CN110245591B - 课堂监督系统及与之关联的作业评判系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，包括：设置在教室内的课堂监督系统：监控单元，其包括设置在学生桌面上的摄像头和指纹识别模块，以及设置在学生座椅坐板内的锤击模块；督导单元，其包括设置在教师桌面上的显示屏和控制按钮；分析单元，其包括数据库、面部识别模块和判断模块；安装在教师智能终端上的作业评判系统：习题存储单元，其内存储有按照课堂讲述内容时间顺序保存的习题；作业布置单元，其按照控制按钮的按动时间调取对应的习题，并由教师选择部分布置给学生；作业评判单元。其通过课堂监督系统和作业评判系统的结合，能够对上课不认真听课的学生有针对性的布置作业，以保证课上知识的有效接收。

Description

课堂监督系统及与之关联的作业评判系统
技术领域
本发明涉及课堂教学技术领域，尤其涉及一种课堂监督系统及与之关联的作业评判系统。
背景技术
好的课堂纪律能够给学生提供良好的学习环境和学习氛围，以使得学生间互相监督形成良性的循环，而当课堂纪律不好时，个别表现不好的学生的行为很容易影响周围的学生，从而形成恶性的循环。现有的课堂纪律一般均由老师来维护，教师在授课的过程中还需要不时的观察听课学生的状态，在发现表现不好的学生时需要点名警告，这一过程不仅使得授课过程被迫打断，对其他认真听课的同学造成干扰，且使得被点名的学生受到自尊心的损伤，尤其对于处于青春期的初中生以及高中生来说，很可能更助长其不认真听讲的习惯，另外，通过老师进行课堂纪律的维护，老师仅能观察到部分学生的状态，并不能保证对课堂上的学生进行全面的管理。现有技术中也有采用摄像头进行教室内监控的方法来实现对课堂纪律的监控，但是监控摄像头拍摄的画面很少有专人进行逐一观看，因而长时间下来，造成学生对监控摄像头有恃无恐，视而不见，课堂纪律更难以控制。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，通过课堂监督系统和作业评判系统的结合，能够对上课不认真听课的学生有针对性的布置作业，以保证课上知识的有效接收。
为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：
一种课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，包括：
设置在教室内的课堂监督系统：
监控单元，其包括设置在学生桌面上的摄像头和指纹识别模块，以及设置在学生座椅坐板内的锤击模块；所述摄像头设置在所述学生桌面远离学生的一侧；所述指纹识别模块连接于所述摄像头，所述指纹识别模块在采集到指纹后触发所述摄像头开启，以拍摄所述学生桌面前就坐的学生的影像；所述锤击模块在初始位置时上表面与所述坐板的上表面齐平，所述锤击模块的底端连接伸缩电机，并由所述伸缩电机驱动在预设的时间周期内在上升至凸出于所述坐板的上表面和初始位置间做往复运动；
督导单元，其包括设置在教师桌面上的显示屏和控制按钮；所述显示屏连接于所述摄像头，所述控制按钮连接于所述伸缩电机；以及
分析单元，其包括数据库、面部识别模块和判断模块；所述数据库内存储有用于判定学生注意力是否集中的数据集；所述判断模块分别连接于所述面部识别模块和数据库；所述面部识别模块设置于所述摄像头内，且与所述摄像头相连接，所述面部识别模块在无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息时，向所述判断模块发送面部识别影像，所述判断模块将所述面部识别影像与数据库内的数据集进行比对，以判断所述面部识别影像对应的学生是否未认真听课，并在判定结果为是时将所述面部识别影像对应的学生的信息以及所述摄像头拍摄的对应的影像信息显示在所述显示屏上；
安装在教师智能终端上的作业评判系统：
习题存储单元，其内存储有按照课堂讲述内容时间顺序保存的习题；
作业布置单元，其与所述控制按钮和习题存储单元分别通讯连接；所述作业布置单元获取所述控制按钮被按动的时间以及对应的学生信息，并按照所述控制按钮的按动时间由所述习题存储单元内调取按动时间处课堂讲述内容对应的习题，而后由教师在所述调取的习题中选择部分布置给按动的所述控制按钮对应的学生；以及
作业评判单元，其内设置有排序模块，所述排序模块连接于所述判断模块，所述排序模块根据所述判断模块的判定结果按照未认真听课的次数由多至少将学生提交至所述作业评判单元的作业进行排序。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，所述锤击模块和伸缩电机间还设置有速度控制模块；所述速度控制模块与所述伸缩电机和控制按钮分别连接；所述速度控制模块随同一所述控制按钮的按动次数的增多控制所述伸缩电机的伸缩频率变大。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，所述锤击模块包括锤头、弹性护套和连接柄；所述弹性护套包裹在所述锤头的外部；所述连接柄的顶端固定连接于所述锤头的底部，所述连接柄的底端竖直向下延伸并与所述速度控制模块固定连接；所述坐板的中部开设有用于所述锤头进出的通孔，所述坐板的外部套设有弹性的坐垫。