CN111626628A - 一种用于课外辅导的网络教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于课外辅导的网络教学系统，包括:信息识别模块、三维场景模拟模块、设备自动检测模块、课前准备模块、网络课堂模块和课后管理模块，信息识别模块通过人脸识别获取用户身份信息；三维场景模拟模块用于构建三维教学模型；设备自动检测模块在课前对上课设备进行自动检测；课前准备模块在上课之前发布课前准备信息；网络课堂模块实现网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流；课后管理模块用于发布课后作业、提交课后作业以及对批改后的作业进行管理。能对课前、课中和课后进行全程跟踪，保证教学质量，并且对教学过程进行三维模拟，提高教学的真实感和沉浸感，激发学生的学习兴趣。
Description
技术领域
本发明涉及网络教学平台技术领域，具体涉及一种用于课外辅导的网络教学系统。
背景技术
网络教学是在一定教学理论和思想指导下，应用多媒体和网络技术，通过师、生、媒体等多边、多向互动和对多种媒体教学信息的收集、传输、处理、共享，来实现教学目标的一种教学模式。在网络环境下进行教学，要体现学生的主体地位，有利于培养兴趣、启发诱导并真正调动学生参与教学的积极性、主动性和创造性。学生可以自主学习，自己支配学习的节奏、内容，给自己的思维留下一定的时间、空间，还可以对某事件重复学习，强化学习效果。当然，对自主学习能力差的学生来说，也有较大的局限性。
但是目前使用的网络教学系统在管理上存在弊端，由于网络远程教学，使得教师和学生不能像在传统课堂中一样学习，无沉浸感。现有的网络教学系统没有对课前、课中和课后没有一体化结合，没有起到良好的监督作用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种用于课外辅导的网络教学系统，能对课前、课中和课后进行全程跟踪，保证教学质量，并且对教学过程进行三维模拟，提高教学的真实感和沉浸感，激发学生的学习兴趣。
本发明实施例提供的一种用于课外辅导的网络教学系统，包括:信息识别模块、三维场景模拟模块、设备自动检测模块、课前准备模块、网络课堂模块和课后管理模块，
所述信息识别模块用于通过人脸识别获取用户身份信息；
所述三维场景模拟模块用于根据获取的用户身份信息和虚拟教学设施建立三维模型，构建三维教学模型；
所述设备自动检测模块用于在课前对上课设备进行自动检测；
所述课前准备模块用于在上课之前发布课前准备信息；
所述网络课堂模块用于实现网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流，并将网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流的过程通过三维教学模型显示出来；
所述课后管理模块用于发布课后作业、提交课后作业以及对批改后的作业进行管理。
本发明实施例提供的用于课外辅导的网络教学系统，能对课前、课中和课后进行全程跟踪，保证教学质量，并且对教学过程进行三维模拟，提高教学的真实感和沉浸感，激发学生的学习兴趣。
进一步地，所述课前准备模块包括班级创建单元，所述班级创建单元用于根据班级名称、班级规模生成班级二维码信息。
进一步地，所述三维场景模拟模块包括座位排序单元，所述座位排序单元用于对学生座位进行座位排序。
进一步地，所述网络课堂模块包括学生人脸抓拍单元，所述学生人脸抓拍单元用于实时捕捉上课期间学生的人脸信息，为记录学生在线时间提供证据。
通过对学生人脸图像的抓拍，捕捉学生上课时的人脸信息，不仅可以记录学生在线学习的时间，还可以记录学生学习表现。
进一步地，所述网络课堂模块包括课堂发言单元，所述课堂发言单元用于控制发言权限。
进一步地，所述网络课堂模块还包括小组讨论单元，所述小组讨论单元用于根据设定的小组成员信息创建讨论组，发布讨论任务，设置讨论组之间的人员的音视频通话权限和小组内人员作品展示权限。
进一步地，所述网络课堂模块还包括课堂报告生成单元，所述课堂报告生成单元用于根据学生在线时间、课堂发言次数和讨论时间生成课堂报告，课堂报告生成单元包括课堂总体报告子单元和学生个体报告子单元，课堂总体报告子单元统计全班的学习情况生成总体报告，学生个体报告子单元根据学生自己的学习情况生成个体报告。
进一步地，所述网络课堂模块还包括课堂实时评价单元，所述课堂实时评价单元用于根据学生的上课表现，选择学生对应的虚拟课桌，给予虚拟物品评价。
进一步地，所述课后管理模块包括课后作业汇总单元，所述课后作业汇总单元用于将提交的课后作业按类型进行汇总。
