CN112603023A - 基于物联网的课堂管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及教师与学生的通信管理领域，具体涉及基于物联网的课堂管理系统，包括多个学生终端和一个教学终端，学生终端包括采集学生的表现信息的采集模块、通信模块和控制模块，教学终端包括采集教师授课的语音信息的语音模块、收发模块和处理模块，控制模块获取表现信息并通过通信模块发送至收发模块，学生终端包括播放模块，处理模块获取表现信息进行判断，当判断到表现信息中具有预设信息时，处理模块通过收发模块连通通信模块，处理模块将语音信息通过收发模块发送至通信模块，控制模块获取语音信息发送至播放模块进行播放。本发明让播放模块直接对着一个学生播放教师的语音信息，通过提高学生注意力的方式提升学生的学习效果。

Description

基于物联网的课堂管理系统

技术领域

本发明涉及教师与学生的通信管理领域，具体涉及基于物联网的课堂管理系统。

背景技术

由于思想政治课程相较于其他科目来说更乏味，且思想政治课程在学生各项考试中的重要程度相对较低，所以，学生普遍对思想政治课程都不够重视，在思想政治课程上，大多数学生都未认真听课，尤其是在参加思想政治课程的学生人数较多时，部分座位位置靠后的学生在课堂上睡觉、耍手机或聊天。

为了加强学生课堂表现管理，公开号为CN109325239A的专利公开了学生课堂表现管理方法及系统，通过客户端对用户输入语音进行识别并判断语音是否能被转换成文字，若是，则对文字进行语义识别，生成第一语义识别结果，判断文字中的名词与班课中的学生姓名之间的相似度是否大于等于设定的阈值，若是，则对相应的学生的课堂表现进行加/减分并显示学生的姓名及加/减分的分值，服务器端对文字进行语义识别，生成第二语义识别结果，若是，则将所述文字中的名词、动词、数词及量词发送至客户端，不需要用户多次点击屏幕完成一次加分或减分操作，也不需要浏览全体学生的名单来发现目标学生，节省了操作时间，提高了课堂上的工作效率。

使用上述系统进行课堂管理时，需要学生进行互动，然后根据互动的结果来进行该学生课程的打分，但是，这种打分方式的评价无法在课堂上提升学生学习的注意力，评价的准确性较差。

发明内容

本发明意在提供一种基于物联网的课堂管理系统，以在课堂上提升学生学习的注意力。

本方案中的基于物联网的课堂管理系统，包括多个学生终端和一个教学终端，所述学生终端包括控制模块、与教学终端通信的通信模块和采集学生的表现信息的采集模块，所述教学终端包括处理模块、与学生终端通信的收发模块和采集教师授课的语音信息的语音模块，所述控制模块获取表现信息并通过通信模块发送至收发模块；

所述学生终端还包括播放模块，所述处理模块从收发模块获取表现信息进行判断，当判断到表现信息中具有预设信息时，所述处理模块通过收发模块连通通信模块，所述处理模块将语音信息通过收发模块发送至通信模块，所述控制模块获取语音信息发送至播放模块进行播放。

本方案的有益效果是：

通过学生终端采集课堂上学生的表现信息发送至教学终端，由教学终端上的处理模块对表现信息进行判断，表现信息可以是从图像上识别出的趴着睡觉、讲话或者耍手机等，在判断到表现信息中具有预设信息时，处理模块将语音模块采集的教师授课的语音信息发送至学生终端，让播放模块直接对着一个学生播放教师的语音信息，强制学生听教师授课的语音信息，同时也能让相邻的学生听到，从而提到高一定程度的相互监督能力，通过提高学生注意力的方式提升学生的学习效果，采集学生的表现信息然后向学生传送教师的授课声音，能够达到无声的信息交互，不打扰教师的授课还吸引学生注意力。

进一步，所述播放模块上设有底座，所述底座上固设有两块定向罩板，所述定向罩板外侧壁上开设有第一滑槽，所述第一滑槽位于定向罩板靠近底座的端部处，所述底座上铰接有两块动罩板，所述动罩板分别位于两块定向罩板之间，所述动罩板的外侧壁上开设有第二滑槽，所述第二滑槽与第一滑槽能够围成环状槽，所述第二滑槽从中部向两端的厚度逐渐减小，所述底座上设有转动机构，所述转动机构的外壳上通过下压组件铰接有压杆，所述压杆成L 形，所述压杆的端部能够在第一滑槽和第二滑槽内移动。

