CN111627271A - 一种同步课堂系统及其管理平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同步课堂系统及管理平台,涉及同步远程技术领域。本发明包括教室互动录播系统以及教室听讲系统;教室互动录播系统由录播教室视频采集设备、录播教室音频采集设备、图像跟踪设备、互动显示设备以及桌面式触控面板组成。本发明通过互联网通信连接教室互动录播系统以及教室听讲系统,实现了不同教学地区的同步课堂教学;并通过在教育信息化及师资力量比较雄厚的学校建设城镇精品互动录播教室作为主讲教室,建设常态化互动录播教室、在农村教学点建立听课教室;实现不同区域间的帮扶教学,减低教学资源差距,加快教学平衡。

Description

一种同步课堂系统及其管理平台
技术领域
本发明属于同步远程技术领域,特别是涉及一种同步课堂系统及其管理平台。
背景技术
在促进教育均衡发展的大趋势中,同步课堂可以打破时空限制,城乡同上一节课,从而扩大优质教育资源的覆盖面,提升农村地区偏远地区的教育质量。同步课堂的建设和应用一跃成为当前推进教育信息化建设的一个重点工作,是解决我国教育均衡的重要手段,北京文香同步课堂解决方案具有多样化的产品组合,能够满足不同用户的差异化需求,借助信息技术手段解决城乡教育不均衡的难题。
绝大多数的教室都可以互动来做同步课堂,而不是只在中心校的某一间的精品录播教室内进行的同步课堂。这就要求必须实现音视频互动和课程录制的平台化。
在优质学校和薄弱学校之间,同步课堂让优质资源得到共享,薄弱学校学生也能聆听优秀教师的高水平授课;在城市学校和边远学校之间,同步课堂让稀缺的资源得到普及,边远地区也能开出音乐、美术、英语等专业课程。
本发明提供一种同步课堂系统;用以实现不同区域间的帮扶教学,减低教学资源差距,加快教学平衡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同步课堂系统,通过互联网通信连接教室互动录播系统以及教室听讲系统,实现了不同教学地区的同步课堂教学,解决了现有教学资源不平衡的问题。
为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明为一种同步课堂系统,包括:教室互动录播系统以及教室听讲系统;所述教室互动录播系统由录播教室视频采集设备、录播教室音频采集设备、图像跟踪设备、互动显示设备以及桌面式触控面板组成;所述录播教室视频采集设备采集高清视频信号并传输至录播一体机;所述录播教室音频采集设备采集声音音频且所述声音音频经过数字音频矩阵处理后,传输至录播一体机;所述录播一体机存储高清视频信号以及声音音频至教学资源库;所述图像跟踪设备,用于对教师、学生、板书以及学生巡视进行图像采集;所述互动显示设备,用于学生以及老师观看教学画面;所述教室听讲系统由高清摄像机、显示设备以及交互式触控一体机组成;所述交互式触控一体机与所述教室互动录播系统通信连接,用于获取教学资源库的教学视频;所述交互式触控一体机控制显示设备播放教学视频;所述桌面式触控面板,用于控制录播教室视频采集设备、录播教室音频采集设备、图像跟踪设备以及互动显示设备。
优选地,所述录播教室视频采集设备包括若干高清云台摄像机;若干所述高清云台摄像机采集教师特写、板书特写、教师全景、学生特写、学生全景、学生巡视的高清视频信号并通过3G-SDI视频线传输至录播一体机。
优选地,所述录播教室音频采集设备包括无线话筒以及若干吊装话筒;所述无线话筒,用于采集教师声音音频以及本地扩声;所述吊装话筒用于采集学生声音音频;所述教师声音音频以及学生声音音频经过数字音频矩阵的均衡、降噪和混音等处理后,传输至录播一体机进行音频的录制、直播及存储。
优选地,所述图像跟踪设备包括图像跟踪一体机以及若干定位摄像机;所述图像跟踪一体机分别与若干定位摄像机连接,用于对教师、学生、板书以及学生巡视进行图像采集。
优选地,所述互动显示设备包括教师互动显示电视以及学生互动显示屏电视;所述教师互动显示电视,用于教师观看远端画面;所述学生互动显示电视,用于学生观看远端互动画面;所述桌面式触控面板,用于控制教室互动录播系统的开关、录制开关以及视频切换。
