CN110349458A - 一种纸云互动交互系统 - Google Patents

Abstract

一种纸云互动交互系统，由云服务器和用户终端组成。云服务器与各终端连接，提供会话连接、内容点播和智能批阅功能。学生终端设备包括纸云书写设备和收、放音装置；教师终端和家长终端包括收、放音装置和显示装置。纸云书写设备为无电源的书写面板和电子手写笔。本发明具有学习模式高度智能化，教学互动交流的效率高等特点。

Description

一种纸云互动交互系统

技术领域

本发明涉及远程多媒体教学技术领域，特别是一种纸云互动交互系统。

背景技术

在线教育平台的出现在很大程度上解决了传统线下学生教育辅导可能会遇到的一系列问题：例如学生线下辅导路途中的交通安全问题、时间难以灵活安排的问题，或是家教上门辅导需要提前预约、教学质量不稳定和安全隐患等问题。目前在线教育平台大多以语音、视频和直播等形式进行教育辅导，因此在线教育依赖于计算机网络平台。现有的在线教育平台大多通过手机或电脑作为用户终端，教师终端与学生终端的比例为一对多或一对一。教师终端与学生终端的交互局限于学生终端视屏和音频的播放、文字信息，有些在线教育平台还包括学生终端的在线考试和答题。

目前的在线远程教育辅导系统还存在着以下不足之处：（1）智能化程度不高。在线教育平台单纯依托网络平台将教育辅导内容网络化，以音频、视频和直播等形式进行教育辅导，但是并未实现例如智能评阅手写试题卷等智能化教育辅导功能，仅可进行线上答题与评阅电子试卷。（2）交互效率较低。目前在线教育平台的师生交互方式多数为学生文字聊天提出问题或反馈，教师通过语音或视频直播回复。在交互以教师讲授为主，学生反馈不够清晰的情况下会造成教师对学生知识掌握程度的误判，影响教学质量。（3）在播放教学视频和交互过程中大量使用电子屏幕，对学生的视力发育有负面影响，也不符合教育部对智能教育无屏化的倡导。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纸云互动交互系统。该系统具有智能化程度高、交互效率高的特点，也符合智能教育无屏化的精神和要求。

纸云互动交互系统由云服务器、学生终端、教师终端和/或家长终端组成。云服务器包括会话模块、内容点播模块和智能批阅模块，云服务器与各终端分别建立连接。学生终端设备包括支持手写输入的纸云书写设备、收音装置、放音装置。教师终端和家长终端包括收音装置、放音装置和显示装置。

纸云书写设备包括无电源的书写面板和电子手写笔，配合印刷的学习资料使用，记录用户的书写内容。教师终端和家长终端的显示装置显示学生终端的书写内容。会话模块负责建立不同终端之间的语音通话，语音通过终端的收音装置采集和放音装置播放。会话模块还负责将学生终端的书写内容传递到教师终端和/或家长终端。内容点播模块根据学生终端的请求将指定的语音内容传递到学生终端并通过其放音装置播放。智能批阅模块识别学生终端的书写内容，根据学生终端的请求对书写内容进行智能批阅。

进一步，学生终端的书写内容包括笔迹坐标、笔迹运动轨迹、书写速度、运笔时间和笔画顺序。

进一步，学生终端使用与系统资料库对应的印刷学习资料；纸云书写设备识别用户使用的学习资料。教师终端和家长终端的显示装置显示学生终端使用的学习资料。智能批阅模块结合系统资料库中对用的学习资料对识别后的书写内容进行智能批阅。

进一步，纸云书写设备识别用户发出指令和/或使用的学习资料的方式包括：识别用户在书写面板上与指令对应的位置/区域的涂写，或用户按下与指令对应按键，或识别用户与指令对应的语音输入，或识别用户在书写面板上指定区域内与指令对应的手写内容。

