一种远程教育系统及其实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种远程教育系统及其实现方法，解决现有技术中远程教育方式单一的问题。一种远程教育系统包括：教育终端、客户端和服务器；教育终端与客户端进行信息交换，服务器与客户端通过Internet交换信息。教育终端包括镜头和压感笔，教育终端包括镜头和压感笔，镜头连接有COMS感光传感器，COMS感光传感器又连接有ADC处理器，ADC处理器连接有DSP处理器相连，DSP处理器连接有LED补光灯；压感笔通过无线传感器及压感电路连接有感应PCB板，所述感应PCB板连接有放大采集电路，放大采集电路还连接有ARM处理器；所述DSP处理器与ARM处理器还分别连接有USB控制器，两个USB控制器之间通过USB集线器相连；其中，USB集线器通过USB接口与客户端相连。
【专利说明】一种远程教育系统及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种教育系统，具体涉及一种远程教育系统及其实现方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着互联网的发展，远程教育也得到了很大的发展，远程教育系统的目的是实现个性化、因材施教的高效教学方式，是对传统教学模式的一次革命。它突破了传统“面授”教学的局限，为求知者提供了时间分散、自由安排学习、资源共享、地域广阔、交互式的学习创新方式。但现有技术中的远程教育存在着无法全面覆盖计算机教育和传统教育模式下的输入诉求差异性，也未全面考虑各类别教育下师、生两端输入方式差异性，这就导致了现有技术模式无法有效支撑在线教育的开展也无法支撑师生之间进行有效的录入、互动。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种远程教育系统及其实现方法，主要解决现有技术中远程教育无法全面覆盖计算机教育和传统教育模式下的输入诉求差异性，也未全面考虑各类别教育下师、生两端输入方式差异性的问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种远程教育系统，包括教育终端、客户端和服务器。所述教育终端与客户端实现信息交换，服务器可与多个客户端通过Internet交换信息。所述教育终端向客户端提供使用者信息，客户端将使用者信息传送给服务器。所述服务器储存使用者教学信息，且两个客户端通过分别于服务器的信息交换实现两个客户端之间的信息交换。
[0005]进一步地，所述教育终端包括镜头和压感笔，所述镜头连接有COMS感光传感器，所述COMS感光传感器又连接有ADC处理器，所述ADC处理器连接有DSP处理器，所述DSP处理器还连接有LED补光灯；所述压感笔通过无线传感器及压感电路连接有感应PCB板，所述感应PCB板又连接有放大采集电路，所述放大采集电路还连接有ARM处理器；所述DSP处理器与ARM处理器还分别连接有USB控制器，所述两个USB控制器之间通过USB集线器相连。其中，USB集线器通过USB接口与客户端相连。进一步地ARM处理器内部自带存储器用于储存使用者信息，并将使用者信息号通过客户端发往服务器。所述使用者信息包括使用者的学号或工号。
[0006]更进一步地，所述服务器内存储使用者使用历史记录。
[0007]一种远程教育系统的实现方法，包括以下步骤:
(1)若干通过服务器实现交互的客户端中，至少有一台客户端通过USB接口连接有教育终端；
(2)启动客户端并进入教学界面，连接有教育终端的客户端驱动教育终端；
(3)用户通过教育终端录入实时的操作信息，其操作信息包括；通过镜头录入的图像信息，或通过感应PCB板和压感笔录入的压感笔轨迹信息； (4)教育终端将录入的图像信息和/或压感笔轨迹信息转换为客户端可识别的信息并通过USB接口实时将其传送给与其连接的客户端；