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，所述面部识别模块在获取的学生的面部信息小于脸部正面面积的3/4-1/2时判定为无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，所述数据集包括头部水平转动角度、头部仰起角度、头部俯下角度以及身体弯折角度。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，所述习题存储单元内存储有对应于所述习题的答案；所述作业评判单元内设置有比对模块，所述比对模块与所述习题存储单元和作业布置单元分别连接，所述比对模块在比对学生提交的作业与教师所留的作业相同后，根据所述习题的答案对学生的作业进行评判，并在比对学生提交的作业与教师所留的作业不同时将提交作业的学生信息进行标记。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，还包括：
安装在学生智能终端上的作业接收单元，其与所述作业布置单元和作业评判单元分别通讯连接；所述作业接收单元由所述作业布置单元接收教师布置的作业，并在作业完成后提交至所述作业评判单元；且所述作业接收单元还与所述比对模块通讯连接，以在所述比对模块比对提交的作业与教师所留的作业不同时将提交的作业返回至所述作业接收单元。
优选的是，所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，所述学生信息包括：姓名、班级、年龄以及面部影像。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统中，通过课堂监督系统的设置，分析单元根据监控单元中摄像头获取的影像初步判定学生在课堂上表现为未认真听课时，督导单元中的显示屏上显示相应的学生信息以及拍摄的视频，以供教师最终判定学生是否未认真听讲，而后通过控制按钮触发锤击模块对学生进行警告，同时配合作业评判系统的设置，使得教师可以根据学生在课堂上未认真听讲时所讲的内容针对性的布置作业，以使学生能够充分掌握课堂上讲授的内容，通过课堂监督系统和作业评判系统的配合，不仅实现了对上课学生的全面监控，并避免了教师因为个别学生的不守纪律中断讲课，且对不遵守纪律的学生进行针对性的隐秘性的警告，既能够起到警示学生的作用，也保护了学生的自尊心。
通过数据库、面部识别模块和判断模块的设置，使得系统能够根据学生的面部影像初步判定该学生是否违反课堂纪律，然后再通过显示屏发送至教师进行进一步确认，避免了教师在授课时需要时长关注各个学生的课堂状态的麻烦，且保证了被警告学生的准确性。
通过排序模块的设置，使得教师能够首先关注课堂纪律较差的学生的作业情况，以利于对学习习惯不好或学习兴趣不够的学生进行有效的引导和提高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明提供的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统的框架结构图；
图2是本发明提供的锤击模块的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1所示，一种课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，包括：设置在教室内的课堂监督系统：监控单元，其包括设置在学生桌面上的摄像头和指纹识别模块，以及设置在学生座椅坐板内的锤击模块；所述摄像头设置在所述学生桌面远离学生的一侧；所述指纹识别模块连接于所述摄像头，所述指纹识别模块在采集到指纹后触发所述摄像头开启，以拍摄所述学生桌面前就坐的学生的影像；所述锤击模块在初始位置时上表面与所述坐板的上表面齐平，所述锤击模块的底端连接伸缩电机，并由所述伸缩电机驱动在预设的时间周期内在上升至凸出于所述坐板的上表面和初始位置间做往复运动。
督导单元，其包括设置在教师桌面上的显示屏和控制按钮；所述显示屏连接于所述摄像头，所述控制按钮连接于所述伸缩电机。
分析单元，其包括数据库、面部识别模块和判断模块；所述数据库内存储有用于判定学生注意力是否集中的数据集；所述判断模块分别连接于所述面部识别模块和数据库；所述面部识别模块设置于所述摄像头内，且与所述摄像头相连接，所述面部识别模块在无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息时，向所述判断模块发送面部识别影像，所述判断模块将所述面部识别影像与数据库内的数据集进行比对，以判断所述面部识别影像对应的学生是否未认真听课，并在判定结果为是时将所述面部识别影像对应的学生的信息以及所述摄像头拍摄的对应的影像信息显示在所述显示屏上。
