CN115278272A - 一种教育实践在线指导***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种教育实践在线指导***及方法，所述***包括学生端、教师端和服务器，教师和学生通过服务器中的登录模块登录进教师端和学生端，教师和学生在教师端和学生端上传相关的数据，服务器中的数据库保存上传的数据，网络教学模块能够在教师端和学生端之间建立直播教学的链接，网络教学模块中设有课情监控单元，通过获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，来实时分析学生在上教学直播课程时的状态，生成的分析结果通过提醒模块推送至教师端和学生端。本发明解决了现有的教育实践在线指导方式中教师不能直观观察到学生的学习状况的问题。

Description

一种教育实践在线指导***及方法
技术领域
本发明涉及互联网教育技术，特别是一种教育实践在线指导***及方法。
背景技术
现有的教育网络实践指导方式为，教师将制定好的教学大纲或者教学实践内容颁布在校园官网专栏或者各个班级的微信群或者QQ群内，由学生自行进行查看，最后统一收取学生实践成果，这种方式不能很好的体现出教师与学生之间的互动性，使得教师和学生的之间的了解情况较缺乏；再者，现有技术还通过网络教学直播的方式与学生进行互动式学习，虽然能够使得教师和学生之间的互动增强，但是还是存在一些问题，教学直播时多个学生同时在线时的显示画面较小，教师无法像在课堂上直观的观察到学生的学习状况。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种教育实践在线指导***及方法，以解决现有的教育实践在线指导方式中教师不能直观观察到学生的学习状况的问题。
技术方案：本发明所述的一种教育实践在线指导***，包括学生端、教师端和服务器；所述学生端和教师端通过互联网与服务器连接；所述服务器包括登录模块、数据库和导航模块；所述登录模块用于供学生登录进学生端，所述登录模块还用于供教师登录进教师端；所述数据库用于存储学生通过学生端上传的数据或者教师通过教师端上传的数据；所述导航模块包括培训模块、网络教学模块以及专家模块；
所述培训模块用于收录教师通过教师端上传的教育培训文件；
所述网络教学模块用于在教师端和学生端建立直播教学链接，包括课情监控单元和提醒单元，所述课情监控单元用于根据学生端授权获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，还用于在获取学生端摄像头权限和屏幕权限时监控和分析学生在直播教学过程中的状态，并生成分析结果，所述提醒单元用于接收分析结果并根据分析结果分别向教师端和学生端推送提醒；
所述专家模块内设有专家团队信息，所述专家模块用于供学生与专家团队建立通讯连接。
所述课情监控单元包括表情分析子单元、音频分析子单元以及行为分析子单元；所述表情分析子单元预设有上课状态表情模板，用于在获取学生端的摄像头和屏幕权限时采集学生的表情，并根据预设的上课状态表情模块分析采集的学生表情，生成表情分析结果；所述音频分析子单元预设有语音信号类别，用于获取教师和学生的语音，生成语音模板，还用于在直播教学时采集学生端和教师端的语音信号，并根据语音模板分析并提取学生和教师的语音信号中的语音种类，与语音信号类别进行比对和分析，生成音频分析结果；所述行为分析子单元预设有行为类别，用于通过摄像头采集学生端的目标动作行为信息，并根据预设的行为类别进行分析，生成行为分析结果。
所述网络教学模块还包括报告生成单元、问题生成单元和视频获取单元；所述报告生成单元用于接收表情分析结果、音频分析结果和行为分析结果后生成报告，并发送至教师端；所述问题生成单元用于接收教师端的提问语音，并提取提问语音中的关键词，生成提问词板，并发送至学生端；所述视频获取单元用于获取学生在学生端根据提问词板录制的回答视频，并将回答视频发送至教师端。
