一種遠程教育系統(tǒng)及其實現方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種遠程教育系統(tǒng)及其實現方法，解決現有技術中遠程教育方式單一的問題。一種遠程教育系統(tǒng)包括：教育終端、客戶端和服務器；教育終端與客戶端進行信息交換，服務器與客戶端通過Internet交換信息。教育終端包括鏡頭和壓感筆，教育終端包括鏡頭和壓感筆，鏡頭連接有COMS感光傳感器，COMS感光傳感器又連接有ADC處理器，ADC處理器連接有DSP處理器相連，DSP處理器連接有LED補光燈；壓感筆通過無線傳感器及壓感電路連接有感應PCB板，所述感應PCB板連接有放大采集電路，放大采集電路還連接有ARM處理器；所述DSP處理器與ARM處理器還分別連接有USB控制器，兩個USB控制器之間通過USB集線器相連；其中，USB集線器通過USB接口與客戶端相連。
【專利說明】一種遠程教育系統(tǒng)及其實現方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種教育系統(tǒng)，具體涉及一種遠程教育系統(tǒng)及其實現方法。

【背景技術】
[0002]近年來，隨著互聯網的發(fā)展，遠程教育也得到了很大的發(fā)展，遠程教育系統(tǒng)的目的是實現個性化、因材施教的高效教學方式，是對傳統(tǒng)教學模式的一次革命。它突破了傳統(tǒng)“面授”教學的局限，為求知者提供了時間分散、自由安排學習、資源共享、地域廣闊、交互式的學習創(chuàng)新方式。但現有技術中的遠程教育存在著無法全面覆蓋計算機教育和傳統(tǒng)教育模式下的輸入訴求差異性，也未全面考慮各類別教育下師、生兩端輸入方式差異性，這就導致了現有技術模式無法有效支撐在線教育的開展也無法支撐師生之間進行有效的錄入、互動。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種遠程教育系統(tǒng)及其實現方法，主要解決現有技術中遠程教育無法全面覆蓋計算機教育和傳統(tǒng)教育模式下的輸入訴求差異性，也未全面考慮各類別教育下師、生兩端輸入方式差異性的問題。
[0004]為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下
一種遠程教育系統(tǒng)，包括教育終端、客戶端和服務器。所述教育終端與客戶端實現信息交換，服務器可與多個客戶端通過Internet交換信息。所述教育終端向客戶端提供使用者信息，客戶端將使用者信息傳送給服務器。所述服務器儲存使用者教學信息，且兩個客戶端通過分別于服務器的信息交換實現兩個客戶端之間的信息交換。
[0005]進一步地，所述教育終端包括鏡頭和壓感筆，所述鏡頭連接有COMS感光傳感器，所述COMS感光傳感器又連接有ADC處理器，所述ADC處理器連接有DSP處理器，所述DSP處理器還連接有LED補光燈；所述壓感筆通過無線傳感器及壓感電路連接有感應PCB板，所述感應PCB板又連接有放大采集電路，所述放大采集電路還連接有ARM處理器；所述DSP處理器與ARM處理器還分別連接有USB控制器，所述兩個USB控制器之間通過USB集線器相連。其中，USB集線器通過USB接口與客戶端相連。進一步地ARM處理器內部自帶存儲器用于儲存使用者信息，并將使用者信息號通過客戶端發(fā)往服務器。所述使用者信息包括使用者的學號或工號。
[0006]更進一步地，所述服務器內存儲使用者使用歷史記錄。
[0007]一種遠程教育系統(tǒng)的實現方法，包括以下步驟:
(1)若干通過服務器實現交互的客戶端中，至少有一臺客戶端通過USB接口連接有教育終端；
(2)啟動客戶端并進入教學界面，連接有教育終端的客戶端驅動教育終端；