安装在教师智能终端上的作业评判系统：习题存储单元，其内存储有按照课堂讲述内容时间顺序保存的习题。
作业布置单元，其与所述控制按钮和习题存储单元分别通讯连接；所述作业布置单元获取所述控制按钮被按动的时间以及对应的学生信息，并按照所述控制按钮的按动时间由所述习题存储单元内调取按动时间处课堂讲述内容对应的习题，而后由教师在所述调取的习题中选择部分布置给按动的所述控制按钮对应的学生。
作业评判单元，其内设置有排序模块，所述排序模块连接于所述判断模块，所述排序模块根据所述判断模块的判定结果按照未认真听课的次数由多至少将学生提交至所述作业评判单元的作业进行排序。
在上述方案中，通过课堂监督系统的设置，分析单元根据监控单元中摄像头获取的影像初步判定学生在课堂上表现为未认真听课时，督导单元中的显示屏上显示相应的学生信息以及拍摄的视频，以供教师最终判定学生是否未认真听讲，而后通过控制按钮触发锤击模块对学生进行警告，同时配合作业评判系统的设置，使得教师可以根据学生在课堂上未认真听讲时所讲的内容针对性的布置作业，以使学生能够充分掌握课堂上讲授的内容，通过课堂监督系统和作业评判系统的配合，不仅实现了对上课学生的全面监控，并避免了教师因为个别学生的不守纪律中断讲课，且对不遵守纪律的学生进行针对性的隐秘性的警告，既能够起到警示学生的作用，也保护了学生的自尊心。
通过数据库、面部识别模块和判断模块的设置，使得系统能够根据学生的面部影像初步判定该学生是否违反课堂纪律，然后再通过显示屏发送至教师进行进一步确认，避免了例如在教师走动过程中，学生跟随老师视线发生转移等分析单元误判断学生违反课堂纪律的问题，避免了教师在授课时需要时长关注各个学生的课堂状态的麻烦，且保证了被警告学生的准确性。
通过排序模块的设置，使得教师能够首先关注课堂纪律较差的学生的作业情况，以利于对学习习惯不好或学习兴趣不够的学生进行有效的引导和提高。
如图2所示，一个优选方案中，所述锤击模块和伸缩电机1间还设置有速度控制模块2；所述速度控制模块2与所述伸缩电机1和控制按钮分别连接；所述速度控制模块2随同一所述控制按钮的按动次数的增多控制所述伸缩电机1的伸缩频率变大。
在上述方案中，通过在锤击模块和伸缩电机间设置速度控制模块，使得在同一学生反复违反课堂纪律时，能够逐渐加大警告的力度，从而更便于课堂纪律的保持。
如图2所示，一个优选方案中，所述锤击模块包括锤头3、弹性护套4和连接柄5；所述弹性护套4包裹在所述锤头3的外部；所述连接柄5的顶端固定连接于所述锤头3的底部，所述连接柄5的底端竖直向下延伸并与所述速度控制模块2固定连接；所述坐板的中部开设有用于所述锤头3进出的通孔，所述坐板的外部套设有弹性的坐垫。
在上述方案中，通过在锤头外部设置弹性护套，避免了锤击模块对学生的伤害，仅仅起到对学生的警告作用，通过坐板的外部套设弹性坐垫，以提高了学生座椅的舒适性，同时避免锤击模块裸露，提高了锤击模块的使用寿命。
一个优选方案中，所述面部识别模块在获取的学生的面部信息小于脸部正面面积的3/4-1/2时判定为无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息。
在上述方案中，学生在上课时一般需要直视黑板或讲台上的教师，此时摄像头能够拍摄到学生的整个面部，而在学生扭头说话、低头、仰头或者伏在桌面上时，摄像头并不能获取学生的整个面部，通过实验发现通过限定面部识别模块在获取的学生的面部信息小于脸部正面面积的3/4-1/2时判定为无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息，能够有效的识别学生是否低头、仰头、扭头或者伏在桌面上。
一个优选方案中，所述数据集包括头部水平转动角度、头部仰起角度、头部俯下角度以及身体弯折角度。
在上述方案中，通过设置数据集包括头部水平转动角度、头部仰起角度、头部俯下角度以及身体弯折角度，通过将影像中学生的头部转动角度、仰起角度、俯下角度，以及身体弯折角度与数据集设定的限定阈值进行比较，能够较为准确的判定学生是否存在课堂上扭头、趴桌等行为。
一个优选方案中，所述习题存储单元内存储有对应于所述习题的答案；所述作业评判单元内设置有比对模块，所述比对模块与所述习题存储单元和作业布置单元分别连接，所述比对模块在比对学生提交的作业与教师所留的作业相同后，根据所述习题的答案对学生的作业进行评判，并在比对学生提交的作业与教师所留的作业不同时将提交作业的学生信息进行标记。
在上述方案中，通过比对模块的设置，能够首先判断学生提交的作业是否全部完成了教师布置的作业，然后再进行作业进行评判，且将交错作业或作业未完成的学生进行标记，以供教师充分了解学生的情况。
一个优选方案中，还包括：安装在学生智能终端上的作业接收单元，其与所述作业布置单元和作业评判单元分别通讯连接；所述作业接收单元由所述作业布置单元接收教师布置的作业，并在作业完成后提交至所述作业评判单元；且所述作业接收单元还与所述比对模块通讯连接，以在所述比对模块比对提交的作业与教师所留的作业不同时将提交的作业返回至所述作业接收单元。
在上述方案中，通过作业接收单元的设置，使得学生能够实时接收老师布置的作业，并按照要求完成作业。