所述视频获取单元包括视频筛选子单元和视频分析子单元；所述视频筛选子单元用于根据提问词板筛选视频中的无效视频；所述视频分析子单元预设有教师的提问答案模板，用于根据提问答案模板分析筛选后的视频中的内容，并进行等级式评分。
一种教育实践在线指导方法，所述方法采用了上述的一种教育实践在线指导***，包括以下步骤：
登录步骤：通过服务器中的登录模块供教师登录进教师端，学生登录进学生端，所述学生端和教师端与服务器通过互联网连接；
存储步骤：通过服务器中的数据库保存教师通过教师端上传的数据，学生通过学生端上传的数据；
培训文件收录步骤：通过服务器中的培训模块收录教师通过教师端上传的培训文件；
网络教学步骤：通过服务器中的网络教学模块为教师和学生之间建立直播教学链接；
专家连接步骤：通过服务器中的专家模块为学生和专家团队之间建立通讯连接；
其中，所述网络教学步骤包括课情监控步骤和提醒步骤，具体为：
课情监控步骤：通过网络教学模块中的课情监控单元根据学生端授权获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，并在获取学生端摄像头权限和屏幕权限时监控和分析学生在直播教学过程中的状态，并生成分析结果；
提醒步骤：接收分析结果并根据分析结果分别向教师端和学生端推送提醒。
所述课情监控步骤包括表情分析步骤、音频分析步骤和行为分析步骤，具体为：
表情分析步骤：预设有上课状态表情模板，在获取学生端的摄像头和屏幕权限时采集学生的表情，并根据预设的上课状态表情模块分析采集的学生表情，生成表情分析结果；
音频分析步骤：预设有语音信号类别，通过获取教师和学生的语音，生成语音模板，在直播教学时采集学生端和教师端的语音信号，并根据语音模板分析并提取学生和教师的语音信号中的语音种类，与语音信号类别进行比对和分析，生成音频分析结果；
行为分析步骤：预设有行为类别，通过摄像头采集学生端的目标动作行为信息，并根据预设的行为类别进行分析，生成行为分析结果。
所述网络教学步骤还包括报告生成步骤、问题生成步骤和视频获取步骤，具体为：
报告生成步骤：通过接收表情分析结果、音频分析结果和行为分析结果后生成报告，并发送至教师端；
问题生成步骤：通过接收教师端的提问语音，并提取提问语音中的关键词，生成提问词板，并发送至学生端；
视频获取步骤：获取学生在学生端根据提问词板录制的回答视频，并将回答视频发送至教师端。
所述视频获取步骤包括视频筛选步骤和视频分析步骤，具体为：
视频筛选步骤：根据提问词板筛选视频中的无效视频；
视频分析步骤：预设有教师的提问答案模板，根据提问答案模板分析筛选后的视频中的内容，并进行等级式评分。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明通过网络教学模块为学生和教师建立直播教学，及时反馈学生端前学生的上课状态，为教师了解学生上课状态提供辅助和依据，解决现有技术中的直播教学方式存在教师和学生之间缺少了解的问题；专家模块能够很好地解决学生在学习过程中的一些问题，建立了专家和学生之间的良好的沟通关系。
2、本发明通过报告生成单元使得教师能够查看学生在上课时的不良状态或者良好状态，在下课后根据报告为学生打平时成绩提供依据。
3、本发明通过问题生成单元使得教师可通过语音直接上传实践教学作业或者提问作业，减轻了教师手打作业的负担，视频获取单元能够接收学生针对实践教学作业做得一些实践视频。
4、本发明通过视频筛选子单元能够分析学生上传的视频中是否是与教学作业相关的内容，经过筛选后使得教师不用查看无效的视频内容，减轻教师的教学负担；视频分析子单元能够自动根据教师提供的提问答案模板进行自动分析学生的视频，并可以进行相应的等级评分，减少教师的作业批改负担。
附图说明
图1为本发明实施例1的功能框图；
图2为本发明实施例1的流程框图；
