一種多方互動式學教系統的製作方法

2023-05-06 12:20:11 1

專利名稱：一種多方互動式學教系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種學教系統，具體地說，是涉及一種多方互動式學教系統。
背景技術：
當前，作為學習輔助工具的電子科技產品層出不窮，有功能比較簡單、主要進行詞 匯查詢翻譯的電子辭典，也有專門學習英語、適合低齡兒童使用的點讀機；還有具有較強多 媒體功能的學習機。這些電子產品豐富了學生的學習手段和方法，一定程度上促進了學生 的學習進程，增強了學習效果，提高了學習成績。 但是，上述電子產品的設計出發點本質上是電子工具作為教育者角色對被教育者 進行施教。相對現實中的教育者——教師和家長來說，電子工具儘管可能具備某些方面的 優點，如永不疲勞、資料豐富、不會犯錯(假定其教學內容是正確的)，但卻存在難以克服的 下述缺陷 1.作為商業產品，上述電子工具的教學內容是面向大多數學生而設計的，難以實 施個性化教學，而老師面對面的教學更有針對性，更能因材施教。 2.完整的教學過程，應由"學、練、測、評"等環節構成，電子工具在學生"學、練"環
節方面一般做得較好，但在"測、評"方面，尤其在"評"方面天生欠缺很多。
3.上述電子工具強調人一機互動而疏忽人-人互動，但教育學告訴我們教學過
程不僅僅是知識的傳遞，還應伴以情感的交流和升華。 同時，隨著網絡的發展，網絡化教學做到了信息渠道的暢通無阻，已成為教學的新 手段，傳統的課堂教學正轉變為課堂+網絡課堂等多種學習方式。但當前網絡課堂的終端 主要是通用計算機設備，在成本、便攜性等方面存在不足。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能因材施教，能實施完整的學習和輔教過程，能實現
學生、教師、家長多方互動，便於攜帶、可移動的多方互動式學教系統。 本發明的目的是通過以下技術方案予以實現的 其包括多方互動式學教系統客戶端和多方互動式學教系統伺服器，多方互動式學 教系統客戶端與多方互動式學教系統伺服器通過網絡連接，多方互動式學教系統客戶端包 括多方互動式學教機和計算機，多方互動式學教機與計算機通過網絡或同步線連接。
多方互動式學教機包括信號處理單元、輸入單元、音頻單元、顯示單元、存儲單元、 通信單元，信號處理單元包括中央處理器、多媒體編解碼器，多媒體編解碼器與中央處理器 相連；輸入單元與中央處理器相連，輸入單元包括無線接收器、觸控螢幕、面板鍵盤；中央處 理器與顯示單元相連，顯示單元包括液晶顯示屏、視頻接口、 VGA接口 ；存儲單元與中央處 理器雙向連接，存儲單元包括內存、隨機存儲器、存儲卡；通信單元與中央處理器雙向連接， 通信單元包括USB主機、USB設備；音頻單元包括拾音器、音頻放大器、耳機及揚聲器、音頻 轉換器，拾音器與音頻放大器連接，音頻放大器與耳機及揚聲器雙向連接，音頻放大器與音頻轉換器雙向連接，音頻轉換器與中央處理器雙向連接。
優選方案多方互動式學教系統還配置有對多方互動式學教機進行無線射頻遙 控、無線滑鼠操作，並支持用戶通過無線遙控在屏幕上自由書寫和標註的手持式指示器。