进一步地，所述课后管理模块还包括作业评价汇总单元，所述作业评价汇总单元用于对作业评价明细进行汇总，生成汇总表进行发布。
本发明的有益效果：
本发明实施例提供的一种用于课外辅导的网络教学系统，能对课前、课中和课后进行全程跟踪，保证教学质量，并且对教学过程进行三维模拟，提高教学的真实感和沉浸感，激发学生的学习兴趣。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明第一实施例所提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图；
图2示出了本发明另一实施例所提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图；
图3示出了本发明另一实施例所提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图；
图4示出了本发明另一实施例所提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图；
图5示出了本发明另一实施例所提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1所示，示出了本发明第一实施例所提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图。本发明实施例的用于课外辅导的网络教学系统可以通过网站或APP或小程序实现，本实施例采用APP的形式为例。用于课外辅导的网络教学系统包括教师端、学生端、听课端和服务器。家长或其他听课的老师可以通过听课端去听课。服务器包括：注册登录模块、信息识别模块、三维场景模拟模块、设备自动检测模块、课前准备模块、网络课堂模块和课后管理模块。注册登录模块用于为用户提供注册和登录的入口，教师、学生和家长可以通过微信、QQ、手机号等多种方式注册并完善个人信息，不同身份的用户的权限不同。注册后可以通过微信、QQ和手机验证码登录。信息识别模块用于通过人脸识别获取用户身份信息。在登录时，信息识别模块采集用户的人脸图像信息，对用户身份进行识别。三维场景模拟模块用于根据获取的用户身份信息和虚拟教学设施建立三维模型，虚拟教学设施包括课桌椅、白板、姓名牌等，将用户信息和虚拟教学设施构建三维教学模型。根据选择的课桌椅类型、白板类型、姓名牌类型等教学设施建立课桌椅、白板、姓名牌等教学设施的三维模型，根据用户的性别建立人物三维模型，根据姓名牌的位置将人物对应的放置位置，形成教学课堂的三维模型。采用三维模型构建出虚拟的课堂，让用户可以直观形象地观看上课情况。设备自动检测模块用于在课前对上课设备进行自动检测；设备自动检测模块用于自动检测客户端设备的摄像头、麦克风等设备是否正常。课前准备模块用于在上课之前发布课前准备信息。教师端可以发布课前准备，以图文形式发布课前准备信息和图文教学内容，向学生端发送课前准备信息，向听课端发送图文教学内容。学生端接收教师发布的课前准备信息，准备好后进行反馈。听课端接收本次课程的图文教学内容。网络课堂模块用于实现网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流，并将网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流的过程通过三维教学模型显示出来；所述课后管理模块用于发布课后作业、提交课后作业以及对批改后的作业进行管理。
本发明实施例提供的用于课外辅导的网络教学系统，能对课前、课中和课后进行全程跟踪，保证教学质量，并且对教学过程进行三维模拟，提高教学的真实感和沉浸感，激发学生的学习兴趣。
如图2所示，示出了本发明第二实施例提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图，该实施例的系统结构与第一实施例基本相同，与上述第一实施例不同之处在于，课前准备模块包括班级创建单元，所述班级创建单元用于根据班级名称、班级规模生成班级二维码信息。在上课之前，教师可以通过班级创建单元创建此次学习的班级信息，如班级名称和规模等，生成二维码信息，学生或家长可以一键入班，通过扫描二维码或输入教师手机号就可以进入班级。通过设置班级创建单元可以使教师快速创建班级。
如图3所示，示出了本发明第三实施例提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图，该实施例的系统结构与第一实施例基本相同，与上述第一实施例不同之处在于，三维场景模拟模块包括座位排序单元，所述座位排序单元用于对学生座位按照秧苗形或圆形排位形式进行座位排序。通过座位排序单元教师可以根据学习内容、小组人数以及方便讨论交流等方面来考虑对学生座位进行排列，如按照秧苗型、大圆形、小圆形、三角形、面对面等各种排位形式进行安排座位，也可按照学号次序、男女混搭、同性组合、随机搭配或学生自主选择座位的方式安排座位，座位排布方式灵活。