进一步，智能批阅模块包括对书写内容逻辑正确性的判断、答案正确性的判断和解题耗时的分析。

进一步，书写面板上的坐标点人眼不可或不易识别。

进一步，学生终端还包括拍摄用户的摄像头，摄像头图像通过会话模块实时传递到教师终端和/或家长终端。

本发明的一种纸云互动交互系统具有如下有益效果：（1）智能批阅模块能够实时识别学生终端的书写内容，并对其进行分析和批阅并给出反馈。同时，教师终端和学生终端可以连接实现远程辅导，配合内容点播实现多媒体教学。这种学习模式高度智能化，能有效调动学生学习积极性并提高学习效率。（2）教师终端可以连接学生终端，查看学生终端的使用情况和学习状态。通过对学生书写内容的观察并配合智能批阅模块，教师能准确地学生对知识掌握程度进行判断，有利于教师对教学计划作出及时、合理、有针对性的安排。（3）不同终端之间的交互主要通过语音或音频的形式，特别是在学生终端不设置带有电源的显示装置，符合教育部对智能教育无屏化的倡导。即时语音或音频形式的交互模式实现师生教学的无缝对接，消除了线上教育辅导的交互难题，有效地提高了线上教学的效率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的系统架构示意图；

图2是本发明使用场景中纸云书写设备与印刷学习资料配合使用的示意图。

附图编号说明：

1、书写膜；2、定位点；3、印刷学习材料；4、编码条；5、功能块；6、内容块标记；7、学习内容块。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明的一种纸云互动交互系统做进一步详细说明。

参照图1，纸云互动交互系统由云服务器、学生终端、教师终端和/或家长终端组成。学生终端设备包括支持手写输入的纸云书写设备、带话筒的耳机。教师终端和家长终端包括收带话筒的耳机和显示装置。云服务器与各终端分别建立连接，云服务器包括会话模块、内容点播模块和智能批阅模块。云服务器还包括存储了用户数据和电子学习资料的资料库，用于支持内容点播和智能阅卷功能。

学生终端使用的纸云书写设备是一种无屏的智能手写输入设备，其主要部件包括印有定位点2的书写膜1和基于图像采集的智能笔。书写膜1是表面点阵排列设置具有独特编码的坐标点的透明书写介质，坐标点组合形成一个输入坐标系。智能笔是设有图像采集装置的电子手写笔，不仅有普通笔的墨水书写功能，当在书写膜1上书写时，借助图像采集装置拍摄含有智能笔的笔尖和书写膜1上坐标点的图像，进一步处理计算图像后记录输入坐标系中书写内容的电子数据。书写膜1表面上印刷的坐标点可以被图像采集装置识别，但人眼不易识别，从而不影响正常书写使用。云服务器建立、存储并更新与纸云书写设备的输入坐标系所对应的书写空间。云服务器分析来自纸云书写设备的书写内容，包括笔迹坐标、笔迹运动轨迹、书写速度、运笔时间和笔画顺序，通过智能算法分析学生的学习状态。

参照图2，学生终端使用时将透明的书写膜1对齐覆盖于印刷学习资料3上。印刷学习资料3为在指定区域印刷包括编码条4、功能块5和学习内容块7的纸质学习资料，云服务器的资料库中存储有与印刷学习资料3对应的电子学习资料。编码条4包含当前使用的印刷学习资料3和资料库中对应的电子学习资料的独特编码。图2中当页印刷学习资料3的编码为“GI”，编码条4中“G”和“I”的区域以阴影或其他标记标注。用户在使用时，使用纸云书写设备，在与编码条4中“G”和“I”相对应的区域涂写，云服务器即可识别当前使用的印刷学习资料3并将其与对应的存储在云服务器的学习资料库内容匹配。

学习内容块7中包含题目、知识点或解释等文字或图像形式的学习内容。学生在学习学习内容时，可以在相应的学习内容块7中的空白处写下笔记或解题过程。用户写下的书写内容由纸云书写设备上传至云服务器。学习过程中或解题完成后，如针对当前学习内容块7的学习内容需要答疑、阅卷或远程协助，将对应的功能块5和该学习内容块7的内容块标记6和涂写即可向云服务器提出服务请求。服务结束后，将涂写的功能块5和内容块标记6处的笔迹擦除即可。

