CN206388241U - 适于高校术科授课管理的智能排课系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适于高校术科授课管理的智能排课系统，包括教师手机、学生卡、现场显示装置、现场摄像装置、射频阅读器、穿戴式生理信息采集器、现场智能管理主机和计算机教学管理系统，教师手机和学生卡均设有对应的有源射频标签，射频阅读器采用与有源射频标签配套的射频阅读器，穿戴式生理信息采集器采用背心式生理信息采集器，现场智能管理主机通过有线和/或无线通信方式与教师手机、现场显示装置、现场摄像装置、射频阅读器和穿戴式生理信息采集器通信连接并接入计算机教学管理网络。本实用新型能够自动获得并记录教师和学生到场及进行现场监视，自动采集学生在运动中的生理信息，可用于包括体育术科课程在内的授课监督和管理。

Description

适于高校术科授课管理的智能排课系统

技术领域

本实用新型涉及一种适于高校术科授课管理的智能排课系统，可用于包括体育术科课程在内的授课监督和管理。

背景技术

目前，高校普遍建立了计算机教学管理网络，通过计算机教学管理系统进行课程的排课安排和授课监视与管理，并以与电化教学设施相结合，在教室内通过设置电脑、投影仪、显示屏和摄像机等设施进行电化教学，并拍摄教学录像，以便远程监视教学现场或进行教学总结和交流，或者作为网络公开课。但这些设施往往只适应于教室内上课的学科课程，由于在体育课等需要场地上课的术科课程中，教师和学生的位置都不固定，且时常处于运动状态，学生的出勤情况和学习（运动）状态不像坐在教室座位上那样可以一目了然，现有技术难以有效地监视现场教学情况。另外，由于不同学生甚至同一学生在不同时间的身体状况不同，在体育等涉及剧烈运动的术科中，还应当实时监控学生的身体状态，以便对教学对学生群体和个体的适应性作为具有客观依据的判断，而剧烈运动中猝死的现象尽管数量极少，但也应给予足够的重视，以保证良好的运动效果，避免对学生不应有的伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供了一种适于高校术科授课管理的智能排课系统。

本实用新型的技术方案为：

一种适于高校术科授课管理的智能排课系统，包括：

教师手机，由教师携带，具有移动通信能力，设有与教师手机对应的有源射频标签（有源射频电子标签）；

学生卡，由学生携带，设有与持卡学生对应的有源射频标签；

现场显示装置，安装在教学现场；

现场摄像装置，安装在教学现场；

射频阅读器，与所述有源射频标签配套，设置于教学现场，优选教学现场的进口区域；

现场智能管理主机，设置于教学现场，通过有线和/或无线通信方式与所述教师手机、现场显示装置、现场摄像装置及射频阅读器通信连接并接入计算机教学管理网络；

计算机教学管理系统，接入计算机教学管理网络，通过计算机教学管理网络与所述现场智能主机通信连接。

本实用新型的有益效果为：在现有计算机教学管理网络的基础上，利用教学管理网络已有的计算机教学管理系统进行教学资源管理、教师调停课管理、教学任务管理、课表编排管理以及授课记录和统计等教学管理，通过将教师手机纳入教学管理系统，不仅作为教师与管理人员之间的信息交流和沟通，进行教学安排和控制，而且还在教师手机上设置电子标签（有源射频标签），通过现场智能管理主机（现场用于教学的电脑主机或电脑系统）连接的射频阅读器长距离读取教师手机上的电子标签，在无需教师任何额外动作的情况下，自动获得并记录到场教师以及教师的具体到场时间，作为教师的上课记录，在教师未按时上课或现场教师与预存授课教师不一致时，可以随时发现和记录相关情况，提示有关人员进行核实、纠正或采取补救措施，例如通过系统自动发送手机短信提示预存的授课教师、现场教师和相关管理人员等，由于在学生应随身携带的学生卡上设置了与持卡学生对应的有源射频标签，通过现场智能管理主机设置的射频阅读器长距离读取学生卡上的电子标签，在无需学生任何额外动作的情况下，自动获得并记录到场学生以及学生的具体到场时间，作为出勤记录，可以由现场智能管理主机控制或由计算机教学管理系统通过现场智能管理主机控制现场摄像装置进行授课过程或其他需要时间的实时拍摄（例如，自现场智能管理主机获得教师手机电子标签信号时开始拍摄或自预设的拍摄时间开始拍摄），现场智能管理主机通过接入计算机教学管理网络，可以将各种相关信息传输到网络内任何需要和有权的终端，也可以依据相关权限设置通过网络中的相关终端对各装置进行控制，通过射频阅读器和现场摄像装置等现场设备的合理分布和区域覆盖，且教师和学生随身携带相应的教师手机和学生卡，可以不受人位置变化和运动状态的影响，不仅适应于学科授课管理，而且也适应于术科授权管理。