(3)用戶通過教育終端錄入實時的操作信息，其操作信息包括；通過鏡頭錄入的圖像信息，或通過感應PCB板和壓感筆錄入的壓感筆軌跡信息； (4)教育終端將錄入的圖像信息和/或壓感筆軌跡信息轉換為客戶端可識別的信息并通過USB接口實時將其傳送給與其連接的客戶端；
(5)與教育終端連接的客戶端將接收的信息通過Internet實時傳送給服務器；
(6)服務器通過Internet將接收到的信息傳送給其他客戶端；
(7)其他客戶端接收到信息后進行顯示。
[0008]具體地，所述遠程教育系統(tǒng)實現方法步驟(4)中，教育終端將圖像信息轉換為客戶端可識別的信息的具體方式如下:
教育終端的COMS感光傳感器用于將所述鏡頭拍攝的圖像轉化為模擬信號，教育終端的ADC處理器將模擬信號轉換成數字信號，教育終端的DSP處理器再對數字信號進行計算、放大、校正，并把數字信號解譯回圖像點陣數據或進行圖文識別；
教育終端將電磁波信息轉換為客戶端可識別的信息的具體方式如下:
教育終端的感應PCB板感應教育終端的壓感筆發(fā)射的電磁波，教育終端的放大采集電路放大所述感應PCB板所感應到的信號，教育終端的ARM處理器對感應信號進行處理和傳輸。
[0009]具體地，所述進入教學界面的方法為:
(a)啟動客戶端，檢測是否連接有教育終端，若是，則接入并驅動教育終端并執(zhí)行步驟(b);若否，服務器提供注冊頁面，用戶注冊登錄后進入教學界面；
(b)客戶端讀取教育終端存儲的使用者信息，并將使用者信息發(fā)送至服務器；
(c)服務器對接收到的使用者信息進行驗證，判斷服務器數據庫內是否存儲有與之對應的使用者信息，若是，執(zhí)行步驟(d)，若否，服務器提供注冊頁面，用戶注冊登錄后進入教學界面；
(d)服務器驗證使用者信息是否在有效服務期內，若是，執(zhí)行步驟(e);若否，則顯示歷史信息并提供延長服務期頁面，用戶進行延長服務操作，然后執(zhí)行步驟(e)；
(e)用戶登錄；
(f)服務器將歷史課程及個人信息發(fā)送至客戶端；
(g)客戶端顯示并提供頁面服務，用戶進入教學界面。
[0010]進一步地，所述教學界面包括:視頻區(qū)、文字區(qū)和課程區(qū)；所述課程區(qū)分為前景內容和背景內容和課程內容顯示區(qū)，前景內容顯示所述壓感筆手繪輸入圖像，背景內容通過數據源上下拉列表的切換方式選取課程內容顯示區(qū)要顯示的內容。所述客戶端包括教師客戶端和學生客戶端，所述教師客戶端擁有主控權限及可轉移主控權限。
[0011]進一步地，所述主控權限實現流程為:
(a3)客戶端將數據源切換命令發(fā)往服務器；
(b3)服務器數據庫檢索發(fā)送命令的客戶端賬戶；
(c3)服務器檢測是否為教師賬戶；
(d3)根據步驟(c3)，是教師賬戶則客戶端課程區(qū)數據源切換，客戶端課程內容顯示區(qū)接收顯示；不是教師賬戶則服務器繼續(xù)檢測是否為有數據源切換權限的學生，沒有權限則客戶端拒絕提供數據源切換服務；有權限則服務器執(zhí)行輸入，客戶端提供數據源切換服務;
(e3)客戶端課程內容顯示區(qū)接收顯示。
[0012]更進一步地，所述數據源切換流程為:
(a2)擁有主控權限客戶端發(fā)送數據源切換申請命令給服務器；
(b2)服務器向無主控權限客戶端發(fā)出包含IP地址的廣播命令；
(c2)無主控權限客戶端檢測IP地址與本地地址是否相符；
(d2)根據步驟(c2)，如不符合，則無主控權限客戶端拒絕響應；符合則無主控權限客戶端讀取其所連接的教育終端的攝像頭數據或壓感筆軌跡數據并發(fā)送到服務器；
(e2)服務器接收數據并進行廣播；
(f2 )所有客戶端皆顯示前景內容和背景內容兩數據源數據。
[0013]本發(fā)明與現有技術相比，具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明中，學生學號、教師工號存儲在教學終端內，可實現自動登錄，這樣對于教師、學生都極其方便。
