CN109727501A - 一种教学*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种教学***，包括：实训平台和教育平台；实训平台包括第一视频采集模块、实训处理模块、实训直播模块和第二视频采集模块；教育平台包括第三视频采集模块、教育处理模块和教育考核模块。本发明通过实训平台能够使教师看到每个学生的操作细节，且可以对实训过程进行多维采集和录制，便于学生日后的复***台，教师在上课时可以清楚的观察到全班同学的听课状态，从而根据全班同学的听课状态调整教学方式和教学进度，进而提高学生的学习效果。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种教学***。
背景技术
随着我国经济的快速发展，制造业的需求越来越旺盛，职业教育也日益受到了重视,职业教育是指让受教育者获得某种职业或生产劳动所需要的职业知识、技能和职业道德的教育。如对职工的就业前培训、对下岗职工的再就业培训等各种职业培训以及各种职业高中、中专、技校等职业学校教育等都属于职业教育。职业教育的目的是培养应用人才和具有一定文化水平和专业知识技能的劳动者，与普通教育和成人教育相比较，职业教育包括实践技能的培养和理论知识的教育。
现有的职业教育存在以下几方面问题，在实训方面，教学方式比较单一，无法对每个学生进行指导；在理论教育方面，教师在上课过程中只能观察到距离较近的学生的听课状态，且由于精力有限无法实时对学生的听课状态进行观察，另外，由于正规的职业教育起步比较晚，在实训和理论教育上都没有实现教学信息化。因此，由于上述存在的两方面问题，导致学生在实训和理论方面的学习效果不佳。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种教学***，通过实训平台能够使教师看到每个学生的操作细节，且可以对实训过程进行多维采集和录制，便于学生日后的复***台，教师在上课时可以清楚的观察到全班同学的听课状态，从而根据全班同学的听课状态调整教学方式和教学进度，进而提高学生的学习效果。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种教学***，包括：实训平台和教育平台；
所述实训平台包括第一视频采集模块、实训处理模块、实训直播模块和第二视频采集模块；
其中，所述第一视频采集模块，用于采集学生在实训教室内实训操作的视音频数据，并发送给所述实训处理模块；所述实训处理模块，用于对所述视音频数据进行处理，并发送给所述教师终端；接收教师终端发送的调整参数，并发送给所述实训处理模块，其中，所述调整参数中包括角度参数和倍数参数；所述实训处理模块根据所述调整参数调整所述第一视频采集模块；所述实训直播模块用于接收所述教师终端发送的直播数据，并发送给实训平台；所述实训平台对所述直播数据进行播放；所述第二视频采集模块，用于采集所述实训教室内的视音频数据，并发送给所述实训处理模块；所述实训处理模块还用于根据所述采集的视音频数据生成实训数据，建立所述学生ID和实训数据之间的关联关系，并储存；
所述教育平台包括第三视频采集模块、教育处理模块和教育考核模块；
其中，所述第三视频采集模块，用于根据所述预设时间段对学生面部进行识别，并采集学生面部的视频数据；所述教育处理模块，用于对所述视频数据中的每一帧图像数据进行解析，得到多个面部数据；根据相对应的班级的学生面部采集数据库，对面部数据进行匹配识别，从而确定每个面部数据所属的学生ID；并且，对同一学生的多帧图像数据进行微表情分析，从而得到每个学生的听课状态信息；建立所述学生ID、听课状态信息、科目信息和授课教师信息之间的关联关系，并储存；所述教育考核模块，用于接收教师输入的试题信息，所述试题信息中携带科目标识信息和专业标识信息；根据所述科目标识信息将所述试题信息进行分类，从而得到每个科目对应的试题数据库；所述教育考核模块还用于接收教师输入的出题指令，所述出题指令中包括科目标识信息和专业标识信息；根据所述科目信息获取相对应的试题数据库，根据所述专业标识信息在试题数据库中选取考试试题，根据所述考试试题生成考试试卷，所述考试试卷中包含试卷ID；根据所述专业标识信息获取相关联的学生ID，将所述考试试卷发送给所述学生ID对应的终端设备；接收所述学生提交的作答信息，所述作答信息中包括学生ID和试卷ID；根据所述试卷ID获取相对应的答案信息，将所述作答信息与所述答案信息进行匹配，根据匹配结果得到考试成绩信息，建立所述学生ID和所述成绩信息之间的关联关系，并储存。