附图说明

图1是本实用新型硬件架构的示意图；

图2是本实用新型背心式生理信息采集器的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型提供了一种适于高校术科授课管理的智能排课系统，包括教师手机、学生卡、现场显示装置、现场摄像装置、射频阅读器、穿戴式生理信息采集器、现场智能管理主机和计算机教学管理系统，所述教师手机和学生卡均设有对应的有源射频标签，所述射频阅读器采用与所述有源射频标签配套的射频阅读器，所述穿戴式生理信息采集器采用背心式生理信息采集器，所述现场智能管理主机通过有线和/或无线通信方式与所述教师手机、现场显示装置、现场摄像装置、射频阅读器和穿戴式生理信息采集器通信连接并接入计算机教学管理网络，所述计算机教学管理系统接入计算机教学管理网络，通过计算机教学管理网络与所述现场智能主机通信连接。

本实用新型可建立在现有计算机教学管理网络系统基础上，除计算机教学管理网络及接入计算机教学管理网络的计算机教学管理系统外，还包括涉及现场的下列设备：

教师手机，由教师携带，具有移动通信能力，设有与教师手机对应的有源射频标签，依据现有技术，可以在计算机教学管理系统预存教师与教师手机号码，通过教师信息列表和课程信息列表等方式，将教师姓名、部门、专业、课程安排、手机号码、电子标签ID等信息关联起来，通过射频阅读器获得相应的电子标签ID后，就可以获得教师的全部个人相关信息和对应时间的课程信息，并可与系统内预存的相应现场的课程安排进行核验。

学生卡，由学生携带，设有与持卡学生对应的有源射频标签，计算机教学管理系统和其他设备可以以电子标签ID记录学生的个人信息和课程信息，学生卡的具体形式可以采用任意适宜的现有技术或其他技术，例如，可以是电子卡，甚至可以是手机，通过在手机中安装相关软件和/或设置附属硬件，就可以很好的用作电子学生卡，学生卡设置的有源射频标签可以采用与教师手机上的有源射频标签相同的电子标签，适应于相同的射频阅读器，可以依据任意适宜的现有技术进行电子标签ID的设置以及进行教师和学生的区分，通过电子标签ID，允许学生依据所选课程和需要独立参加各种必修、选修和自由旁听课程，可以在条件允许的情况下，自由选择同一课程中不同教师的授课，而学生上课信息通过现场智能管理主机自动地传送计算机教学管理系统中满足管理需要，在不增加管理人员工作量且可靠保证管理秩序的情况下，给学生更多的选择自由，充分发挥学生的主动性和自觉性，有利于改善和提高学生的学习效果和教师的教学水平。

现场显示装置，安装在教学现场，可以采用任意适宜的现有技术或其他可能的技术，通常可以采用液晶显示器等，或者在适宜的场合采用投影仪，由现场智能管理主机控制显示装置进行显示，显示内容可以是影视教材，也可以是现场摄像，还可以是其他任意教学相关信息和图文，信息源可以是现场智能管理主机，教师的外接电脑或播放器等，例如教师手机存在的影视内容，或教师存在优盘中的授课幻灯片，也可以是远程的计算机教学管理系统，或本地的摄像机等。

现场摄像装置，安装在教学现场，用于拍摄现场实况，可以通过现场智能管理主机将源自现场摄像装置的数据在本地存储，也可以通过现场智能管理主机发送至计算机教学管理系统或计算机教学管理网络的其他终端，现场摄像装置获得的影像，不仅可以用于教学现场状况的监视，而且还可以用于教学分析，例如，通过对学生运动过程的动作分析，可以发现学生动作中的缺陷，也可以供授课教师在课后进行观看。

