CN112034722A - 一种智能教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能教学系统，包括教室管理系统、动态座位表、服务器、教师终端、学生终端和定位装置；教室管理系统用于检测教室是否处于使用状态，教室管理系统与服务器连接；动态座位表用于实时更新学生的座位信息，动态座位表与教师终端连接；教师终端与服务器连接，用于在上课前提示教师上课的教室位置以及在上课时显示学生的座位信息；学生终端与服务器连接，用于给学生提供课表、上课教室以及自习教室；定位装置安装在学生终端上，用于对学生的位置进行定位；本发明通过设置动态座位表，加强教师对上课学生的了解，使得教师能更好的定向培养学生的兴趣爱好，有效提高课堂效率。

Description

一种智能教学系统

技术领域

本发明涉及智能教学技术领域，尤其涉及一种智能教学系统。

背景技术

针对在校学生，学校对上课学生的管理一般都是采用口头点名的方式，这种方式存在很多弊端，比如：1)费时，口头点名会占用正常上课的时间；2)可能会存在弄虚作假的情况(代答到等)。

目前对学生在校整体的课程参与情况没有好的统计记录，学校管理者及学生监护人都不能具体、系统的了解学生在校表现；并且，在上课期间，学校教务处无法对每个课堂进行观察，无法了解到老师和学生的上课情况，对于教室以及教室内的设备使用情况也难以了解，一般都是要人工进行反馈，而一旦教室设备出现问题，有可能导致教师整节课的讲课效率下降，对学生和教室都产生较大的影响。

同时，教务处对于教室的使用情况无法实时了解，有时教室内无人后，教室的用电设备以及门窗都还是处于开启状态，对于学校资源造成较大浪费。

而在大学课堂，大学老师对于学生更是一无所知，大部分大学老师上完一学期的课后，对于班级的学生名字记住的较少甚至一个名字都没有记住，更无法了解学生的兴趣爱好，导致大学的教学效率较低，因此，急需一种技术，使得教务处能更好的管理学生、教师和教室，同时让教师更好的记住学生的名字和兴趣爱好。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种智能化校园教务管理系统”，其公告号：CN209765587U，其申请日：2019年01月30日，包括输入终端和处理终端，所述输入端终端包括控制器、指纹采集模块、电源模块、人像采集模块、扬声器模块和无线发送模块，所述控制器分别连接指纹采集模块、电源模块、人像采集模块、扬声器模块和无线发送模块；所述处理终端包括无线收发模块、云处理模块、人机交互模块和显示模块，所述云处理模块分别连接无线收发模块、人机交互模块和显示模块；所述无线发送模块和无线收发模块间通过无线方式连接。该申请的教务管理系统针对学生的缺课情况，通过打卡签到的方式进行解决，但是对于课堂教学和教室使用情况无法做到更好的了解掌握，对于教师而言，无法更好的了解学生兴趣，更加无法记住学生，对于教师的上课效率无法提高。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中学校无法实现学生、教师和教室的综合管理以及教师无法记住学生名字及其兴趣爱好的问题；提供一种智能教学系统，对教室的使用进行有效管理，提示教师上课时间以及上课位置，对学生的旷课行为进行有效管理，加强教师对学生的记忆，提高教师的课堂讲课效率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种智能教学系统，包括教室管理系统、动态座位表、服务器、教师终端、学生终端和定位装置；所述教室管理系统用于检测教室是否处于使用状态，所述教室管理系统与服务器连接；所述动态座位表用于实时更新学生的座位信息，所述动态座位表与教师终端连接；所述教师终端与服务器连接，用于在上课前提示教师上课的教室位置以及在上课时显示学生的座位信息；所述学生终端与服务器连接，用于给学生提供课表、上课教室以及自习教室；所述定位装置安装在学生终端上，用于对学生的位置进行定位；所述服务器存储有整个学校的课表，所述服务器根据定位装置的定位信息和动态座位表的座位信息判断学生是否旷课。通过设置教室管理系统，对教室的使用进行有效管理，通过教师终端，为教师提供上课时间和上课教室位置信息，使教师可以方便的找到上课的教室，设置学生终端和定位装置，为学生提供上课教室和上课课表，同时，对学生的位置进行定位，对学生的出勤情况进行记录，通过动态座位表，实时更新坐在教室内的学生信息，结合定位装置的定位信息，判断教室内坐着的学生是否为替课的学生，防止其他学生拿着另一学生的学生终端代替上课，教师在上课过程中，可通过动态座位表观看学生的座位信息和名字，需要叫人回答问题时，通过动态座位表可以将人名和人脸进行对应，使教师能更好的记住学生名字，由于不同学生对于不同课程的兴趣不同，在上课过程中，积极性也会不同，各科教师能更好的发现不同学生对于科目的兴趣，实现教室、学生和教师的综合管理，提高教师的课堂讲课效率，培养学生的定向兴趣爱好。

