CN111563702A - 一种课堂教学互动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于教学系统技术领域，尤其涉及一种课堂教学互动系统，包括：教师端，用于调整课堂模式，课堂模式包括讲课模式和自习模式；学生端，用于采集学生的图像信息；服务器，用于用预设的模型对学生的图像信息进行分析，并根据分析结果将学生分为认真听课、疑似走神和未认真听课三种；当课堂模式为自习模式时，服务器给疑似走神学生的学生端发送走神验证信号，学生端接收到走神验证信号后，弹出一个按压后消失的图像块，若图像块持续存在X秒，则服务器将该学生端标记为未认真听课；当课堂模式为讲课模式时，服务器将疑似走神的学生信息发送给教师端。使用本系统，可以精准且完整的记录未认真听课的学生信息。
Description
技术领域
本发明属于教学系统技术领域，尤其涉及一种课堂教学互动系统。
背景技术
随着互联网技术的高速发展，远程教育技术(网络授课)也逐渐成熟。并且，随着智能设备的不断革新，远程教育也越来越被大众所认可。
但是，网络授课的方式，由于教师和学生并非位于同一空间内，教师在讲课时，不能观察到学生们是否在认真听讲。为了解决上述问题，出现了智能课堂教学系统，上课时，学生端的摄像头会采集学生的图像信息，并通过服务器进行分析，当分析结果为未认真听课时，则进行标记并存储。
但是，在某些时候，走神时的面部表情及眼神与认真听课时非常接近(如面无表情一直盯着屏幕)，服务器难以对其进行精准的判断。若尺度较严，会使部分认真听课的学生“躺枪”，若尺度较松，又会使部分未认真听课的学生成为“漏网之鱼”。
现有的教学互动系统，难以精准且全面的对未认真听课的学生进行记录。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种课堂教学互动系统，能够精准且完整的对未认真听课的学生进行记录。
本发明提供的基础方案为：
一种课堂教学互动系统，包括：
教师端，用于建立网络教室，还用于上课，还用于调整课堂模式，课堂模式包括讲课模式和自习模式；
学生端，用于进入网络教室上课，还用于采集学生的图像信息；
服务器，用于用预设的模型对学生的图像信息进行分析，并根据分析结果将学生分为认真听课、疑似走神和未认真听课三种，并对未认真听课的学生进行标记；
当课堂模式为自习模式时，服务器给疑似走神学生的学生端发送走神验证信号，学生端接收到走神验证信号后，弹出一个按压后消失的图像块，若图像块持续存在X秒，则服务器将该学生端标记为未认真听课；当课堂模式为讲课模式时，服务器将疑似走神的学生信息发送给教师端；教师端还用于将学生标记为未认真听课；服务器还用于存储未认真听课的学生信息。
基础方案工作原理及有益效果：
进行网络授课时，教师通过教师端建立网络教室，学生都通过学生端进入网络教室后，教师可通过教师端进行讲课。在讲课时教师可将课堂模式调整为讲课模式，在安排学生自习时，教师可通过教师端将课堂模式调整为自习模式。
在学生上课时，学生端还采集上课学生的图像信息。之后，服务器用预设的模型，对学生的图像信息进行分析，并根据分析结果将学生分为认真听课、疑似走神和未认真听课三种，并对未认真听课的学生进行标记。
由于某些时候，走神时的面部表情及眼神与认真听课时非常接近(如面无表情一直盯着屏幕)，通过图像识别难以精准判断，因此，服务器将这类情况的学生标记为疑似走神。
当课堂模式为自习模式时，整段时间都是学生自己看屏幕，为了不打扰学生们的自学进度，教师通常不会对学生进行提问抽查。因此，为了验证疑似走神的学生是否在认真听课，服务器给疑似走神学生的学生端发送走神验证信号，学生端接收到走神验证信号后，弹出一个按压后消失的图像块。图像块出现后，若学生正通过屏幕专心学习，能够立即注意到该图像块的，并且，为了持续学习，学生会立刻按压图像块使其消失，防止其持续对学习内容造成遮挡。若图像块持续存在的时间超过了X秒，则说明对应的学生至少有X秒中处于走神状态(未注意到图像块)，因此服务器将该学生端标记为未认真听课。