优选的，所述教育平台还包括点播模块，用于接收学生输入的点播请求或下载请求，根据所述点播请求或下载请求查询相对应的录播数据；采用视音频切片的方式将所述查询到的录播数据切割成多个子录播数据，并生成播放列表，发送给学生的终端设备。
优选的，所述教育平台还包括教育直播模块，用于接收所述教师终端发送的创建请求，所述创建请求中包括标题信息，所述标题信息包括课程信息和直播教师信息；建立所述教师终端和学习终端之间的网络连接；接收所述教师终端和学生的终端设备采集的视音频数据，对所述视音频数据进行处理后得到直播数据，将所述直播数据实时发送给所述学生的终端设备，从而实现直播交互。
优选的，所述教育处理模块还用于，实时监控所有学生的听课状态信息，并根据所有学生的听课状态信息生成第一教学反馈信息，将所述第一教学反馈信息发送所述教师终端。
优选的，所述教育处理模块还用于，实时监控所有学生的听课状态信息，获取预设听课状态信息的学生ID；根据所述学生ID生成第二教学反馈信息，将所述第二教学反馈信息发送给所述教师终端。
优选的，所述教育处理模块用于对同一学生的多帧图像数据进行微表情分析，从而得到每个学生的听课状态信息具体包括：
对同一学生的每一帧图像数据的中的多个面部特征进行特征点标注；根据多帧图像数据中标注的多个面部特征的特征点得到多个面部特征的变化数据；对标注的多个面部特征的特征点的变化进行分析，得到学生的微表情信息；根据所述微表情信息进行分析，得到学生的听课状态信息，根据听课状态信息的变化情况生成听课状态变化曲线。
优选的，所述实训平台还包括VR显示模块；所述实训处理模块用于接收所述教师终端下发的虚拟场景数据或学生选择的虚拟场景数据，并发送给VR显示模块；所述VR显示模块用于对所述虚拟场景数据进行播放，在播放所述虚拟场景同时对配合所述虚拟场景的音频数据进行播放。
本发明实施例提供的一种教学***，通过实训平台能够使教师看到每个学生的操作细节，且可以对实训过程进行多维采集和录制，便于学生日后的复***台，教师在上课时可以清楚的观察到全班同学的听课状态，从而根据全班同学的听课状态调整教学方式和教学进度，进而提高学生的学习效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种教学***的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供教学***可以应用职业教育学校，实现职业教育的实训管理和教育管理。
图1为本发明实施例提供的一种教学***的结构示意图，如图1所示，包括实训平台1和教育平台2，实训平台1主要是用于学生动手操作，教育平台2主要是用于学生理论课程的学习。
首先，对实训平台1进行介绍，学生的实训过程是在实训平台1完成的，每个学生对应一个实训平台1，多个实训平台1可以组成实训教室或实训基地，实训平台1具体包括第一视频采集模块11、实训处理模块12、实训直播模块13和第二视频采集模块14。
在实训过程中，实训教学的方式有两种，一种是建立实训平台1和教师终端之间的网络连接，从而实现远程实训；另一种是老师可以在实训现场为学生进行讲解和操作演示，下面分别针对这两种情况进行介绍。
在远程实训过程中，第一视频采集模块11具体可以是摄像头，摄像头的数量可以为多个，从而对学生的操作进行全方位多角度的采集，具体的，第一视频采集模块11采集学生在实训教室内实训操作的视音频数据，并发送给实训处理模块12。实训处理模块12对视音频数据进行格式转化处理，并发送给教师终端，教师终端对学生的操作进行显示，教师在想要查看某一具体细节时，可以输入调整参数，教师终端接收教师终端发送的调整参数，并发送给实训处理模块12，其中，调整参数中包括角度参数和倍数参数，实训处理模块12根据调整参数调整第一视频采集模块11，这样摄像头可以根据角度参数进行旋转，并根据倍数参数进行放大或缩小，从而使教师可以看到学生的操作细节。
