一種課堂電腦的製作方法
2023-05-26 10:47:06 2
專利名稱：一種課堂電腦的製作方法
技術領域：
本發明涉及到計算機的硬體製造、應用，及教育、培訓的課堂教學和網絡、軟體的應用領域，為電腦硬體設備拓展新的使用環境及使用群體，極大的發掘相關硬體產品的應用範圍，提高課堂教學的現代化進程。
背景技術：
當今信息技術飛速發展，PC硬體產品功能日益強大，電腦正以前所未有的速度普及，全球計算機數量已經遠遠超過十億臺之巨，所有國際頂尖信息技術公司正在努力為下一個十億用戶找尋市場。雖然電腦普及到了如此程度辦公、設計、娛樂、演示、工業控制、移動運用等等，都幾乎完全用上了電腦，但一個全世界最大的群體一一全球13億在校學習者，卻無法把這一先進工具帶入課堂，因為，除了學校提供的網絡教室能為學習者提供必要的功能外，學生自帶的電腦統統因為個性化太強，沒有迅捷、方便的接入、控制功能，不受教學者掌控、無法統一接受教學者的指揮，而不能進入教學環節。而學習者因為各自的原因，又有極大的需求要對教學者的音像、資料、演示文檔進行複製，以利課堂之外進行複習、加強。另一個現實是學習者在自身練習、作業的時候，不能肯定自己的方法、過程是否正確，只能等待教學者課後的作業批改，而教學者因為學生的眾多，往往不能完全、及時的指出學生的錯誤之處，也不可能對每一個學生進行面對面的個別輔導，由於不能得到及時的批改，因此，很多地方是學生做得越多，錯得也越多。很多學生視力不佳，即便是坐在教室的前排，也不能看清黑板、投影。而本「課堂電腦」的引入，將改變這一現狀。另一個狀況是即使學生能夠擁有一臺可攜式電腦，也因為活動場所、範圍較複雜，如不隨身攜帶，則無處保管，而無法保證電腦不會丟失。就目前的電腦機房標準配置來看，由於大量使用220V非安全交流電源供電，使用大量冗餘電線、插座，機房線纜密布，電源線路破損時有發生，留下極大安全隱患。
發明內容
本發明的實現，旨在提供一種這樣的硬體一種安全的、不易丟失的「課堂電腦」。學生進入本人另一發明提供的「低壓安全電腦教室」，將具備本發明功能的「課堂電腦」置入本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」，主機自動接入有線區域網環境，同時切斷無線連接，接受教學者提供的教學輔導(而教學者可隨意掌控學生的「課堂電腦」進行屏幕廣播教學、傳送教學文檔、發送作業、教學音像資料等等)，同時接入統一的「專用低壓電源」(可保證教學環境的電源，始終處於非常可靠的安全狀態之下，即便線路發生破損，也不會造成人身傷害)，同時免去了普通筆記本電腦、平板電腦的電池使用時間有限的不足，並及時對電池進行充電，保證「課堂電腦」的隨時可用。
課堂上，「課堂電腦」音像功能的具備，學生處於任意座位，幾乎都可以得到一致的音響、影像、資料可視環境，而不論學生視力、聽力的好壞，都能得到幾乎一致的視聽效果。彩色、黑白一鍵切換模式的應用，可提高學生眼睛的舒適性。基於學生在校活動較多、活動範圍較為複雜，不可能時時隨身攜帶的因素，本「課堂電腦」將嵌入一套安全設置當本發明之「課堂電腦」本體，置入本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」時，本「課堂電腦」內置的「保安電磁鎖」自動鎖定，只有通過面部(指紋或者虹膜)識別、或者輸入密碼，才能解鎖，也就是說，只要將「課堂電腦」本體置入「接觸式專用保安連接基座」，或者當本「課堂電腦」切換到保管模式(屏幕朝內模式置入基座，一般外力，無法破壞屏幕)時，學生就可以放心離開，其他人，都無法將「課堂電腦」從基座上分離出來(即「接觸式專用保安連接基座」同時也是本「課堂電腦」最佳的保管員，學生在校或者離校時，都無需為「課堂電腦」的安全擔心)。另外，從學生安全角度出發，本「課堂電腦」可內嵌GPS或者「北鬥」衛星定位系統， 當本「課堂電腦」在學生隨身攜帶時，家長、學校可隨時知道學生所處位置，而當學生忘記「課堂電腦」置於何處時，也可通過手機或者其他「課堂電腦」迅速找到。通過適當的、專門的軟體編程，本「課堂電腦」幾乎可以適時的、單人的、單步跟蹤方式的對學習者的練習、作業正誤進行指導，並且可及時的接受、錄製教學者發布的教學演示文檔及音像資料，從而給學習者提供課後與課堂教學幾乎一致的複習環境。課後(或教師解除控制後)，或從「接觸式專用保安連接基座」上提起「課堂電腦」，學生便可用手寫功能進行練習、作業答題，以及完全的對「課堂電腦」的操控能力，而無通常滑鼠、鍵盤與常規寫字辦法不同的不便之處。