在讲课模式时，由于学生需要连贯的听课，若被打断，可能会出现跟不上老师讲课思路的情况，导致听课的质量降低，因此，服务器将疑似走神的学生信息发送给教师端，讲课教师可通过提问的方式，了解该学生是否认真听课，若该学生未认真听课，教师则可以通过教师端将该学生标记为未认真听课。
使用本系统，可以在不打扰认真学习学生的基础上，根据不同的课堂状态，用不同的方式对疑似走神的学生进行验证，精准且完整的记录未认真听课的学生信息。
进一步，若服务器持续Y秒未接收到某网络教室的语音数据，服务器将该网络教室的课堂模式调整为自习模式。
有时，教师安排课堂作业或课堂自习后会忘记调整模式。当服务器持续Y秒未接收到某网络教室的语音数据，说明该网络教室内既没有教师讲课，也没有学生回答问题，目前正处于自习状态，此时，服务器将该网络教室内的学生端调整为自习模式，可以及时对学生的自习情况进行有效监督。
进一步，服务器还用于计算网络教室内学生未认真听课的占比，当未认真听课的占比大于Z时，给对应教师端发送整顿信号。
未认真听课的占比大于Z，说明该网络教室内未认真听课的学生数量很多，需要对课堂的纪律进行整顿后再继续授课。因此，服务器给对应教师端发送整顿信号。教师接收到整顿信号后，可对网络课堂的纪律进行整顿后再继续授课。
进一步，还包括管理端；服务器还用于统计整顿信号，若某教师端的上课次数大于N且接收到整顿信号的课堂占比大于M，则发送提升信号给管理端。
某教师端的上课次数大于N，说明教师上课的次数已经达到了一定的数量级，对其授课质量的评估具有很强的参考性；在这样的前提下，若该教师端上课时接收到整顿信号的占比大于M，则说明该教师的授课质量存在一定的问题，需要提升授课质量(如授课风格或者表达技巧)。因此，服务器给管理端发送提升信号，管理端接收到提升信号后，可让对应的教师机进行自我提升，给学生提供更好的上课体验。
进一步，还包括监护端；服务器还用于统计走神信息，若某学生参加的上课次数大于A且被标记为未认真听课的课堂次数大于B，则发送教育信号给对应的监护端。
某学生参加上课的次数大于A且被标记为未认真听课的课堂次数大于B，则说明该学生的学习态度存在问题，因此，服务器发送教育信号给对应的监护端。该学生的监护人可以和该学生进行沟通交流，改善其学习态度。
进一步，图像块弹出的位置为学生端的屏幕中央。
图像块位于屏幕中央，与位于角落相比，学生按压时能加顺手。
进一步，图像块为圆形。
与其他形状相比，圆形的图像块在视觉上更加圆润。
进一步，图像块的透明度为20％—40％。
与完全不透明相比，透明度为20％—40％的出现在屏幕上时更不显眼，更能够测试出学生是否在认真听课。
进一步，图像块持续存在X秒后，对应的学生端发出提醒。
通过提醒的方式，让该未认真自习的学生及时调整自己的状态，提升自习的质量。
进一步，提醒的方式为语音。
与文字相比，语音的刺激性较强。
附图说明
图1为本发明一种课堂教学互动系统实施例一的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，一种课堂教学互动系统，包括学生端、教师端和服务器。
本实施例中，学生端为装载对应APP的智能手机，教师端为装载对应APP的平板，服务器为华为云服务器。学生端及教师端分别通过WIFI与服务器通信。
教师端用于建立网络教室，还用于上课，还用于调整课堂模式，课堂模式包括讲课模式和自习模式。
学生端用于进入网络教室上课，还用于采集学生的图像信息。具体的，学生端通过前置摄像头采集学生的面部图像信息。