进一步的，在远程实训过程中，学生和老师也可以进行直播互动，具体的，实训直播模块13接收教师终端发送的直播数据，并发送给实训平台1；实训平台1对直播数据进行播放，从实现教师远程对学生的指导和教学。
为了记录教师和学生之间的完整远程实训教学，第二视频采集模块14用于采集实训平台1的全景视音频数据，记录学生的操作过程和老师的远程教学过程，并发送给实训处理模块12；实训处理模块12根据采集的视音频数据生成实训数据，建立学生ID和实训数据之间的关联关系，并储存，便于学生日后的复习和查看，满足实训教学过程的立体化剖析。
为了实现实训教学的多元化，实训平台1还包括VR显示模块15，实训处理模块12接收教师终端下发的虚拟场景数据或学生选择的虚拟场景数据，并下发给VR显示模块15，学生佩戴VR显示设备，VR显示模块15对虚拟场景数据进行播放，在播放虚拟场景同时对配合虚拟场景的音频数据进行播放，从而实现对一些不便体验的真实场景的模拟，提高学生的技能。
在师生面对面授实训的实训过程中，可以通过第二视频采集模块14对实训教学过程和操作进行全程录制，并保存，便于学生日后的复习和查看。
下面，对教育平台2进行介绍，学生理论课程的学***台2完成的，教育平台2具体包括第三视频采集模块21、教育处理模块22和教育考核模块23。
其中，第三视频采集模块21可以通过摄像头实现，在每个教室中可以安装一个或多个摄像头，具体可以根据班级的学生人数和座位选择摄像头的数量和安装位置，保证摄像头可以采集到每个学生的面部，第三视频采集模块21根据预设时间段对学生面部进行识别，并采集学生面部的视频数据，这里的预设时间段是指上课的时间段。
教育处理模块22对视频数据中的每一帧图像数据进行解析，得到多个面部数据和视频数据中携带的采集设备识别码和时间信息；根据采集设备识别码获取相关联的班级ID，根据班级ID和时间信息在课程列表数据中确定科目信息和教师信息，并根据班级信息获取相对应的学生面部采集数据库，需要说明的是，学校中的每个学生都要预先采集面部数据，并建立面部采集数据与学生ID之间的关联关系，再以班级为单位将面部采集数据与学生ID之间的关联关系进行分组储存，因此通过班级信息就能够获取到该班级相对应的面部采集数据库。在此之后，根据相对应的班级的学生面部采集数据库，对面部数据进行匹配识别，从而确定每个面部数据所属的学生ID；并且，对同一学生的多帧图像数据进行微表情分析，从而得到每个学生的听课状态信息；建立学生ID、听课状态信息、科目信息和授课教师信息之间的关联关系，并储存。
这里的对同一学生的多帧图像数据进行微表情分析，从而得到每个学生的听课状态信息具体包括：对同一学生的每一帧图像数据的中的多个面部特征进行特征点标注，此处的面部特征包括眼睛、嘴、眉毛等，本领域技术人员可以根据需要对需要标注的面部特征进行设定；然后，根据多帧图像数据中标注的多个面部特征的特征点得到多个面部特征的变化数据；对标注的多个面部特征的特征点的变化进行分析，得到学生的微表情信息；再通过预设模型和算法对微表情信息进行分析，得到学生的听课状态信息，听课状态信息具体可以包括思考状态、发呆状态、兴奋状态、疑惑状态、睡眠状态等；根据听课状态信息的变化情况生成听课状态变化曲线，从而对学生听课状态进行记录。在一个具体的例子中，经算法计算某同学眼球的在同一位置的停留时间超过预设时间阈值，则可以得到该同学在这一时间段的听课状态为发呆，从而根据一节课的时间和听课状态的连续变化生成听课状态变化曲线。
在优选的实施例中，在上课时，可以通过设置在讲台前供教师使用的终端显示设备反馈学生的听课状态，具体的，教育处理模块22还用于实时监控同一班级所有学生的听课状态信息，并根据所有学生的听课状态信息生成第一教学反馈信息，将第一教学反馈信息发送教师终端进行显示，为了使授课老师可以直观了解全体同学的听课状态，可以用相同的颜色表示相同听课状态的同学，比如疑惑状态的同学用黄色、思考状态的同学用红色、发呆状态的同学用黑色等，这样通过终端显示设备，授课老师可以清楚的观察到全班同学的听课状态，从而根据全班同学的听课状态调整教学方式和教学进度。
