一種互動教學系統及方法
2023-09-23 07:13:25 1
專利名稱：一種互動教學系統及方法
技術領域：
本發明屬於教學應用領域，具體是一種互動教學系統及方法。
背景技術：
所謂互動教學系統，是將現有的先進的科技手段運用於課堂之中，集數據通訊於一體，支持豐富的多媒體教學和課件製作管理，以達到提高課堂效率，豐富課程內容的效果。常見互動教學系統的應用有課堂測試，課堂投票等，有了互動教學系統可以更加快捷地進行課堂測試、課堂投票，並對反饋結果進行有效的處理。除此以外還有許多的互動教學系統的應用，比如作業的布置、問題的搶答等。互動教學系統的目的就是在於通過先進的科技手段來取代以往的繁瑣重複的工作，來提高課堂教學質量。
目前，真正意義上的互動教學系統幾乎沒有，許多地方都是將無線表決器運用於課堂之中，而這些無線表決器產品有很多，但實現的功能也不盡相同。現有技術中的無線表決器基本具有如下的功能和特點
(1)可實現點名、投票、搶答、打分、答題等功能，
(2)實現十分制的打分。(3)傳輸距離50 150米，無線速率為19200bps。(4)系統容量小於50個，大容量的表決器功能簡單，僅能實現點名和投票功能，適用於大型會議，不適用於課堂教學。(5)表決器需要9V或12V電源供電。(6)軟體採用模塊化設計，通過不同的上位機軟體能滿足不同表決內容需要。(7)電池使用時間較短，通常為十天左右。(8)某些公司產品採用紅外技術，需要多個接受器，遙控器需要對準接收器，而且受發射角度和系統容量的限制。現有的技術中的教學系統，可以作選擇題，能夠直觀看到答題結果(有直方圖，可表示同學答題結果的比例信息)，接收設備有反饋功能，但由於設計按鍵少(僅回答選擇題，每次按一下鍵即可)，故而沒有顯示設備。現有技術中也有些教學系統的上位機界面設計十分巧妙，但需要藉助於輔助設備進行數據傳輸，實時顯示答題情況，包括是否答題、答題正確與否等，也能顯示圖案化的題目，易於實現幼兒的啟蒙教育。
發明內容
本發明的目的在於提供一種互動教學系統及方法。本發明的技術方案是這樣實現的
一種互動教學系統，包括教學內容發送器和教學內容接收器；
所述教學內容發送器用於創建無線網絡，發送教學信息至教學內容接收器輸入端，並接收由教學內容接收器輸出端反饋的信息；
所述教學內容接收器通過所述無線網絡與教學內容發送器連接，用於接收教學內容發送器發送教學信息，並將投票和課堂測試結果反饋給教學內容發送器。所述的教學內容發送器內安裝有互動教學系統資料庫，該資料庫儲存有互動教學系統的教學信息。所述教學信息，包括投票信息、課堂測試信息、作業任務信息和課程信息。所述教學內容發送器設置若干功能模塊，包括網絡設置模塊、投票應用模塊、課堂測試模塊、作業任務模塊和課程信息模塊；
所述網絡設置模塊用於創建無線網絡，使教學內容發送器成為建立網絡的熱點；
所述投票應用模塊用於管理投票信息，包括對投票信息進行增加、刪除、修改操作、生成投票題集、生成PPT、設置作答的有效時間、將題集發送至教學內容接收器，並對教學內容接收器反饋的作答信息進行統計，以柱狀圖或餅狀圖形式顯示；
所述課堂測試模塊用於管理測試信息，包括對測試信息進行增加、刪除、修改操作、生成課堂測試題集、生成PPT、設置作答的有效時間、將課堂測試題集發送到教學內容接收器，並對教學內容接收器用戶反饋回來的信息進行統計，以柱狀圖或餅狀圖形式顯示，對每個題目的反饋結果進行判定，以列表的形式顯示出每一個反饋用戶的正確錯誤數以及其最後得分；