如图4所示，示出了本发明第四实施例提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图，该实施例的系统结构与第一实施例基本相同，与上述第一实施例不同之处在于，网络课堂模块包括学生人脸抓拍单元，所述学生人脸抓拍单元用于实时捕捉上课期间学生的人脸信息，为记录学生在线时间提供证据。通过对学生人脸图像的抓拍，捕捉学生上课时的人脸信息，不仅可以记录学生在线学习的时间，还可以记录学生学习表现，有利于监督学生认真上课。
网络课堂模块包括课堂发言单元，所述课堂发言单元用于控制发言权限。教师通过教师端一键上课，通过课堂发言单元关闭学生端的语音功能，在教师提问后，学生通过学生端一键举手发言，教师端通过课堂发言单元开启该学生的语音功能，并切换到该学生端的放大视频画面。系统通过设置课堂发言单元，教师和学生能及时互动，教师可以及时发现学生学习过程中的疑问，及时解答，提高学习效果。
网络课堂模块还包括小组讨论单元，所述小组讨论单元用于根据设定的小组成员信息创建讨论组，发布讨论任务，设置讨论组之间的人员的音视频通话权限和小组内人员作品展示权限。在需要小组讨论时，教师端通过小组讨论单元发布小组讨论任务，将同一小组成员归为一组，并设置讨论组成员的音视频通话权限和小组内作品展示，学生端通过小组讨论单元可以看到小组成员视频，并语音通话和观看组内作品。听课端通过小组讨论单元可以自由参与小组讨论、查看某个小组讨论情况和查看组内作品，便于家长或听课老师查看孩子的学习情况。
网络课堂模块还包括课堂报告生成单元，所述课堂报告生成单元用于根据学生在线时间、课堂发言次数和讨论时间生成课堂报告。课堂报告生成单元包括课堂总体报告子单元和学生个体报告子单元，课堂总体报告子单元统计全班的学习情况生成总体报告，学生个体报告子单元根据学生自己的学习情况生成个体报告。学习情况包括学生在线时间、课堂发言次数、举手次数、讨论时间等各类有效信息，总体报告便于教师和家长查看学生在此次课堂上的学习情况，个体报告便于学生了解自己的学习情况。
网络课堂模块还包括课堂自动记录单元，课堂自动记录单元多视角对课堂过程进行录像和存储，对于小组讨论的音频和视频按照讨论主题、时间和小组序号进行分别存储，教师端和听课端可以查看录像视频。
网络课堂模块还包括课堂实时评价单元，所述课堂实时评价单元用于根据学生的上课表现，选择学生对应的虚拟课桌，给予虚拟物品评价。虚拟物品包括掌声、大拇指、奖章、卡通图像等，卡通图像包括赞扬、鼓励和安慰等表情。教师端通过课堂实时评价单元对学生的上课表现进行评价，若学生表现得很好，教师选择该学生对应的虚拟课桌，给予虚拟物品奖励，虚拟物品可以兑换课堂积分。课堂评价与课后作业等评价一体化。
网络课堂模块还包括迟到准入设置单元，迟到准入设置单元用于教师对迟到的学生进行准入或拒绝操作，拒绝后迟到的学生不得再次申请进入，教师端也可以设置迟到一律禁入。
如图5所示，示出了本发明第五实施例提供的一种用于课外辅导的网络教学系统的结构框图，该实施例的系统结构与第一实施例基本相同，与上述第一实施例不同之处在于，课后管理模块包括课后作业汇总单元，所述课后作业汇总单元用于将提交的课后作业按类型进行汇总。学生端提交视频、录音、图片、文档等作业，课后作业汇总单元对学生提交的作业按照类型、和学生姓名分别汇总和保存。课后作业汇总单元课后管理模块还包括作业评价汇总单元，所述作业评价汇总单元用于对作业评价明细进行汇总，生成汇总表进行发布。自动对评价进行排序生成排行榜，学生端可见自己的作业评价，教师端可见全员的评价。课后管理模块还包括评课单元，评课单元用于对教师的教课情况进行评价。听课端通过评课单元对教师的本次课程进行评价留言发送到教师端，评价留言可以是视频、录音或图文等形式。
本实施例的用于课外辅导的网络教学系统，还包括上课情况检测模块，上课情况检测模块包括图像采集单元和注意力判断单元，图像采集单元采集学生上课时的图像，注意力判断单元用于判断学生上课时的注意力情况，判断学生是否注意力集中，是否瞌睡的情况。通过图像采集单元采集学生上课时的人脸图像，基于计算机视觉的级联算法捕捉头部后再定位学生双眼、嘴和双耳五点作为特征点，对学生头部进行姿态定位，提取双耳中心、双眼中心和嘴巴中心坐标，构建一个对称的人脸特征多边形，然后建立一种头部姿势计算公式，根据特征多边形的位置变化进行姿态参数计算，实时判断学生头部姿势变化，根据头部的左右倾斜程度和低头姿势等特征，作为第一个判断注意力的标准。