CN108711320B - 一种基于网络的沉浸式在线教育系统和方法 - Google Patents
一种基于网络的沉浸式在线教育系统和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于网络的沉浸式在线教育系统和方法，该系统包括：学生终端、教师终端、以及系统服务器；其中，学生终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；教师终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；系统服务器包括存储器、中央处理器、接收与发射模块。本发明解决了现有技术中，在线教育难以满足在职人员的随时随地学习的需求，学生能够形成完整的学习思维模式，不因身体的其他行动而中断对于知识的积累和学习，并能够最大化的利用时间，以保证学习的质量。
Description
技术领域
本发明涉及在线教育方法和系统，特别涉及一种针对在职成人的基于网络的沉浸式在线教育系统和方法。
背景技术
当前，在竞争激烈的社会，每一个人都需要不断提升自己，尤其是对于希望改变自己工作的在职人员或者是大学毕业的待业人员。通常上述提升需要不同类型的认证考试，成人继续教育有学历教育、外语学习、公务员考试几种。对于成人而言，大多数在大学毕业后从事固定或不固定的工作，而对于自学人员来说，学习的时间、及时的复习、与同伴的沟通和及时得到指导是最为重要的。
随着计算机网络的发展，教育领域也受其影响越发地向着线上、远程教学发展，教学从线下课堂移到了线上，已有很多教育机构推出了在线课程，以满足自学的时间和地点需求。
例如，公开号为CN107203953A的一种基于互联网、表情识别和音频识别的教学系统及其实现方法，利用基于表情识别技术和音频识别技术来对用户的学习过程进行精确采样和智能分析与评价，用户可根据年龄、性别、所在位置、语言能力、兴趣、教学水平、课程定价、课程内容、授课时间搜索在线教学课程，系统自动匹配教学课程进行播放。
又如，公开号为CN107451758A的在线教学系统的任务分发方法、装置、服务器及存储介质，提供了一种在线教学系统的任务分发方法、装置、服务器及存储介质，该方法包括：当接收来自学习用户的作业分配请求时，获取预先设置的学习任务流，该学习任务流由多个关联的学习任务组成，根据学习用户的任务完成历史记录，从学习任务流中获取分配给学习用户的学习任务，将获取的学习任务分发给学习用户，从而针对学习用户任务完成历史记录向学习用户针对性分发学习任务，实现了学习任务的差异性分发，提高了在线教学系统的可用性。
又如，公开号为CN101105854A的基于决策树的远程教育环境中学生情况在线检测方法，利用数据挖掘技术，对学生的学习情况进行判断，给教师提供了在每一个知识点的学生情况检测结果，让教师能够了解总体的学习分布情况以及学生在不同知识点学习情况的变动，从而帮助教师进行相应的教学进度调整和个性化辅导，可以用于提高了网络教育环境下的教学质量。
又如，公开号为CN103118131A的一种基于云平台的浸入式教育系统及方法，通过云计算先进的软件体系架构结合浸入式教育先进教育理念和模式，解决当代教育领域教育资源不平衡、教学质量整体水平不高、教学成本比较高的问题；同时本发明所示的浸入式教育系统和方法，不仅能够解决数据互联互通问题，消除信息孤岛，实现资源整合与共享；而且未来能够灵活地应对需求发展，可以根据需求的发展变化，在此平台上快速开发建设丰富多样的教育应用；同时保证这些应用有机统一，集成创新，发挥最大效益。
又如，公开号为CN107203953A的一种基于互联网、表情识别和语音识别的教学系统及其实现方法，利用云平台，结合终端设备，是一款具有移动性、娱乐性和社交性等特点的教学软件，可以提供给学生课外随时随地自学的机会，辅助真人在线教学模式，从而改进传统的对外汉语教学模式。
又如，公开号为CN107480872A的一种基于数据交换网络的在线教学考评系统及方法，获取学生的生理状态数据，提高了对学生生理状态评估的准确性，对学生的教学和考评进行基于生理状态的针对性调整，同时使得学生在更为接近真实工作状态下进行学习。
再如，公开号为CN203706473U的一种远程网络教学系统，能够远程监控学习环境，了解学生的身体状况，并且能够对学生的学习进行监控。
但上述发明以及现有技术中的缺陷在于，或者仅能提供同一类型的教学内容，多数为视频教学课程，对于学生的实际参与课程情况考虑的较少，或者仅针对学习进行监控，或者仅对学生提供学习平台进行特定时段的学习，作为线下教学的补充，上述发明难以满足部分学生随时随地、全天候浸入式学习的需要，并且难以激发学生内心对学习的渴求。