所述多方互動式學教機內置有WIFI無線網卡。 多方互動式學教系統軟體部分包括多方互動式學教系統客戶端功能模塊和多方 互動式學教系統伺服器功能模塊。多方互動式學教機客戶端功能模塊包括搜索服務功能模 塊、課程學習功能模塊、學教助手功能模塊、討論交流功能模塊、練測評功能模塊、屏幕標註 功能模塊、屏幕錄製功能模塊、家校聯功能模塊。 多方互動式學教系統伺服器功能模塊包括教學活動管理功能模塊、教學資源管理 功能模塊和網絡連接管理功能模塊三大功能模塊。 教學活動管理功能模塊主要包括通知發布管理功能模塊、網上課堂管理功能模 塊、課程管理功能模塊、學生成績管理功能模塊、練測評管理功能模塊、討論交流管理功能 模塊、家長反饋管理功能模塊；教學資源管理功能模塊主要包括精品課程管理功能模塊、教 學大綱管理功能模塊、教學課件管理功能模塊、考核信息管理功能模塊、參考資料管理功能 模塊；網絡連接管理功能模塊主要包括多點連接控制功能模塊、級聯控制功能模塊和教學 終端連接功能模塊，根據不同的需要為終端提供多種不同的管理方式。 多方互動式學教系統課程學習功能模塊的控制方法包括以下步驟(1)啟動操作 系統，加載應用程式管理器；(2)進入主菜單；(3)選擇學習科目，並選擇是否需要輔導；(4) 若需要輔導，則將學教機連接電視機，並切換至家長輔導模式，開始輔導學習；(5)若不需 要輔導，則進行獨立學習；(6)輔導學習或獨立學習過程中，用戶可選擇執行屏幕標註、退 出作業系統或返回主菜單操作。 多方互動式學教系統練測評功能模塊的控制方法包括以下步驟(1)啟動服務， 進入練測評客戶端；(2)根據需要可選擇進入課後練習，進入試題測試，更新題庫或退出練 測評客戶端。 多方互動式學教系統家校聯功能模塊的控制方法包括以下步驟(l)啟動服務， 檢查網絡是否連通；(2)若網絡連通，則與教學伺服器進行數據同步，再進入家校聯模塊； 若網絡斷開，則直接進入家校聯模塊；(3)輸入家長密碼，並檢查驗證是否通過；(4)若驗證 沒通過，則重新進入家校聯模塊並輸入驗證密碼，重新驗證；(5)驗證通過後，用戶可選擇 執行成績查詢，通知公告瀏覽，信息反饋或退出家校聯。 多方互動式學教系統的控制方法包括以下步驟(1)登陸教學伺服器；(2)進行身 份驗證；(3)若驗證沒通過，則返回步驟(1) ; (4)若驗證通過，則根據學生、家長、教師、教務 員身份的不同，分別進入學習中心、家長中心、教學中心、管理中心執行相應的學習功能、家 長功能、教學功能、管理功能；(5)退出操縱系統至結束。 本發明能使學生、教師、家長和校方都參與進來，實現了人-機-人的多方互動。本 發明既有利於發揮教師、家長在教學過程中的主導性，又有利於發揮學生的自主學習能力。 多方互動式學教機具備視頻接口 、VGA接口 ，能將需要顯示的內容分別輸出到電視機或投影 儀上，學生可單獨使用多方互動式學教機進行自主學習，教師和家長也可使用學教機對學 生進行多媒體教學和輔導，更好的做到因材施教，實現教師、家長_學教機_學生的現場教 與學互動；教師可通過通用計算機將試題、課件、作業上傳到教學伺服器，學生可使用學教
4機在教學伺服器上下載試題、課件、作業，學生在學教機上完成作業後還可將其上傳到教學 伺服器，教師可通過網絡在通用計算機上批改作業並將結果反饋給學生，實現教師與學生 的網絡教與學互動；校方(含教師)可在通用計算機上將通知消息、調查問題、學生評價等 信息通過網絡發布到教學伺服器上，家長可利用學教機從教學伺服器上獲取通知消息、調 查問題、學生評價等信息，並將反饋信息通過教學伺服器回送給校方，實現校方與家長的網 絡教學信息互動；該系統還具備網上課堂、討論交流等功能模塊，教師和學生可使用學教機 或計算機進行網上教學指導、交流討論等操作，實現教師與學生之間、學生與學生之間的多 方互動。