图3为本发明实施例2的功能框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种教育实践在线指导***，包括学生端、教师端和服务器，学生端和教师端通过互联网与服务器连接，服务器包括登录模块、数据库和导航模块，其中，登录模块用于供学生登录进学生端，登录模块还用于供教师登录进教师端；数据库用于存储学生通过学生端上传的数据或者教师通过教师端上传的数据，在本实施例中，数据库中还包括加密模块，加密模块用于加密数据库中存储的数据；导航模块包括培训模块、网络教学模块以及专家模块，具体为：
培训模块用于收录教师通过教师端上传的教育培训文件；其中，培训文件为教育实践方针，包括社会活动、征文以及学习成果展示等等，多种全面化的培训方式，能够更好的让学生去聚焦社会现实问题，从而揭示教育的意义，发展教育意义，还能更激发学生主动学习的兴趣；通过教育的实践培训，其目的在于主张互动参与式的教学，推动传统教学模式的改革创新，让学生投入教育的实践活动中。
因此，为能达到更好的授课效果，通过网络教学模块进行授课，网络教学的方式不拘泥于教师等固定场所，教师可进行户外直播教学，通过切身实际的到富有教育元素的场所进行直播教学，例如红岩博物馆等场所，为学生更好的传授教育思想。
网络教学模块在教师端和学生端建立直播教学链接，教师通过教师端向学生端发送直播链接，学生通过学生端点击直播链接，与教师端建立网络直播双向通道，使得教师能够分享自己的直播画面以及查看学生的上课学习时的实时画面，学生能够查看教师的直播画面，网络教学模块包括课情监控单元、提醒单元、报告生成单元、问题生成单元以及视频获取单元，具体为：
课情监控单元用于根据学生端授权获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，课情监控单元还用于在获取学生端摄像头权限和屏幕权限时监控和分析学生在直播教学过程中的状态，并生成分析结果；在本实施例中，课情监控单元包括表情分析子单元、音频分析子单元以及行为分析子单元，表情分析子单元预设有上课状态表情模板，表情分析子单元用于在获取学生端的摄像头和屏幕权限时采集学生的表情，并根据预设的上课状态表情模块分析采集的学生表情，生成表情分析结果，具体为，表情分析子单元通过CNN建立表情库，表情库中分别包括认真、发呆等表情，表情分析子单元在网络直播教学中通过摄像头采集学生的表情，若学生表情呆滞，则生成该学生目前状态处于未在学习状态的结果。
音频分析子单元预设有语音信号类别，语音信号类别包括人声、动物声以及其他类型声音，音频分析子单元用于获取教师和学生的语音，生成语音模板，音频分析子单元还用于在直播教学时采集学生端和教师端的语音信号，并根据语音模板分析并提取学生和教师的语音信号中的语音种类，与语音信号类别进行比对和分析，生成音频分析结果，在本实施例中，音频分析子单元采用DTW语音识别技术，首先生成语音模板，将教师语音信号和学生语音信号统称为测试语音信号，对采集到的各类语音信号进行预处理，得到每一帧的时域序列；预处理包括预滤波、预加重、分帧加窗以及端点检测；接着将经过预处理得到的每一帧的时域序列进行快速傅里叶变换后得到线性频谱；对线性频谱取模的平方，得到离散功率谱；根据Mel滤波器组对离散功率谱进行带通滤波，计算MFCC参数，并根据计算的MFCC参数进行一阶差分和二价差分后再进行半升正弦函数倒谱提升，生成语音特征矢量；接着集合每一帧时域序列的特征矢量，存入测试模板，最后将测试语音信号经过语音信号预处理和语音信号特征参数提取后，生成语音模板。 DTW语音识别技术再根据语音模板在直播教学过程中分析学生端和教师端的语音信号，分析学生在上课过程中是否有不属于课堂相关的语音内容，若学生在直播学习时观看其他内容，例如追剧、打游戏等等，则该音频分析结果则显示学生未认真上直播教学课。
行为分析子单元预设有行为类别，在本实施例中，行为类别包括离开座位、吃东西行为、开小差行为等等，行为分析子单元用于通过摄像头采集学生端的目标动作行为信息，并根据预设的行为类别进行分析，生成行为分析结果，通过分析结果得出学生离开座位的次数、时间以及是否存在其他行为。