有益效果是：在播放模块播放语音信息时，通过定向罩板和动罩板围成的区域对声音传播的范围进行限定，在学生未认真听课时让授课声音直接传播至学生处，同时通过转动机构带动底座转动，压杆沿着第一滑槽和第二滑槽移动，当压杆滑动到动罩板处时，由于压杆的下压力而被翘起，让声音间歇性地增大传播范围，从而提起旁边学生的注意，通过旁边学生对相邻学生的注视来让相邻学生产生愧疚或羞耻心，达到让学生间能够相互监督。

进一步，所述下压组件包括压座和导轨，所述压杆固设在压座上，所述压座空套在导轨上，所述导轨上固设有向下压住压座的弹性段，所述弹性段初始时处于弯曲状态，所述导轨上空套有第一压簧。

有益效果是：由于弹性段初始处于弯曲状态，在压杆进入第二滑槽时能够翘起动罩板，供声音扩散开，无需单独设置动力，更节省，第一压簧能够让压杆复位，导轨能够对压杆进行限位。

进一步，所述预设信息包括观看信息和课本信息，所述处理模块从语音信息中识别授课状态信息，所述授课状态信息包括观看状态和课本状态，所述处理模块根据授课状态信息选择预设信息来判断表现信息。

有益效果是：根据教师的授课状态来判断表现信息是否为预设信息，避免错误判断，提高判断的准确性。

进一步，还包括位于课桌上的抬升板，所述播放模块设置在抬升板上，所述抬升板上设有检测压力值的感应单元，所述抬升板与课桌之间设有抬升机构，所述控制模块获取压力值进行判断，当压力值大于预设值时，所述控制模块控制抬升机构带动抬升板升高。

有益效果是：当学生趴在课桌上睡觉时，由感应单元检测压力值发送至控制模块，压力值大于预设值，让控制模块时控制抬升机构带动抬升板升高，让学生不能趴在课桌上睡觉，同时抬升板能够升高播放模块的位置，让声音传播位置升高，让教师或周围的学生注意到该睡觉的学生，以提起该睡觉学生的注意力。

进一步，所述抬升机构为液压缸，所述控制模块控制液压缸带动抬升板升高，所述控制模块在压力值小于预设值时控制液压缸带动抬升板降低复位。

有益效果是：在检测到学生睡觉时，控制模块控制液压缸启动，让抬升板在液压缸的作用下升高，以阻止学生继续睡觉，结构简单，操作方便。

附图说明

图1为本基于物联网的课堂管理系统实施例一的示意性框图；

图2为本基于物联网的课堂管理系统实施例一中课桌的纵向截面图；

图3为本基于物联网的课堂管理系统实施例二中课桌的纵向截面图；

图4为本基于物联网的课堂管理系统实施例三中底座与转动机构的位置关系图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

说明书附图中的附图标记包括：课桌1、定向罩板2、动罩板3、播放模块4、第一滑槽5、第二滑槽6、压杆7、弹性段8、导轨9、压座10、第一压簧11、转动机构12、弹性膜13、压板14、感应单元15、第二压簧16、底座17、第二定片18、阻尼转轴19、第一定片 20。

实施例一

基于物联网的课堂管理系统，如图1和图2所示：包括多个分别位于课桌1上的学生终端和一个位于讲台上的教学终端，学生终端包括控制模块、与教学终端通信的通信模块和采集学生的表现信息的采集模块，控制模块可用现有C8051F120型号的单片机芯片，采集模块包括摄像头和语音采集器，控制模块获取表现信息并通过通信模块发送至收发模块；教学终端包括处理模块、与学生终端通信的收发模块和采集教师授课的语音信息的语音模块，语音模块可用现有的拾音器，处理模块可用现有的电脑主机，通信模块与收发模块间可通过无线 WiFi进行信息交互。

处理模块从语音信息中识别授课状态信息，授课状态信息包括观看状态和课本状态，授课状态信息可以根据识别语音信息中的关键词进行，例如识别到“课本”关键词时为课本状态，识别到“PPT”、“黑板”或“幻灯片”关键词时为观看状态；学生终端还包括播放模块4，处理模块从收发模块获取表现信息进行判断，当判断到表现信息中具有预设信息时，预设信息包括观看信息和课本信息，观看信息可以学生未观看黑板等时的图像，课本信息可以是学生未观看课本时的图像或者学生语音，处理模块根据授课状态信息选择预设信息来判断表现信息，例如授课状态信息为观看状态时选择未观看黑板时的图像为预设信息，处理模块通过收发模块连通通信模块，处理模块将语音信息通过收发模块发送至通信模块，控制模块获取语音信息发送至播放模块4进行播放。