具体而言，对于很多在职考生，在工作日需要乘坐公共交通工具或驾车上下班，在此过程中，由于公共交通工具的拥挤或者为了保证驾驶安全，视频课程是不适宜的；又如，在从事较为枯燥工作的时段(例如在值班室夜班值守)，在职考生有较多的时间可以进行视频课程的学习；再如，在睡前或起床后，为了巩固和复习此前学过的知识，考生需要借助仅包含知识点的纯文本文档进行学习；再如，为了强身健体，考生在进行跑步等健身活动中也希望能够进行学习和测验。也就是说，考生希望从早起、上班路上、在公司、下班路上、健身活动中、睡前这些时间中，或者其他更多的诸如独自吃饭的时间内进行全面的浸入式学习和复习，从而获得最佳的学习效果。但现有的教学系统不能够根据考生的需求进行自适应调整，因此无法提供满足考生随时随地学习的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种在线教育方法和系统，以解决现有技术中，考生难以得到真正的浸入式学习的技术问题。
本文所述的沉浸式学习，是指，从学生起床开始到睡觉为止，在不妨碍其他活动的情形下，向学生持续的提供新知识的教授和以往知识的复习。
根据本发明的一个目的，提供一种基于网络的沉浸式在线教育系统和方法，包括：学生终端、教师终端、以及系统服务器；其中，学生终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；教师终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；系统服务器包括存储器、中央处理器、接收与发射模块。
学生终端设有学生状态检测装置、学生课业模块、以及沉浸式教学匹配模块；
教师终端设有授课教师模块、自习课教师模块以及课程督导教师模块；
学生状态检测装置包括：学生终端动作检测模块、学生终端位置信息检测模块、学生生理信息检测模块、学生环境信息检测模块、学生终端外设检测模块；
学生课业模块包括学生目标模块、学生学习进度模块、学生历史成绩模块、学生测试模块；
所述的学生目标模块，根据学生自身期望达到的学习程度和预期时间，根据教学要求，生成达成所述期望的个性化教学大纲；
沉浸式教学匹配模块根据学生状态检测装置检测到的学生所处状态和课业模块提供的学生课业情况，计算出适于当前学生所处状态的沉浸式教学模式的教学内容，并向系统服务器发送学习请求指令；系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课模式或自习课模式向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令；
所述的符合教学模式要求的教学内容是基于个性化教学大纲的知识点内容；
授课教师模块设有教学大纲调取模块、学生状态显示模块、学生课业显示模块；学生课业显示模块显示学生课业模块提供的学生课业情况；
学生状态显示模块显示学生状态检测装置提供的学生状态；
授课教师根据学生状态、学生学习进度、学生历史成绩通过教师终端与学生终端进行连接和实时授课并根据学生测试模块提供的教学目标测试内容进行测试；
自习课教师模块设有群组学生状态显示模块，用于显示同时位于自习模式学生的状态，自习课教师仅在学生学习状态异常以及学生提问时对学生进行询问或答疑。
课程督导教师模块设有教学大纲调取模块、学生状态显示模块、学生课业显示模块、学生学生目标模块；
课程督导教师仅关注学生学习课业进度与学生目标相关性，当学生课业进度低于完成目标的进度值以致存在无法按期完成进度的风险，且在一定时间内未完成持续的沉浸式学习时，课程督导教师通过课程督导模块与学生进行沟通，从而使得学生意识到需要加快进度，或者，调整目标。
学生终端动作检测模块包括陀螺仪和/或加速度传感器，用于检测学生处于静止状态还是处于运动状态；
学生终端位置信息检测模块包括GPS模块和/或高度传感器，用于检测学生的位置和/或高度信息；
学生生理信息检测模块包括血压检测装置、和/或脉搏检测装置、和/或疲劳度检测装置，用于检测学生生理参数；
学生环境信息检测模块包括光线传感器和/或声音传感器，用于检测学生学习环境信息；
学生终端外设检测模块包括无线检测装置和/或有线检测装置，用于检测学生当前可用外设。
所述沉浸式教学模式，包括文本教学模式、音频教学模式以及视听教学模式，系统服务器根据学生状态实时向学生提供上述三种模式之一的教学模式。
所述系统服务器包括录课系统，将教师教学课程分别录制为文本教学模式的教学内容、音频教学模式的教学内容，以及，视听教学模式的教学内容。
根据本发明的另一个目的，提供一种基于网络的沉浸式在线教育方法，包括：