無線橋接、路由功能的應用，可手持隨意移動，且可通過無線網絡隨意連接網際網路或區域網，在為他人提供數據轉發功能(硬體P2P)的同時，不影響自身機器的性能，並在校園環境下共享教學資源，提高硬體的利用能力，減輕網絡伺服器的負荷。無線、藍牙(USB、及超寬帶UWB等無線)技術的應用，能夠給用戶帶來自由自在的多媒體體驗(如一邊上網聊天，一邊幹其他事情)。而且，可以真正進入「課本電子化、作業無紙化」的教學環境，使學生放下沉重的書包，每天輕輕鬆鬆的進出學校。「課本電子化、作業無紙化」的實現，將使全球最大的一個紙張使用者群體，幾乎完全不再使用紙張，從根本上把造紙行業對森林、對環境的破壞和汙染最大限度的降低。可以預見的是「課本電子化、作業無紙化」將是一個「不可逆轉」的科技、歷史發展進程，而它需要能夠進入課堂的硬體、軟體和網絡的支撐，「課堂電腦」和「低壓安全電腦教室」便是這樣的硬體選擇。本發明採用的技術方案
使用通用型處理器晶片(CPU、APU)的完整型或一體化(SoC)或嵌入式晶片的輕便式硬體系統、並具備無線漫遊、自動組織無線網絡、提供後臺無線橋接、自動進行後臺數據轉發(硬體P2P)，在特定接口支持下自動切換至有線網絡、接受網絡主機控制和數據接收，並且自動接入低壓有線電源對電池進行供、充電的新型電腦系統，且能通過電磁鎖自動鎖定「課堂電腦」本體，保證絕不丟失，同時具備位置確定功能，萬一丟失，也能快速找回，確保用戶財產安全。
包括使用下述特徵的零部件
主機可以是使用通用型處理器晶片(CPU、APU)的完整型硬體系統，也可以是一體化(SoC)或嵌入式硬體系統的輕便式電腦系統(如平板電腦、筆記本電腦、一體機等)。使用具備無線漫遊、自動組織無線網絡、提供後臺無線橋接、自動進行數據轉發能力的無線路由器(或無線接入點AP)，可高速自動組織無線網絡平臺並在後臺自動提供數據轉發功能(硬體P2P)，並不會影響自身機器的性能。主機在專用接口的對接下，自動切換至有線網絡系統、接受網絡主機控制和數據接收,並且自動接入低壓有線電源並對電池進行充電,並可提供外接數據交換或路由埠(如 RJ45 網絡接口、USB-HUB 等)。考慮到加入、退出有線網絡系統的方便及耐久性，可設一專門設計的「接觸式專用連接接口」與本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」的接口自動對接(現有插口 基本未考慮快速自動接入、經常拔插而帶來的接口損壞、接觸不良等問題)。考慮到電池使用時限的問題，在此「接觸式專用連接接口」中可一併加入低壓安全直流供電接口，對機器進行供電及充電。由於在進入有線網絡系統時，無使用無線網絡的必要及課堂教學控制的需要，故可設一重力觸動(或感應)開關，在與「接觸式專用保安連接基座」的接口自動對接的情況下，自動對網絡狀態進行有線、無線切換，並切斷相關模塊的供電線路(機器置入基座，接入 有線網絡，切斷無線網絡電源。機器離開基座，接入無線網絡，切斷有線網絡電源)，以節省能源及延長電池使用壽命。基於學生在校活動較多的因素，本「課堂電腦」可嵌入一套安全設置當本實用新型之「課堂電腦」本體，置入本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」時，本「課堂電腦」內置的「保安電磁鎖」自動鎖定在「接觸式專用保安連接基座」上，只有通過面部(指紋或者虹膜)識別、或者輸入密碼，才能解鎖，也就是說，只要將「課堂電腦」本體置入基座，學生就可以放心離開，任何其他人，都無法將「課堂電腦」從基座上分離出來(也就是說，如果非本「課堂電腦」持有人，除非暴力破壞，是無法拿走的。)。當以屏幕朝下模式(保管模式)將主機置入本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」時，本「課堂電腦」內置的「保安電磁鎖」也將自動鎖定，同樣只有通過面部(指紋或者虹膜)識別、或者輸入密碼，才能解鎖，因此，無需擔心使用者不在主機前時，有外人、夕卜力意外損壞主機屏幕。另外，從學生安全角度出發，本「課堂電腦」可內嵌GPS或者「北鬥」衛星定位系統，當本「課堂電腦」在學生隨身攜帶時，家長、學校可隨時知道學生所處位置，而當學生忘記本「課堂電腦」放在何處時，也可以通過手機或者其他「課堂電腦」迅速找到。主機使用屏幕手寫輸入、觸摸控制系統，可通過作業系統或應用軟體提供的支持，完成正常的操作、控制工作。考慮到長時間使用的舒適性問題，可設置一個專用按鍵，一鍵切換彩色、黑白顯示模式，以保護使用者的視力。可以使用有線(或無線)耳機.麥克風或藍牙適配器、藍牙耳麥及超寬帶(如UWB、WUSB等)多媒體接口技術提供用戶所需的多媒體體驗。