如图2所示，播放模块4上安装有底座17，底座17上焊接有两块定向罩板2，定向罩板2的外侧壁上开设有第一滑槽5，第一滑槽5位于定向罩板2靠近底座17的端部处，底座 17上通过铰链铰接有两块动罩板3，动罩板3分别位于两块定向罩板2之间，即定向罩板2 与动罩板3间隔设置，定向罩板2和动罩板3围成喇叭状，动罩板3的外侧壁上开设有第二滑槽6，第二滑槽6与第一滑槽5拼接形成环状槽，第二滑槽6从中部向两端的厚度逐渐减小，即第二滑槽6的内底面成拱形；底座17上安装有转动机构12，转动机构12可用现有的小型减速电机，转动机构12的外壳上通过下压组件铰接有压杆7，下压组件固定在转动机构 12的外壳上，转动机构12固定安装在课桌1上，压杆7成L形，压杆7的端部能够在第一滑槽5和第二滑槽6内移动。

下压组件包括压座10和导轨9，导轨9焊接在转动机构12的外壳上，压杆7焊接在压座10上，压座10空套在导轨9上，导轨9上焊接有向下压住压座10的弹性段8，弹性段8 以能抵压开动罩板3为要求进行设置，即弹性段8初始时处于弯曲状态，导轨9上空套有第一压簧11，第一压簧11位于压座10的下方处。

具体实施过程如下：

在课堂的授课过程中，通过课桌1上学生终端的采集模块课堂上每个学生的表现信息发送至教学终端，例如采集学生的语音和图像等，由控制模块获取表现信息并通过通信模块发送至教学终端；由教学终端上的收发模块接收表现信息，同时，由语音模块采集语音信息，由处理模块从语音信息中识别授课状态信息并根据授课状态信息选择预设信息，让处理模块对表现信息进行判断，表现信息可以是从图像上识别出的趴着睡觉、讲话或者耍手机等，在判断到表现信息中具有预设信息时，由处理模块将语音模块采集的教师授课的语音信息发送至学生终端，让播放模块4直接对着一个学生播放教师的语音信息，通过定向罩板2和动罩板3围成的区域对声音传播的范围进行限定，同时通过转动机构12带动底座17转动，压杆 7沿着第一滑槽5和第二滑槽6移动，当压杆7滑动到动罩板3处时，由于压杆7的下压力而被翘起。

与现有的使用软件方式检测学生表现然后控制增大声音音量提醒学生相比，本实施例一的方案无需通过增大声音音量，而只需将授课声音传送至学生处即可，不会干扰到整个教室的学生；与现有针对让每个学生使用耳机相比，本实施例一的方案无需每个学生都对装置进行拿取、放下或调节音量等操作，不会导致装置易摔掉或损坏的问题；与现有在整个教师使用一个扩音装置相比，本实施例一在学生表现出预设信息时传送至单个学生处，不会影响到太多的学生，而且不会因增大扩音设备的声音而导致内部的部分元器件损坏；本实施例一让声音间歇性地增大传播范围，强制学生听教师授课的语音信息，同时也能让相邻的学生听到，从而提起旁边学生的注意，从提到高一定程度的相互监督能力，通过提高学生注意力的方式提升学生的学习效果，由于弹性段8初始处于弯曲状态，在压杆7进入第二滑槽6时能够翘起动罩板3，供声音扩散开，无需单独设置动力，更节省，第一压簧11能够让压杆7复位，导轨9能够对压杆7进行限位。

实施例二

与实施例一的区别在于，如图3所示，还包括位于课桌1上的抬升板，课桌1上开设有容纳抬升板的凹槽，播放模块4安装在抬升板上，抬升板上安装有检测压力值的感应单元15，感应单元15可用现有的压力传感器，例如L10EM型号的小型压力传感器，抬升板上开设有容纳感应单元15的安装槽，安装槽内放置有能够上下移动的压板14，压板14位于感应单元15上方，压板14与安装槽间卡接有第二压簧16，安装槽的槽口上粘接有弹性膜13，抬升板与课桌1之间设有抬升机构，控制模块获取压力值进行判断，当压力值大于预设值时，控制模块控制抬升机构带动抬升板升高；抬升机构为液压缸，控制模块控制液压缸启动带动抬升板升高，控制模块在压力值小于预设值时控制液压缸带动抬升板降低复位。