(5)与教育终端连接的客户端将接收的信息通过Internet实时传送给服务器；
(6)服务器通过Internet将接收到的信息传送给其他客户端；
(7)其他客户端接收到信息后进行显示。
[0008]具体地，所述远程教育系统实现方法步骤(4)中，教育终端将图像信息转换为客户端可识别的信息的具体方式如下:
教育终端的COMS感光传感器用于将所述镜头拍摄的图像转化为模拟信号，教育终端的ADC处理器将模拟信号转换成数字信号，教育终端的DSP处理器再对数字信号进行计算、放大、校正，并把数字信号解译回图像点阵数据或进行图文识别；
教育终端将电磁波信息转换为客户端可识别的信息的具体方式如下:
教育终端的感应PCB板感应教育终端的压感笔发射的电磁波，教育终端的放大采集电路放大所述感应PCB板所感应到的信号，教育终端的ARM处理器对感应信号进行处理和传输。
[0009]具体地，所述进入教学界面的方法为:
(a)启动客户端，检测是否连接有教育终端，若是，则接入并驱动教育终端并执行步骤(b);若否，服务器提供注册页面，用户注册登录后进入教学界面；
(b)客户端读取教育终端存储的使用者信息，并将使用者信息发送至服务器；
(c)服务器对接收到的使用者信息进行验证，判断服务器数据库内是否存储有与之对应的使用者信息，若是，执行步骤(d)，若否，服务器提供注册页面，用户注册登录后进入教学界面；
(d)服务器验证使用者信息是否在有效服务期内，若是，执行步骤(e);若否，则显示历史信息并提供延长服务期页面，用户进行延长服务操作，然后执行步骤(e)；
(e)用户登录；
(f)服务器将历史课程及个人信息发送至客户端；
(g)客户端显示并提供页面服务，用户进入教学界面。
[0010]进一步地，所述教学界面包括:视频区、文字区和课程区；所述课程区分为前景内容和背景内容和课程内容显示区，前景内容显示所述压感笔手绘输入图像，背景内容通过数据源上下拉列表的切换方式选取课程内容显示区要显示的内容。所述客户端包括教师客户端和学生客户端，所述教师客户端拥有主控权限及可转移主控权限。
[0011]进一步地，所述主控权限实现流程为:
(a3)客户端将数据源切换命令发往服务器；
(b3)服务器数据库检索发送命令的客户端账户；
(c3)服务器检测是否为教师账户；
(d3)根据步骤(c3)，是教师账户则客户端课程区数据源切换，客户端课程内容显示区接收显示；不是教师账户则服务器继续检测是否为有数据源切换权限的学生，没有权限则客户端拒绝提供数据源切换服务；有权限则服务器执行输入，客户端提供数据源切换服务;
(e3)客户端课程内容显示区接收显示。
[0012]更进一步地，所述数据源切换流程为:
(a2)拥有主控权限客户端发送数据源切换申请命令给服务器；
(b2)服务器向无主控权限客户端发出包含IP地址的广播命令；
(c2)无主控权限客户端检测IP地址与本地地址是否相符；
(d2)根据步骤(c2)，如不符合，则无主控权限客户端拒绝响应；符合则无主控权限客户端读取其所连接的教育终端的摄像头数据或压感笔轨迹数据并发送到服务器；
(e2)服务器接收数据并进行广播；
(f2 )所有客户端皆显示前景内容和背景内容两数据源数据。
[0013]本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
(I)本发明中，学生学号、教师工号存储在教学终端内，可实现自动登录，这样对于教师、学生都极其方便。
[0014](2)本发明中，可实现实时手绘输入以及高拍输入，使得教学种类更为多样，极大的提高了教学效率。
[0015](3)本发明可让教师根据学生的特点合理安排教学方式，极大的提高了教学质量。
[0016](4)本发明中教师客户端拥有主控权限且可通过授权将主控权限转移给其他学生端，使得本发明可以进一步提高教学质量。
[0017](5)本发明使得教师客户端可全程主控数据源的选择，这样对学生的电脑操作能力要求降低了，极大的拓展了学生群。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明进入教学界面的流程示意图。