一种同步课堂管理平台,包括平台服务器;所述平台服务器通过网络交换机分别与教室互动录播系统以及教室听讲系统通信连接;所述平台服务器支持服务视频展示功能模块、图像行为分析功能模块、微课制作功能模块、流媒体直播功能模块、视频资源管理功能模块以及在线答疑功能模块;所述视频资源管理功能模块,接收录播一体机传递的教学视频并存储到教学资源库,以及接收图像跟踪一体机传递的教学图像并存储到教学资源库;所述视频展示功能模块,用于对教学资源库内的教学视频快速分类以及对教学视频分类检索;所述图像行为分析功能模块,用于对图像跟踪一体机传递的教学图像进行分析并生成S-T教学行为曲线图以及饼图;所述微课制作功能模块,用于在线视教学视频编辑以及虚拟切片形成微视频并分类存储到教学资源库中;所述流媒体直播功能模块,用于对教室互动录播系统采集的视频、音频以及计算机屏幕进行实时播放;所述在线答疑功能模块,用于实时教学问答以及课件评价。
优选地,还包括在线巡课评估功能模块;所述在线巡课评估功能模块通过平台服务器对录播教室进行监视、录制以及直播控制。
优选地,还包括三分屏播放功能模块;所述三分屏播放功能模块,用于构建三分屏课件并实现教师视频、学生视频以及教学文档视频同步播放。
优选地,所述图像行为分析功能模块对教学视频进行热门、最新、点击量快速分类;所述图像行为分析功能模对教学视屏按照学校、学科、年级、主讲教师以及精品视频进行分类检索;所述图像行为分析功能模可分别按照学校、学科、标题、主讲人进行模糊查询以及分组查询。
本发明具有以下有益效果:
本发明通过互联网通信连接教室互动录播系统以及教室听讲系统,实现了不同教学地区的同步课堂教学;并通过在教育信息化及师资力量比较雄厚的学校建设城镇精品互动录播教室作为主讲教室,建设常态化互动录播教室、在农村教学点建立听课教室;实现不同区域间的帮扶教学,减低教学资源差距,加快教学平衡。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中一种同步课堂系统的系统结构示意图;
图2为本发明中一种同步课堂管理平台的结构示意图。
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,所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示,本发明为一种同步课堂系统,包括:教室互动录播系统以及教室听讲系统;教室互动录播系统由录播教室视频采集设备、录播教室音频采集设备、图像跟踪设备、互动显示设备以及桌面式触控面板组成;
录播教室视频采集设备包括若干高清云台摄像机;高清云台摄像机用于采集高清视频信号并传输至录播一体机;具体的,此处采用6个高清云台摄像机分别采集教师特写、板书特写、教师全景、学生特写、学生全景、学生巡视的高清视频信号并通过3G-SDI视频线传输至录播一体机,并对高清视频进行采集、图像合成以及编码;
实际使用时,录播一体机采用单板卡嵌入式架构,支持网络导播与本地导播两种导播方式,集4K合HDMI输出、RTSP/H.323/SIP多协议互动、POC 摄像机接入、可扩展数字音频处理等功能为一体,内置视频监视、视频切换、云台控制、音频调整、直播/录制/暂停等控制、LOGO校徽、直播监视、导播、点播、系统设置等功能;
高清云台摄像机采用1/2.7英寸、207万有效像素的高品质HDCMOS传感器,可实现最大1920x1080高分辨率的优质图像,输出帧频最高30fps,可有效降低在低照度情况下的图像噪声,同时应用2D和3D降噪算法,大幅降低了图像噪声,即便是超低照度情况下,依然保持画面干净清晰,图像信噪比高达55dB。
录播教室音频采集设备包括无线话筒以及若干吊装话筒;无线话筒以及若干吊装话筒用于采集声音音频;声音音频经过数字音频矩阵处理后,传输至录播一体机;录播一体机存储高清视频信号以及声音音频至教学资源库;实际使用时,天花板吊装6个强指向性话筒进行教师及学生的声音采集。音频经过数字音频矩阵的均衡、降噪和混音等处理后,输出到录播一体机进行音频的录制、直播及存储;无线话筒,用于采集教师声音音频以及本地扩声;吊装话筒用于采集学生声音音频;教师声音音频以及学生声音音频经过数字音频矩阵的均衡、降噪和混音等处理后,传输至录播一体机进行音频的录制、直播及存储;
具体的,数字音频矩阵集成了语音激励、动态自适应噪声消除以及自适应反馈消除等功能,采用语音信号处理专用的高速浮点DSP处理芯片和业界领先的智能算法,能同时接入8个麦克风,并为麦克风提供48V幻象供电,采用PC软件通过网络对设备参数进行调节;