提醒单元用于接收分析结果并根据分析结果分别向教师端和学生端推送提醒，一方面，教师在直播时不能很好的监控到学生的上课状态，通过课情监控模块实时的自动监控学生在上课时的不良行为，并及时反馈至教师端和学生端，教师端收到反馈能够重点关注该学生，学生收到反馈能够及时警醒自己的行为，并及时改正，以此保证直播教学的有效性。
报告生成单元用于接收表情分析结果、音频分析结果和行为分析结果后生成报告，并发送至教师端，通过报告生成单元使得教师能够查看学生在上课时的不良状态或者良好状态，教师在下课后可根据报告为学生打平时成绩提供依据。
问题生成单元用于接收教师端的提问语音，并提取提问语音中的关键词，生成提问词板，并发送至学生端，通过问题生成单元，教师不用再通过手打的方式将问题或者课后作业等上传，可通过语音的方式直接提取教师的语音中的内容，进而生成提问的词板，在本实施例中，提问词板的内容多是实践活动，因此需要学生切身进入社会场所录制相关的实践视频，因此，视频获取单元用于获取学生在学生端根据提问词板录制的回答视频，并将回答视频发送至教师端，在视频获取单元中包括视频筛选子单元和视频分析子单元，视频筛选子单元用于根据提问词板筛选视频中的无效视频，经过筛选后使得教师不用查看无效的视频内容，减轻教师的教学负担，视频分析子单元预设有教师的提问答案模板，视频分析单元用于根据提问答案模板分析筛选后的视频中的内容，并进行等级式评分，视频分析子单元能够自动根据教师提供的提问答案模板进行自动分析学生的视频，并可以进行相应的等级评分，减少教师的作业批改负担。
如图2所示，一种教育实践在线指导方法，包括以下步骤：
登录步骤：通过服务器中的登录模块供教师登录进教师端，学生登录进学生端，所述学生端和教师端与服务器通过互联网连接。
存储步骤：通过服务器中的数据库保存教师通过教师端上传的数据，学生通过学生端上传的数据。
培训文件收录步骤：通过服务器中的培训模块收录教师通过教师端上传的培训文件。
网络教学步骤：通过服务器中的网络教学模块为教师和学生之间建立直播教学链接。
其中，网络教学步骤包括：
课情监控步骤：通过网络教学模块中的课情监控单元根据学生端授权获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，并在获取学生端摄像头权限和屏幕权限时监控和分析学生在直播教学过程中的状态，并生成分析结果。课情监控步骤包括：
表情分析步骤：预设有上课状态表情模板，在获取学生端的摄像头和屏幕权限时采集学生的表情，并根据预设的上课状态表情模块分析采集的学生表情，生成表情分析结果；
音频分析步骤：预设有语音信号类别，通过获取教师和学生的语音，生成语音模板，在直播教学时采集学生端和教师端的语音信号，并根据语音模板分析并提取学生和教师的语音信号中的语音种类，与语音信号类别进行比对和分析，生成音频分析结果；
行为分析步骤：预设有行为类别，通过摄像头采集学生端的目标动作行为信息，并根据预设的行为类别进行分析，生成行为分析结果；
提醒步骤：接收分析结果并根据分析结果分别向教师端和学生端推送提醒；
报告生成步骤：通过接收表情分析结果、音频分析结果和行为分析结果后生成报告，并发送至教师端；
问题生成步骤：通过接收教师端的提问语音，并提取提问语音中的关键词，生成提问词板，并发送至学生端；
视频获取步骤：获取学生在学生端根据提问词板录制的回答视频，并将回答视频发送至教师端；
其中，视频获取步骤包括：
视频筛选步骤：根据提问词板筛选视频中的无效视频；
视频分析步骤：预设有教师的提问答案模板，根据提问答案模板分析筛选后的视频中的内容，并进行等级式评分；
专家连接步骤：通过服务器中的专家模块为学生和专家团队之间建立通讯连接。
实施例2：