[0014](2)本發(fā)明中，可實現實時手繪輸入以及高拍輸入，使得教學種類更為多樣，極大的提高了教學效率。
[0015](3)本發(fā)明可讓教師根據學生的特點合理安排教學方式，極大的提高了教學質量。
[0016](4)本發(fā)明中教師客戶端擁有主控權限且可通過授權將主控權限轉移給其他學生端，使得本發(fā)明可以進一步提高教學質量。
[0017](5)本發(fā)明使得教師客戶端可全程主控數據源的選擇，這樣對學生的電腦操作能力要求降低了，極大的拓展了學生群。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明進入教學界面的流程示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明主控權限切換的示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明主控權限的實現流程圖。
[0021]圖4為本發(fā)明教育終端硬件的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
[0023]如圖f 4所示，一種遠程教育系統(tǒng)，包括教育終端、客戶端和服務器。所述教育終端與客戶端實現信息交換，所述服務器與多個客戶端通過Internet交換信息。所述教育終端向客戶端提供使用者信息，客戶端將使用者信息傳送給服務器。所述服務器儲存使用者教學信息，且兩個客戶端通過分別于服務器的信息交換實現兩個客戶端之間的信息交換。
[0024]具體地，所述教育終端包括鏡頭和壓感筆，所述鏡頭與COMS感光傳感器相連，所述COMS感光傳感器又與ADC處理器相連，所述ADC處理器與DSP處理器相連，所述DSP處理器還連接有和LED補光燈；所述壓感筆通過無線傳感器及壓感電路與感應PCB板相連，所述感應PCB板又與放大采集電路相連，所述放大采集電路還與ARM處理器相連；所述DSP處理器與ARM處理器還分別接有USB控制器，所述兩個USB控制器之間通過USB集線器相連；其中，USB集線器通過USB接口與客戶端相連。
[0025]具體地，所述客戶端通過USB接口為教育終端提供電源。
[0026]具體地，所述COMS感光傳感器用于將鏡頭拍攝的圖像轉化為模擬信號，所述ADC處理器將模擬信號轉換成更容易儲存和處理的數字信號，所述DSP處理器再對數字信號進行計算、放大、校正，并在計算機系統(tǒng)中把數字信號解譯回圖像點陣數據或進行圖文識別。這樣便可進行實時拍攝或把資料高速掃描并轉換成可編輯的word文檔，且還能進行拍照、錄像、復印、網絡無紙傳真等功能，隨時應對教學需要，極大的擴展了資料的錄入方式；所述感應PCB板用于接收感應壓感筆發(fā)射的電磁波，所述放大采集電路用于放大感應PCB板所感應到的信號，所述ARM處理器對感應信號進行處理和傳輸。這樣便可以將壓感筆所畫出的線條傳輸出。這樣教學終端可實現多種方式錄入數據功能。
[0027]更具體地，ARM處理器內部存儲器八位用于存儲教師、學生的工號、學號，并將工號、學號通過客戶端發(fā)往服務器，再通過服務器數據庫的內容進行識別、自動登錄，登錄后客戶端即顯示教師、學生的個人信息、歷史課程列表，并可開始新課程教學活動。
[0028]一種遠程教育系統(tǒng)的實現方法，包括以下步驟:
(1)若干通過服務器實現交互的客戶端中，至少有一臺客戶端通過USB接口連接有教育終端；
(2)啟動客戶端并進入教學界面，連接有教育終端的客戶端驅動教育終端；
(3)用戶通過教育終端錄入實時的操作信息，其操作信息包括；通過鏡頭錄入的圖像信息，或通過感應PCB板和壓感筆錄入的壓感筆軌跡信息；
(4)教育終端將錄入的圖像信息和/或壓感筆軌跡信息轉換為客戶端可識別的信息并通過USB接口實時將其傳送給與其連接的客戶端；