作为优选，所述的教室管理系统包括控制模块、灯光系统、新风系统、门窗管理系统和声音管理系统；所述灯光系统安装在教室内，所述灯光系统用于给教室照明，所述灯光系统与控制模块连接；所述新风系统安装在教室内，所述新风系统用于给教室通风，所述新风系统与控制模块连接；所述门窗管理系统用于开闭教室的门窗，所述门窗管理系统与控制模块连接；所述声音管理系统用于调节教师教学声音的大小，所述声音管理系统与控制模块连接；所述控制模块与服务器连接。通过教室管理系统对教室的灯光、空气流动、门窗和教师上课的声音进行有效管理，给学生一个良好的学习环境。

作为优选，所述的声音管理系统包括麦克风、声级计和若干个喇叭，所述麦克风为领夹式无线麦克风，用于接收教师讲课的声音，若干个所述喇叭分别安装教室的两侧和讲台位置，所述声级计安装在教室后面的墙壁上，用于检测教师讲课声音的大小，所述声级计和若干个喇叭均与控制模块连接。在上课过程中，坐在后面的学生往往会听不到教师的声音，所以设置多个喇叭，使后排学生也能很好的听到教师的声音，设置声级计对教师的教学声音进行检测，根据检测的声音大小判断学生是否能听清教师讲课的声音，进而调节喇叭输出声音的大小。

作为优选，所述的灯光系统包括若干个用于照明的照明灯、监控装置、若干个继电器和总控开关，若干个所述照明灯分布安装在教室上端，若干个所述照明灯的一端与电网零线连接，若干个所述照明灯的另一端经若干个通电支路和一通电主路与电网火线连接，所述监控装置安装在教室的黑板上方，所述监控装置用于检测教室内是否还有人存在，所述监控装置与控制模块连接，所述继电器安装在通电支路上，用于开闭通电支路，若干个所述继电器均与控制模块连接，所述总控开关安装在通电主路上，用于开闭通电主路，所述总控开关与控制模块连接。通过若干个继电器，将教室的灯光分成若干个照明区域，根据教室的大小，可分为4个、6个或8个照明区域，每个照明区域均连接一个继电器，成为一个通电主路，在晚上自习时，若在该照明区域内及附近的照明区域内均没有学生，则可通过关断继电器，使该区域的照明灯熄灭，减少电能的浪费，当监控装置检测到整个教室均没人且时长达到20分钟时，可通过关断总控开关，将教室内的所有照明灯熄灭，不需要人工进行一个一个教室的检查，也不需要一个个教室的去关灯，减少了人力资源的浪费。

作为优选，所述的门窗管理系统包括第一光电传感器、第二光电传感器、门窗驱动机构和计数器，所述第一光电传感器安装在教室门靠外的一侧，所述第一光电传感器与控制模块连接，所述第二光电传感器安装在教室门靠内的一侧，所述第二光电传感器与控制模块连接，所述第一光电传感器和第二光电传感器均用于检测是否有人进出教室，所述计数器与控制模块连接，所述计数器用于对教室内的人数计数，所述门窗驱动机构与控制模块连接，所述门窗驱动机构用于驱动教室门窗的开闭。当有人进入教室时，先经过第一光电传感器，再经过第二光电传感器，而出教室时，先经过第二光电传感器，再经过第一光电传感器，计数器根据第一光电传感器和第二光电传感器的检测先后进行教室内人数的加减，当教室内人数为零且达到半个小时时，通过门窗驱动机构将教室的门窗关闭，实现门窗的自动关闭。