圖1是本發明多方互動式學教系統結構圖； 圖2是本發明多方互動式學教機結構圖； 圖3是本發明多方互動式學教系統功能模塊圖； 圖4是本發明多方互動式學教系統課程學習功能模塊的控制方法流程圖； 圖5是本發明多方互動式學教系統練測評功能模塊的控制方法流程圖； 圖6是本發明多方互動式學教系統家校聯功能模塊的控制方法流程圖； 圖7是本發明多方互動式學教系統的控制方法流程具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作進一步說明。 參照圖1，多方互動式學教系統包括多方互動式學教系統客戶端1和多方互動式 學教系統伺服器2，多方互動式學教系統客戶端1與與多方互動式學教系統伺服器2通過網 絡連接，多方互動式學教系統客戶端1包括多方互動式學教機111和計算機12，多方互動式 學教機111與計算機12通過網絡或同步線連接。 多方互動式學教機11是一種小型的手持設備，具有攜帶方便、支持多種接口的音 視頻輸出等特點，可以連接多種音視頻輸出外設，如投影儀、電視機和顯示器；多方互動式 學教機11安裝有基本的學習軟體和輔導工具，在不聯網的情況下依然可以在單機模式下 學習；多方互動式學教系統伺服器2主要對網絡連接、教學活動、教學資源進行管理，為學 生、教師和家長之間的交流互動提供橋梁，多方互動式學教機11可通過與之相連的多方互 動式學教系統伺服器2完成資源下載、題庫更新和信息同步等功能。 計算機12是一臺普通PC，通過網際網路可以訪問多方互動式學教系統伺服器2提供 的服務；多方互動式學教機11配置有USB設備接口，可以和計算機12進行同步雙向連接， 進而實現文件的傳輸和數據的同步。 參照圖2，多方互動式學教機11包括信號處理單元116、輸入單元111、音頻單元 112、顯示單元113、存儲單元114、通信單元115，信號處理單元116包括中央處理器1161、 多媒體編解碼器1162，多媒體編解碼器1162與中央處理器1161相連；輸入單元111與中央 處理器1161相連，輸入單元111包括無線接收器1111、觸控螢幕1112、面板鍵盤1113 ;中央 處理器1161與顯示單元113相連，顯示單元113包括液晶顯示屏1133、視頻接口 1131、VGA 接口 1132 ;存儲單元114與中央處理器1161雙向連接，存儲單元114包括內存1141、隨機存儲器1142、存儲卡1143 ;通信單元115與中央處理器1161雙向連接，通信單元115包括USB主機1151、USB設備1152、WIFI無線網卡1153 ;音頻單元112包括拾音器1121、音頻放大器1123、耳機及揚聲器1122、音頻轉換器1124，拾音器1121與音頻放大器1123連接，音頻放大器1123與耳機及揚聲器1122雙向連接，音頻放大器1123與音頻轉換器1124雙向連接，音頻轉換器1124與中央處理器1161雙向連接。 無線接收器1111用於接收用戶通過手持式指示器發出的指令，觸控螢幕1112為學教機提供一種直觀的交互途徑，面板鍵盤1113是學教機常用功能的快捷鍵，方便用戶快速切換某些功能；視頻接口 1131將學教機顯示內容編碼成複合視頻全電視信號通過電視機呈現電子課教案、媒體文件，VGA接口 1132將學教機顯示內容編碼成模擬VGA信號，通過投影儀展示顯示內容；音頻單元112實現音頻的輸入與輸出；錄音時，外部聲音經拾音器1121拾取，音頻放大器1123放大，音頻轉換器1124編碼後輸入中央處理器1161 ;放音時，媒體文件中音頻數據流在中央處理器1161的控制下，輸出到音頻轉換器1124，經音頻放大器1123放大後輸入耳機/揚聲器1122發聲。 USB主機1151接口實現多方互動式學教機與U盤、USB滑鼠、USB鍵盤等USB設備的連接，USB設備1152接口用於通用計算機與多方互動式學教機的通信，實現通用計算機對多方互動式學教機存儲卡的訪問、多方互動式學教機數據的同步、多方互動式學教機軟體的更新，WIFI無線網卡1153使多方互動式學教機具備連接網絡的條件，通過WIFI可以連接到校園區域網、國際網際網路，及訪問學教伺服器。 多方互動式學教系統還配置有對多方互動式學教機進行無線射頻遙控、無線滑鼠