步骤S101：通过学生终端获取学生注册信息、和选课信息和课业目标信息并记录在系统服务器上，经注册的学生在系统服务器进行选课，并由学生目标模块根据学生自身期望达到的学习程度和预期时间，根据教学要求，生成达成所述期望的个性化教学大纲；通过教师终端获取教师注册信息和教学经验信息并记录在系统服务器上；
步骤S102：学生选择进入授课模式或自习课模式；
步骤S103：学生客户端通过学生状态检测装置检测学生终端动作、学生终端位置信息、学生生理信息、学生环境信息、学生终端外设信息；
步骤S104：沉浸式教学匹配模块根据学生状态检测装置检测到的学生所处状态和课业模块提供的学生课业情况，计算出适于当前学生所处状态的沉浸式教学模式的教学内容，并向系统服务器发送学习请求指令；
步骤S105：系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课状态或自习课状态向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令；
步骤S106：教师通过教师终端接收到系统服务器指令后，与学生建立连接，并进行教学任务或自习课辅导任务；
步骤S107：系统服务器记录学生的学习进度、历史成绩和本次教学成绩；
其中，在学生学习期间，课程督导教师关注学生学习课业进度与学生目标相关性，当学生课业进度低于完成目标的进度值以致存在无法按期完成进度的风险时，且在一定时间内未完成持续的沉浸式学习时，课程督导教师与学生进行沟通，从而使得学生意识到需要加快进度，或者，调整目标。
其中，在步骤S105和步骤S106之间还包括步骤S105-1:根据学生课业信息，将学习进度相同的，且均选择自习课模式的学生分在同一自习群组，分在同一自习群组的学生之间可就同阶段学习问题进行交流。
其中，在步骤S106中，授课教师根据学生状态、学生学习进度、学生历史成绩通过教师终端与学生终端进行连接和实时授课并根据学生测试模块提供的教学目标测试内容进行测试；
自习课教师模块设有群组学生状态显示模块，用于显示同时位于同一自习群组的学生状态，自习课教师仅在学生学习状态异常以及学生提问时对学生进行询问或答疑。
其中，在步骤S104中，沉浸式教学模式，包括文本教学模式、音频教学模式以及视听教学模式，系统服务器根据学生状态实时向学生提供上述三种模式之一的教学模式。
其中，在步骤S101之前，将教师教学课程分别录制为文本教学模式的教学内容、音频教学模式的教学内容，以及，视听教学模式的教学内容。
在本发明中，学生/教师终端包括但不限于：处理器、网络模块、控制模块、计算机可读存储介质、显示模块以及计算机操作系统或智能操作系统；所述终端上可以设有通过数据总线连接各种拓展类设备和配件的多种数据接口；所述智能操作系统包括Windows、Android及其改进、iOS，在其上可以安装、运行应用软件，实现在计算机操作系统或智能操作系统下的各种应用软件、服务和应用程序商店/平台的功能。
在本发明中，终端包括但不限于经RJ45/Wi-Fi/蓝牙/2G/3G/4G/G.hn/Zigbee/Z-ware/RFID等连接方式连接到互联网络，并借助互联网连接到其它的终端或其它电脑及设备，通过1394/USB/串行/SATA/SCSI/PCI-E/Thunderbolt/数据卡接口等多种数据接口或者总线方式，通过HDMI/YpbPr/SPDIF/AV/DVI/VGA/TRS/SCART/Displayport等音视频接口等连接方式，来连接各种拓展类设备和配件，组成了一个会议/教学设备互动系统。带有软件形式的声音捕捉控制模块和动作捕捉控制模块，或通过数据总线板载硬件形式的声音捕捉控制模块和动作捕捉控制模块，来实现声控和形控功能；通过音视频接口连接显示/投影模块、麦克风、音响设备和其它音视频设备，来实现显示、投影、声音接入、音视频播放，以及数字或模拟的音视频输入和输出功能；通过数据接口连接摄像头、麦克风、电子白板、RFID读取设备，实现影像接入、声音接入、电子白板的使用控制和录屏，RFID读取功能，并通过相应的接口可接入和管控移动存储设备、数字设备和其它设备；通过DLNA/IGRS技术和互联网络技术，来实现的包括多屏设备之间的操控、互动和甩屏等功能。
在本发明中，处理器定义为包括但不限于：指令执行系统，如基于计算机/处理器的系统、专用集成电路(ASIC)、计算设备、或能够从非暂时性存储介质或非暂时性计算机可读存储介质取得或获取逻辑并执行非暂时性存储介质或非暂时性计算机可读存储介质中包含的指令的硬件和/或软件系统。所述处理器还可以包括任意控制器，状态机，微处理器，基于互联网络的实体、服务或特征，或它们的任意其它模拟的、数字的和/或机械的实现方式。