现场智能管理主机，可以采用任意适宜的电脑主机、电脑系统或专业教学管理装置等具有数据处理能力的设备，以便在相应软件的支持下进行相关工作，现场智能管理主机安装在教学现场，与所述教师手机、现场显示装置、现场摄像装置、射频阅读器等通过任意适宜的有线和/或无线通信连接并接入计算机教学管理网络，可以依据现场情况以蓝牙、WiFi等方式实现现场智能管理主机与各现场设备的无线通信，也可以采用有线通信或同时设有多种不同的通信路径。现场智能管理主机通过计算机教学管理网络与计算机教学管理系统通信连接，所述射频阅读器的输出接入所述现场智能管理主机，将射频阅读器获得电子标签ID传送至现场智能管理主机，作为相关人员到场的记录依据，根据需要，计算机教学管理网络中的各终端可以依据自己的权限对现场智能管理主机并通过现场主机对其他适宜现场设备进行操作。

计算机教学管理系统，接入计算机教学管理网络，可以依据现有技术或其他可能的技术在软件的支持下进行相关工作，例如，排课、修改排课表、记录开课情况、讲课过程、存储公共教材和公共信息等等。

可以通过现场智能管理主机识别教学场地，依据排课安排从教师、学生、时间、场地等实际信息确定课程是否依据排课安排进行，确定教师和学生的出勤情况。

本系统还可以包括安装于教学现场的指纹识别器，所述指纹识别器的输出通过有线和/或无线通信方式接入所述现场智能管理主机，以指纹识别方式进行签到，确定本人到场，以避免缺勤人员托他人带卡签到，由于本系统的学生卡是长距离射频识别，设备无法识别出一人带多张卡的情形，也无法识别出学生卡与携带该卡的人是否相符。

优选地，所述指纹识别器位于所述射频阅读器对有源射频标签的有效阅读区域内，由此，在输入指纹的同时射频阅读器获得操作者所携带的电子便签ID，避免学生或教师因没有进入阅读区域而被射频阅读器漏记，同时，还可以使所述指纹识别器同时还位于现场摄像装置的拍摄区域，以便同时对签订现场进行摄像，实现指纹识别、电子标签和摄像三方面信息的同时采集，以便相互印证。可以依据现有技术或其他适宜的技术，将射频阅读器和指纹识别器集成在一个设备中或者紧挨在一起，由此，现场智能管理主机可以在软件的支持下，在获得指纹输入信息时，将指纹信息采集时射频信号最强的电子标签ID与指纹信息进行比对，判断人-卡是否相符。

本系统还可以还设有安装在教学现场的手机跟踪装置或手机定位装置，手机跟踪装置或手机定位装置的输出接入所述现场智能管理主机，由此可以进行教师定位或跟踪教师运动轨迹，由于部分术科的现场活动区域较大，这种定位和跟踪有助于现场监视。

优选的，所述摄像装置的摄像头安装在由所述现场智能管理主机控制的电动云台上，所述现场智能管理主机通过有线和/或无线通信方式与所述电动云台的控制电路通信连接，以便依据设定条件或程序、或依据教师从现场智能管理主机输入的指令、或者依据计算机教学管理系统的控制变换摄像机朝向或姿态，例如，可以将部分现场摄像装置依据手机跟踪装置或手机定位装置获得的教师手机位置和轨迹，对教师所在区域进行摄像，并可以依据课程性质和现场布局情况，以相同现场摄像装置或不同现场摄像装置对于教师所在区域对应的学生所在区域进行拍摄，由此是摄像能够有效地跟踪教学现场。

所述现场智能管理主机可以依据现有技术连接各种附设，例如，可以连接有触摸屏、输入键盘、话筒和扬声器等，所述触摸屏、输入键盘、话筒和扬声器与所述现场智能管理主机的连接采用有线通信和/或无线通信方式。