作为优选，所述的动态座位表包括拍摄模块、人脸识别模块、存储模块和处理模块，所述拍摄模块用于拍摄学生人脸图像和教室座位图像，所述拍摄模块与处理模块连接，所述存储模块存储有学生人脸信息、学生兴趣爱好信息以及学生在学校内的社团职务信息，所述存储模块与处理模块连接，所述人脸识别模块用于对学生进行人脸识别，所述处理模块用于生成座位表并根据学生位置的改变进行座位表的实时调节，所述处理模块与教师终端连接。当学生进行教室坐在某个位置上时，人脸识别模块即对该学生进行人脸识别，通过与存储模块存储的学生信息进行比对，识别该学生是否为上课学生，同时，处理模块利用现有的3D技术将教室的座位进行3D显示，将该学生的座位进行相应头像显示，点击该学生在座位表上的头像，可以显示该学生的兴趣爱好信息以及学生在学校内的社团职务信息，帮助教师进一步了解学生，在每节课上课前均进行一次座位表调节，防止学生在下课后进行座位的更改。

作为优选，还包括教务巡检单元，所述教务巡检单元包括底座、行走机构、基体、摄像头、电动推杆、转轴、主控板、通信单元、灭火装置、机械臂和供电单元，所述行走机构安装在底座下端，所述基体安装在底座上端，所述电动推杆安装在基体内，所述电动推杆与主控板连接，所述转轴安装在电动推杆的输出端上，所述转轴与电动推杆的电机电连接，所述主控板安装在基体内，所述主控板通过所述通信单元与服务器连接，所述灭火装置安装在基体上，所述机械臂安装在基体的侧边，所述供电单元为行走机构、摄像头、电动推杆、主控板、通信单元和机械臂供电。教务巡检单元在每栋教学楼均设置至少一个，在上课铃响后，主控板控制行走机构移动，根据设定好的巡检路线进行巡检，通过电动推杆和转轴，使得摄像头可以对高低以及不同角度进行调节，能更好的记录每个课堂的上课情况，同时对学生上课使用手机以及睡觉等情况进行记录，实现教师和学生的有效管理。

作为优选，所述的灭火装置包括气体存储罐、第一电磁阀和第二电磁阀，所述气体存储罐安装在基体上，所述气体存储罐内存储有六氟化硫气体，所述气体存储罐的底端开有一气体通孔，在所述气体通孔位置连接有导管，所述导管沿机械臂安装，在导管出口位置安装有喷头，所述第一电磁阀安装在气体通孔内，所述第一电磁阀与主控板连接，所述第二电磁阀安装在导管靠近喷头的一端，所述第二电磁阀与主控板连接。设置两层电磁阀，使气体存储罐具有更好的密封性，防止灭火气体泄露，保证灭火气体在需要的时候能进行使用。

本发明的有益效果是：（1）通过设置教室管理系统，对教室的灯光、空气流动、门窗和教室讲课声音进行控制，使学生有一个更好的学习环境的同时，减少电能的浪费以及加强教室的安全管理；（2）通过设置动态座位表，加强教师对上课学生的了解，使得教师能更好的定向培养学生的兴趣爱好，有效提高课堂效率；（3）通过设置教务巡检单元，对教师上课的课堂情况和学生的上课状态进行巡检，实现教师和学生的课堂记录，达到教师和学生的综合管理，提高教学水平，同时，在教学楼发生火情时，教务巡检单元还作为灭火设备使用，能在火情发生的第一时间进行灭火，有效保障教师和学生的人身安全。