[0019]图2为本发明主控权限切换的示意图。
[0020]图3为本发明主控权限的实现流程图。
[0021]图4为本发明教育终端硬件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0023]如图f 4所示，一种远程教育系统，包括教育终端、客户端和服务器。所述教育终端与客户端实现信息交换，所述服务器与多个客户端通过Internet交换信息。所述教育终端向客户端提供使用者信息，客户端将使用者信息传送给服务器。所述服务器储存使用者教学信息，且两个客户端通过分别于服务器的信息交换实现两个客户端之间的信息交换。
[0024]具体地，所述教育终端包括镜头和压感笔，所述镜头与COMS感光传感器相连，所述COMS感光传感器又与ADC处理器相连，所述ADC处理器与DSP处理器相连，所述DSP处理器还连接有和LED补光灯；所述压感笔通过无线传感器及压感电路与感应PCB板相连，所述感应PCB板又与放大采集电路相连，所述放大采集电路还与ARM处理器相连；所述DSP处理器与ARM处理器还分别接有USB控制器，所述两个USB控制器之间通过USB集线器相连；其中，USB集线器通过USB接口与客户端相连。
[0025]具体地，所述客户端通过USB接口为教育终端提供电源。
[0026]具体地，所述COMS感光传感器用于将镜头拍摄的图像转化为模拟信号，所述ADC处理器将模拟信号转换成更容易储存和处理的数字信号，所述DSP处理器再对数字信号进行计算、放大、校正，并在计算机系统中把数字信号解译回图像点阵数据或进行图文识别。这样便可进行实时拍摄或把资料高速扫描并转换成可编辑的word文档，且还能进行拍照、录像、复印、网络无纸传真等功能，随时应对教学需要，极大的扩展了资料的录入方式；所述感应PCB板用于接收感应压感笔发射的电磁波，所述放大采集电路用于放大感应PCB板所感应到的信号，所述ARM处理器对感应信号进行处理和传输。这样便可以将压感笔所画出的线条传输出。这样教学终端可实现多种方式录入数据功能。
[0027]更具体地，ARM处理器内部存储器八位用于存储教师、学生的工号、学号，并将工号、学号通过客户端发往服务器，再通过服务器数据库的内容进行识别、自动登录，登录后客户端即显示教师、学生的个人信息、历史课程列表，并可开始新课程教学活动。
[0028]一种远程教育系统的实现方法，包括以下步骤:
(1)若干通过服务器实现交互的客户端中，至少有一台客户端通过USB接口连接有教育终端；
(2)启动客户端并进入教学界面，连接有教育终端的客户端驱动教育终端；
(3)用户通过教育终端录入实时的操作信息，其操作信息包括；通过镜头录入的图像信息，或通过感应PCB板和压感笔录入的压感笔轨迹信息；
(4)教育终端将录入的图像信息和/或压感笔轨迹信息转换为客户端可识别的信息并通过USB接口实时将其传送给与其连接的客户端；
(5)与教育终端连接的客户端将接收的信息通过Internet实时传送给服务器；
(6)服务器通过Internet将接收到的信息传送给其他客户端；
(7)其他客户端接收到信息后进行显示。
[0029]具体地，所述进入教学界面的方法为:
(a)启动客户端，检测是否连接有教育终端，若是，则接入并驱动教育终端并执行步骤(b);若否，服务器提供注册页面，用户注册登录后进入教学界面；
(b)客户端读取教育终端存储的使用者信息，并将使用者信息发送至服务器；
(c)服务器对接收到的使用者信息进行验证，判断服务器数据库内是否存储有与之对应的使用者信息，若是，执行步骤(d)，若否，服务器提供注册页面，用户注册登录后进入教学界面；
(d)服务器验证使用者信息是否在有效服务期内，若是，执行步骤(e);若否，则显示历史信息并提供延长服务期页面，用户进行延长服务操作，然后执行步骤(e)；