在本发明中，所述计算机可读存储介质定义为包括但不限于：能够包含、存储或保持程序、信息及数据的任意介质。计算机可读存储介质包括许多物理介质中的任一种，如电子介质、磁性介质、光介质、电磁介质或半导体介质。合适计算机可读存储介质以及终端和服务器使用的存储器的更具体示例包括但不限于：磁性计算机盘(如软盘或硬驱)、磁带、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)、蓝光存储器、固态硬盘(SSD)、闪存。
在本发明中，互联网可以包括局域网和广域互联网，可以是有线互联网，也可以是无线互联网，或者这些网络的任意组合。
本发明的有益效果在于：
通过本发明所述的方法和系统，能够实现按需教学，让每个学生均能完全沉浸在学习之中。
通过本发明的方法和系统，自适应的提供适于学生的不同教学模式的教学内容，不再需要学生自行转化或收集。
通过本发明的方法和系统，学生能够形成完整的学习思维模式，不因身体的其他行动而中断对于知识的积累和学习。
通过本发明所述的方法和系统，学生能够最大化的利用时间，以保证学习的质量。
通过本发明所述的方法和系统，系统可根据学生的状态数据、测试数据、学习模式的选择，对适合某一个体学生的学习时段、学习模式、知识点记忆所需重复次数予以分析，并结合其他共同学习相似内容学生的学习情况，给出建议的组合方式，从而提高学习的效率。
通过本发明的方法和系统，学生可以有效减少因在职工作而不能全部投入学习的焦虑和不安，从而为学习知识，通过考试建立良好的心理基础。
通过本发明的方法和系统，学生可以随时随地的无间断学习，并且由于提供了这样的条件，无间断学习的群体不断增长，随之而来的是更多同一内容共同学习者的增多，学生之间可交流的对象增多，教育机构对于学生学习情况的样本数量也随之增大，因此，针对知识点的教研工作更加有针对性。
通过本发明的方法和系统，督导教师根据学生的目标设定，当产生无法按期完成的风险时，及时使得学生意识到风险的存在性以及严重性，从而避免了学生因对所学知识整体的难度和工作量预期产生偏差而导致目标无法按期完成的后果，或者，当上述情形产生时，使得学生能够全面考虑而做出慎重的选择。
提供本概述是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的选择的概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主体的范围，此外，所要求保护的主题不限于解决在本发明的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。
具体实施方式
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于网络的沉浸式在线教育系统和方法，旨在使得学生能够全身心的投入到学习中。
为使本发明的技术方案更加清楚、明白，现对本发明所述方案做进一步地详细说明。
根据本发明的一个目的，提供一种硬件系统，包括：学生终端、教师终端、以及系统服务器；其中，学生终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；教师终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；系统服务器包括存储器、中央处理器、接收与发射模块。
上述部件为本系统最基本的组成架构，其中学生终端可以为多个，从而可以为学生的群组学习和自习提供硬件支援；学生终端优选为带有音频、视频输入输出的便携式电子设备，以实现伴随学生的全天学习；教师终端可以为移动式，也可为固定式电子设备；系统服务器用于存储各类数据，系统服务器、学生终端以及教师终端三者间能够实时通信以满足教学需求。
具体的，
(1)学生终端
学生终端设有学生状态检测装置、学生课业模块、以及沉浸式教学匹配模块；
学生状态检测装置包括：学生终端动作检测模块、学生终端动作检测模块包括陀螺仪和/或加速度传感器，用于检测学生处于静止状态还是处于运动状态；
学生终端位置信息检测模块，学生终端位置信息检测模块包括GPS模块和/或高度传感器，用于检测学生的位置和/或高度信息；
学生生理信息检测模块，学生生理信息检测模块包括血压检测装置、和/或脉搏检测装置、和/或疲劳度检测装置，用于检测学生生理参数；
学生环境信息检测模块，学生环境信息检测模块包括光线传感器和/或声音传感器，用于检测学生学习环境信息；
学生终端外设检测模块，学生终端外设检测模块包括无线检测装置和/或有线检测装置，用于检测学生当前可用外设。
学生课业模块包括学生目标模块、学生学习进度模块、学生历史成绩模块、学生测试模块；