操作，並支持用戶通過無線遙控在屏幕上自由書寫和標註的手持式指示器。 參照圖3，多方互動式學教系統包括多方互動式學教系統客戶端功能模塊和多方
互動式學教系統伺服器功能模塊。 多方互動式學教機客戶端功能模塊包括搜索服務功能模塊101、課程學習功能模塊102、學教助手功能模塊103、討論交流功能模塊104、練測評功能模塊105、屏幕標註功能模塊106、屏幕錄製功能模塊107、家校聯功能模塊108 ;其中搜索服務功能模塊101包括試題搜索、百科搜索、知識點搜索、目錄瀏覽等模塊；課程學習功能模塊102包括中小學生各門課程的課前導引、多媒體課件、重點難點、課後練測評、擴展學習等內容；學教助手功能模塊103包括一些教學和學習工具，如課堂考勤、日程管理、詞典等；討論交流功能模塊104作為教學伺服器上討論交流服務的客戶端，使得學生可以方便、快速的參與到互動交流中來；練測評功能模塊105是該學教系統的重要組成部分，為學生提供課後練習、試題測試、多方評價和智能反饋等功能；屏幕標註功能模塊106支持用戶在屏幕上自由書寫和標註，以用於現場教學演講中的補充解釋；屏幕錄製功能模塊107主要為教師提供屏幕錄製服務，學生也可以通過學教機的屏幕錄製軟體來錄製網絡課堂的內容；家校聯功能模塊108主要為家長提供家校互動服務，包括學校通知公告瀏覽、學生成績查詢、學生家庭作業信息反饋、教師建議反饋等。 多方互動式學教系統伺服器功能模塊包括教學活動管理功能模塊21、教學資源管理功能模塊22和網絡連接管理功能模塊23三大功能模塊；教學活動管理功能模塊21主要包括通知發布管理功能模塊211、網上課堂管理功能模塊212、課程管理功能模塊213、學生成績管理功能模塊214、練測評管理功能模塊215、討論交流管理功能模塊216、家長反饋管理模塊217 ;教學資源管理功能模塊22主要包括精品課程管理功能模塊221、教學大綱管理 功能模塊222、教學課件管理功能模塊223、考核信息管理功能模塊224、參考資料管理功能 模塊225 ;網絡連接管理功能模塊23主要包括多點連接控制功能模塊231、級聯控制功能模 塊232和教學終端連接功能模塊233，根據不同的需要為終端提供多種不同的管理方式。
在不聯網的情況下，學生依然可以在學教機上完成課程學習功能。參照圖4，多方 互動式學教系統課程學習功能模塊的控制方法包括以下步驟從步驟450開始，然後執行 步驟451啟動作業系統，接著執行步驟452加載應用程式管理器，該應用程式管理器專門設 計了規則引擎用於處理應用程式之間的運行期衝突；應用程式管理器加載完畢後，系統將 自動執行步驟453進入到學教機主菜單，學生可以執行步驟454選擇學習科目，然後通過 步驟455選擇是否需要輔導，如需要輔導，則執行步驟456將學教機通過AV接口連接到電 視機，接著執行步驟458切換到家長輔導模式，將視頻和音頻信號通過電視機輸出，執行步 驟459家長輔導學生學習；如不需輔導，則執行步驟457獨立學習；在獨立學習或家長輔導 學習過程中，執行步驟470可選擇操作；如果用戶需要使用屏幕標註功能，則可以執行步驟 460開始屏幕標註，然後通過步驟461查詢標註服務是否已經開啟，如果是，則直接執行步 驟462屏幕標註，如果否，則執行步驟463啟動屏幕標註服務，之後再執行步驟462屏幕標 注，屏幕標註操作過程中，可通過執行步驟464暫停/停止標註，執行完步驟464後，可返回 步驟470繼續相關操作；在獨立學習或家長輔導學習過程中，如果用戶想返回主菜單，則可 選擇執行步驟467返回主菜單，接著執行步驟453進入主菜單繼續相關操作；在獨立學習和 家長輔導學習過程中，如果用戶想退出課程學習功能模塊，則可執行步驟465退出學習，再 執行步驟466退出作業系統，最後執行步驟480結束。 