CN113096470A - 一种基于图形化编程的交互式教学程控系统 - Google Patents

一种基于图形化编程的交互式教学程控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，包括服务器、老师终端、学生终端、编程模块、存储模块、分类标记模块、搭配模块、故障检测模块和运行模块。本发明通过设置服务器、老师终端、学生终端、存储模块、故障检测模块和运行模块，可对编程过程中出现的故障模块进行快速排查定位，从而可以对故障进行快速排除，有利于提高中小学生独立编程的兴趣和信心，增加其适用性，通过编程模块、分类标记模块和搭配模块，可使用便捷代码或颜色标识对编程中所用的模块进行标记，降低中小学生独立编程的难度，通过搭配模块，可使中小学生对编程模块进行创造性的自主设计，增强中小学生的逻辑思维能力。

Description

一种基于图形化编程的交互式教学程控系统
技术领域
本发明涉及教学程控系统技术领域，具体为一种基于图形化编程的交互式教学程控系统。
背景技术
随着人工智能技术、计算机技术等相关技术的发展，对智能机器人的研究越来越多。在教育领域，许多大、中、小学院校已在学生中开设了机器人学方面的有关课程。机器人课程作为一种科学知识与实践课程，可以锻炼学生的创新能力、电子设计能力、程序编写能力，对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，在众多大、中、小学学校得以推广，并以其“玩中学”的特点深受青少年的喜爱，机器人走入学校已经成为必定的趋势。
众所周知机器人的功能实现还依赖于设计相应的控制程序，而对编程能力薄弱的中小学生来说，进行机器人控制程序的独立编程时存在较大难度，若编程出现故障，能力薄弱的中小学生不能快速准确的找出发生故障的编程模块，使其不具有普遍适用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，包括服务器、老师终端、学生终端、编程模块、存储模块、分类标记模块、搭配模块、故障检测模块和运行模块，所述服务器用于对此系统进行平台式管理，所述老师终端用于老师远程教学，所述学生终端用于学生远程学习，所述编程模块用于进行自主编程，所述存储模块用于对编程数据进行储存，所述分类标记模块用于对所述搭配模块内的子单元进行分类标记，所述搭配模块用于对编程提供搭配单元，所述故障检测模块用于对完成的编程进行逻辑检测，所述运行模块用于对经过检测的编程进行运行，所述服务器的输出端与所述老师终端、所述学生终端、所述编程模块、所述存储模块、所述分类标记模块、所述搭配模块、所述故障检测模块和所述运行模块的输入端电性连接。
进一步的，所述服务器包括数据转化单元、数据调用单元和信息收发单元，所述数据转化单元用于对接收到的数据进行转化，所述数据调用单元用于对其他模块内部的数据进行调用，所述信息收发单元用于对数据进行收发处理。
进一步的，所述老师终端包括教学单元和检查单元，所述教学单元用于进行远程教学任务，所述检查单元用于对教学任务完成度的检查，所述学生终端包括控制单元、选择单元和执行单元，所述控制单元用于对模块的端口连接进行控制，所述选择单元用于进行选择性编程，所述执行单元用于对完成的编程进行执行。
进一步的，所述编程模块包括代码编程单元和颜色编程单元，所述代码编程单元用于进行代码编程，所述颜色编程单元用于进行颜色编程，其数据分析如下：
“1”为代码编程，“0”为颜色编程；
若选择“1”，则说明使用代码进行编程，所述搭配模块则对应生成相符合的代码标记；
若选择“0”，则说明使用颜色进行编程，所述搭配模块则对应生成相符合的颜色标记；
可根据学生的自身能力以及喜好进行编程方式选择，最大化的激发出学生的编程兴趣。
进一步的，所述存储模块包括编译库和数据储存库，所述编译库用于对编程进行翻译，所述数据储存库用于对编程进行储存，对完成的编程进行代码翻译，并将其保存在数据储存库内，方便下次对其进行查找或调用。
进一步的，所述分类标记模块包括代码标记单元和颜色标记单元，所述代码标记单元用于对需要使用的编程模块进行代码标记，所述颜色标记单元用于对需要使用的编程模块进行颜色标记；所述代码标记单元包括代码生成模块和代码对应模块，使用所述代码生成模块生成代码编号，所述代码对应模块将编号与编程所用模块一一对应，编程时只需将编号填入，则可调用对应的编程模块；所述颜色标记单元包括颜色生成模块和颜色对应模块，使用所述颜色生成模块生成各种不同颜色，所述颜色对应模块将不同颜色与编程所用模块一一对应，编程时只需要根据颜色进行选择，则可调用对应的编码模块。