所述作業任務模塊用於管理作業信息，對作業信息進行增加、刪除、修改操作，將作業任務信息發送到教學內容發送器；
所述課程信息模塊用於管理課程信息，對課程信息進行增加、刪除、修改操作。所述投票題集和課堂測試題集是由存儲於互動教學系統資料庫中的題目組成。所述的生成PPT由用戶自行選擇是否進行。所述教學內容接收器設置若干功能模塊，包括題目收發模塊、事件接收模塊、課表信息模塊；
所述題目收發模塊用於接收來自教學內容發送器的投票或課堂測試的題集，作答後將反饋結果發送至教學內容發送器；
所述事件接收模塊用於接收來自教學內容發送器的作業任務信息，並保存在教學內容接收器資料庫中；
所述課表信息模塊，接收來自教學內容發送器的課程信息，並將該課程信息存入教學內容接收器資料庫中。此外，教學內容接收器還有個人信息和基本設置功能，可以編輯和修改教學內容接收器用戶的基本信息，便於在答題結果反饋時發送提交者的信息。採用本發明的互動教學系統進行互動教學的方法，包括以下步驟
步驟I :教學內容發送器進行網絡設置，教學內容發送器創建一個無線網絡，若干教學內容接收器加入該無線網絡；具體是
步驟I. I :設置無線網絡名稱、密碼以共享網絡資源；
步驟I. 2 :教學內容接收器搜索到無線網絡後，通過密碼加入該網絡；
步驟I. 3 :教學內容接收器加入無線網絡後，教學內容發送器添加該教學內容接收器的基本信息，包括IP位址和MAC地址，手機節點數加1，相反，若有教學內容接收器離開無線網絡，手機節點數減I ;
步驟2 :教學內容發送器用戶以投票或課堂測試形式發出發送題目的請求；判斷是否已經選擇好要發送的題目，是，則發送題目；否，則先選擇要發送的題目，再發送題目，發送題目前選擇是否將發送的題目生成PPT，選擇則生成PPT，保存在教學內容發送器，不選擇則直接發送題目；設置答題有效時間，等待教學內容接收器用戶的反饋結果；步驟3:教學內容接收器用戶接收到教學內容發送器發送的題目後，進行作答，將答題結果反饋給教學內容發送器；
步驟4 :教學內容發送器接收答題結果，對答題結果進行統計，統計得出每題選擇各選項的人數及所佔答題人數比例，並以柱狀圖或餅狀圖顯示出來；若教學內容發送器發送題目時選擇的是課堂測試形式，以列表形式顯示每一個教學內容接收器用戶答題的正確和錯誤題目數及最終得分，並可以以EXCEL表格形式保存；
步驟5 :教學內容發送器將作業任務和課程信息發送至教學內容接收器用戶；
步驟6 :教學內容接收器接收作業任務和課程信息，存入教學內容接收器資料庫。接收到的作業任務分為最近和歷史兩類，系統從教學內容接收器資料庫中讀取數 據時，自動將當天日期與事件有效期比較，有效時間之前的事件歸入最近。接收到的課程信息在教學內容接收器生成課程表，若課程信息過期則自動刪除，僅在課程表中保留有效課程信息。有益效果
本發明系統採用教學內容發送器和教學內容接收器通過無線網絡進行通信，無需其它額外的手持終端，只需要在教學內容接收器上設置相應的模塊即可使用。本系統與大多數無線表決器不同，教學內容接收器可以直接接受到題目或投票內容，而不是通過大屏幕查看這些內容，也就是說手持終端不再是只具有反饋功能，只負責發送反饋信息，而是可以作為接受端，正常接受題目或投票內容並具有反饋功能的移動終端。本系統還增加了一些額外的功能，比如接受保存作業信息、接受保存課程信息等功能。在課堂上同學們可以通過互動教學系統，可以直接用教學內容接收器來完成老師提出的課堂測驗、課堂競賽等互動式教學，不管是學生對知識的正確理解，還是錯誤的回答，只要通過教學內容接收器做出選擇，教學內容發送器可以儲存下來並顯示結果，教師可以實時了解學生的聽課理解情況，根據情況來調整教學內容和進度。