在不聯網情況下，學生依然可以在學教機上完成練測評功能；系統聯網後，學生可 以同步教學伺服器的最新試題庫信息，並上傳測試信息至教學伺服器。參照圖5，多方互動 式學教系統練測評功能模塊的控制方法包括以下步驟從步驟640開始，接著執行步驟 641進入練測評客戶端主界面，接著執行步驟642，學生可根據需要選擇執行功能；如果學 生需要做課後練習，則首先執行步驟643進入課後練習界面，然後執行步驟644選擇對應的 課程單元，即可進入步驟645開始課後練習，執行完步驟645後，可返回步驟642繼續選擇 需要執行的功能；如果學生需要到伺服器更新題庫，將學教機接入網際網路後執行步驟652 更新題庫，執行完步驟652後，可返回步驟642繼續選擇需要執行的功能；如果學生需要進 行試題測試，則首先選擇執行步驟646進入試題測試主界面，並配置一些必要的參數，如分 值、時間、測試範圍等，然後執行步驟647選擇組巻方式(系統提供了多種組巻方式，如智能 組巻、隨機組巻等)，接著執行步驟648進入系統組巻流程，系統根據配置參數和組巻方式 自動生成測試試巻，試巻生成後學生即可進行測試，學生測試完畢後，執行步驟649可進行 多方評價，讓家長和教師參與到主觀題評分，接著執行步驟650進行智能反饋，反饋信息主 要包括學生對各知識點的掌握情況，所有測試信息、評價信息和反饋信息將會保存到本地 嵌入式資料庫中，若學教機處於聯網狀態，則可以執行步驟651將尚未同步的測試信息提 交至伺服器，執行完步驟651後，可返回步驟642繼續選擇需要執行的功能；如果學生想退 出練測評客戶端，則可執行步驟654退出練測評客戶端，最後至步驟660結束。
參照圖6，多方互動式學教系統家校聯功能模塊的控制方法包括以下步驟從步 驟701開始，系統開機後會執行步驟702檢查網絡是否連通，如果網絡處於連通狀態，程序執行步驟703同步數據，該步驟包括下載與家校聯程序相關的伺服器數據到客戶端，以及 上傳與家校聯程序相關的客戶端數據到伺服器，然後執行步驟704啟動家校聯程序；如果 網絡處於斷開狀態，則直接執行步驟704進入家校聯功能模塊；通過這種非實時數據同步 支持，使得家長在聯網和脫機狀態下均能使用家校聯程序所提供的服務；進入家校聯模塊 後，執行步驟705輸入家長密碼，然後系統執行步驟706進行驗證，如果驗證失敗，則直接 跳回步驟704，如果驗證通過，則可以執行步驟707選擇需要操作；如果家長需進行成績查 詢，則執行步驟708瀏覽學生成績，並可執行步驟709查看每門科目的考核詳情，執行完步 驟709後，可返回步驟707繼續選擇需要執行的功能；如果家長需瀏覽通知公告，則執行步 驟710瀏覽學校的通知公告；如果家長需進行信息反饋，則執行步驟713錄入反饋信息，錄 入的反饋信息包括兩類學生在家表現情況和對校方或教師的建議，錄入信息完畢後，執行 步驟714提交數據，該數據暫存在多方互動式學教機11上，待設備聯網後上傳至伺服器；如 果家長想退出家校聯功能模塊，則可執行步驟711退出，最後至步驟712結束。