附图说明

图1是实施例一的智能教学系统的结构框图。

图2是实施例二的教务巡检单元的结构示意图。

图中1.服务器，2.教师终端，3.学生终端，4.控制模块，5.灯光系统，6.新风系统，7.门窗管理系统，8.声音管理系统，9.第二电磁阀，10.第一电磁阀，11.导管，12.气体存储罐，13.喷头，14.电动推杆，15.转轴，16.摄像头，17.机械臂，18.安装支架，19.万向轮，20.基体，21.底座，22.支撑板，23.连接轴，24.驱动轮，25.动态座位表，26.定位装置。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种智能教学系统，如图1所示，包括教室管理系统、动态座位表25、服务器1、教师终端2、学生终端3和定位装置26；教室管理系统用于检测教室是否处于使用状态，教室管理系统与服务器1连接；动态座位表25用于实时更新学生的座位信息，动态座位表25与教师终端2连接；教师终端2与服务器1连接，用于在上课前提示教师上课的教室位置以及在上课时显示学生的座位信息；学生终端3与服务器1连接，用于给学生提供课表、上课教室以及自习教室；定位装置26安装在学生终端3上，用于对学生的位置进行定位；服务器1存储有整个学校的课表，服务器1根据定位装置26的定位信息和动态座位表25的座位信息判断学生是否旷课，定位装置26为GPS装置。

教室管理系统包括控制模块4、灯光系统5、新风系统6、门窗管理系统7和声音管理系统8；灯光系统5安装在教室内，灯光系统5用于给教室照明，灯光系统5与控制模块4连接；新风系统6安装在教室内，新风系统6用于给教室通风，新风系统6与控制模块4连接；门窗管理系统7用于开闭教室的门窗，门窗管理系统7与控制模块4连接；声音管理系统8用于调节教师教学声音的大小，声音管理系统8与控制模块4连接；控制模块4与服务器1连接。

声音管理系统8包括麦克风、声级计和若干个喇叭，麦克风为领夹式无线麦克风，用于接收教师讲课的声音，若干个喇叭分别安装教室的两侧和讲台位置，声级计安装在教室后面的墙壁上，用于检测教师讲课声音的大小，声级计和若干个喇叭均与控制模块4连接。

灯光系统5包括若干个用于照明的照明灯、监控装置、若干个继电器和总控开关，若干个照明灯分布安装在教室上端，若干个照明灯的一端与电网零线连接，若干个照明灯的另一端经若干个通电支路和一通电主路与电网火线连接，监控装置安装在教室的黑板上方，监控装置用于检测教室内是否还有人存在，监控装置与控制模块4连接，继电器安装在通电支路上，用于开闭通电支路，若干个继电器均与控制模块4连接，总控开关安装在通电主路上，用于开闭通电主路，总控开关与控制模块4连接。

门窗管理系统7包括第一光电传感器、第二光电传感器、门窗驱动机构和计数器，第一光电传感器安装在教室门靠外的一侧，第一光电传感器与控制模块4连接，第二光电传感器安装在教室门靠内的一侧，第二光电传感器与控制模块4连接，第一光电传感器和第二光电传感器均用于检测是否有人进出教室，计数器与控制模块4连接，计数器用于对教室内的人数计数，门窗驱动机构与控制模块4连接，门窗驱动机构用于驱动教室门窗的开闭。

动态座位表25包括拍摄模块、人脸识别模块、存储模块和处理模块，拍摄模块用于拍摄学生人脸图像和教室座位图像，拍摄模块与处理模块连接，存储模块存储有学生人脸信息、学生兴趣爱好信息以及学生在学校内的社团职务信息，存储模块与处理模块连接，人脸识别模块用于对学生进行人脸识别，处理模块用于生成座位表并根据学生位置的改变进行座位表的实时调节，处理模块与教师终端2连接。