結合多媒體的反饋技術，不僅方便老師提出問題，引導調控，及時獲取情景教學環境下的反饋信息，這種方法也有利於學生在這種創新設計的教學情境下，積極進行思考，及時做出判斷和選擇。將反饋與情境創新設計相結合，給予每個學生在課堂教學情境下的操控感，對於學生的學習來說非常重要。同時，會使每個學生在課堂教學情境下，學會思考和決策，長期這樣做，對於學生提高學習能力來說非常重要。在課堂上，老師還可以將課後的作業任務發到學生的教學內容接收器，即時地保存在學生的教學內容接收器中，起到提醒學生的作用，避免學生因忘記即時記錄而遺忘課後作業的情況。除此之外，老師還可以將自己的課程信息發到學生的教學內容接收器，其中課程信息包括上課的時間、地點等，這樣當信息發送到教學內容接收器後能自動形成課程表，供學生查看，方便學生能隨時了解每天的課程，以及這些課程的一些相關信息。
圖I是本發明具體實施方式
的互動教學系統示意圖；圖2是本發明具體實施方式
的功能流程 圖3是本發明具體實施方式
的方法總體流程 圖4是本發明具體實施方式
的題目發送流程 圖5是本發明具體實施方式
的題目作答流程 圖6是本發明具體實施方式
的事件接收流程 圖7是本發明具體實施方式
的課程信息接收流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。—種互動教學系統，如圖I所示，包括教學內容發送器和教學內容接收器
所述教學內容發送器用於創建無線網絡，發送教學信息至教學接收器輸入端，並接收由教學內容接收器輸出端反饋的信息；
教學內容發送器內安裝互動教學系統資料庫，該資料庫儲存有該互動教學系統的投票信息、課堂測試信息、作業任務信息及課程信息；
本實施方式中，教學內容發送器可以選用筆記本電腦，只兼容Windows 7 (不包含入門版Windows7),且無線網卡必須安裝經過Windows 7認證的無線網卡驅動程序。如圖2所示，教學內容發送器設置若干功能模塊，包括網絡設置模塊、投票應用模塊、課堂測試模塊、作業任務模塊、課程信息模塊；
所述網絡設置模塊用於創建一個無線網絡，使教學內容發送器成為建立網絡的熱點(網絡中的主機)；
所述投票應用模塊用於管理投票信息，對投票信息進行增加、刪除、修改操作，該模塊可以對已有投票進行刪除、修改操作，還可以編輯/增加新的投票信息，並將該信息存入指定題庫；選擇要發送的投票組成投票題集，選擇是否將要發送的題集生成PPT，設置作答的有效時間，將題集發送至教學內容接收器，並對教學內容接收器反饋的作答信息進行統計，以柱狀圖或餅狀圖形式顯示；
所述課堂測試模塊用於管理測試信息，對測試信息進行簡單的增加、刪除、修改操作，該模塊可以對已有課堂測試進行刪除、修改操作，還可以編輯/增加新的課堂測試信息，將該信息存入指定題庫；從資料庫中選出要發送的題目，組成題集，選擇是否將要發送的題集生出PPT，設置作答的有效時間，將題集發送到教學內容接收器，並對教學內容接收器用戶反饋回來的信息進行統計，以柱狀圖或餅狀圖形式顯示，對每個題目的反饋結果進行判定，以列表的形式顯示出每一個反饋用戶的正確錯誤數以及其最後得分；
所述作業任務模塊用於管理作業信息，對作業信息進行簡單的增加、刪除、修改操作，將作業任務信息發送到教學內容接收器，以便在作業任務有效時間內對教學內容接收器用戶進行提醒；
