CN113205715A - 一种引导学生学习的智慧班牌系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种引导学生学习的智慧班牌系统，包括客户端、班牌展示端与服务端，所述客户端、班牌展示端无线连接服务端，所述服务端用于接收客户端上传的数据，并根据客户端的指令控制所述班牌展示端；所述客户端包括教师终端、学生终端；所述教师终端用于根据不同的学习任务下发对应的工作指令至服务端，由服务端接收工作指令并将学习资源展示于班牌展示端或学生终端；所述学生终端通过自主学习模块展示并学习资源；所述班牌展示端用于接收所述教师终端发出的展示指令，查找并展示所述展示指令对应的学习资源。本发明解决传统班牌展示班级信息的局限性，满足教育需求，提高教育质量。
Description
技术领域
本发明涉及智慧校园技术领域，尤其涉及一种引导学生学习的智慧班牌系统。
背景技术
传统的班牌就是一张纸质或木质的班牌上面有班级名称、班徽等粘贴于教室门口用于对外展示班级信息，同时每个班级教室后面也设置黑板报或者墙体宣传等方式来展现班级文化。由于教育文化和智慧科技的发展，大部分城市和地区学校已经逐步使用智慧班牌替代。智慧班牌是指安装在教室门口或者教室内黑板隔壁，用于显示该班级的上课课表。但现有的智慧班牌均为功能比较单一，无法满足教学需求，具有一定局限性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种引导学生学习的智慧班牌系统，解决传统班牌展示班级信息的局限性，满足教育需求，提高教育质量。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种引导学生学习的智慧班牌系统，包括客户端、班牌展示端与服务端，所述客户端、班牌展示端无线连接服务端，所述服务端用于接收客户端上传的数据，并根据客户端的指令控制所述班牌展示端；
所述客户端包括教师终端、学生终端；所述教师终端用于根据不同的学习任务下发对应的工作指令至服务端，由服务端接收工作指令并将学习资源展示于班牌展示端或学生终端；所述学生终端通过自主学习模块展示并学习资源；所述班牌展示端用于接收所述教师终端发出的展示指令，查找并展示所述展示指令对应的学习资源。
进一步地，所述自主学习模块包括知识点展示单元及测试单元，所述知识点展示单元包括多个难易程度不同的知识任务点，多个所述知识任务点根据不同学习任务划分而成；所述测试单元包括多个测试资源以及与所述测试资源相对应的参考资源，每个知识任务点均设置有对应的测试资源及参考资源。
进一步地，所述客户端还包括家长终端，用于接收教师终端下发的工作指令并展示对应学习资源；通过所述家长终端输入家校互动信息，并将所述家校互动信息发送至教师终端。
进一步地，所述班牌展示端还包括考勤测温模块与异常行为检测模块，所述考勤测温模块对预设区域内的人员的测温及考勤，将测量的体温数据与考勤数据传输至服务端；所述异常行为检测模块对环境进行实时拍摄，分析并处理实时拍摄的视频数据，并将视频数据上传至服务端。
进一步地，所述考勤测温模块对预设区域内的人员的测温包括以下步骤：
步骤S11、识别预设范围内的面部关键特征，根据面部关键特征判断监测人员在图像中的脸部姿态，以确定监测人员的可用测温区域；
步骤S12、根据监测人员的可用测温区域调整热红外摄像头扫描的角度，使得热红外摄像头能扫描到所有人员的可用测温区域；
步骤S13、获取所述监测人员的体温测量结果，根据监测人员与所述班牌展示端的距离及体温测量结果得到最终体温数据。
进一步地，所述学生终端还设置数据收集模块及分析模块，所述数据收集模收集所述自主学习模块的学习数据，发送至分析模块；所述分析模块分析和处理所述学习数据，生成学习情况报表并发送至所述教师终端；学习数据包括知识任务点及测试资源的完成情况。
进一步地，所述教师终端在接收到所述学习情况报表后，查看该学生终端的学习情况，针对学习情况做出批阅及答复。
进一步地，所述班牌展示端还设置有触摸显示模块，所述触摸显示模块与所述异常行为检测模块、测温考勤模块连接，展示所述展示指令对应的学习资源、异常行为检测模块的数据、测温数据及考勤数据。