所述的学生目标模块，根据学生自身期望达到的学习程度和预期时间，根据教学要求，生成达成所述期望的个性化教学大纲；
学习进度模块记录学生选择授课学习或自习学习模式，并确定其所选择的学习课程内容，以及该课程的学习进度情况；
学生历史成绩模块，用于记录学生历次学习记录，测试成绩；
学生测试模块根据教学进度的要求，从系统服务器中调取相应试题，对学生进行测试，以检验其对知识点的掌握程度；
沉浸式教学匹配模块根据学生状态检测装置检测到的学生所处状态和课业模块提供的学生课业情况，计算出适于当前学生所处状态的沉浸式教学模式的教学内容，并向系统服务器发送学习请求指令；
系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课模式或自习课模式向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令；
所述的符合教学模式要求的教学内容是基于个性化教学大纲的知识点内容。
(2)教师终端
教师终端设有授课教师模块、自习课教师模块以及课程督导教师模块；根据学生选择授课方式进行学习或者自习方式学习以相应的分配教师，并在学生学习全程设有课程督导教师；
其中，
授课教师模块设有教学大纲调取模块、学生状态显示模块、学生课业显示模块；
学生课业显示模块显示学生课业模块提供的学生课业情况；
学生状态显示模块显示学生状态检测装置提供的学生状态；
授课教师根据学生状态、学生学习进度、学生历史成绩通过教师终端与学生终端进行连接和实时授课并根据学生测试模块提供的教学目标测试内容进行测试；
自习课教师模块设有群组学生状态显示模块，用于显示同时位于自习模式学生的状态，自习课教师仅在学生学习状态异常以及学生提问时对学生进行询问或答疑；
课程督导教师模块设有教学大纲调取模块、学生状态显示模块、学生课业显示模块、学生学生目标模块；
课程督导教师仅关注学生学习课业进度与学生目标相关性，当学生课业进度低于完成目标的进度值，以致且存在无法按期完成进度的风险时，且在一定时间内未完成持续的沉浸式学习时，课程督导教师通过课程督导模块与学生进行沟通，从而使得学生意识到需要加快进度，或者，调整目标。
(3)系统服务器
系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课模式或自习课模式向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令。
所述系统服务器包括录课系统，将教师教学课程分别录制为文本教学模式的教学内容、音频教学模式的教学内容，以及，视听教学模式的教学内容；录课系统能够实时的将教师讲授的内容转化为视频内容、音频内容和文本内容。
对应与系统服务器提供的三种教学模式，本文所称的沉浸式教学模式，包括文本教学模式、音频教学模式以及视听教学模式，系统服务器根据学生状态实时向学生提供上述三种模式之一的教学模式。系统服务器根据学生的状态相应的提供同一教学内容的不同教学模式，以满足学习需求。
具体而言，对于同一教师的授课内容而言，在线教育中，教师通常会采用PPT形式结合讲述以进行授课。
对于视听教学模式而言，系统服务器根据音频、视频采集装置对教师的课程内容进行实时的录制和转播，采用视听教学模式的学生可以通过客户端的音频、视频输入输出装置实时与授课教师进行交流，同时系统服务器根据PPT讲义的内容，将教学大纲中或教师预先指定的重点内容在采集到的视频中予以呈现。
对于音频教学模式而言，系统服务器根据系统服务器根据音频采集装置对教师的课程内容进行实时的录制和转播，采用音频教学模式的学生可以通过客户端的音频输入输出装置实时与授课教师进行交流，同时，系统服务器根据PPT和讲义的内容，将教学大纲中或教师预先指定的重点内容以人工音频方式合成，在音频中予以呈现，由此，防止学生遗漏学习要点。
对于文本教学模式而言，系统服务器根据系统服务器根据音频采集装置对教师的课程内容进行实时的录制和文字转播，采用文本教学模式的学生可以通过客户端的文本输入输出装置实时与授课教师进行交流，同时，系统服务器根据PPT和讲义的内容，将教学大纲中或教师预先指定的重点内容以语音识别的方式转化为文本，在学生客户端呈现，由此，防止学生遗漏学习要点。
在一个应用实例中，动作检测模块检测到学生A的动作处于相对静止状态，加速度传感器有小幅波动，速度传感器的检测结果为学生在运动。此时，通过GPS模块对速度和路线的检测，系统计算出，学生处于从家庭赶往上班的路上，且位于城市轻轨上，结合此时的城市轻轨人流量，系统判断出，此时属于早高峰期间，轻轨较为拥堵，学生有较大的概率难以进行书面或视频模式的学习，因此系统以音频方式根据学生所需学习的课程进行输出，并在检测到学生客户端有可用的音频输入装置外设，此时系统可以提供音频授课以及自习模式。