(5)與教育終端連接的客戶端將接收的信息通過Internet實時傳送給服務器；
(6)服務器通過Internet將接收到的信息傳送給其他客戶端；
(7)其他客戶端接收到信息后進行顯示。
[0029]具體地，所述進入教學界面的方法為:
(a)啟動客戶端，檢測是否連接有教育終端，若是，則接入并驅動教育終端并執(zhí)行步驟(b);若否，服務器提供注冊頁面，用戶注冊登錄后進入教學界面；
(b)客戶端讀取教育終端存儲的使用者信息，并將使用者信息發(fā)送至服務器；
(c)服務器對接收到的使用者信息進行驗證，判斷服務器數據庫內是否存儲有與之對應的使用者信息，若是，執(zhí)行步驟(d)，若否，服務器提供注冊頁面，用戶注冊登錄后進入教學界面；
(d)服務器驗證使用者信息是否在有效服務期內，若是，執(zhí)行步驟(e);若否，則顯示歷史信息并提供延長服務期頁面，用戶進行延長服務操作，然后執(zhí)行步驟(e)；
(e)用戶登錄；
(f)服務器將歷史課程及個人信息發(fā)送至客戶端；
(g)客戶端顯示并提供頁面服務，用戶進入教學界面。
[0030]具體地，根據上述實現方法，使用者所在客戶端未檢測到教育終端存在，則通過手動登錄進入教學界面，且通過教學界面的前景內容和背景內容觀看其他客戶端通過服務器傳送來的信息具體地，所述進入教學界面的方法的步驟(a)中，所述驅動教育終端的步驟為:
(al)教育終端接入Host ；
(bl)Host Hub監(jiān)測端口數據線上(D+/D-)的電壓變化；
(cl) Host Hub利用中斷端點向Host報告端口的狀態(tài)、Host發(fā)送Get_Port_Status請求Hub上更多信息；
(dl)Hub通過檢測USB總線空閑時差分數的高低電壓來判斷所連接設備的速度類型； (el)主機控制器向Hub發(fā)出一個Set_Port_Feature請求讓Hub復位其管理的端口 ； (fl)Host進行高速檢測，并切到高速信號模式；
(gl)Host Hub建立設備和主機之間的信息通道；
(hi) Host發(fā)送Get_Descriptor請求獲取默認管道的最大包長度；
(il)Host通過Set_Address請求向設備分配一個唯一的地址；
(jl) Host發(fā)送Get_Descriptor請求到新地址讀取設備；
(kl) Host配置教育終端并使用復合設備的兩個接口 ；
(11)主機給設備掛載驅動。
[0031]具體地，所述客戶端包括教師客戶端和學生客戶端。
[0032]具體地，登錄后客戶端即顯示教師、學生的個人信息、歷史課程列表，并可開始新課程教學活動；啟動新課程后，教學界面分視頻區(qū)、文字區(qū)、課程區(qū)三大塊，其中視頻區(qū)用于師生之間視頻、語音交流，文字區(qū)用于文字聊天交流，所述課程區(qū)分為前景內容和背景內容和課程內容顯示區(qū)，背景內容通過數據源上下拉列表的切換方式選取課程內容顯示區(qū)要顯示的內容，可顯示網絡課件或者一對多場景下師生側任意一個攝像頭部分捕捉的紙面內容，前景顯示捕捉到的教師客戶端、學生客戶端任一端的手繪輸入軌跡。
[0033]更具體地，教師客戶端擁有主控權限，主導數據源切換權限，也可通過授權將數據源切換權限轉移任一學生客戶端，并可對權限進行撤銷或再次轉移。
[0034]所述主控權限實現流程為:
(a3)客戶端將數據源切換命令發(fā)往服務器；
(b3)服務器數據庫檢索發(fā)送命令的客戶端賬戶；
(c3)服務器檢測是否為教師賬戶；
(e3)根據步驟(c3)，是教師賬戶則客戶端課程區(qū)數據源切換，客戶端課程內容顯示區(qū)接收顯示；不是教師賬戶則服務器繼續(xù)檢測是否為有數據源切換權限的學生，沒有權限則客戶端拒絕提供數據源切換服務；有權限則服務器執(zhí)行輸入，客戶端提供數據源切換服務;
(f3)客戶端課程內容顯示區(qū)接收顯示。
[0035]所述數據源切換流程為:
(a2)擁有主控權限客戶端發(fā)送數據源切換申請命令給服務器；
(b2)服務器向無主控權限客戶端發(fā)出包含IP地址的廣播命令；
(c2)無主控權限客戶端檢測IP地址與本地地址是否相符；
(d2)根據步驟(3)，如不符合，則無主控權限客戶端拒絕響應；符合則無主控權限客戶端讀取其所連接的教育終端的攝像頭數據或壓感筆軌跡數據并發(fā)送到服務器；
(e2)服務器接收數據并進行廣播； (f2 )所有客戶端皆顯示前景內容和背景內容兩數據源數據。
[0036]使用時，教師和學生從不同客戶端進入教學界面，教師和學生可用視頻、文字實時溝通，在課程內容區(qū)域可選擇需要教學的類型，課程中教師可主控數據源的選擇，對學生幾乎無客戶端軟件操作技能要求，如選擇網絡文檔，老師便在背景內容的上下拉列表中選擇打開網絡文檔進行顯示；若是繪畫教學或需實時錄入課本教材之類需要實拍紙面內容的，便將某一終端高拍部分激活，將背景內容置為該終端高拍部分所拍攝圖像；同樣手繪部分被激活的終端所錄入的壓感筆軌跡會在前景內容中呈現，且教師擁有主控權限及能夠隨時轉移主控權限給任何學生所在的學生客戶端，這樣當教師需要查看任何學生的繪畫結果或學生資料時可隨時將主控權限轉移給該學生，這樣使得遠程教育的靈活度更高。由于老師全權掌握著在線課程進行中的主要操作權限，使得課程開展更為順利、流暢。能更好的提高教學質量。且學生學號、教師工號存儲在教學終端內，實現服務器數據庫檢測后的自動登錄，這樣對學生或老師都是十分方便的。
[0037]上述實施例僅是本發(fā)明可選實施方式的舉例，其所涉及的特征僅用于說明及闡述本發(fā)明的技術方案，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍，即凡依照本發(fā)明所作的等效的變化或修飾，都落入本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種遠程教育系統(tǒng)，所述遠程教育系統(tǒng)包括:教育終端、客戶端和服務器；所述教育終端與客戶端進行信息交換，服務器與客戶端通過Internet交換信息，其特征在于，所述教育終端包括鏡頭和壓感筆，所述鏡頭連接有COMS感光傳感器，所述COMS感光傳感器又連接有ADC處理器，所述ADC處理器連接有DSP處理器，所述DSP處理器還連接有LED補光燈；所述壓感筆通過無線傳感器及壓感電路連接有感應PCB板，所述感應PCB板又連接有放大采集電路，所述放大采集電路還連接有ARM處理器；所述DSP處理器與ARM處理器還分別連接有USB控制器，所述兩個USB控制器之間通過USB集線器相連；其中，USB集線器通過USB接口與客戶端相連。
2.根據權利要求1所述的一種遠程教育系統(tǒng)，其特征在于，ARM處理器內部自帶的存儲器儲存使用者信息，并將使用者信息通過客戶端發(fā)往服務器。
3.根據權利要求Γ2任一項所述的一種遠程教育系統(tǒng)，其特征在于，所述服務器內儲存使用者使用的歷史記錄。
4.一種遠程教育系統(tǒng)實現方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)若干通過服務器實現交互的客戶端中，至少有一臺客戶端通過USB接口連接有教育終端； (2)啟動客戶端并進入教學界面，連接有教育終端的客戶端驅動教育終端； (3)用戶通過教育終端錄入實時的操作信息，其操作信息包括；通過鏡頭錄入的圖像信息，或通過感應PCB板和壓感筆錄入的壓感筆軌跡信息； (4)教育終端將錄入的圖像信息和/或壓感筆軌跡信息轉換為客戶端可識別的信息并通過USB接口實時將其傳送給與其連接的客戶端； (5)與教育終端連接的客戶端將接收的信息通過Internet實時傳送給服務器； (6)服務器通過Internet將接收到的信息傳送給其他客戶端； (7)其他客戶端接收到信息后進行顯示。