如图3所示，实施例2与实施例1的不同之处在于：实施例2中所述网络教学模块还包括知识扩展模块和悬浮模块，所述知识扩展模块用于在直播教学过程中生成知识块，并存储在数据库中，所述知识块包括在教育领域中涉及的专属名词，例如世界观、价值观，或者唯物主义、唯心主义等一些在课教育中常出现的专属名词，在本实施例中，知识块的由来由教师手动上传至数据库中，在本实施例的其他实施例中，知识扩展模块还设有识别模块，识别模块用于识别直播教学中的内容，自动生成知识块，并存储进数据库中，其中，直播教学中的内容包括 PPT内容以及音频，其中，针对音频的采集，识别模块预设有高频词模板，所述高频词模板预设有教师可能出现的高频词，例如：“本章的重点是”、“考点”、“需要特别注意”等一些用于强调教学内容重要性的词或者短语，识别模块根据预设的高频词模板识别教师直播教学过程中的音频，自动根据高频词生成知识块，并存储进数据库中。
悬浮模块用于将知识块通过悬浮的方式呈现在直播界面中，在本实施例中，悬浮模块悬浮的位置在留言栏中，在本实施例的其他实施例中，悬浮模块还通过弹幕的方式进行呈现；悬浮模块还包括扩展单元，所述扩展单元用于将专属名词解释扩展进专属名词内，具体为，若专属名词是世界观，则扩展单元将世界观的解释扩展进世界观这个知识块中，若学生点击悬浮模块内知识块中的一个专属名词时，扩展单元将该专属名词的详细解释展开，供学生查看和学习，通过此类方式，学生在直播教学过程中针对涉及到的一些专属名词不理解时，就可以点击悬浮模块上的知识块内容，扩展单元将该知识块的详细解释展开供学生学习，从而使得学生在上课时遇到不懂得问题后不需要退出直播间查询相关内容。
在实施例2中，一种教育实践在线指导方法还包括：
知识扩展步骤：通过知识扩展模块在直播教学过程中生成知识块，并存储在数据库中；其中，所述知识块包括在教育领域中涉及的专属名词；知识扩展步骤具体包括：
识别步骤：通过识别模块识别直播教学中的内容，自动生成知识块，并存储进数据库中。
知识块呈现步骤：通过悬浮模块将知识块通过悬浮的方式呈现在直播界面中，在本实施例中，悬浮模块悬浮的位置在留言栏中，在本实施例的其他实施例中，悬浮模块还通过弹幕的方式进行呈现。
知识块呈现步骤包括扩展步骤：所述扩展步骤通过扩展单元将专属名词解释扩展进专属名词内，具体为，若专属名词是世界观，则扩展单元将世界观的解释扩展进世界观这个知识块中，若学生点击悬浮模块内知识块中的一个专属名词时，扩展单元将该专属名词的详细解释展开，供学生查看和学习，通过此类方式，学生在直播教学过程中针对涉及到的一些专属名词不理解时，就可以点击悬浮模块上的知识块内容。

Claims (8)

1.一种教育实践在线指导***，其特征在于，包括学生端、教师端和服务器；所述学生端和教师端通过互联网与服务器连接；所述服务器包括登录模块、数据库和导航模块；所述登录模块用于供学生登录进学生端，所述登录模块还用于供教师登录进教师端；所述数据库用于存储学生通过学生端上传的数据或者教师通过教师端上传的数据；所述导航模块包括培训模块、网络教学模块以及专家模块；
所述培训模块用于收录教师通过教师端上传的教育培训文件；
所述网络教学模块用于在教师端和学生端建立直播教学链接，包括课情监控单元和提醒单元，所述课情监控单元用于根据学生端授权获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，还用于在获取学生端摄像头权限和屏幕权限时监控和分析学生在直播教学过程中的状态，并生成分析结果，所述提醒单元用于接收分析结果并根据分析结果分别向教师端和学生端推送提醒；
所述专家模块内设有专家团队信息，所述专家模块用于供学生与专家团队建立通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种教育实践在线指导***，其特征在于，所述课情监控单元包括表情分析子单元、音频分析子单元以及行为分析子单元；所述表情分析子单元预设有上课状态表情模板，用于在获取学生端的摄像头和屏幕权限时采集学生的表情，并根据预设的上课状态表情模块分析采集的学生表情，生成表情分析结果；所述音频分析子单元预设有语音信号类别，用于获取教师和学生的语音，生成语音模板，还用于在直播教学时采集学生端和教师端的语音信号，并根据语音模板分析并提取学生和教师的语音信号中的语音种类，与语音信号类别进行比对和分析，生成音频分析结果；所述行为分析子单元预设有行为类别，用于通过摄像头采集学生端的目标动作行为信息，并根据预设的行为类别进行分析，生成行为分析结果。