为实时获悉学生的身体或生理状况，本系统还可以设有用于学生穿戴的穿戴式生理信息采集器，所述现场智能管理主机通过有线和/或无线方式与所述穿戴式生理信息采集器通信连接，由于术科教学中学生经常处于运动状态，且经常处于户外场地，固定式的常规生理信息采集器难以奏效，而涉及剧烈运动的体育等课程中，体温（特别是核心体温）、心率和血氧含量等生理信息是衡量学生运动强度以及适应性的重要客观依据，缺乏这种客观依据而仅凭教师经验或主管感觉，难以适应于学生的具体情况，而运动强度和运动量过大会给学生造成身体伤害，甚至存在运动猝死的可能性，过小则达不到应有的运动效果。

穿戴式生理信息采集器的设计和选择影响使用效果的关键因素，由于学生运动状态下的信息采集难度远大于固定状态，除了要选择能够适应运动状态的元件，采集的信息应适宜于评价或判断运动强度和运动量对学生（或其它使用者）的适应性，采用采集方式不受或基本上不受运动的影响，还需要穿戴构造与上述元件相适应，适于运动过程中的生理信息采集。

优选的，所述穿戴式生理信息采集器采用背心式生理信息采集器（参见图2），所述背心式生理信息采集器包括能够戴带在人身上的背心本体1，所述背心本体上的背部内侧安装有生理信息采集元件，由于体育教学中学生通常会穿着背心或类似衣物，因此背心式生理信息采集器符合常规的习惯，基本上没有不适感，不会影响运动，不会增加学生的心理和身体负担，同时由于背心通常会紧贴人体，且在运动过程中基本上不会移动甚至脱离人体，有利于生理信息采集的有效性、可靠性和稳定性。

所述背心本体可以依据常规背心或其他任意适宜的形式，优选采用或主要采用弹性布料制成，以保证生理信息采集单元始终可靠地贴附在身体上。

所述生理信息采集元件的输出可以通过有线通信或无线通信方式连接采集器处理器，所述采集器处理器可以安装在所述背心本体的背部外侧，也可以独立于所述背心本体，例如，设置在独立的壳体内并安装在腰带上。

所述采集器处理器可以设有用于与所述现场智能管理主机通信连接的采集器通信装置，以便将采集到的生理信息传送至现场智能管理主机。

所述生理信息采集元件可以包括红外温度检测元件，这种元件可以有效地检测人体温度，并且基本上不受运动状态的影响，具有良好的可靠性和稳定性。而体温是衡量身体适应性的一个重要指标和手段，通常运动猝死都伴随着体温的过度升高，是运动猝死的一个重要条件或诱因。

所述生理信息采集元件可以包括心率检测元件，所述心率检测元件优选红外心率检测元件和/或气囊式心率检测元件。心率同样也是一个常用的用于衡量运动适应性的重要指标，可以独立或与体温协同用于判断运动强度和运动量是否适应于相关人员。由于红外心率检测元件依据血液脉动对机体组织进而对红外线反射/折射的影响获得心率信息，而气囊式心率检测元件依据血液脉动对机体外形或压力的影响获得心率信息，两者的工作原理有所不同，因此，如果同时采用这两种心率检测元件相应印证，可以使心率检测更为精准。另外，已有研究表明，运动状态下心率与核心温度具有关联系，可以依据心率获得核心温度数据，因此通过这种对应关系，可以更为有效地体现出运动适应性。

所述气囊式心率检测元件可以包括设置于背心本体的背部内侧的气囊3以及能够探测所述气囊内气体压力信号的气压信号传感器，所述气压信号传感器的输出端连接气压信号采样电路的采样输入端，将气压波动信号转换为气压电模拟信号接入气压信号采样电路，所述气压信号采样电路的输出端连接采集器数据处理器的气压数据接口，通过周期性间隔采样方式将气压模拟电信号转换为气压数字信号后接入采集器数据处理器上相应的气压数据接口，所述气囊呈上下延伸的长条形，优选位于对应于人体脊椎位置左侧1-2厘米的部位或位于对应于人体脊椎位置左侧1-2厘米和/或右侧1-2厘米的两个部位，可以设置单一气囊，也可以设置两个相同的气囊，一个安装在脊椎一侧的对应部位，用于气压信号的采集，一个作为辅助配合气囊，安装在脊椎的另一侧的对应部位，辅助配合气囊可以用于气压信号采集，以两个气囊的气压信号平均值作为所需的气压信号，也可以不采集辅助配合气囊的气压信号，而只是用于实现左右对称，避免因仅仅一侧设置气囊给带来的不适感觉。上述气囊部位对气囊的容纳空间大，与肌体的接触密切、稳定且所接触的肌体因血液脉动引发的形状或压力变化相对较为明显，而且因运动引发的噪音信号相对较弱，有利于相关信号的采集和后续降噪及有效信号识别等数据处理，气囊的平面叠放状态下的宽度优选1厘米±0.3厘米，长度优选3-4厘米。