进一步的，搭配模块包括显示单元和传感器单元，所述显示单元用于显示编程的物理现象，所述传感器单元用于对各种数据的收集测量，所述显示单元包括电源模块、声音模块、音乐模块、动作模块以及其他模块，所述传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、压力传感器以及光传感器，以满足编程者的作用需求。
进一步的，所述故障检测模块包括代码检测单元和颜色检测单元，所述代码检测单元用于对使用代码的编程进行检测，所述颜色检测单元用于对使用颜色的编程进行检测，其过程分析如下：所述代码检测单元包括第一故障检测模块、第一模型建立模块、第一坐标赋值模块和第一故障点标记模块；
通过所述第一故障检测模块对代码编程进行检测，若发现代码编程内有故障时，使用所述第一模型建立模块将代码编程内的各个模块以第一模块A为原点形成二维建模，所述第一坐标赋值单元对各个模块进行坐标标记，A(x1，y1)、B(x2，y2)、、、N(xn，yn)，所述第一故障点标记模块对故障点进行标记M(xi，yi)；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000031
所以模块A的长度等于|A|；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000032
所以故障点的长度等于|M|；
由于编程的每个模块长度都是相同的，所以由
Figure BDA0003007959160000033
可得出数值I1，则I1的最大正整数为发生故障的模块数，由此可确定发生故障的模块数为第二I1块。
进一步的，所述颜色检测单元包括第二故障检测模块、颜色分类模块、第二模型建立模块、第二坐标赋值模块和第二故障标记模块，其数据分析如下：所述第二故障检测模块对颜色编程进行检测，若发现颜色编程内部有故障时，使用颜色分类模块将颜色编程内的模块按顺序和颜色进行分类，如R为红色，G为绿色，O为橙色等，所述第二模型建立模块以红色类的第一块模块为原点建立二维模型，并使用第二坐标赋值模块对颜色编程内的各个模块进行坐标标记，其红色类为R1(xn，y1)，绿色类为G1(xn，y2)，橙色类为O1(xn，y3)，所述第二故障标记模块对故障点进行标记Q(xi，yi)；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000034
所以模块R1的长度等于|R1|；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000035
所以故障点的长度等于|Q|；
由于编程的每个模块长度都是相同的，所以
Figure BDA0003007959160000036
可得出数值I2，取I2的最大正整数为发生故障的模块数，I2对应于颜色编程中的颜色分类，由此可确定发生故障的模块为i类颜色中的第I2块。
进一步的，所述运行模块包括代码运行模块和颜色运行模块，所述代码运行模块用于对使用代码的编程进行运行，所述颜色运行模块用于对使用颜色的编程进行运行，将完成的编程代码相对应的进行运动，使其到达编程目的。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1、本发明通过设置服务器、老师终端、学生终端、存储模块、故障检测模块和运行模块，可对编程过程中出现的故障模块进行快速排查定位，从而可以对故障进行快速排除，有利于提高中小学生独立编程的兴趣和信心，增加其适用性。
2、本发明通过设置编程模块、分类标记模块和搭配模块，可使用便捷代码或颜色标识对编程中所用的模块进行标记，降低中小学生独立编程的难度，通过搭配模块，可使中小学生对编程模块进行创造性的自主设计，增强中小学生的逻辑思维能力。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明整体的模块连接图；
图2是本发明学生终端的流程图；
图中：1、服务器；2、老师终端；3、学生终端；4、编程模块；5、存储模块；6、分类标记模块；7、搭配模块；8、故障检测模块；9、运行模块。
