件的路径，并在合适的时间开始学生声音的播放。
2.根据权利要求1所述的基于全景教学模式的师生互动过程记录方法，其特征在于，所述录制数据中，老师的语音全程记录。
3.根据权利要求1所述的基于全景教学模式的师生互动过程记录方法，其特征在于，步骤1或2的数据结构中，动作类型用来标识当前动作的作用，动作描述数据用来对当前动作的实现过程进行详细的描述，每一种动作都有对应的动作描述数据与其对应，动作携带数据是一个扩展结果，可以为空，也可以携带数据。
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