图像跟踪设备包括图像跟踪一体机以及若干定位摄像机;图像跟踪一体机分别与若干定位摄像机连接,用于对教师、学生、板书以及学生巡视进行图像采集;实际使用时,配置1台图像跟踪一体机及4台定位摄像机分别对教师、学生、板书、学生巡视进行智能图像分析,并自动完成跟踪切换,大大的减少了利用传统录制系统需要人为的对教师进行专业摄像的要求,从而减轻了工作量,减小了人力投入。上课时只需按照常规上课模式进行正常教学活动即可,教师及学生无需佩戴任何定位跟踪设备,抗干扰性强;
具体的,定位摄像机支持851万像素,采用1/2.5英寸CMOS传感器,最高支持4K分辨率30帧的网络H265/H264视频输出,支持一路HD-SDI高清视频输出,支持POC功能,即一根同轴线缆同时传输高清视频、电源和控制信号;摄像机内置电子云镜功能,无需其他跟踪辅助设备,通过一台摄像机即可实现教师/学生全景与教师/学生特写的拍摄;
图像跟踪一体机采用单板卡嵌入式架构,集合教师跟踪、学生定位、板书定位、导播切换于一体,系统实现对教师区、学生区、板书区等多个应用场景进行模块化智能分析,并控制摄像设备进行全自动智能拟人化拍摄,教师、学生无需佩戴任何跟踪设备,整个跟踪拍摄过程无需人工干涉;
互动显示设备包括教师互动显示电视以及学生互动显示屏;教师互动显示电视,用于教师观看远端画面;学生互动显示电视,用于学生观看远端互动画面;桌面式触控面板,用于控制教室互动录播系统的开关、录制开关以及视频切换;
教室听讲系统由高清摄像机、显示设备以及交互式触控一体机组成;交互式触控一体机与教室互动录播系统通信连接,用于获取教学资源库的教学视频;交互式触控一体机控制显示设备播放教学视频;桌面式触控面板,用于分别录播教室视频采集设备、录播教室音频采集设备、图像跟踪设备以及互动显示设备的开关。
请参阅图2所示,一种同步课堂管理平台,包括平台服务器;平台服务器通过网络交换机分别与教室互动录播系统以及教室听讲系统通信连接;平台服务器支持服务视频展示功能模块、图像行为分析功能模块、微课制作功能模块、流媒体直播功能模块、视频资源管理功能模块以及在线答疑功能模块;视频资源管理功能模块,接收录播一体机传递的教学视频并存储到教学资源库,以及接收图像跟踪一体机传递的教学图像并存储到教学资源库;
视频展示功能模块,用于对教学资源库内的教学视频快速分类以及对教学视频分类检索;具体的,图像行为分析功能模块对教学视频进行热门、最新、点击量快速分类;图像行为分析功能模对教学视屏按照学校、学科、年级、主讲教师以及精品视频进行分类检索;图像行为分析功能模可分别按照学校、学科、标题、主讲人进行模糊查询以及分组查询;
图像行为分析功能模块,用于对图像跟踪一体机传递的教学图像进行分析并生成S-T教学行为曲线图以及饼图;便于计算教师与学生在上课过程中所占课程时间比例,教师板书与PPT占用比例;方便教师参照上述客观数据进行横向自我对比、纵向跟名优教师学习,为后期教研提供有力素材;
微课制作功能模块,用于在线视教学视频编辑以及虚拟切片形成微视频并分类存储到教学资源库中;具体的,将优秀课程资源按照知识点、或者题目划分为3-5分钟的微视频;知识点视频按照学科、年级、进度等组织,为学生利用网络视频资源学习提供了更为方便和针对性的方案;
流媒体直播功能模块,用于对教室互动录播系统采集的视频、音频以及计算机屏幕进行实时播放;在线答疑功能模块,用于实时教学问答以及课件评价;具体的,通过网络将现场的视频、音频及计算机屏幕进行实时直播,用户无需额外安装任何插件,用户通过浏览器或微信平台即可观看视频直播。在直播过程中可进行类似QQ模式的在线互动,同时可以针对不同的内容进行提问、评论与在线打分。
还包括在线巡课评估功能模块;在线巡课评估功能模块通过平台服务器对录播教室进行监视、录制以及直播控制;实际使用时,学校领导可以直观方便的观看各教室上课情况,管理控制人员可以方便快捷的对所需要控制的录播教室进行摄像机调焦、录制、直播等操作。
还包括三分屏播放功能模块;三分屏播放功能模块,用于构建三分屏课件并实现教师视频、学生视频以及教学文档视频同步播放;由于三分屏课件是教师视频讲授同步配合PowerPoint文稿,因此教学效果非常接近现场授课,便于学生接受和理解。
本发明在教育信息化及师资力量比较雄厚的学校建设n间城镇精品互动录播教室作为主讲教室,建设n间常态化互动录播教室、在农村教学点建立 n间听课教室,通过同步课堂管理平台,实现主讲教室、互动教室、听课教室之间的实时互动教学,同步共上一堂课,支持点对点、单点对多点、多点对多点的同时教学互动,使区域内优质资源得到共享,教育信息化水平得到均衡发展。教育局信息中心机房配置区域平台,通过平台实现全县高清精品课程直播、互动、网络教研、精品课评选、网络资源点播与存储等功能。