可選擇使用作業系統(MicrosoftWindows、Linux、MAC-OS、iOS 或者 Android、Chrome作業系統)，以及其他可能的作業系統。考慮到保護用戶現有投資的需要，本發明全面兼容現有的通用技術和設備(如PCI、AGP各類顯卡、Intel、AMD、ARM雙核、多核等各種型號的處理器晶片(CPU、APU)、各種架構的主板、各種形式的顯示設備、各種形式的外設、網絡連接設備等等)。本發明可使用任何形式的專用接口卡(如插入式、接觸式外置連接設備等)。本發明主要適用於平板電腦、筆記本電腦或一體機，也可適用於瘦客戶機型、臺式家用娛樂型、商務工作型、以及高端圖形工作站等所有計算機應用領域。具體實施方案(示例)
典型配置方案
硬體系統支持本發明的自帶十英寸屏幕小型平板手寫「課堂電腦」。支持本人另一發明的標準「低壓安全電腦教室」，包括「專用課桌」(設置「接觸式專用保安連接基座」)的區域網環境、專用低壓電源、教師教學電腦或教師筆記本電腦。軟體！Microsoft Windows7、i0S、Android、Chrome或者其他作業系統、專用多媒體網絡教室軟體及其他常用工作、學習軟體若干。資源支持本發明的專業資源網站(與教材完全同步的電子化課本、試題庫、練習、作業庫)。典型使用場景
數十名自帶支持本發明的十英寸屏幕平板手寫「課堂電腦」的學生進入本人另一發明提供的「低壓安全電腦教室」。教師下令同學們，開始上課，把所有「課堂電腦」放入本人另一發明提供的「接觸
式專用保安連接基座」。所有「課堂電腦」自動接入有線區域網並自動充電，教師主機發出屏幕廣播教學指令，所有「課堂電腦」統一顯示教學演示文檔，並失去控制權限，所有座位同學得到清晰一致的音像顯示，高度近視同學也沒有視覺障礙，課堂教學正常進行。期間，課件演示完成，教師進行教學講解、解答，然後。教師指定一位同學進行答題練習，並將其過程轉播到所有學生的「課堂電腦」，在特定教學軟體支持下，該同學所有手寫演算步驟被「課堂電腦」及時判別正確與差錯之處，所有同學都清楚知道哪一步正確，哪一步不對，而無需教師逐一指正，教師只需要進行相應的總結和布置即可。然後，教師布置作業今天的作業是課後練習一到五，所有同學，登錄資源網站，打開本課練習一，開始手寫作業，在特定作業軟體的輔助下，「課堂電腦」自動判斷作業正誤，並給出分析結果，及時指導學生正確、迅速的完成作業。作業完成後，「課堂電腦」自動提交作業批改結果到教師電腦，並自動給出全班學生作業統計、分析結果，教師可據此指導個別學生以及後續講解，而此過程，教師相對輕鬆。另一間教室，在進行不同的教學課程。再另一間教室，在進行美術教學，學生人人在用「課堂電腦」進行手工繪畫。操場上，另兩個班上體育課的學生，有的在打球，有的在跑步，他們的「課堂電腦」全部以「保護模式」自動鎖定在課桌之上，無需擔心丟失及損壞。相互之間，沒有任何幹擾。
權利要求
1.一種「課堂電腦」，使用通用型處理器晶片(CPU、APU)的完整型或一體化(SoC)晶片的輕便式電腦系統，並具備無線漫遊、自動組織無線網絡、提供後臺無線橋接、自動進行後臺數據轉發(硬體P2P)，在特定接口支持下自動切換至有線網絡、接受網絡服務端主機控制和數據接收交換，並且自動接入低壓有線電源對主機進行供、充電，且能通過內置「保安電磁鎖」自動鎖定「課堂電腦」本體，保證不會丟失，同時具備位置確定功能，萬一丟失，也能快速找回的新型電腦系統；包括使用下述特徵的計算機零部件主機可以是使用通用型處理器晶片(CPU、APU)的完整型電腦硬體系統，也可以是一體化(SoC)或嵌入式晶片的輕便式硬體系統；使用具備無線漫遊、自動組織無線網絡、提供後臺無線橋接、自動進行數據轉發能力的無線路由器(或無線接入點AP)，可高速自動組織無線網絡平臺並在後臺自動提供數據轉發功能(硬體P2P)；主機在特定接口支持下自動切換至有線網絡系統、接受網絡服務端主機控制和數據接收交換，並且自動接入低壓有線電源對主機供電，並對電池進行充電(可採用PoE網線供電技術)，並可提供外接數據交換或路由埠(如RJ45網絡接口、USB-HUB等)，以提供「課堂電腦」的串接等功能；主機使用屏幕手寫輸入、觸摸控制系統，可通過作業系統或應用軟體提供的支持完成正常的操作、控制工作；考慮到長時間使用的舒適性問題，可設置一鍵切換彩色、黑白顯示模式；可在主機本體嵌入一套安全設置當本發明之「課堂電腦」本體，置入本人另一發明的「接觸式專用保安連接基座」時，本「課堂電腦」內置的「保安電磁鎖」自動鎖定，只有通過面部(指紋或者虹膜)識別、或者輸入密碼，才能解鎖；可內嵌GPS或者「北鬥」衛星定位系統，當本「課堂電腦」在學生隨身攜帶時，家長、學校可隨時知道學生所處位置，而當學生忘記本「課堂電腦」放在何處時，也可能通過手機或者其他「課堂電腦」迅速定位。