服务器用于用预设的模型对学生的图像信息进行分析，并根据分析结果将学生分为认真听课、疑似走神和未认真听课三种，并对未认真听课的学生进行标记。本实施例中，预设的模型为卷积神经网络模型。
当课堂模式为自习模式时，服务器给疑似走神学生的学生端发送走神验证信号，学生端接收到走神验证信号后，弹出一个按压后消失的图像块，若图像块持续存在X秒，则服务器将该学生端标记为未认真听课；当课堂模式为讲课模式时，服务器将疑似走神的学生信息发送给教师端；教师端还用于将学生标记为未认真听课；服务器还用于存储未认真听课的学生信息。
服务器还用于计算网络教室内学生未认真听课的占比，当未认真听课的占比大于Z时，给对应教师端发送整顿信号。
其中，若服务器持续Y秒未接收到某网络教室的语音数据，服务器将该网络教室的课堂模式调整为自习模式。服务器还用于计算网络教室内学生未认真听课的占比，当未认真听课的占比大于Z时，给对应教师端发送整顿信号。
X、Y及Z的具体数值，本领域技术人员可依据学生的平均年龄具体设置。
具体实施过程如下：
进行网络授课时，教师通过教师端建立网络教室，学生都通过学生端进入网络教室后，教师可通过教师端进行讲课。在讲课时教师可将课堂模式调整为讲课模式，在安排学生自习时，教师可通过教师端将课堂模式调整为自习模式。
不过，有些时候，教师安排课堂作业或课堂自习后会忘记调整模式。当服务器持续Y秒未接收到某网络教室的语音数据，说明该网络教室内既没有教师讲课，也没有学生回答问题，目前正处于自习状态，此时，服务器将该网络教室内的学生端调整为自习模式。
在学生上课时，学生端还采集上课学生的图像信息。之后，服务器用预设的模型，对学生的图像信息进行分析，并根据分析结果将学生分为认真听课、疑似走神和未认真听课三种，并对未认真听课的学生进行标记。
由于某些时候，走神时的面部表情及眼神与认真听课时非常接近(如面无表情一直盯着屏幕)，通过图像识别难以精准判断，因此，服务器将这类情况的学生标记为疑似走神。
当课堂模式为自习模式时，整段时间都是学生自己看屏幕，为了不打扰学生们的自学进度，教师通常不会对学生进行提问抽查。因此，为了验证疑似走神的学生是否在认真听课，服务器给疑似走神学生的学生端发送走神验证信号，学生端接收到走神验证信号后，弹出一个按压后消失的图像块。图像块出现后，若学生正通过屏幕专心学习，能够立即注意到该图像块的，并且，为了持续学习，学生会立刻按压图像块使其消失，防止其持续对学习内容造成遮挡。若图像块持续存在的时间超过了X秒，则说明对应的学生至少有X秒中处于走神状态(未注意到图像块)，因此服务器将该学生端标记为未认真听课。
在讲课模式时，由于学生需要连贯的听课，若被打断，可能会出现跟不上老师讲课思路的情况，导致听课的质量降低，因此，服务器将疑似走神的学生信息发送给教师端，讲课教师可通过提问的方式，了解该学生是否认真听课，若该学生未认真听课，教师则可以通过教师端将该学生标记为未认真听课。
服务器还计算网络教室内学生未认真听课的占比，若未认真听课的占比大于Z，说明该网络教室内未认真听课的学生数量很多，需要对课堂的纪律进行整顿后再继续授课。因此，服务器给对应教师端发送整顿信号。教师接收到整顿信号后，可对网络课堂的纪律进行整顿后再继续授课。
使用本系统，可以在不打扰认真学习学生的基础上，根据不同的课堂状态，用不同的方式对疑似走神的学生进行验证，精准且完整的记录未认真听课的学生信息。
实施例二
与实施例一不同的是，本实施例中，还包括管理端及监护端。管理端为装载对应APP的智能手机，监护端为装载对应APP的智能手机，管理端及监护端分别通过5G模块与服务器通信。
本实施例中，服务器还用于统计整顿信号，若某教师端的上课次数大于N且接收到整顿信号的课堂占比大于M，则发送提升信号给管理端。除此，服务器还用于统计整顿信号，若某教师端的上课次数大于N且接收到整顿信号的课堂占比大于M，则发送提升信号给管理端。