进一步地，所述触摸显示模块还设置有动态通知区域，用于滚动展示教师终端或者服务端下发通知。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种引导学生学习的智慧班牌系统，通过客户端控制班牌展示端，在班牌展示端展示对应通知及学习任务，减少学校管理员需要管理所述有班牌的工作强度。同时教师端按照课程进度及学生的学习情况可以直接指定学习资源在班牌展示端或者学生终端，供学生直接查看，因材施教，提高学生的学习积极性。
附图说明
图1为本发明所提供实施例的结构示意图；
图2为本发明所提供实施例的测温单元体温测量的流程示意图；
图3为本发明所提供实施例的异常行为检测模块的流程示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，本申请提供了一种引导学生学习的智慧班牌系统，包括客户端、班牌展示端与服务端，所述客户端、班牌展示端无线连接服务端，所述服务端用于接收客户端上传的数据，并根据客户端的指令控制所述班牌展示端；
所述客户端包括教师终端、学生终端；所述教师终端用于根据不同的学习任务下发对应的工作指令至服务端，由服务端接收工作指令并将学习资源展示于班牌展示端或学生终端；所述学生终端通过自主学习模块展示并学习资源；所述班牌展示端用于接收所述教师终端发出的展示指令，查找并展示所述展示指令对应的学习资源。
本系统通过客户端控制班牌展示端，在班牌展示端展示对应通知及学习任务，减少学校管理员需要管理所述有班牌的工作强度。同时教师端按照课程进度及学生的学习情况可以直接指定学习资源在班牌展示端或者学生终端，供学生直接查看，因材施教，提高学生的学习积极性。
学生可使用学生终端通过服务器获取需要学习的课程，其包括了上学期、本学期及下学期的所有课程。一般的，教师会通过教师终端发出学习要求至学生终端中，学生可根据学习要求通过自主学习模块进行查找对应学习资源。具体的，自主学习模块包括了知识点展示单元及测试单元，所述知识点展示单元包括多个难易程度不同的知识任务点，且每个知识任务点的难度层层递进，方便学生根据自身程度进行强化训练。多个所述知识任务点根据不同学习任务划分而成；所述测试单元包括多个测试资源以及与所述测试资源相对应的参考资源，每个知识任务点均设置有对应的测试资源及参考资源。学生在知识点展示单元完成后，通过测试单元完成对应的测试，了解自身学习的薄弱环节。
在学生完成对应的学习任务及测试后，设置于学生终端的数据收集模块及分析模块开始工作。所述数据收集模收集所述自主学习模块的学习数据，发送至分析模块；所述分析模块分析和处理所述学习数据，生成学习情况报表并发送至所述教师终端。学习数据可以包括学生在某个知识点任务页面所停留的事件、完成测试资源所花费的时间、测试分数、知识任务点及测试资源的完成情况等等，从而全面的了解学生的学习情况。在生成学习情况报表后，教师可以通过教师端进行查看，从而了解每个学生的学习能力，便于在课后对不同学生进行更有针对性的指导学习。
为了便于家校沟通，所述客户端还包括家长终端，用于接收教师终端下发的工作指令并展示对应学习资源；通过所述家长终端输入家校互动信息，并将所述家校互动信息发送至教师终端。家长可以通过家长终端了解学生在学校的动态及学习情况，更好的与教师交流，帮助学生学习。
更多的，本班牌展示端包括了外壳与电子班牌本体，所述电子班牌本体套设于外壳内且通过所述外壳固摄于墙体。所述电子班牌本体内设置有测温考勤模块，所述测温考勤模块连接校园管理平台，将测量的体温数据与考勤数据传输至校园管理平台。同时外壳设有与所述电子班牌本体连接的热红外摄像头与高清摄像头，所述热红外摄像头与高清摄像头均固定于外壳。
在电子班牌本体内部设置有测温考勤模块，可用于日常的考勤统计及时刻监测预设范围内的人员体温变化情况，为学校提供高效、精准的考勤和测温信息。同时测温考勤数模块与校园管理平台连接，将考勤数据与体温数据上传至校园管理平台，方便学校工作人员查看及快速定位体温异常或未出勤人员。智能电子班牌结构简单，可直接设置于校园教师内部，为校园防疫及师生安全提供了有效的保障。