进一步的，还可以对某个预设听课状态的学生进行反馈，具体的，教育处理模块22实时监控同一班级所有学生的听课状态信息，获取预设听课状态信息的学生ID，所述预设听课状态信息可以为发呆状态或睡眠状态等；根据学生ID生成第二教学反馈信息，将第二教学反馈信息发送给教师终端，通过教师终端向授课老师显示正在睡觉和发呆的学生，从而使老师及时对学生进行提醒，进而学生的保证听课质量。
学生理论课程的学***台2还包括教育直播模块24，用于接收教师终端发送的创建请求，创建请求中包括标题信息，标题信息包括课程信息和直播教师信息，课程信息可以包括所授课程的科目、章节等，直播教师信息包括教学教师的所属学校和姓名等。学生可以通过终端设备进行登陆，登陆成功后进入要学习的直播室，建立教师终端和学生终端之间的网络连接；在直播过程中，教育直播模块24接收教师终端和学生的终端设备采集的视音频数据，对视音频数据进行处理后得到直播数据，将直播数据实时发送给学生的终端设备，从而实现直播交互。
此外，学生理论课程的学***台2还包括点播模块25，用于接收学生输入的点播请求或下载请求，根据点播请求或下载请求查询相对应的录播数据，录播数据是在直播过程中进行录制并在直播后储存的数据；采用视音频切片的方式将查询到的录播数据切割成由HTTP下载的多个子录播数据，并生成播放列表，发送给学生的终端设备，这样在学生没有时间参加直播教学的情况下，也能进行学习。
学生理论课程的学***面设计专业、通信专业的计算机试题，对于试题A对应的专业标识信息为计算机，但对应的科目标识信息可以为计算机专业和平面设计专业，也可以只对应计算机专业。
在考试时，老师从试题数据库中进行抽题，教育考核模块23接收教师输入的出题指令，出题指令中包括科目标识信息和专业标识信息；根据科目信息获取相对应的试题数据库，再根据专业标识信息在试题数据库中选取考试试题，根据考试试题生成考试试卷，并自动生成试卷相对应的试卷ID；进一步的，出题指令中还包括试题数量信息，考试管理模块32具体用于根据专业标识信息和试题数量信息在试题数据库中选取考试试题。
在生成考试试题后，根据专业标识信息获取相关联的学生ID，将考试试卷发送给学生ID对应的终端设备，终端设备对试题进行显示，并接收学生提交的作答信息，作答信息中包括学生ID和试卷ID；根据试卷ID获取相对应的答案信息，将作答信息与答案信息进行匹配，根据匹配结果得到考试成绩信息，建立学生ID和成绩信息之间的关联关系，并储存。
需要说明的是，各个职业教育学校之间可以通过教育城域网实现实训平台数据和教育平台数据的分享和信息交互，从而促进教学研讨，提高教学质量。
本发明实施例提供的一种教学***，通过实训平台能够使教师看到每个学生的操作细节，且可以对实训过程进行多维采集和录制，便于学生日后的复***台，教师在上课时可以清楚的观察到全班同学的听课状态，从而根据全班同学的听课状态调整教学方式和教学进度，进而提高学生的学习效果。
专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RA教学***)、内存、只读存储器(RO教学***)、电可编程RO教学***、电可擦除可编程RO教学***、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-RO教学***、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种教学***，其特征在于，所述教学***包括：实训平台和教育平台；
所述实训平台包括第一视频采集模块、实训处理模块、实训直播模块和第二视频采集模块；