所述气囊上可以设有通气口及安装在所述通气口上的通气阀门，以进行充放气。

所述背心本体的后部外侧面可以设有增厚片2，用于增加相应区域的厚度和韧性，所述增厚片的覆盖面积包含了气囊所在的对应区域，由此可以更好地保持气囊与肌体之间贴附的紧密程度，给气囊以必要的预压力，以利于气囊内气压波动的信号采集。

所述气压信号采样电路的采样方式以及采集器数据处理器等对气压信号的处理方式可以依据现有技术。

上述气囊式心率检测元件设计合理，可以较好地适应于跑、跳、上肢和上体伸展、卷曲等各种非水下运动方式的心率检测。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种适于高校术科授课管理的智能排课系统，包括：

教师手机，由教师携带，具有移动通信能力，设有与教师手机对应的有源射频标签；

学生卡，由学生携带，设有与持卡学生对应的有源射频标签；

现场显示装置，安装在教学现场；

现场摄像装置，安装在教学现场；

射频阅读器，与所述有源射频标签配套，设置于教学现场的进口区域；

现场智能管理主机，设置于教学现场，通过有线和/或无线通信方式与所述教师手机、现场显示装置、现场摄像装置及射频阅读器通信连接并接入计算机教学管理网络；

计算机教学管理系统，接入计算机教学管理网络，通过计算机教学管理网络与所述现场智能管理主机。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括安装于教学现场的指纹识别器，所述指纹识别器的输出通过有线和/或无线通信方式接入所述现场智能管理主机。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于所述指纹识别器位于所述射频阅读器对有源射频标签的有效阅读区域内。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于还设有安装在教学现场的手机跟踪装置或手机定位装置，手机跟踪装置或手机定位装置的输出接入所述现场智能管理主机，所述现场摄像装置的摄像头安装在由所述现场智能管理主机控制的电动云台上，所述现场智能管理主机通过有线和/或无线通信方式与所述电动云台的控制电路通信连接。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述现场智能管理主机连接有触摸屏、输入键盘、话筒和扬声器，所述触摸屏、输入键盘、话筒和扬声器与所述现场智能管理主机的连接采用有线通信和/或无线通信方式。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的系统，其特征在于还设有用于学生穿戴的穿戴式生理信息采集器，所述现场智能管理主机通过有线和/或无线方式与所述穿戴式生理信息采集器通信连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于所述穿戴式生理信息采集器采用背心式生理信息采集器，所述背心式生理信息采集器包括能够戴带在人身上的背心本体，所述背心本体上的背部内侧安装有生理信息采集元件，所述背心本体采用或主要采用弹性布料制成，所述生理信息采集元件的输出通过有线通信或无线通信方式连接采集器处理器，所述采集器处理器安装在所述背心本体的背部外侧或独立于所述背心本体，所述采集器处理器设有用于与所述现场智能管理主机通信连接的采集器通信装置。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于所述生理信息采集元件包括红外温度检测元件。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于所述生理信息采集元件包括红外心率检测元件和/或气囊式心率检测元件。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于所述背心式生理信息采集器设有采集器数据处理器，所述气囊式心率检测元件包括设置于背心本体的背部内侧的气囊以及能够探测所述气囊内气体压力信号的气压信号传感器，所述气压信号传感器将气压波动信号转换为气压电模拟信号接入气压信号采样电路，所述气压信号采样电路通过采样方式将气压模拟电信号转换为气压数字信号并接入采集器数据处理器上相应的气压数据接口，所述气囊呈上下延伸的长条形，优选位于对应于人体脊椎位置左侧1-2厘米的部位，设有通气口及安装在所述通气口上的通气阀门。