具体的，所述测温考勤模块包括了考勤单元与测温单元，所述考勤单元从所述校园管理平台获取需要进行考勤的人员信息，在接收到考勤指令后对预设范围进行拍摄，以根据所述人员信息提取出勤人员名单。每个班牌展示端都是固定在墙上，因此其拍摄的范围是固定的。在校园管理平台内预先保存了每个班牌展示端所对应的区域，在需要进行考勤时，考勤单元从校园管理平台获取相关人员信息。而由于班牌展示端移动的次数比较少，因此在本实施例中，将需要进行考勤的人员信息保存在考勤单元中，预先设定考勤的时间。到达预设时间后发出考勤指令至考勤单元。考勤单元在接收到考勤指令后对预设范围进行拍摄，对拍摄到的图像根据人员信息进行识别，提取得到出勤人员名单。
由于班牌展示端一般是设置在教室内部，因此可以实时监测教室内部所有人员的体温。在本申请中还包括测温单元，所述测温单元实时监测预设范围内所有人员的体温，判断体温是否存在异常，并且在发现异常体温时上传至校园管理平台，便于学校工作人员及时发现体温异常人员并采取相应措施。由于测温单元一般是通过热红外摄像头进行拍摄并测温，但在教室内部可能存在多个干扰因素，如学生所喝的热水、使用的热水袋、或者吃饭的饭菜，均可能出现异常体温。
因此，在本实施例中，如图2所示，测温单元进行体温测量包括以下步骤：
步骤S11、识别预设范围内的面部关键特征，根据面部关键特征判断监测人员在图像中的脸部姿态，以确定监测人员的可用测温区域；学生及教师无需在做出特定姿势配合测温，可在正常上课或者课间活动中使用。通过定位三角形分析法，即双眼、嘴巴的位置，快速得到面部关键特征。面部不同位置测量出的体温可能存在差异，因此将在确定面部姿态后，以定位三角形为边界，将人脸不同的区域划分为多个不同的测温区域类别，并为其分配不同的权值。
步骤S12、根据监测人员的可用测温区域调整热红外摄像头扫描的角度，使得热红外摄像头能扫描到所有人员的可用测温区域；
步骤S13、获取所述监测人员的体温测量结果，根据监测人员与所述班牌展示端的距离及体温测量结果得到最终体温数据。在获取不同区域的体温测量后，需要统计测量的区域及体温测量结果，对不同可用测温区域、监测人员与班牌展示端的距离的权值进行归一化处理，加权计算得到监测人员的体温。若是只检测到其额头的温度，则将额头的温度、监测人员与班牌展示端的距离加权计算后作为体温；如果同时检测到额头和左脸颊的温度，则获取额头区域的权值和左脸颊的权值，并根据额头的温度和左脸颊的温度加权计算得到体温。如额头温度为37.1°，额头区域权值为0.4，脸颊的权值为0.3，则需要将额头区域的温度再加上脸颊温度的权值经过转化后使其和为1，即额头区域权值为0.57，左脸颊区域权值为0.43，监控对象的体温为：37.3°*0.57+37.5°*0.43＝37.38°。监测人员与班牌展示端的距离为1m，该距离对应的权值为1.005，因此其最终体温数据为：37.38*1.005＝37.56℃。
由于不同年龄段的人员的体温存在微小的差异，因此，在划分异常体温时，可以对不同年龄段的监测人员的异常体温进行微调。如设置于幼儿园，异常体温则为37.5℃，小学或中学则为37.3℃，具体数据可根据专业人员进行调整。在发现异常体温后，上报至校园管理平台，方便学校工作人员了解并及时做出相应措施。
更多的，本班牌展示端还设置有异常行为检测模块，以及时发现校园或教室内学生的异常行为。所述异常行为检测模块包括检测单元与处理单元，所述检测单元对环境进行实时拍摄，由所述处理单元分析并处理实时拍摄的视频数据，并将视频数据上传至校园管理平台。
如图3所示，所述处理单元分析并处理实时拍摄的视频数据具体为包括以下步骤：
步骤S21、利用混合高斯模型进行背景建模，从原始视频数据中分离出背景像素与视频数据；
步骤S22、从所述视频数据中提取运动目标，构建运动目标个体行为特征向量，形成个体行为记录；监测和收集个体的日常行为相关的信息，包括时间、地点、频率以及其它多维信息，并利用这些信息构建行为特征向量。
步骤S23、基于社交标识、个体行为记录建立群体行为模式，以计算行为异常行为系数；根据异常行为系数及视频数据检测异常行为。融合个体行为异常系数和其所属群组的行为异常系数来计算个体总的行为异常系数，由于本班牌展示端设置于教室内部，处于人员较为密集环境，因此基于社交标识建立群体行为模式，记录运动的运动轨迹，根据其运动轨迹计算行为异常系数。当运动目标的运动轨迹超出设定的阈值，则上传至校园管理平台。