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。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，包括服务器1、老师终端2、学生终端3、编程模块4、存储模块5、分类标记模块6、搭配模块7、故障检测模块8和运行模块9，所述服务器1用于对此系统进行平台式管理，所述老师终端2用于老师远程教学，所述学生终端3用于学生远程学习，所述编程模块4用于进行自主编程，所述存储模块5用于对编程数据进行储存，所述分类标记模块6用于对所述搭配模块7内的子单元进行分类标记，所述搭配模块7用于对编程提供搭配单元，所述故障检测模块8用于对完成的编程进行逻辑检测，所述运行模块9用于对经过检测的编程进行运行，所述服务器1的输出端与所述老师终端2、所述学生终端3、所述编程模块4、所述存储模块5、所述分类标记模块6、所述搭配模块7、所述故障检测模块8和所述运行模块9的输入端电性连接。
所述服务器1包括数据转化单元、数据调用单元和信息收发单元，所述数据转化单元用于对接收到的数据进行转化，所述数据调用单元用于对其他模块内部的数据进行调用，所述信息收发单元用于对数据进行收发处理。
所述老师终端2包括教学单元和检查单元，所述教学单元用于进行远程教学任务，所述检查单元用于对教学任务完成度的检查，所述学生终端3包括控制单元、选择单元和执行单元，所述控制单元用于对模块的端口连接进行控制，所述选择单元用于进行选择性编程，所述执行单元用于对完成的编程进行执行。
所述编程模块4包括代码编程单元和颜色编程单元，所述代码编程单元用于进行代码编程，所述颜色编程单元用于进行颜色编程，其数据分析如下：
“1”为代码编程，“0”为颜色编程；
若选择“1”，则说明使用代码进行编程，所述搭配模块则对应生成相符合的代码标记；
若选择“0”，则说明使用颜色进行编程，所述搭配模块则对应生成相符合的颜色标记；
可根据学生的自身能力以及喜好进行编程方式选择，最大化的激发出学生的编程兴趣。
所述存储模块5包括编译库和数据储存库，所述编译库用于对编程进行翻译，所述数据储存库用于对编程进行储存，对完成的编程进行代码翻译，并将其保存在数据储存库内，方便下次对其进行查找或调用。
所述分类标记模块6包括代码标记单元和颜色标记单元，所述代码标记单元用于对需要使用的编程模块进行代码标记，所述颜色标记单元用于对需要使用的编程模块进行颜色标记；所述代码标记单元包括代码生成模块和代码对应模块，使用所述代码生成模块生成代码编号，所述代码对应模块将编号与编程所用模块一一对应，编程时只需将编号填入，则可调用对应的编程模块；所述颜色标记单元包括颜色生成模块和颜色对应模块，使用所述颜色生成模块生成各种不同颜色，所述颜色对应模块将不同颜色与编程所用模块一一对应，编程时只需要根据颜色进行选择，则可调用对应的编码模块。
搭配模块7包括显示单元和传感器单元，所述显示单元用于显示编程的物理现象，所述传感器单元用于对各种数据的收集测量，所述显示单元包括电源模块、声音模块、音乐模块、动作模块以及其他模块，所述传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器、压力传感器以及光传感器，以满足编程者的作用需求。
所述故障检测模块8包括代码检测单元和颜色检测单元，所述代码检测单元用于对使用代码的编程进行检测，所述颜色检测单元用于对使用颜色的编程进行检测，其过程分析如下：所述代码检测单元包括第一故障检测模块、第一模型建立模块、第一坐标赋值模块和第一故障点标记模块；
通过所述第一故障检测模块对代码编程进行检测，若发现代码编程内有故障时，使用所述第一模型建立模块将代码编程内的各个模块以第一模块A为原点形成二维建模，所述第一坐标赋值单元对各个模块进行坐标标记，A(x1，y1)、B(x2，y2)、、、N(xn，yn)，所述第一故障点标记模块对故障点进行标记M(xi，yi)；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000061
所以模块A的长度等于|A|；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000062
所以故障点的长度等于|M|；
由于编程的每个模块长度都是相同的，所以由
Figure BDA0003007959160000063
可得出数值I1，则I1的最大正整数为发生故障的模块数，由此可确定发生故障的模块数为第二I1块。
所述颜色检测单元包括第二故障检测模块、颜色分类模块、第二模型建立模块、第二坐标赋值模块和第二故障标记模块，其数据分析如下：所述第二故障检测模块对颜色编程进行检测，若发现颜色编程内部有故障时，使用颜色分类模块将颜色编程内的模块按顺序和颜色进行分类，如R为红色，G为绿色，O为橙色等，所述第二模型建立模块以红色类的第一块模块为原点建立二维模型，并使用第二坐标赋值模块对颜色编程内的各个模块进行坐标标记，其红色类为R1(xn，y1)，绿色类为G1(xn，y2)，橙色类为O1(xn，y3)，所述第二故障标记模块对故障点进行标记Q(xi，yi)；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000064