实施例二，一种智能教学系统，如图2所示，本实施例相比于实施例一增加了教务巡检单元，教务巡检单元包括底座21、行走机构、基体20、摄像头16、电动推杆14、转轴15、主控板、通信单元、灭火装置、机械臂17和供电单元，行走机构安装在底座21下端，基体20安装在底座21上端，电动推杆14安装在基体20内，电动推杆14与主控板连接，转轴15安装在电动推杆14的输出端上，转轴15与电动推杆14的电机电连接，主控板安装在基体20内，主控板通过通信单元与服务器1连接，灭火装置安装在基体20上，机械臂17安装在基体20的侧边，供电单元为行走机构、摄像头16、电动推杆14、主控板、通信单元和机械臂17供电；其余结构同实施例一。

灭火装置包括气体存储罐12、第一电磁阀10和第二电磁阀9，气体存储罐12安装在基体20上，气体存储罐12内存储有六氟化硫气体，气体存储罐12的底端开有一气体通孔，在气体通孔位置连接有导管11，导管11沿机械臂17安装，在导管11出口位置安装有喷头13，第一电磁阀10安装在气体通孔内，第一电磁阀10与主控板连接，第二电磁阀9安装在导管11靠近喷头13的一端，第二电磁阀9与主控板连接。

行走机构包括两个驱动轮24、两个万向轮19、连接轴23、驱动电机和支撑板22，支撑板22安装在底座21下端，支撑板22开有安装孔，连接轴23穿过安装孔与支撑板22转动连接，两个驱动轮24分别安装在连接轴23的两端，驱动电机安装在基体20内，驱动电机与主控板连接，驱动电机的输出端与连接轴23连接，两个万向轮19通过一安装支架18安装在底座21下端。

在具体应用中，在早上第一节课之前，服务器1把一天的课表和上课的教室位置发送给教师终端2和学生终端3，当学生进入教室后，人脸识别模块即对该学生进行人脸识别，通过与存储模块存储的学生信息进行比对，识别该学生是否为上课学生，同时，处理模块利用现有的3D技术将教室的座位进行3D显示，将该学生的座位进行相应头像显示，点击该学生在座位表上的头像，可以显示该学生的兴趣爱好信息以及学生在学校内的社团职务信息，帮助教师进一步了解学生，在每节课上课前均进行一次座位表调节，防止学生在下课后进行座位的更改，当上课铃响后，座位表形成，不在改变，同时，教务巡检单元从存放地方出发，主控板控制行走机构移动，根据设定好的巡检路线进行巡检，通过电动推杆14和转轴15，使得摄像头16可以对高低以及不同角度进行调节，对每个课堂的上课情况进行拍照或视频记录，当检测到学生存放上课玩手机或睡觉的情况时，通过学生终端3以及教师终端2分别对学生和老师进行提示，上课过程中，通过声音管理系统8对教师的麦克风声音进行检测和调节，保证后排的学生可以清楚的听到教师的教学声音，提高教学效率。

当学生和教室均离开教室后，灯光系统5和门窗管理系统7将教室的灯光熄灭和门窗关闭，实现教室的有效管理，同时，服务器1将该教室进行标记，标记的教室为无人教室，提供给学生进行自习或开会时使用，学生可通过学生终端3进行快速查询。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种智能教学系统，其特征在于，包括