所述課程信息模塊用於管理課程信息，對課程信息進行簡單的增加、刪除、修改操作，將課程信息發送到教學內容接收器，在教學內容接收器形成課程表。本實施方式中，教學內容接收器可以選用作業系統為Andriod2. I以上的智慧型手機，通過無線網絡wifi與教學內容發送器建立連接，用於接收教學內容發送器發送的投票、課堂測試、作業任務和課程信息，並將投票和課堂測試結果反饋給教學內容發送器。筆記本電腦與Andriod智慧型手機通過無線網絡進行通信，通信協議選擇UDP協議，其優點是第一，UDP不屬於連接型協議，在無線區域網中，網絡質量是非常好的，UDP協議數據包丟失的情況將非常少，這時UDP協議資源消耗小，處理速度快的特點可以得到更好地體現；第二，UDP廣播傳輸將會給系統帶來更好的效率，UDP協議支持廣播傳輸，這樣筆記本電腦只需要在發送一次的情況下就能使網絡中所有Andriod智慧型手機都接收到題目，筆記本電腦就不需要再依次給每一個Andriod智慧型手機都發送一遍題目。Andriod智慧型手機設置若干功能模塊，包括題目收發模塊、事件接收模塊、課表信息模塊；
所述題目收發模塊用於接收來自教學內容發送器的投票或課堂測試的題集，作答後將反饋結果發送至教學內容發送器；所述題目收發模塊接收的題集數量不限，類型不限，可以是投票或者課堂測試，題目可以是單選也可以是多選，收到題集後，對用戶進行提醒以便用戶及時作答。所有問題答完後，教學內容接收器將作答結果作為反饋結果發送到教學內容發送器。 所述事件接收模塊用於接收來自教學內容發送器的作業任務信息，並保存在教學內容接收器資料庫中；
所述課表信息模塊，接收來自教學內容發送器的課程信息，並將其存入教學內容接收器資料庫中。此外，教學內容接收器還有個人信息和基本設置功能，可以編輯和修改教學內容接收器用戶的基本信息，便於在答題結果反饋時發送提交者的信息。採用本發明的互動教學系統進行互動教學的方法，其流程如圖3所示，包括以下步驟
步驟I :教學內容發送器進行網絡設置，教學內容發送器創建一個無線網絡，若干教學內容接收器加入該無線網絡；具體是
步驟I. I :設置無線網絡名稱、密碼以共享網絡資源；
步驟I. 2 :教學內容接收器搜索到無線網絡後，通過密碼加入該網絡；
步驟I. 3 :教學內容接收器加入無線網絡後，教學內容發送器添加該教學內容接收器的基本信息，包括IP位址和MAC地址，手機節點數加1，相反，若有教學內容接收器離開無線網絡，手機節點數減I;
步驟2 :教學內容發送器用戶以投票或課堂測試形式發出發送題目請求；
題目發送流程如圖4所示。判斷是否已經選擇好要發送的題目，是，則發送題目；否，則彈出提示信息，要求用戶選擇題目，用戶先選擇要發送的題目，發送題目前選擇是否將發送的題目生成PPT，選擇則生成PPT，保存在教學內容發送器再發送題目，不選擇則直接發送題目；設置答題有效時間，等待教學內容接收器用戶的反饋結果；
步驟3:教學內容接收器用戶接收到教學內容發送器發送的題目後，進行作答，將答題結果反饋給教學內容發送器；
題目作答流程如圖5所示。教學內容接收器用戶接收題目後，首先判斷是否有收到題目，如果未收到有，就彈出提示信息提示教學內容接收器用戶未收到題目，待接收題目成功，進入等待狀態。教學內容接收器用戶轉至答題界面，對每道題目進行作答，當答到至最後一題時出現提交按鈕，然後教學內容接收器用戶選擇是否提交結果，如果點擊提交後，題目並沒有全部做完，彈出提示並且拒絕提交請求，讓教學內容接收器用戶繼續作答；如果全部完成，則教學內容接收器用戶發送答題結果。步驟4 :教學內容發送器接收答題結果，對答題結果進行統計，統計得出每題選擇各選項的人數及所佔答題人數比例，並以柱狀圖或餅狀圖顯示出來；若教學內容發送器發送題目時選擇的是課堂測試形式，以列表形式顯示每一個教學內容接收器用戶答題的正確和錯誤題目數及最終得分，並可以以EXCEL表格形式保存；