一个优选方案中，所述学生信息包括：姓名、班级、年龄以及面部影像。
在上述方案中，显示屏上通过显示学生的姓名、班级、年龄以及面部影像，能够保证教师充分了解违反课堂纪律的学生。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，包括：
设置在教室内的课堂监督系统：
监控单元，其包括设置在学生桌面上的摄像头和指纹识别模块，以及设置在学生座椅坐板内的锤击模块；所述摄像头设置在所述学生桌面远离学生的一侧；所述指纹识别模块连接于所述摄像头，所述指纹识别模块在采集到指纹后触发所述摄像头开启，以拍摄所述学生桌面前就坐的学生的影像；所述锤击模块在初始位置时上表面与所述坐板的上表面齐平，所述锤击模块的底端连接伸缩电机，并由所述伸缩电机驱动在预设的时间周期内在上升至凸出于所述坐板的上表面和初始位置间做往复运动；
督导单元，其包括设置在教师桌面上的显示屏和控制按钮；所述显示屏连接于所述摄像头，所述控制按钮连接于所述伸缩电机；以及
分析单元，其包括数据库、面部识别模块和判断模块；所述数据库内存储有用于判定学生注意力是否集中的数据集；所述判断模块分别连接于所述面部识别模块和数据库；所述面部识别模块设置于所述摄像头内，且与所述摄像头相连接，所述面部识别模块在无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息时，向所述判断模块发送面部识别影像，所述判断模块将所述面部识别影像与数据库内的数据集进行比对，以判断所述面部识别影像对应的学生是否未认真听课，并在判定结果为是时将所述面部识别影像对应的学生的信息以及所述摄像头拍摄的对应的影像信息显示在所述显示屏上；
安装在教师智能终端上的作业评判系统：
习题存储单元，其内存储有按照课堂讲述内容时间顺序保存的习题；
作业布置单元，其与所述控制按钮和习题存储单元分别通讯连接；所述作业布置单元获取所述控制按钮被按动的时间以及对应的学生信息，并按照所述控制按钮的按动时间由所述习题存储单元内调取按动时间处课堂讲述内容对应的习题，而后由教师在所述调取的习题中选择部分布置给按动的所述控制按钮对应的学生；以及
作业评判单元，其内设置有排序模块，所述排序模块连接于所述判断模块，所述排序模块根据所述判断模块的判定结果按照未认真听课的次数由多至少将学生提交至所述作业评判单元的作业进行排序。
2.如权利要求1所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，所述锤击模块和伸缩电机间还设置有速度控制模块；所述速度控制模块与所述伸缩电机和控制按钮分别连接；所述速度控制模块随同一所述控制按钮的按动次数的增多控制所述伸缩电机的伸缩频率变大。
3.如权利要求2所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，所述锤击模块包括锤头、弹性护套和连接柄；所述弹性护套包裹在所述锤头的外部；所述连接柄的顶端固定连接于所述锤头的底部，所述连接柄的底端竖直向下延伸并与所述速度控制模块固定连接；所述坐板的中部开设有用于所述锤头进出的通孔，所述坐板的外部套设有弹性的坐垫。
4.如权利要求1所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，所述面部识别模块在获取的学生的面部信息小于脸部正面面积的3/4-1/2时判定为无法获取所述摄像头拍摄的学生的面部信息。
5.如权利要求1所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，所述数据集包括头部水平转动角度、头部仰起角度、头部俯下角度以及身体弯折角度。
6.如权利要求1所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，所述习题存储单元内存储有对应于所述习题的答案；所述作业评判单元内设置有比对模块，所述比对模块与所述习题存储单元和作业布置单元分别连接，所述比对模块在比对学生提交的作业与教师所留的作业相同后，根据所述习题的答案对学生的作业进行评判，并在比对学生提交的作业与教师所留的作业不同时将提交作业的学生信息进行标记。
7.如权利要求6所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，还包括：
安装在学生智能终端上的作业接收单元，其与所述作业布置单元和作业评判单元分别通讯连接；所述作业接收单元由所述作业布置单元接收教师布置的作业，并在作业完成后提交至所述作业评判单元；且所述作业接收单元还与所述比对模块通讯连接，以在所述比对模块比对提交的作业与教师所留的作业不同时将提交的作业返回至所述作业接收单元。
8.如权利要求1所述的课堂监督系统及与之关联的作业评判系统，其中，所述学生信息包括：姓名、班级、年龄以及面部影像。
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