用戶可以使用多方互動式學教機11或計算機12與多方互動式學教系統伺服器2 進行通信。參照圖7，多方互動式學教系統的控制方法包括以下步驟從步驟601開始執行， 首先進入教學伺服器主界面，然後執行步驟602登陸教學伺服器，系統會執行步驟603根據 用戶填寫的帳號、密碼和角色進行身份驗證，然後執行步驟604查詢驗證是否通過，如果驗 證失敗，則繼續返回至步驟602，讓用戶繼續輸入驗證信息；如果驗證通過，則根據用戶的 登陸身份進入對應的界面，該系統為用戶設置了四種不同的角色學生、教師、家長和教務 員，如果用戶身份為學生，登陸後則跳轉到步驟606直接進入學習中心，學生可以通過執行 步驟607選擇所需的功能模塊，如討論交流功能模塊、課程學習功能模塊、練測評功能模塊 和屏幕標註功能模塊；如果用戶身份為教師，登陸後則直接跳轉到步驟608進入教學中心， 該中心為教師提供了所有教學辦公服務，教師可通過執行步驟609選擇所需的功能模塊， 如精品課程管理功能模塊、教學大綱管理功能模塊、教學課件管理功能模塊、考核信息管理 功能模塊和參考資料管理功能模塊；如果用戶身份為家長，登陸後則直接跳轉到步驟610 進入家長中心，家長可通過執行步驟611選擇所需的功能模塊，如家校聯模塊；如果用戶身 份為教務員，登陸後則直接跳轉到步驟612進入管理中心，教務員可通過執行步驟613選擇 所需的功能模塊，如通知發布功能管理、學生成績管理功能模塊，無論是學生、教師、家長和 教務員，若想退出作業系統，則可執行步驟614退出操縱系統，最後執行步驟615結束。
權利要求
一種多方互動式學教系統，其特徵在於，包括多方互動式學教系統客戶端和多方互動式學教系統伺服器，多方互動式學教系統客戶端與多方互動式學教系統伺服器通過網絡連接，多方互動式學教系統客戶端包括多方互動式學教機和計算機，多方互動式學教機與計算機通過網絡或同步線連接。
2. 根據權利要求1所述的多方互動式學教系統，其特徵在於，所述多方互動式學教機 包括信號處理單元、輸入單元、音頻單元、顯示單元、存儲單元、通信單元，信號處理單元包 括中央處理器、多媒體編解碼器，多媒體編解碼器與中央處理器相連；輸入單元與中央處理 器相連，輸入單元包括無線接收器、觸控螢幕、面板鍵盤；中央處理器與顯示單元相連，顯示單 元包括液晶顯示屏、視頻接口、 VGA接口 ；存儲單元與中央處理器雙向連接，存儲單元包括 內存、隨機存儲器、存儲卡；通信單元與中央處理器雙向連接，通信單元包括USB主機、USB 設備；音頻單元包括拾音器、音頻放大器、耳機及揚聲器、音頻轉換器，拾音器與音頻放大器 連接，音頻放大器與耳機及揚聲器雙向連接，音頻放大器與音頻轉換器雙向連接，音頻轉換 器與中央處理器雙向連接。
3. 根據權利要求1所述的多方互動式學教系統，其特徵在於，還配置有對多方互動式 學教機進行無線射頻遙控、無線滑鼠操作，並支持用戶通過無線遙控在屏幕上自由書寫和 標註的手持式指示器。
4. 根據權利要求1所述的多方互動式學教系統，其特徵在於，所述多方互動式學教機 內置有WIFI無線網卡。
全文摘要
一種多方互動式學教系統，其包括多方互動式學教系統客戶端和多方互動式學教系統伺服器，多方互動式學教系統客戶端與多方互動式學教系統伺服器通過網絡連接，多方互動式學教系統客戶端包括多方互動式學教機和計算機，多方互動式學教機和計算機通過網絡或同步線連接。本發明能因材施教，能實施完整的學習和輔教過程，能實現學生、教師、家長的多方互動；學生可單獨使用學教機自主學習，教師和家長也可使用學教機並輔以投影儀或電視機對學生進行多媒體教學和輔導；學生使用學教機並通過無線網絡進行學習，教師使用計算機或學教機並通過網絡對學生進行指導；家長使用學教機並藉助無線網絡和校方進行教學信息互動。
文檔編號G09B19/00GK101777273SQ20101010693
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者何頻捷, 李長雲, 王志兵 申請人:李長雲