步驟5 :教學內容發送器將作業任務和課程信息發送至教學內容接收器用戶；
如圖6所示，教學內容接收器開啟後，它的後臺會自動開啟監聽，接收數據信息。信息接收到以後，首先判斷是否是事件數據信息(即作業任務和課程信息)，如果不是手機需要 的信息，則視為無效信息拋棄，如果是事件的信息則將該事件存入資料庫之中，進入等待狀態。存入完數據以後，系統自動將事件有效事件同當天日期進行比較，如果有效時間小於當日日期則放入「歷史」一欄，如果有效時間大於當日日期則放入「最近」一欄中。步驟6 :教學內容接收器接收作業任務和課程信息，存入教學內容接收器資料庫。接收到的作業任務分為最近和歷史兩類，系統從教學內容接收器資料庫中讀取數據時，自動將當天日期與事件有效期比較，有效時間之前的事件歸入最近。接收到的課程信息在教學內容接收器生成課程表，若課程信息過期則自動刪除，僅在課程表中保留有效課程息。課程信息接收流程如圖7所示，具體是教學內容接收器後臺會自動開啟監聽，專門負責接收數據信息。信息接收到以後，首先判斷是否是課程數據信息，如果不是手機需要的信息，則視為無效信息拋棄，如果是課程數據信息則將其有效時間與當日時間進行比較，如果當日時間已經超過了課程的有效時間，則拋棄該信息，繼續監聽接收信息；如果在當日時間在有效時間內，則將其存入資料庫中，進入等待狀態。然後系統再通過上課時間、星期與課程信息進行比較，最後將課程放入課表中相對應的位置。Andriod智慧型手機用戶還通過抽屜效果查看當天所有課程的詳細信息。
權利要求
1.一種互動教學系統，其特徵在於包括教學內容發送器和教學內容接收器； 所述教學內容發送器用於創建無線網絡，發送教學信息至教學接收器輸入端，並接收由教學內容接收器輸出端反饋的信息； 所述教學內容接收器通過所述無線網絡與教學內容發送器連接，用於接收教學內容發送器發送教學信息，並將投票和課堂測試結果反饋給教學內容發送器。
2.根據權利要求I所述的互動教學系統，其特徵在於所述的教學內容發送器內安裝有互動教學系統資料庫，該資料庫儲存有互動教學系統的教學信息。
3.根據權利要求I或2所述的互動教學系統，其特徵在於所述教學信息，包括投票信息、課堂測試信息、作業任務信息和課程信息。
4.根據權利要求I所述的教學內容發送器，其特徵在於該教學內容發送器設置若干功能模塊，包括網絡設置模塊、投票應用模塊、課堂測試模塊、作業任務模塊和課程信息模塊； 所述網絡設置模塊用於創建無線網絡； 所述投票應用模塊用於管理投票信息，包括對投票信息進行增加、刪除、修改操作、生成投票題集、生成PPT、設置作答的有效時間、將題集發送至教學內容接收器，並對教學內容接收器反饋的作答信息進行統計，以柱狀圖或餅狀圖形式顯示； 所述課堂測試模塊用於管理測試信息，包括對測試信息進行增加、刪除、修改操作、生成課堂測試題集、生成PPT、設置作答的有效時間、將課堂測試題集發送到教學內容接收器，並對教學內容接收器用戶反饋回來的信息進行統計，以柱狀圖或餅狀圖形式顯示，對每個題目的反饋結果進行判定，以列表的形式顯示出每一個反饋用戶的正確錯誤數以及其最後得分； 所述作業任務模塊用於管理作業信息，對作業信息進行增加、刪除、修改操作，將作業任務信息發送到教學內容發送器； 所述課程信息模塊用於管理課程信息，對課程信息進行增加、刪除、修改操作。