在另外一个应用实例中，动作模块检测到学生A处于静止状态，加速度与速度均接近为0，并且通过GPS模块和高度检测装置确认学生A位于某企业的地下仓库门口，根据学生A预先输入的仓库保管员职业以及相应的职业描述可知，此时学生A只需人在仓库即可，无其他职责，换言之，此时学生A有充足的时间和精力进行学习，系统根据学生的上述情况，切换为视听教学模式，以提供教学服务。
在又一个实例中，动作模块检测到学生A处于运动状态，结合其生理检测数据可知，该学生此时处于跑步过程中，且此时，学生A选择了自习模式。系统服务器根据学生的学习进度，将其分配至位于同一进度的自习群组中，并分配自习课教师对其进行学习辅助。由于学生此时处于运动状态，出于安全的考虑，系统选择音频模式输出学生需学习的内容，并根据学生预先的设定进行一定数量的重复(由于运动过程中学生对于学习的精力不能够100％投入)，在每一段学习内容音频发送完毕后，发送该部分内容的音频测试内容，若学生能够正确作答，则进入下一部分内容学习，若学生不能正确作答，可由学生A与同组的学生讨论、或向自习课教师请教、或再次进行音频内容的教学。
在另外一个应用实例中，在职学生A制定了1年记忆1万个英文单词，通过某词汇量测试的目标，学生目标模块根据学生的上述期望达到的目标，结合学生的目前的词汇量，参考目标达成的时限，计算出每一天每一可用时段学生应该新学习或者复习单词的进度，向系统服务器发送教学指令，系统服务器根据学生需求相应的提供个性化的教学大纲以及教学内容，但因学生A工作中的应酬较多，在学生不能够完成某一时段的计划(如当周、当月)，以至于根据通常学习者的学习能力和投入时间进行计算，学生A的目标有无法按期完成的风险时，课程督导教师根据学生课业进度，与学生A进行沟通，得知其未完成课业的原因在于无法保证工作外的学习时间，并使得学生意识到需要加快学习进度或者调整目标，此时，学生A根据个人意愿，做出减少应酬，加快学习进度以按期完成的选择。
根据本系统，学生可以全面利用其生活和工作中所能够利用的一切时间，从而沉浸在深度学习中。
根据本发明的另外一个方面，提供一种基于网络的沉浸式在线教育方法，包括：
步骤S101：通过学生终端获取学生注册信息、选课信息和课业目标信息并记录在系统服务器上，经注册的学生在系统服务器进行选课，并由学生目标模块根据学生自身期望达到的学习程度和预期时间，根据教学要求，生成达成所述期望的个性化教学大纲；通过教师终端获取教师注册信息和教学经验信息并记录在系统服务器上；
步骤S102：学生选择进入授课模式或自习课模式；
步骤S103：学生客户端通过学生状态检测装置检测学生终端动作、学生终端位置信息、学生生理信息、学生环境信息、学生终端外设信息；
步骤S104：沉浸式教学匹配模块根据学生状态检测装置检测到的学生所处状态和课业模块提供的学生课业情况，计算出适于当前学生所处状态的沉浸式教学模式的教学内容，并向系统服务器发送学习请求指令；步骤S105：系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课状态或自习课状态向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令；
步骤S106：教师通过教师终端接收到系统服务器指令后，与学生建立连接，并进行教学任务或自习课辅导任务；
步骤S107：系统服务器记录学生的学习进度、历史成绩和本次教学成绩。
其中，在学生学习期间，课程督导教师关注学生学习课业进度与学生目标相关性，当学生课业进度低于完成目标的进度值以致存在无法按期完成进度的风险时，且在一定时间内未完成持续的沉浸式学习时，课程督导教师与学生进行沟通，从而使得学生意识到需要加快进度，或者，调整目标。
其中，在步骤S105和步骤S106之间还包括步骤S105-1:根据学生课业信息，将学习进度相同的，且均选择自习课模式的学生分在同一自习群组，分在同一自习群组的学生之间可就同阶段学习问题进行交流。
其中，在步骤S106中，授课教师根据学生状态、学生学习进度、学生历史成绩通过教师终端与学生终端进行连接和实时授课并根据学生测试模块提供的教学目标测试内容进行测试；
自习课教师模块设有群组学生状态显示模块，用于显示同时位于同一自习群组的学生状态，自习课教师仅在学生学习状态异常以及学生提问时对学生进行询问或答疑。
其中，在步骤S104中，沉浸式教学模式，包括文本教学模式、音频教学模式以及视听教学模式，系统服务器根据学生状态实时向学生提供上述三种模式之一的教学模式。
其中，在步骤S101之前，将教师教学课程分别录制为文本教学模式的教学内容、音频教学模式的教学内容，以及，视听教学模式的教学内容。