当学生趴在课桌1上睡觉时，由感应单元15检测压力值发送至控制模块，压力值大于预设值，让控制模块时控制抬升机构带动抬升板升高，即检测到学生睡觉时，控制模块控制液压缸启动，让学生不能趴在课桌1上睡觉，同时抬升板能够升高播放模块4的位置，让声音传播位置升高，让教师或周围的学生注意到该睡觉的学生，以提起该睡觉学生的注意力，以阻止学生继续睡觉，结构简单，操作方便。

实施例三

与实施例一的区别在于，如图4所示，底座17通过铰接片铰接在转动机构12的输出轴上，铰接片包括第一定片20和第二定片18，第一定片20焊接在底座17端部上，第二定片18焊接在转动机构12的输出轴上，第一定片20和第二定片18通过竖直向布置的阻尼转轴19进行铰接，定向罩板2与动罩板3之间粘接有锯齿状的软质隔音片，软质隔音片可用塑料制成，软质隔音片能够增加一点额外的声音，并提高声音传播的定向性。

在检测到学生的表现信息为预设信息，转动机构带动压杆7沿着第二滑槽6中移动时，由于第二滑槽6内底面的形状和底座17铰接在转动机构12的输出轴上，压杆7会因摩擦力而抵动底座17向一侧摆动，使得定向罩板2和动罩板3围成喇叭状区域朝向相邻学生处，让教师的授课声音传播至相邻学生处、底座17带动定向罩板2和动罩板3进行空间位置的改变、以及软质隔音片增加的额外声音，让相邻学生听得的授课声音更真切，并注意到旁边的学生开小差，也能提醒该表现信息为预设信息学生，底座17与转动机构12的铰接，能够在误判学生的表现信息为预设信息时，让学生主动掰动底座17进行复位。

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。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 (6)

1.基于物联网的课堂管理系统，包括多个学生终端和一个教学终端，所述学生终端包括控制模块、与教学终端通信的通信模块和采集学生的表现信息的采集模块，所述教学终端包括处理模块、与学生终端通信的收发模块和采集教师授课的语音信息的语音模块，所述控制模块获取表现信息并通过通信模块发送至收发模块，其特征在于：

所述学生终端还包括播放模块，所述处理模块从收发模块获取表现信息进行判断，当判断到表现信息中具有预设信息时，所述处理模块通过收发模块连通通信模块，所述处理模块将语音信息通过收发模块发送至通信模块，所述控制模块获取语音信息发送至播放模块进行播放。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的课堂管理系统，其特征在于：所述播放模块上设有底座，所述底座上固设有两块定向罩板，所述定向罩板外侧壁上开设有第一滑槽，所述第一滑槽位于定向罩板靠近底座的端部处，所述底座上铰接有两块动罩板，所述动罩板分别位于两块定向罩板之间，所述动罩板的外侧壁上开设有第二滑槽，所述第二滑槽与第一滑槽能够围成环状槽，所述第二滑槽从中部向两端的厚度逐渐减小，所述底座上设有转动机构，所述转动机构的外壳上通过下压组件铰接有压杆，所述压杆成L形，所述压杆的端部能够在第一滑槽和第二滑槽内移动。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的课堂管理系统，其特征在于：所述下压组件包括压座和导轨，所述压杆固设在压座上，所述压座空套在导轨上，所述导轨上固设有向下压住压座的弹性段，所述弹性段初始时处于弯曲状态，所述导轨上空套有第一压簧。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的课堂管理系统，其特征在于：所述预设信息包括观看信息和课本信息，所述处理模块从语音信息中识别授课状态信息，所述授课状态信息包括观看状态和课本状态，所述处理模块根据授课状态信息选择预设信息来判断表现信息。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的课堂管理系统，其特征在于：还包括位于课桌上的抬升板，所述播放模块设置在抬升板上，所述抬升板上设有检测压力值的感应单元，所述抬升板与课桌之间设有抬升机构，所述控制模块获取压力值进行判断，当压力值大于预设值时，所述控制模块控制抬升机构带动抬升板升高。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的课堂管理系统，其特征在于：所述抬升机构为液压缸，所述控制模块控制液压缸带动抬升板升高，所述控制模块在压力值小于预设值时控制液压缸带动抬升板降低复位。

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