5.根據權利要求4所述的互動教學系統，其特徵在於所述投票題集和課堂測試題集是由存儲於互動教學系統資料庫中的題目組成。
6.根據權利要求4所述的互動教學系統，其特徵在於所述的生成PPT由用戶自行選擇是否進行。
7.根據權利要求I所述的互動教學系統，其特徵在於所述教學內容接收器設置若干功能模塊，包括題目收發模塊、事件接收模塊、課表信息模塊； 所述題目收發模塊用於接收來自教學內容發送器的投票或課堂測試的題集，作答後將反饋結果發送至教學內容發送器； 所述事件接收模塊用於接收來自教學內容發送器的作業任務信息，並保存在教學內容接收器資料庫中； 所述課表信息模塊，接收來自教學內容發送器的課程信息，並將該課程信息存入教學內容接收器資料庫中。
8.採用權利要求I所述的互動教學系統進行互動教學的方法，其特徵在於包括以下步驟 步驟I :教學內容發送器進行網絡設置，教學內容發送器創建一個無線網絡，若干教學內容接收器加入該無線網絡；具體是 步驟1.1:設置無線網絡名稱、密碼以共享網絡資源； 步驟I. 2 :教學內容接收器搜索到無線網絡後，通過密碼加入該網絡； 步驟I. 3 :教學內容接收器加入無線網絡後，教學內容發送器添加該教學內容接收器的基本信息，包括IP 地址和MAC地址，手機節點數加1，相反，若有教學內容接收器離開無線網絡，手機節點數減I ; 步驟2 :教學內容發送器用戶以投票或課堂測試形式發出發送題目的請求；判斷是否已經選擇好要發送的題目，是，則發送題目；否，則先選擇要發送的題目，再發送題目，發送題目前選擇是否將發送的題目生成PPT，選擇則生成PPT，保存在教學內容發送器，不選擇則直接發送題目；設置答題有效時間，等待教學內容接收器用戶的反饋結果；步驟3:教學內容接收器用戶接收到教學內容發送器發送的題目後，進行作答，將答題結果反饋給教學內容發送器； 步驟4:教學內容發送器接收答題結果，對答題結果進行統計，統計得出每題選擇各選項的人數及所佔答題人數比例，並以柱狀圖或餅狀圖顯示出來；若教學內容發送器發送題目時選擇的是課堂測試形式，以列表形式顯示每一個教學內容接收器用戶答題的正確和錯誤題目數及最終得分，並可以以EXCEL表格形式保存； 步驟5 :教學內容發送器將作業任務和課程信息發送至教學內容接收器用戶； 步驟6 :教學內容接收器接收作業任務和課程信息，存入教學內容接收器資料庫。
全文摘要
本發明提供一種互動教學系統及方法，該互動教學系統包括教學內容發送器和教學內容接收器；所述教學內容發送器用於創建無線網絡，發送教學信息至教學接收器輸入端，並接收由教學內容接收器輸出端反饋的信息；所述教學內容接收器通過所述無線網絡與教學內容發送器連接，用於接收教學內容發送器發送教學信息，並將投票和課堂測試結果反饋給教學內容發送器。所述的教學內容發送器內安裝有互動教學系統資料庫，該資料庫儲存有互動教學系統的教學信息。可以通過互動教學系統，完成課堂測驗、投票，並儲存答題結果和進行統計顯示，可以將作業任務和課程信息發到教學內容接收器，即時地保存在教學內容接收器中，起到提醒作用。
文檔編號G09B5/14GK102750845SQ20121020882
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月21日 優先權日2012年6月21日
發明者於瑞雲, 呂成, 張翔宇, 張豫輝, 湯允豪, 魏超 申請人:東北大學