5.根據權利要求4所述的一種遠程教育系統(tǒng)的實現方法，其特征在于，所述步驟(4)中，教育終端將圖像信息轉換為客戶端可識別的信息的具體方式如下: 教育終端的COMS感光傳感器用于將所述鏡頭拍攝的圖像轉化為模擬信號，教育終端的ADC處理器將模擬信號轉換成數字信號，教育終端的DSP處理器再對數字信號進行計算、放大、校正，并把數字信號解譯回圖像點陣數據或進行圖文識別； 教育終端將壓感筆軌跡信息轉換為客戶端可識別的信息的具體方式如下: 教育終端的感應PCB板感應教育終端的壓感筆發(fā)射的電磁波，教育終端的放大采集電路放大所述感應PCB板所感應到的信號，教育終端的ARM處理器對感應信號進行處理和傳輸。
6.根據權利要求5所述的一種遠程教育系統(tǒng)實現方法，其特征在于，所述進入教學界面的方法為: (a)啟動客戶端，檢測是否連接有教育終端，若是，則接入并驅動教育終端并執(zhí)行步驟(b);若否，服務器提供登錄頁面，用戶登錄后進入教學界面； (b)客戶端讀取教育終端存儲的使用者信息，并將使用者信息發(fā)送至服務器； (c)服務器對接收到的使用者信息進行驗證，判斷服務器數據庫內是否存儲有與之對應的使用者信息，若是，執(zhí)行步驟(d)，若否，服務器提供注冊頁面，用戶注冊登錄后進入教學界面； (d)服務器驗證使用者信息是否在有效服務期內，若是，執(zhí)行步驟(e);若否，則顯示歷史信息并提供延長服務期頁面，用戶進行延長服務操作，然后執(zhí)行步驟(e)； (e)用戶登錄； (f)服務器將歷史課程及個人信息發(fā)送至客戶端； (g)客戶端顯示并提供頁面服務，用戶進入教學界面。
7.根據權利要求6所述的一種遠程教育系統(tǒng)實現方法，其特征在于，所述教學界面包括:視頻區(qū)、文字區(qū)和課程區(qū)；所述課程區(qū)分為前景內容和背景內容和課程內容顯示區(qū)，前景內容顯示所述壓感筆手繪輸入圖像，背景內容通過數據源上下拉列表的切換方式選取課程內容顯示區(qū)要顯示的內容。
8.根據權利要求7所述的一種遠程教育系統(tǒng)實現方法，其特征在于，所述客戶端包括教師客戶端和學生客戶端，所述教師客戶端擁有主控權限且可通過授權轉移主控權限。
9.根據權利要求8所述的一種遠程教育系統(tǒng)實現方法，且特征在于，所述數據源切換流程為: (a2)擁有主控權限的客戶端發(fā)送數據源切換申請命令給服務器； (b2)服務器向無主控權限客戶端發(fā)出包含IP地址的廣播命令； (c2)無主控權限客戶端檢測IP地址與本地地址是否相符； (d2)若否，則無主控權限客戶端拒絕響應；若是，則無主控權限客戶端讀取其所連接的教育終端的攝像頭數據或壓感筆軌跡數據并發(fā)送到服務器； (e2)服務器接收數據并進行廣播； (f2 )所有客戶端皆顯示前景內容和背景內容兩數據源數據。
10.根據權利要求9所述的一種遠程教育系統(tǒng)實現方法，其特征在于，所述主控權限實現流程為: (a3)客戶端將數據源切換命令發(fā)往服務器； (b3)服務器數據庫檢索發(fā)送命令的客戶端賬戶； (c3)服務器檢測是否為教師賬戶； (d3)根據步驟(c3)，是教師賬戶則客戶端課程區(qū)數據源切換，客戶端課程內容顯示區(qū)接收顯示；不是教師賬戶則服務器繼續(xù)檢測是否為有數據源切換權限的學生，沒有權限則客戶端拒絕提供數據源切換服務；有權限則服務器執(zhí)行輸入，客戶端提供數據源切換服務(e3)客戶端課程內容顯示區(qū)接收顯示。
【文檔編號】G09B5/08GK104464412SQ201410807668
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月23日 優(yōu)先權日:2014年12月23日
【發(fā)明者】李健, 李珊 申請人:成都韜睿教育咨詢有限公司