3.根据权利要求1所述的一种教育实践在线指导***，其特征在于，所述网络教学模块还包括报告生成单元、问题生成单元和视频获取单元；所述报告生成单元用于接收表情分析结果、音频分析结果和行为分析结果后生成报告，并发送至教师端；所述问题生成单元用于接收教师端的提问语音，并提取提问语音中的关键词，生成提问词板，并发送至学生端；所述视频获取单元用于获取学生在学生端根据提问词板录制的回答视频，并将回答视频发送至教师端。
4.根据权利要求3所述的一种教育实践在线指导***，其特征在于，所述视频获取单元包括视频筛选子单元和视频分析子单元；所述视频筛选子单元用于根据提问词板筛选视频中的无效视频；所述视频分析子单元预设有教师的提问答案模板，用于根据提问答案模板分析筛选后的视频中的内容，并进行等级式评分。
5.一种教育实践在线指导方法，所述方法采用了如权利要求1-4中任一项所述的一种教育实践在线指导***，其特征在于，包括以下步骤：
登录步骤：通过服务器中的登录模块供教师登录进教师端，学生登录进学生端，所述学生端和教师端与服务器通过互联网连接；
存储步骤：通过服务器中的数据库保存教师通过教师端上传的数据，学生通过学生端上传的数据；
培训文件收录步骤：通过服务器中的培训模块收录教师通过教师端上传的培训文件；
网络教学步骤：通过服务器中的网络教学模块为教师和学生之间建立直播教学链接；
专家连接步骤：通过服务器中的专家模块为学生和专家团队之间建立通讯连接；
其中，所述网络教学步骤包括课情监控步骤和提醒步骤，具体为：
课情监控步骤：通过网络教学模块中的课情监控单元根据学生端授权获取学生端的摄像头权限和屏幕权限，并在获取学生端摄像头权限和屏幕权限时监控和分析学生在直播教学过程中的状态，并生成分析结果；
提醒步骤：接收分析结果并根据分析结果分别向教师端和学生端推送提醒。
6.根据权利要求5所述的一种教育实践在线指导方法，其特征在于：所述课情监控步骤包括表情分析步骤、音频分析步骤和行为分析步骤，具体为：
表情分析步骤：预设有上课状态表情模板，在获取学生端的摄像头和屏幕权限时采集学生的表情，并根据预设的上课状态表情模块分析采集的学生表情，生成表情分析结果；
音频分析步骤：预设有语音信号类别，通过获取教师和学生的语音，生成语音模板，在直播教学时采集学生端和教师端的语音信号，并根据语音模板分析并提取学生和教师的语音信号中的语音种类，与语音信号类别进行比对和分析，生成音频分析结果；
行为分析步骤：预设有行为类别，通过摄像头采集学生端的目标动作行为信息，并根据预设的行为类别进行分析，生成行为分析结果。
7.根据权利要求5所述的一种教育实践在线指导方法，其特征在于：所述网络教学步骤还包括报告生成步骤、问题生成步骤和视频获取步骤，具体为：
报告生成步骤：通过接收表情分析结果、音频分析结果和行为分析结果后生成报告，并发送至教师端；
问题生成步骤：通过接收教师端的提问语音，并提取提问语音中的关键词，生成提问词板，并发送至学生端；
视频获取步骤：获取学生在学生端根据提问词板录制的回答视频，并将回答视频发送至教师端。
8.根据权利要求7所述的一种教育实践在线指导方法，其特征在于：所述视频获取步骤包括视频筛选步骤和视频分析步骤，具体为：
视频筛选步骤：根据提问词板筛选视频中的无效视频；
视频分析步骤：预设有教师的提问答案模板，根据提问答案模板分析筛选后的视频中的内容，并进行等级式评分。
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