在定位到人眼的基础上生成眼部矩形框，利用PERCLOS P80疲劳检测标准设计算法判断学生在单位时间内闭眼时间是否符合疲劳特征，作为第二个判断注意力的标准。同时，在定位到嘴巴的基础上生成嘴部矩形框，根据嘴巴的张合程度判断学生是否在打哈欠，计算嘴部张开的频率，表示一定时间内打哈欠的时间，作为第三个判断注意力的标准。综合上述判断注意力的标准，以眼部特征为第一关键因素，以头部特征为第二关键因素，以嘴部特征为第三关键因素。根据得到的三个特征参数作为输入量，利用模糊控制理论设置相应的控制规则，计算得到注意力状态系数，以判断学生上课时的注意力集中程度。上课情况检测模块将得到的注意力状态系数发送给教师端，教师可以通过对注意力状态系数对学生上课情况进行打分。上课检测情况模块还包括提醒单元，获取上课情况检测模块得到的注意力状态系数，在注意力状态系数低于设定阈值时，向学生端发送提示信息，提醒学生上课要精力集中。该系统通过上课检测情况模块对学生上课时的注意力情况进行自动检测，便于教师能客观对学生上课情况进行打分，并且在学生上课注意力不集中时，及时提醒学生要注意力集中，以便确保学生的学习效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，包括:信息识别模块、三维场景模拟模块、设备自动检测模块、课前准备模块、网络课堂模块和课后管理模块，
所述信息识别模块用于通过人脸识别获取用户身份信息；
所述三维场景模拟模块用于根据获取的用户身份信息和虚拟教学设施建立三维模型，构建三维教学模型；
所述设备自动检测模块用于在课前对上课设备进行自动检测；
所述课前准备模块用于在上课之前发布课前准备信息；
所述网络课堂模块用于实现网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流，并将网络视频教学、网络直播教学和课堂互动交流的过程通过三维教学模型显示出来；
所述课后管理模块用于发布课后作业、提交课后作业以及对批改后的作业进行管理。
2.如权利要求1所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述课前准备模块包括班级创建单元，所述班级创建单元用于根据班级名称、班级规模生成班级二维码信息。
3.如权利要求1所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述三维场景模拟模块包括座位排序单元，所述座位排序单元用于对学生座位进行座位排序。
4.如权利要求1所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述网络课堂模块包括学生人脸抓拍单元，所述学生人脸抓拍单元用于实时捕捉上课期间学生的人脸信息，为记录学生在线时间提供证据。
5.如权利要求4所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述网络课堂模块包括课堂发言单元，所述课堂发言单元用于控制发言权限。
6.如权利要求5所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述网络课堂模块还包括小组讨论单元，所述小组讨论单元用于根据设定的小组成员信息创建讨论组，发布讨论任务，设置讨论组之间的人员的音视频通话权限和小组内人员作品展示权限。
7.如权利要求6所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述网络课堂模块还包括课堂报告生成单元，所述课堂报告生成单元用于根据学生在线时间、课堂发言次数和讨论时间生成课堂报告，课堂报告生成单元包括课堂总体报告子单元和学生个体报告子单元，所述课堂总体报告子单元统计全班的学习情况生成总体报告，所述学生个体报告子单元根据学生自己的学习情况生成个体报告。
8.如权利要求7所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述网络课堂模块还包括课堂实时评价单元，所述课堂实时评价单元用于根据学生的上课表现，选择学生对应的虚拟课桌，给予虚拟物品评价。
9.如权利要求1所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述课后管理模块包括课后作业汇总单元，所述课后作业汇总单元用于将提交的课后作业按类型进行汇总。
10.如权利要求9所述的用于课外辅导的网络教学系统，其特征在于，所述课后管理模块还包括作业评价汇总单元，所述作业评价汇总单元用于对作业评价明细进行汇总，生成汇总表进行发布。
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