2.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 可使用具備無線漫遊、自動組織無線網絡、提供後臺無線橋接、自動進行數據轉發能力的無線路由器(或無線接入點AP)，可高速自動組織無線網絡平臺並在後臺自動提供數據轉發功能(硬體P2P)，而不會對當前用戶系統性能及數據安全有不利的影響。
3.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 考慮到加入、退出有線網絡系統的方便及耐久性，可設一專門設計的接觸式有線連接接口，配合本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」，可自動切換至有線網絡系統、接受網絡服務端主機控制和數據接收交換。
4.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 考慮到電池使用時間的問題，在接觸式有線連接接口中可一併加入低壓供電接口，對主機進行供電及充電(可採用PoE網線供電技術)。
5.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 在進入有線網絡系統時，無使用無線網絡的必要，及網絡服務端主機控制的要求，故可設一觸動(或感應)開關，自動對網絡狀態進行有線、無線切換並切斷相關設備的供電線路(主機置入基座，接入有線網絡，切斷無線網絡電源；主機離開基座，接入無線網絡，切斷有線網絡電源)，以節省能源及電池使用時間。
6.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 可在主機內置一「電磁保安鎖」，當主機置入本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」時，自動鎖定主機，只有通過主機內置的面部(指紋或者虹膜)識別系統、或者輸入密碼，才能解鎖； 當主機以保管模式(屏幕朝下方式)放入本人另一發明提供的「接觸式專用保安連接基座」時，主機自動鎖定，能防止屏幕被外力人為損壞，同樣，可通過面部(指紋或者虹膜) 識別系統、或者輸入密碼進行解鎖。
7.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 為防止主機被他人盜用和保管主機的需要，本機採用前、後雙攝像頭方案，可內置「面部(指紋或者虹膜)識別系統」，配合主機內置的「電磁保安鎖」和「接觸式專用保安連接基座」，完成王機鎖定、保管功能。
8.如權利要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 可內嵌GPS或者「北鬥」等衛星定位系統，及時確定主機所處位置。
9.如權力要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 考慮到長時間使用的舒適性問題，可設置一個專用按鍵，一鍵切換彩色、黑白顯示模式，以保護使用者的視力。
10.如權力要求I所述的「課堂電腦」，其特徵是 本發明主要適用於採用了手寫輸入、觸摸控制系統的可攜式平板電腦、筆記本電腦或一體，也可適用於臺式家用娛樂型、商務工作型、以及高端圖形工作站等所有計算機應用領域； 本發明不限於上文提及的硬體及軟體，在本發明基礎上進行的硬體、軟體加、減、改造方法或方案，均在本發明的權力要求範圍以內。
全文摘要
一種「課堂電腦」，使用通用型處理器晶片(CPU、APU)的完整型或一體化(SoC)晶片的輕便式電腦系統，並具備無線漫遊、自動組織無線網絡、提供後臺無線橋接、自動進行後臺數據轉發(硬體P2P)，在特定接口支持下自動切換至有線網絡、接受網絡服務端主機控制和數據接收交換，並且自動接入低壓有線電源對主機進行供、充電，且能通過內置「保安電磁鎖」自動鎖定「課堂電腦」本體，保證不會丟失，同時具備位置確定功能，萬一丟失，也能快速找回的新型電腦系統。
文檔編號G06F1/16GK102789267SQ20111012952
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月19日 優先權日2011年5月19日
發明者程國亮 申請人:李邑杉, 程國亮, 程翔雲