某教师端的上课次数大于N，说明教师上课的次数已经达到了一定的数量级，对其授课质量的评估具有很强的参考性；在这样的前提下，若该教师端上课时接收到整顿信号的占比大于M，则说明该教师的授课质量存在一定的问题，需要提升授课质量(如授课风格或者表达技巧)。因此，服务器给管理端发送提升信号，管理端接收到提升信号后，可让对应的教师机进行自我提升，给学生提供更好的上课体验。M及N的具体数值，本领域技术人员可依据教师的平均授课经验具体设置。
同样的，某学生参加上课的次数大于A且被标记为未认真听课的课堂次数大于B，则说明该学生的学习态度存在问题，因此，服务器发送教育信号给对应的监护端。该学生的监护人可以和该学生进行沟通交流，改善其学习态度。A和B的具体数值，本领域技术人员可依据学生的平均年龄具体设置。
实施例三
与实施例一不同的是，本实施例中，图像块持续存在X秒后，对应的学生端发出提醒，具体的，提醒的方式为语音。
图像块持续存在X秒后，则说明该学生当前未认证学习，因此，对应的学生端发出语音提示，如“请认真学习！”，通过这样的方式引起学生的注意，调整自己的状态，进而提升学习质量。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种课堂教学互动系统，其特征在于，包括：
教师端，用于建立网络教室，还用于上课，还用于调整课堂模式，课堂模式包括讲课模式和自习模式；
学生端，用于进入网络教室上课，还用于采集学生的图像信息；
服务器，用于用预设的模型对学生的图像信息进行分析，并根据分析结果将学生分为认真听课、疑似走神和未认真听课三种，并对未认真听课的学生进行标记；
当课堂模式为自习模式时，服务器给疑似走神学生的学生端发送走神验证信号，学生端接收到走神验证信号后，弹出一个按压后消失的图像块，若图像块持续存在X秒，则服务器将该学生端标记为未认真听课；当课堂模式为讲课模式时，服务器将疑似走神的学生信息发送给教师端；教师端还用于将学生标记为未认真听课；服务器还用于存储未认真听课的学生信息。
2.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：若服务器持续Y秒未接收到某网络教室的语音数据，服务器将该网络教室的课堂模式调整为自习模式。
3.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：服务器还用于计算网络教室内学生未认真听课的占比，当未认真听课的占比大于Z时，给对应教师端发送整顿信号。
4.根据权利要求3所述的课堂教学互动系统，其特征在于：还包括管理端；服务器还用于统计整顿信号，若某教师端的上课次数大于N且接收到整顿信号的课堂占比大于M，则发送提升信号给管理端。
5.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：还包括监护端；服务器还用于统计走神信息，若某学生参加的上课次数大于A且被标记为未认真听课的课堂次数大于B，则发送教育信号给对应的监护端。
6.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：图像块弹出的位置为学生端的屏幕中央。
7.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：图像块为圆形。
8.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：图像块的透明度为20％—40％。
9.根据权利要求1所述的课堂教学互动系统，其特征在于：图像块持续存在X秒后，对应的学生端发出提醒。
10.根据权利要求9所述的课堂教学互动系统，其特征在于：提醒的方式为语音。
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