值得注意的是,上述系统实施例中,所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的,但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可;另外,各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
另外,本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种同步课堂系统,包括教室互动录播系统以及教室听讲系统;
所述教室互动录播系统包括
录播一体机存储高清视频信号以及声音音频至教学资源库;
录播教室视频采集设备采集高清视频信号并传输至录播一体机;
录播教室音频采集设备采集声音音频且所述声音音频经过数字音频矩阵处理后,传输至录播一体机;
图像跟踪设备,用于对教师、学生、板书以及学生巡视进行图像采集;
互动显示设备,用于学生以及老师观看教学画面;
所述教室听讲系统包括
交互式触控一体机,交互式触控一体机与所述教室互动录播系统通信连接,用于获取教学资源库的教学视频;所述交互式触控一体机控制显示设备播放教学视频;
桌面式触控面板,用于控制录播教室视频采集设备、录播教室音频采集设备、图像跟踪设备以及互动显示设备。
2.根据权利要求1所述的一种同步课堂系统,其特征在于,所述录播教室视频采集设备包括若干高清云台摄像机,若干所述高清云台摄像机采集教师特写、板书特写、教师全景、学生特写、学生全景、学生巡视的高清视频信号并通过3G-SDI视频线传输至录播一体机。
3.根据权利要求1所述的一种同步课堂系统,其特征在于,所述录播教室音频采集设备包括无线话筒以及若干吊装话筒,所述无线话筒,用于采集教师声音音频以及本地扩声;所述吊装话筒用于采集学生声音音频;所述教师声音音频以及学生声音音频经过数字音频矩阵的均衡、降噪和混音等处理后,传输至录播一体机进行音频的录制、直播及存储。
4.根据权利要求1所述的一种同步课堂系统,其特征在于,所述图像跟踪设备包括图像跟踪一体机以及若干定位摄像机,所述图像跟踪一体机分别与若干定位摄像机连接,用于对教师、学生、板书以及学生巡视进行图像采集。
5.根据权利要求1所述的一种同步课堂系统,其特征在于,所述互动显示设备包括教师互动显示电视以及学生互动显示屏电视;所述教师互动显示电视,用于教师观看远端画面;所述学生互动显示电视,用于学生观看远端互动画面,所述桌面式触控面板,用于控制教室互动录播系统的开关、录制开关以及视频切换。
6.一种同步课堂管理平台,包括平台服务器;其特征在于,所述平台服务器通过网络交换机分别与教室互动录播系统以及教室听讲系统通信连接;所述平台服务器包括
视频资源管理功能模块,接收4K录播一体机传递的教学视频并存储到教学资源库,以及接收图像跟踪一体机传递的教学图像并存储到教学资源库;
视频展示功能模块,用于对教学资源库内的教学视频快速分类以及对教学视频分类检索;
图像行为分析功能模块,用于对图像跟踪一体机传递的教学图像进行分析并生成S-T教学行为曲线图以及饼图;
微课制作功能模块,用于在线视教学视频编辑以及虚拟切片形成微视频并分类存储到教学资源库中;
流媒体直播功能模块,用于对教室互动录播系统采集的视频、音频以及计算机屏幕进行实时播放;
在线答疑功能模块,用于实时教学问答以及课件评价。
7.根据权利要求6所述的一种同步课堂管理平台,其特征在于,还包括在线巡课评估功能模块;所述在线巡课评估功能模块通过平台服务器对录播教室进行监视、录制以及直播控制。
8.根据权利要求6所述的一种同步课堂管理平台,其特征在于,还包括三分屏播放功能模块;所述三分屏播放功能模块,用于构建三分屏课件并实现教师视频、学生视频以及教学文档视频同步播放。
9.根据权利要求6所述的一种同步课堂管理平台,其特征在于,所述图像行为分析功能模块对教学视频进行热门、最新、点击量快速分类;所述图像行为分析功能模对教学视屏按照学校、学科、年级、主讲教师以及精品视频进行分类检索;所述图像行为分析功能模分别按照学校、学科、标题、主讲人进行模糊查询以及分组查询。
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