所以模块R1的长度等于|R1|；
由公式计算可得出
Figure BDA0003007959160000065
所以故障点的长度等于|Q|；
由于编程的每个模块长度都是相同的，所以
Figure BDA0003007959160000066
可得出数值I2，取I2的最大正整数为发生故障的模块数，I2对应于颜色编程中的颜色分类，由此可确定发生故障的模块为i类颜色中的第I2块。
所述运行模块9包括代码运行模块和颜色运行模块，所述代码运行模块用于对使用代码的编程进行运行，所述颜色运行模块用于对使用颜色的编程进行运行，将完成的编程代码相对应的进行运动，使其到达编程目的。
具体实施方式为：使用时，老师使用老师终端2发布编程任务至服务器1上，学生通过使用学生终端3开始进行编程任务，首先通过编程模块4对编程的方式进行选择，可选择代码编程或颜色编程，可根据自身能力以及喜好选择，选择好编程方式之后，分类标记模块6会根据所选择的方式对搭配模块7内所需要使用的模块生成相对应的代码或颜色标识，故障检测模块8会底完成的编程进行故障检测，若有故障则快速进行故障定位，若无故障，则运行模块9会对此编程进行运行，检测此编程的运行结果，同时存储模块5会将此次编程的代码进行翻译和储存，以便于信息查找，最终将编程运行的结果发送至老师终端2进行查收，通过服务器1、老师终端2、学生终端3、存储模块5、故障检测模块8和运行模块9，可对编程过程中出现的故障模块进行快速排查定位，从而可以对故障进行快速排除，有利于提高中小学生独立编程的兴趣和信心，增加其适用性，通过编程模块4和分类标记模块6，可使用便捷代码或颜色标识对编程中所用的模块进行标记，降低中小学生独立编程的难度，通过搭配模块7，可使中小学生对编程模块进行创造性的自主设计，增强中小学生的逻辑思维能力。
本发明的工作原理：
参照说明书附图1-2，本发明通过设置服务器1、老师终端2、学生终端3、存储模块5、故障检测模块8和运行模块9，可对编程过程中出现的故障模块进行快速排查定位，从而可以对故障进行快速排除，有利于提高中小学生独立编程的兴趣和信心，增加其适用性，通过编程模块4和分类标记模块6，可使用便捷代码或颜色标识对编程中所用的模块进行标记，降低中小学生独立编程的难度，通过搭配模块7，可使中小学生对编程模块进行创造性的自主设计，增强中小学生的逻辑思维能力。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，包括服务器(1)、老师终端(2)、学生终端(3)、编程模块(4)、存储模块(5)、分类标记模块(6)、搭配模块(7)、故障检测模块(8)和运行模块(9)，其特征在于：所述服务器(1)用于对此系统进行平台式管理，所述老师终端(2)用于老师远程教学，所述学生终端(3)用于学生远程学习，所述编程模块(4)用于进行自主编程，所述存储模块(5)用于对编程数据进行储存，所述分类标记模块(6)用于对所述搭配模块(7)内的子单元进行分类标记，所述搭配模块(7)用于对编程提供搭配单元，所述故障检测模块(8)用于对完成的编程进行逻辑检测，所述运行模块(9)用于对经过检测的编程进行运行，所述服务器(1)的输出端与所述老师终端(2)、所述学生终端(3)、所述编程模块(4)、所述存储模块(5)、所述分类标记模块(6)、所述搭配模块(7)、所述故障检测模块(8)和所述运行模块(9)的输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述服务器(1)包括数据转化单元、数据调用单元和信息收发单元，所述数据转化单元用于对接收到的数据进行转化，所述数据调用单元用于对其他模块内部的数据进行调用，所述信息收发单元用于对数据进行收发处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述老师终端(2)包括教学单元和检查单元，所述教学单元用于进行远程教学任务，所述检查单元用于对教学任务完成度的检查，所述学生终端(3)包括控制单元、选择单元和执行单元，所述控制单元用于对模块的端口连接进行控制，所述选择单元用于进行选择性编程，所述执行单元用于对完成的编程进行执行。
4.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述编程模块(4)包括代码编程单元和颜色编程单元，所述代码编程单元用于进行代码编程，所述颜色编程单元用于进行颜色编程，其数据分析如下：