其中，所述第一视频采集模块，用于采集学生在实训教室内实训操作的视音频数据，并发送给所述实训处理模块；所述实训处理模块，用于对所述视音频数据进行处理，并发送给所述教师终端；接收教师终端发送的调整参数，并发送给所述实训处理模块，其中，所述调整参数中包括角度参数和倍数参数；所述实训处理模块根据所述调整参数调整所述第一视频采集模块；所述实训直播模块用于接收所述教师终端发送的直播数据，并发送给实训平台；所述实训平台对所述直播数据进行播放；所述第二视频采集模块，用于采集所述实训教室内的视音频数据，并发送给所述实训处理模块；所述实训处理模块还用于根据所述采集的视音频数据生成实训数据，建立所述学生ID和实训数据之间的关联关系，并储存；
所述教育平台包括第三视频采集模块、教育处理模块和教育考核模块；
其中，所述第三视频采集模块，用于根据所述预设时间段对学生面部进行识别，并采集学生面部的视频数据；所述教育处理模块，用于对所述视频数据中的每一帧图像数据进行解析，得到多个面部数据；根据相对应的班级的学生面部采集数据库，对面部数据进行匹配识别，从而确定每个面部数据所属的学生ID；并且，对同一学生的多帧图像数据进行微表情分析，从而得到每个学生的听课状态信息；建立所述学生ID、听课状态信息、科目信息和授课教师信息之间的关联关系，并储存；所述教育考核模块，用于接收教师输入的试题信息，所述试题信息中携带科目标识信息和专业标识信息；根据所述科目标识信息将所述试题信息进行分类，从而得到每个科目对应的试题数据库；所述教育考核模块还用于接收教师输入的出题指令，所述出题指令中包括科目标识信息和专业标识信息；根据所述科目信息获取相对应的试题数据库，根据所述专业标识信息在试题数据库中选取考试试题，根据所述考试试题生成考试试卷，所述考试试卷中包含试卷ID；根据所述专业标识信息获取相关联的学生ID，将所述考试试卷发送给所述学生ID对应的终端设备；接收所述学生提交的作答信息，所述作答信息中包括学生ID和试卷ID；根据所述试卷ID获取相对应的答案信息，将所述作答信息与所述答案信息进行匹配，根据匹配结果得到考试成绩信息，建立所述学生ID和所述成绩信息之间的关联关系，并储存。
2.根据权利要求1所述的教学***，其特征在于，所述教育平台还包括点播模块，用于接收学生输入的点播请求或下载请求，根据所述点播请求或下载请求查询相对应的录播数据；采用视音频切片的方式将所述查询到的录播数据切割成多个子录播数据，并生成播放列表，发送给学生的终端设备。
3.根据权利要求1所述的教学***，其特征在于，所述教育平台还包括教育直播模块，用于接收所述教师终端发送的创建请求，所述创建请求中包括标题信息，所述标题信息包括课程信息和直播教师信息；建立所述教师终端和学习终端之间的网络连接；接收所述教师终端和学生的终端设备采集的视音频数据，对所述视音频数据进行处理后得到直播数据，将所述直播数据实时发送给所述学生的终端设备，从而实现直播交互。
4.根据权利要求1所述的教学***，其特征在于，所述教育处理模块还用于，实时监控所有学生的听课状态信息，并根据所有学生的听课状态信息生成第一教学反馈信息，将所述第一教学反馈信息发送所述教师终端。
5.根据权利要求1所述的教学***，其特征在于，所述教育处理模块还用于，实时监控所有学生的听课状态信息，获取预设听课状态信息的学生ID；根据所述学生ID生成第二教学反馈信息，将所述第二教学反馈信息发送给所述教师终端。
6.根据权利要求1所述的教学***，其特征在于，所述教育处理模块用于对同一学生的多帧图像数据进行微表情分析，从而得到每个学生的听课状态信息具体包括：
对同一学生的每一帧图像数据的中的多个面部特征进行特征点标注；根据多帧图像数据中标注的多个面部特征的特征点得到多个面部特征的变化数据；对标注的多个面部特征的特征点的变化进行分析，得到学生的微表情信息；根据所述微表情信息进行分析，得到学生的听课状态信息，根据听课状态信息的变化情况生成听课状态变化曲线。
7.根据权利要求1所述的教学***，其特征在于，所述实训平台还包括VR显示模块；所述实训处理模块用于接收所述教师终端下发的虚拟场景数据或学生选择的虚拟场景数据，并发送给VR显示模块；所述VR显示模块用于对所述虚拟场景数据进行播放，在播放所述虚拟场景同时对配合所述虚拟场景的音频数据进行播放。
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