[實(shí)用新型]觸控式智能課桌教學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220604118.1
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN202948595U
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴志誠;韓兵;劉三女牙;楊宗凱
• 申請（專利權(quán)）人: 華中師范大學(xué)
• 主分類號: G09B5/08
• 分類號: G09B5/08;G09B5/14
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于信息技術(shù)服務(wù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有人機(jī)交互和師生互動的智能化電子課桌教學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)教學(xué)中的課桌僅僅是一張冰冷的木桌或鐵桌，僅供學(xué)生放置書本和文具，功能單一，無法交互，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

目前市面上出現(xiàn)了大量電子課桌，很多電子課桌只是簡單等于課桌+電腦，多媒體課件等教育資源都是為教師教學(xué)使用的，只有教師能操作，學(xué)生只能在下面被動接受，師生交互性差；并且對學(xué)生的情感、注意力等信息獲取不夠，不能處理學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的情感狀態(tài)信息。學(xué)生長時間聽課后會產(chǎn)生疲倦、反感情緒，注意力分散，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率降低。學(xué)生情感狀態(tài)信息的獲取在教學(xué)過程中是至關(guān)重要的，且常常被忽視。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種觸控式智能課桌教學(xué)系統(tǒng)，觸控操作，簡單易用，交互性強(qiáng)，可充分調(diào)動學(xué)生的積極性，大幅提升教學(xué)效果，顯著改善教學(xué)質(zhì)量。

一種觸控式智能課桌教學(xué)系統(tǒng)，包括教師機(jī)、交換器和多個學(xué)生機(jī)，教師機(jī)通過交換器連接多個學(xué)生機(jī)；

學(xué)生機(jī)包括學(xué)生主機(jī)、第一壓力傳感器、第一觸控屏、攝像頭和第一網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，第一壓力傳感器設(shè)置在第一觸控屏下表面，學(xué)生主機(jī)連接第一壓力傳感器、攝像頭和第一網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，第一網(wǎng)絡(luò)通訊模塊連接交換機(jī)；

教師機(jī)包括教師主機(jī)、第二壓力傳感器、第二觸控屏、輸入設(shè)備和第二網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，第二壓力傳感器設(shè)置在第二觸控屏下表面，教師主機(jī)連接第二壓力傳感器、輸入設(shè)備和第二網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，第二網(wǎng)絡(luò)通訊模塊連接交換機(jī)。

進(jìn)一步地，所述交換機(jī)、學(xué)生機(jī)和教師機(jī)構(gòu)成星型結(jié)構(gòu)的有線網(wǎng)絡(luò)。

進(jìn)一步地，所述第一、二網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用RJ45網(wǎng)絡(luò)接口。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）人機(jī)交互性強(qiáng)。學(xué)生通過手指就能和課桌進(jìn)行交互。在課桌上手寫時，課桌能實(shí)現(xiàn)書寫筆跡粗細(xì)隨書寫力度變化，可用于書法練習(xí)。此外課桌系統(tǒng)還能獲取學(xué)生當(dāng)前的注意力集中狀態(tài)和疲勞程度，人機(jī)交互性強(qiáng)。

（2）師生互動性好。教學(xué)過程中，每個學(xué)生都能在教師教學(xué)中進(jìn)行相應(yīng)操作，和教師進(jìn)行互動，學(xué)生參與性強(qiáng)。

（3）網(wǎng)絡(luò)化。本實(shí)用新型中的學(xué)生機(jī)和教師機(jī)形成了星型網(wǎng)絡(luò)，不僅能傳輸課桌的控制信號，還可以傳輸文字、視頻、音頻等多媒體信息。

（4）應(yīng)用簡單。本實(shí)用新型充分考慮用戶使用的便利性，配有觸控屏，用戶操作簡單，系統(tǒng)軟件界面友好，普通人員稍加培訓(xùn)即可熟練使用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為學(xué)生機(jī)結(jié)構(gòu)圖；

圖3為教師機(jī)結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)例的教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行步驟圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本系統(tǒng)包括教師機(jī)、交換器和多個學(xué)生機(jī)，教師機(jī)端通過交換器連接多個學(xué)生機(jī)，所述的學(xué)生機(jī)和教師機(jī)采用典型的以太網(wǎng)星形連接，通過有線方式連接到交換機(jī)上。

教師機(jī)通過相應(yīng)的教學(xué)軟件控制下面的學(xué)生機(jī)，讓所有的學(xué)生機(jī)顯示教師機(jī)的畫面，也可以在教師機(jī)上監(jiān)控某個學(xué)生機(jī)的畫面。同時各學(xué)生機(jī)實(shí)時地將當(dāng)前學(xué)生的注意力集中狀況和疲勞狀態(tài)的識別信息發(fā)送給教師機(jī)，在教師機(jī)上進(jìn)行匯總。

教師機(jī)的處理能力、存儲能力和通信能力相對比較強(qiáng)，不僅安裝有集學(xué)生信息管理、學(xué)生機(jī)監(jiān)控、課件播放與制作等功能于一身的教學(xué)軟件，還保存有大量的課件、音視頻等資源。教師機(jī)可以控制下面的學(xué)生機(jī)，即讓所有的學(xué)生機(jī)同時顯示教師機(jī)的顯示畫面，也可以在教師機(jī)上監(jiān)控某一臺學(xué)生機(jī)的顯示畫面；教師可以在教師機(jī)上書寫問題讓指定的學(xué)生在自己的學(xué)生機(jī)上作答，全體同學(xué)都可觀看其出題及解答過程，也可以由學(xué)生在學(xué)生機(jī)上提出問題，教師在教師機(jī)上進(jìn)行講解，其過程同樣是全體同學(xué)可觀看；教師機(jī)可作為資源服務(wù)器，每個學(xué)生都可以自由訪問教師機(jī)上存儲的課件、文檔、視頻等多媒體資源；對于典型教案可以存盤，方便以后教學(xué)調(diào)用，也可以讓學(xué)生將顯示畫面存盤方便自己重溫復(fù)習(xí)。

學(xué)生機(jī)安裝有與教師機(jī)的教學(xué)軟件相配套的學(xué)生端軟件。學(xué)生機(jī)通過攝像頭實(shí)時拍攝學(xué)生的圖像，并進(jìn)行人臉跟蹤，選用靜態(tài)圖像分析識別情感。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時采用抓拍形式，設(shè)定相應(yīng)的快門速度，采用一定間隔時間來檢測人臉的有無與人眼的開閉頻率，通過一定運(yùn)算后判斷當(dāng)前學(xué)生的情感狀態(tài)，并傳送至教師機(jī)進(jìn)行匯總。教師機(jī)根據(jù)當(dāng)前學(xué)生的疲勞狀況和注意力集中狀況對當(dāng)前教學(xué)活動做出相應(yīng)調(diào)整，如果目前學(xué)生普遍比較疲勞，可暫停幾分鐘，撥放一段輕松的音樂或者動畫。