通过本发明所述的方法和系统，能够实现按需教学，让每个学生均能完全沉浸在学习之中。
通过本发明的方法和系统，学生能够形成完整的学习思维模式，不因身体的其他行动而中断对于知识的积累和学习。
通过本发明所述的方法和系统，学生能够最大化的利用时间，以保证学习的质量。
通过本发明所述的方法和系统，系统可根据学生的状态数据、测试数据、学习模式的选择，对适合某一个体学生的学习时段、学习模式、知识点记忆所需重复次数予以分析，并结合其他共同学习相似内容学生的学习情况，给出建议的组合方式，从而提高学习的效率。
通过本发明的方法和系统，学生可以有效减少因在职工作而不能全部投入学习的焦虑和不安，从而为学习知识，通过考试建立良好的心理基础。
通过本发明的方法和系统，学生可以随时随地的无间断学习，并且由于提供了这样的条件，无间断学习的群体不断增长，随之而来的是更多同一内容共同学习者的增多，学生之间可交流的对象增多，教育机构对于学生学习情况的样本数量也随之增大，因此，针对知识点的教研工作更加有针对性。
通过本发明的方法和系统，督导教师根据学生的目标设定，当产生无法按期完成的风险时，及时使得学生意识到风险的存在性以及严重性，从而避免了学生因对所学知识整体的难度和工作量预期产生偏差而导致目标无法按期完成的后果，或者，当上述情形产生时，使得学生能够全面考虑而做出慎重的选择。
应该理解，此处所属的系统和/方法在本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应被认为是局限性的，因为多个变体是可能的。此处所述的具体例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。由此，所示出的各个动作可以按所示次序执行、按其他次序执行、并行地执行、或者在某些情况下被省略。同样，可以改变上述过程的次序。
每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本发明的主题包括各种过程、系统和配置，此处所公开的其他特征、功能、动作、和/或特性、以及其任何和全部等效物的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
Claims (9)
1.一种基于网络的沉浸式在线教育系统，其特征在于，包括：
学生终端、教师终端、以及系统服务器；
其中，
学生终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；
教师终端包括输入装置、输出装置、接收与发射模块；
系统服务器包括存储器、中央处理器、接收与发射模块；
学生终端设有学生状态检测装置、学生课业模块、以及沉浸式教学匹配模块；
教师终端设有授课教师模块、自习课教师模块以及课程督导教师模块；
学生状态检测装置包括：学生终端动作检测模块、学生终端位置信息检测模块、学生生理信息检测模块、学生环境信息检测模块、学生终端外设检测模块；
学生课业模块包括学生目标模块、学生学习进度模块、学生历史成绩模块、学生测试模块；
所述的学生目标模块，根据学生自身期望达到的学习程度和预期时间，根据教学要求，生成达成所述期望的个性化教学大纲；
沉浸式教学匹配模块根据学生状态检测装置检测到的学生所处状态和课业模块提供的学生课业情况，计算出适于当前学生所处状态的沉浸式教学模式的教学内容，并向系统服务器发送学习请求指令；
系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课模式或自习课模式向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令；
所述的符合教学模式要求的教学内容是基于个性化教学大纲的知识点内容；
授课教师模块设有教学大纲调取模块、学生状态显示模块、学生课业显示模块；
学生课业显示模块显示学生课业模块提供的学生课业情况；
学生状态显示模块显示学生状态检测装置提供的学生状态；
授课教师根据学生状态、学生学习进度、学生历史成绩通过教师终端与学生终端进行连接和实时授课并根据学生测试模块提供的教学目标测试内容进行测试；
自习课教师模块设有群组学生状态显示模块，用于显示同时位于自习模式学生的状态，自习课教师仅在学生学习状态异常以及学生提问时对学生进行询问或答疑；
课程督导教师模块设有教学大纲调取模块、学生状态显示模块、学生课业显示模块、学生学生目标模块；
课程督导教师仅关注学生学习课业进度与学生目标相关性，当学生课业进度低于完成目标的进度值以致存在无法按期完成进度的风险，且在一定时间内未完成持续的沉浸式学习时，课程督导教师通过课程督导模块与学生进行沟通，从而使得学生意识到需要加快进度，或者，调整目标；