教室管理系统、动态座位表、服务器、教师终端、学生终端和定位装置；

所述教室管理系统用于检测教室是否处于使用状态，所述教室管理系统与服务器连接；

所述动态座位表用于实时更新学生的座位信息，所述动态座位表与教师终端连接；

所述教师终端与服务器连接，用于在上课前提示教师上课的教室位置以及在上课时显示学生的座位信息；

所述学生终端与服务器连接，用于给学生提供课表、上课教室以及自习教室；

所述定位装置安装在学生终端上，用于对学生的位置进行定位；

所述服务器存储有整个学校的课表，所述服务器根据定位装置的定位信息和动态座位表的座位信息判断学生是否旷课。

2.根据权利要求1所述的一种智能教学系统，其特征在于，

所述教室管理系统包括控制模块、灯光系统、新风系统、门窗管理系统和声音管理系统；

所述灯光系统安装在教室内，所述灯光系统用于给教室照明，所述灯光系统与控制模块连接；

所述新风系统安装在教室内，所述新风系统用于给教室通风，所述新风系统与控制模块连接；

所述门窗管理系统用于开闭教室的门窗，所述门窗管理系统与控制模块连接；

所述声音管理系统用于调节教师教学声音的大小，所述声音管理系统与控制模块连接；

所述控制模块与服务器连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能教学系统，其特征在于，

所述声音管理系统包括麦克风、声级计和若干个喇叭，所述麦克风为领夹式无线麦克风，用于接收教师讲课的声音，若干个所述喇叭分别安装教室的两侧和讲台位置，所述声级计安装在教室后面的墙壁上，用于检测教师讲课声音的大小，所述声级计和若干个喇叭均与控制模块连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种智能教学系统，其特征在于，

所述灯光系统包括若干个用于照明的照明灯、监控装置、若干个继电器和总控开关，若干个所述照明灯分布安装在教室上端，若干个所述照明灯的一端与电网零线连接，若干个所述照明灯的另一端经若干个通电支路和一通电主路与电网火线连接，所述监控装置安装在教室的黑板上方，所述监控装置用于检测教室内是否还有人存在，所述监控装置与控制模块连接，所述继电器安装在通电支路上，用于开闭通电支路，若干个所述继电器均与控制模块连接，所述总控开关安装在通电主路上，用于开闭通电主路，所述总控开关与控制模块连接。

5.根据权利要求2或3所述的一种智能教学系统，其特征在于，

所述门窗管理系统包括第一光电传感器、第二光电传感器、门窗驱动机构和计数器，所述第一光电传感器安装在教室门靠外的一侧，所述第一光电传感器与控制模块连接，所述第二光电传感器安装在教室门靠内的一侧，所述第二光电传感器与控制模块连接，所述第一光电传感器和第二光电传感器均用于检测是否有人进出教室，所述计数器与控制模块连接，所述计数器用于对教室内的人数计数，所述门窗驱动机构与控制模块连接，所述门窗驱动机构用于驱动教室门窗的开闭。

6.根据权利要求1或2所述的一种智能教学系统，其特征在于，

所述动态座位表包括拍摄模块、人脸识别模块、存储模块和处理模块，所述拍摄模块用于拍摄学生人脸图像和教室座位图像，所述拍摄模块与处理模块连接，所述存储模块存储有学生人脸信息、学生兴趣爱好信息以及学生在学校内的社团职务信息，所述存储模块与处理模块连接，所述人脸识别模块用于对学生进行人脸识别，所述处理模块用于生成座位表并根据学生位置的改变进行座位表的实时调节，所述处理模块与教师终端连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能教学系统，其特征在于，

还包括教务巡检单元，所述教务巡检单元包括底座、行走机构、基体、摄像头、电动推杆、转轴、主控板、通信单元、灭火装置、机械臂和供电单元，所述行走机构安装在底座下端，所述基体安装在底座上端，所述电动推杆安装在基体内，所述电动推杆与主控板连接，所述转轴安装在电动推杆的输出端上，所述转轴与电动推杆的电机电连接，所述主控板安装在基体内，所述主控板通过所述通信单元与服务器连接，所述灭火装置安装在基体上，所述机械臂安装在基体的侧边，所述供电单元为行走机构、摄像头、电动推杆、主控板、通信单元和机械臂供电。

8.根据权利要求7所述的一种智能教学系统，其特征在于，

所述灭火装置包括气体存储罐、第一电磁阀和第二电磁阀，所述气体存储罐安装在基体上，所述气体存储罐内存储有六氟化硫气体，所述气体存储罐的底端开有一气体通孔，在所述气体通孔位置连接有导管，所述导管沿机械臂安装，在导管出口位置安装有喷头，所述第一电磁阀安装在气体通孔内，所述第一电磁阀与主控板连接，所述第二电磁阀安装在导管靠近喷头的一端，所述第二电磁阀与主控板连接。

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