此外，服务的请求还可以通过其他的输入方式完成，如在智能笔上设置相应的服务按钮。还可以通过语音识别，用户只需对话筒说出与服务相对应的关键词，系统识别后向云服务器发出服务请求。或者可以通过书写内容识别的方式提出服务请求，如在特定区域内书写与服务对应的文字、图形等，系统识别后向云服务器发出服务请求。

云服务器收到学生终端的用户请求后，根据服务类别和与其当前使用学习资料对应的电子学习资料为学生终端提供服务。如学生终端请求的是答疑服务，云服务器则将与学习内容相关的语音解答内容以内容点播的方式传递给学生终端。如学生终端请求的是阅卷服务，云服务器则分析学生终端的手写内容，将答案与电子资料库进行比对并给出结果。同时，对于手写内容中解题的中间步骤也进行逻辑正确性分析，以判断学生解题整体思路的正确性，并给出结果。另外，智能阅卷还通过对书写内容的分析记录学生终端解题的耗时和学习状态。如学生终端请求的是远程协助服务，云服务器则根据用户的学习内容智能匹配对应科目的教师终端，建立学生终端和教师终端之间的语音会话连接，并将学生终端所使用的学习内容和手写内容实时传递到教师终端的显示装置。

家长终端与指定的学生终端绑定，家长终端可以随时向云服务器提出与学生终端的会话连接请求。家长终端提出请求后，云服务器建立家长终端和学生终端之间的语音会话连接，同时将学生终端所使用的学习内容和手写内容实时传递到家长终端的显示装置。优选地，还可以在学生终端设置摄像头，摄像头图像实时传递到教师终端和家长终端，便于观察学生的学习状态。

显然，本领域的技术人员还可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种纸云互动交互系统，由云服务器、学生终端、教师终端和/或家长终端组成，其特征在于；云服务器包括会话模块、内容点播模块和智能批阅模块，云服务器与各终端分别建立连接；学生终端设备包括支持手写输入的纸云书写设备、收音装置、放音装置；教师终端和家长终端包括收音装置、放音装置和显示装置；纸云书写设备包括无电源的书写面板和电子手写笔，配合印刷的学习资料使用，记录用户的书写内容；教师终端和家长终端的显示装置显示学生终端的书写内容；会话模块负责建立不同终端之间的语音通话，语音通过终端的收音装置采集和放音装置播放，会话模块还负责将学生终端的书写内容传递到教师终端和/或家长终端；内容点播模块根据学生终端的请求将指定的语音内容传递到学生终端并通过其放音装置播放；智能批阅模块识别学生终端的书写内容，根据学生终端的请求对书写内容进行智能批阅。

2.根据权利要求1所述的一种纸云互动交互系统，其特征在于，学生终端的书写内容包括笔迹坐标、笔迹运动轨迹、书写速度、运笔时间和笔画顺序。

3.根据权利要求1所述的一种纸云互动交互系统，其特征在于，学生终端使用与系统资料库对应的印刷学习资料；纸云书写设备识别用户使用的学习资料；教师终端和家长终端的显示装置显示学生终端使用的学习资料；智能批阅模块结合系统资料库中对用的学习资料对识别后的书写内容进行智能批阅。

4.根据权利要求3所述的一种纸云互动交互系统，其特征在于，纸云书写设备识别用户发出指令和/或使用的学习资料的方式包括：识别用户在书写面板上与指令对应的位置/区域的涂写，或用户按下与指令对应按键，或识别用户与指令对应的语音输入，或识别用户在书写面板上指定区域内与指令对应的手写内容。

5.根据权利要求3所述的一种纸云互动交互系统，其特征在于，智能批阅模块包括对书写内容逻辑正确性的判断、答案正确性的判断和解题耗时的分析。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种纸云互动交互系统，其特征在于，书写面板上的坐标点人眼不可或不易识别。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种纸云互动交互系统，其特征在于，学生终端还包括拍摄用户的摄像头，摄像头的图像通过会话模块实时传递到教师终端和/或家长终端。