沉浸式学习，是指，从学生起床开始到睡觉为止，在不妨碍其他活动的情形下，向学生持续的提供新知识的教授和以往知识的复习。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
学生终端动作检测模块包括陀螺仪和/或加速度传感器/速度传感器，用于检测学生处于静止状态还是处于运动状态；
学生终端位置信息检测模块包括GPS模块和/或高度传感器，用于检测学生的位置和/或高度信息；
学生生理信息检测模块包括血压检测装置、和/或脉搏检测装置、和/或疲劳度检测装置，用于检测学生生理参数；
学生环境信息检测模块包括光线传感器和/或声音传感器，用于检测学生学习环境信息；
学生终端外设检测模块包括无线检测装置和/或有线检测装置，用于检测学生当前可用外设。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述沉浸式教学模式，包括文本教学模式、音频教学模式以及视听教学模式，系统服务器根据学生状态实时向学生提供上述三种模式之一的教学模式。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述系统服务器包括录课系统，将教师教学课程分别录制为文本教学模式的教学内容、音频教学模式的教学内容，以及，视听教学模式的教学内容。
5.一种基于网络的沉浸式在线教育方法，其特征在于，包括：
步骤S101：通过学生终端获取学生注册信息、选课信息和课业目标信息并记录在系统服务器上，经注册的学生在系统服务器进行选课，并由学生目标模块根据学生自身期望达到的学习程度和预期时间，根据教学要求，生成达成所述期望的个性化教学大纲；通过教师终端获取教师注册信息和教学经验信息并记录在系统服务器上；
步骤S102：学生选择进入授课模式或自习课模式；
步骤S103：学生客户端通过学生状态检测装置检测学生终端动作、学生终端位置信息、学生生理信息、学生环境信息、学生终端外设信息；
步骤S104：沉浸式教学匹配模块根据学生状态检测装置检测到的学生所处状态和课业模块提供的学生课业情况，计算出适于当前学生所处状态的沉浸式教学模式的教学内容，并向系统服务器发送学习请求指令；
步骤S105：系统服务器根据学生学习进度、历史成绩以及沉浸式教学匹配模块发出的请求指令，向学生终端实时发送符合教学模式需求的教学内容，并根据学生所处的授课状态或自习课状态向相应的教师终端发送教学指令或自习课辅导指令；
步骤S106：教师通过教师终端接收到系统服务器指令后，与学生建立连接，并进行教学任务或自习课辅导任务；
步骤S107：系统服务器记录学生的学习进度、历史成绩和本次教学成绩；
其中，在学生学习期间，课程督导教师关注学生学习课业进度与学生目标相关性，当学生课业进度低于完成目标的进度值以致存在无法按期完成进度的风险时，且在一定时间内未完成持续的沉浸式学习时，课程督导教师与学生进行沟通，从而使得学生意识到需要加快进度，或者，调整目标；
沉浸式学习，是指，从学生起床开始到睡觉为止，在不妨碍其他活动的情形下，向学生持续的提供新知识的教授和以往知识的复习。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
在步骤S105和步骤S106之间还包括步骤S105-1:根据学生课业信息，将学习进度相同的，且均选择自习课模式的学生分在同一自习群组，分在同一自习群组的学生之间可就同阶段学习问题进行交流。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
在步骤S106中，授课教师根据学生状态、学生学习进度、学生历史成绩通过教师终端与学生终端进行连接和实时授课并根据学生测试模块提供的教学目标测试内容进行测试；
自习课教师模块设有群组学生状态显示模块，用于显示同时位于同一自习群组的学生状态，自习课教师仅在学生学习状态异常以及学生提问时对学生进行询问或答疑。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
在步骤S104中，沉浸式教学模式，包括文本教学模式、音频教学模式以及视听教学教学模式，系统服务器根据学生状态实时向学生提供上述三种模式之一的教学模式。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
在步骤S101之前，将教师教学课程分别录制为文本教学模式的教学内容、音频教学模式的教学内容，以及，视听教学模式的教学内容。
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