所述班牌展示端还设置有触摸显示模块，所述触摸显示模块与所述异常行为检测模块、测温考勤模块、校园管理平台连接，展示所述展示指令对应的学习资源、异常行为检测模块的数据、测温数据及考勤数据。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，包括客户端、班牌展示端与服务端，所述客户端、班牌展示端无线连接服务端，所述服务端用于接收客户端上传的数据，并根据客户端的指令控制所述班牌展示端；
所述客户端包括教师终端、学生终端；所述教师终端用于根据不同的学习任务下发对应的工作指令至服务端，由服务端接收工作指令并将学习资源展示于班牌展示端或学生终端；所述学生终端通过自主学习模块展示并学习资源；所述班牌展示端用于接收所述教师终端发出的展示指令，查找并展示所述展示指令对应的学习资源。
2.如权利要求1所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述自主学习模块包括知识点展示单元及测试单元，所述知识点展示单元包括多个难易程度不同的知识任务点，多个所述知识任务点根据不同学习任务划分而成；所述测试单元包括多个测试资源以及与所述测试资源相对应的参考资源，每个知识任务点均设置有对应的测试资源及参考资源。
3.如权利要求2所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述客户端还包括家长终端，用于接收教师终端下发的工作指令并展示对应学习资源；通过所述家长终端输入家校互动信息，并将所述家校互动信息发送至教师终端。
4.如权利要求3所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述班牌展示端还包括考勤测温模块与异常行为检测模块，所述考勤测温模块对预设区域内的人员的测温及考勤，将测量的体温数据与考勤数据传输至服务端；所述异常行为检测模块对环境进行实时拍摄，分析并处理实时拍摄的视频数据，并将视频数据上传至服务端。
5.如权利要求4所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述考勤测温模块对预设区域内的人员的测温包括以下步骤：
步骤S11、识别预设范围内的面部关键特征，根据面部关键特征判断监测人员在图像中的脸部姿态，以确定监测人员的可用测温区域；
步骤S12、根据监测人员的可用测温区域调整热红外摄像头扫描的角度，使得热红外摄像头能扫描到所有人员的可用测温区域；
步骤S13、获取所述监测人员的体温测量结果，根据监测人员与所述班牌展示端的距离及体温测量结果得到最终体温数据。
6.如权利要求2所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述学生终端还设置数据收集模块及分析模块，所述数据收集模收集所述自主学习模块的学习数据，发送至分析模块；所述分析模块分析和处理所述学习数据，生成学习情况报表并发送至所述教师终端；学习数据包括知识任务点及测试资源的完成情况。
7.如权利要求6所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述教师终端在接收到所述学习情况报表后，查看该学生终端的学习情况，针对学习情况做出批阅及答复。
8.如权利要求5所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述班牌展示端还设置有触摸显示模块，所述触摸显示模块与所述异常行为检测模块、测温考勤模块连接，展示所述展示指令对应的学习资源、异常行为检测模块的数据、测温数据及考勤数据。
9.如权利要求8所述的一种引导学生学习的智慧班牌系统，其特征在于，所述触摸显示模块还设置有动态通知区域，用于滚动展示教师终端或者服务端下发通知。
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