“1”为代码编程，“0”为颜色编程；
若选择“1”，则说明使用代码进行编程，所述搭配模块则对应生成相符合的代码标记；
若选择“0”，则说明使用颜色进行编程，所述搭配模块则对应生成相符合的颜色标记。
5.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述存储模块(5)包括编译库和数据储存库，所述编译库用于对编程进行翻译，所述数据储存库用于对编程进行储存。
6.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述分类标记模块(6)包括代码标记单元和颜色标记单元，所述代码标记单元用于对需要使用的编程模块进行代码标记，所述颜色标记单元用于对需要使用的编程模块进行颜色标记；所述代码标记单元包括代码生成模块和代码对应模块，使用所述代码生成模块生成代码编号，所述代码对应模块将编号与编程所用模块一一对应，编程时只需将编号填入，则可调用对应的编程模块；所述颜色标记单元包括颜色生成模块和颜色对应模块，使用所述颜色生成模块生成各种不同颜色，所述颜色对应模块将不同颜色与编程所用模块一一对应，编程时只需要根据颜色进行选择，则可调用对应的编码模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：搭配模块(7)包括显示单元和传感器单元，所述显示单元用于显示编程的物理现象，所述传感器单元用于对各种数据的收集测量。
8.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述故障检测模块(8)包括代码检测单元和颜色检测单元，所述代码检测单元用于对使用代码的编程进行检测，所述颜色检测单元用于对使用颜色的编程进行检测，其过程分析如下：所述代码检测单元包括第一故障检测模块、第一模型建立模块、第一坐标赋值模块和第一故障点标记模块；
通过所述第一故障检测模块对代码编程进行检测，若发现代码编程内有故障时，使用所述第一模型建立模块将代码编程内的各个模块以第一模块A为原点形成二维建模，所述第一坐标赋值单元对各个模块进行坐标标记，A(x1，y1)、B(x2，y2)、、、N(xn，yn)，所述第一故障点标记模块对故障点进行标记M(xi，yi)；
由公式计算可得出
Figure FDA0003007959150000021
所以模块A的长度等于|A|；
由公式计算可得出
Figure FDA0003007959150000022
所以故障点的长度等于|M|；
由于编程的每个模块长度都是相同的，所以由
Figure FDA0003007959150000023
可得出数值I1，则I1的最大正整数为发生故障的模块数，由此可确定发生故障的模块数为第二I1块。
9.根据权利要求8所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述颜色检测单元包括第二故障检测模块、颜色分类模块、第二模型建立模块、第二坐标赋值模块和第二故障标记模块，其数据分析如下：所述第二故障检测模块对颜色编程进行检测，若发现颜色编程内部有故障时，使用颜色分类模块将颜色编程内的模块按顺序和颜色进行分类，如R为红色，G为绿色，O为橙色等，所述第二模型建立模块以红色类的第一块模块为原点建立二维模型，并使用第二坐标赋值模块对颜色编程内的各个模块进行坐标标记，其红色类为R1(xn，y1)，绿色类为G1(xn，y2)，橙色类为O1(xn，y3)，所述第二故障标记模块对故障点进行标记Q(xi，yi)；
由公式计算可得出
Figure FDA0003007959150000031
所以模块R1的长度等于|R1|；
由公式计算可得出
Figure FDA0003007959150000032
所以故障点的长度等于|Q|；
由于编程的每个模块长度都是相同的，所以
Figure FDA0003007959150000033
可得出数值I2，取I2的最大正整数为发生故障的模块数，I2对应于颜色编程中的颜色分类，由此可确定发生故障的模块为i类颜色中的第I2块。
10.根据权利要求1所述的一种基于图形化编程的交互式教学程控系统，其特征在于：所述运行模块(9)包括代码运行模块和颜色运行模块，所述代码运行模块用于对使用代码的编程进行运行，所述颜色运行模块用于对使用颜色的编程进行运行。
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