(e)用户登录；
(f)服务器将历史课程及个人信息发送至客户端；
(g)客户端显示并提供页面服务，用户进入教学界面。
[0030]具体地，根据上述实现方法，使用者所在客户端未检测到教育终端存在，则通过手动登录进入教学界面，且通过教学界面的前景内容和背景内容观看其他客户端通过服务器传送来的信息具体地，所述进入教学界面的方法的步骤(a)中，所述驱动教育终端的步骤为:
(al)教育终端接入Host ；
(bl)Host Hub监测端口数据线上(D+/D-)的电压变化；
(cl) Host Hub利用中断端点向Host报告端口的状态、Host发送Get_Port_Status请求Hub上更多信息；
(dl)Hub通过检测USB总线空闲时差分数的高低电压来判断所连接设备的速度类型； (el)主机控制器向Hub发出一个Set_Port_Feature请求让Hub复位其管理的端口 ； (fl)Host进行高速检测，并切到高速信号模式；
(gl)Host Hub建立设备和主机之间的信息通道；
(hi) Host发送Get_Descriptor请求获取默认管道的最大包长度；
(il)Host通过Set_Address请求向设备分配一个唯一的地址；
(jl) Host发送Get_Descriptor请求到新地址读取设备；
(kl) Host配置教育终端并使用复合设备的两个接口 ；
(11)主机给设备挂载驱动。
[0031]具体地，所述客户端包括教师客户端和学生客户端。
[0032]具体地，登录后客户端即显示教师、学生的个人信息、历史课程列表，并可开始新课程教学活动；启动新课程后，教学界面分视频区、文字区、课程区三大块，其中视频区用于师生之间视频、语音交流，文字区用于文字聊天交流，所述课程区分为前景内容和背景内容和课程内容显示区，背景内容通过数据源上下拉列表的切换方式选取课程内容显示区要显示的内容，可显示网络课件或者一对多场景下师生侧任意一个摄像头部分捕捉的纸面内容，前景显示捕捉到的教师客户端、学生客户端任一端的手绘输入轨迹。
[0033]更具体地，教师客户端拥有主控权限，主导数据源切换权限，也可通过授权将数据源切换权限转移任一学生客户端，并可对权限进行撤销或再次转移。
[0034]所述主控权限实现流程为:
(a3)客户端将数据源切换命令发往服务器；
(b3)服务器数据库检索发送命令的客户端账户；
(c3)服务器检测是否为教师账户；
(e3)根据步骤(c3)，是教师账户则客户端课程区数据源切换，客户端课程内容显示区接收显示；不是教师账户则服务器继续检测是否为有数据源切换权限的学生，没有权限则客户端拒绝提供数据源切换服务；有权限则服务器执行输入，客户端提供数据源切换服务;
(f3)客户端课程内容显示区接收显示。
[0035]所述数据源切换流程为:
(a2)拥有主控权限客户端发送数据源切换申请命令给服务器；
(b2)服务器向无主控权限客户端发出包含IP地址的广播命令；
(c2)无主控权限客户端检测IP地址与本地地址是否相符；
(d2)根据步骤(3)，如不符合，则无主控权限客户端拒绝响应；符合则无主控权限客户端读取其所连接的教育终端的摄像头数据或压感笔轨迹数据并发送到服务器；
(e2)服务器接收数据并进行广播； (f2 )所有客户端皆显示前景内容和背景内容两数据源数据。
[0036]使用时，教师和学生从不同客户端进入教学界面，教师和学生可用视频、文字实时沟通，在课程内容区域可选择需要教学的类型，课程中教师可主控数据源的选择，对学生几乎无客户端软件操作技能要求，如选择网络文档，老师便在背景内容的上下拉列表中选择打开网络文档进行显示；若是绘画教学或需实时录入课本教材之类需要实拍纸面内容的，便将某一终端高拍部分激活，将背景内容置为该终端高拍部分所拍摄图像；同样手绘部分被激活的终端所录入的压感笔轨迹会在前景内容中呈现，且教师拥有主控权限及能够随时转移主控权限给任何学生所在的学生客户端，这样当教师需要查看任何学生的绘画结果或学生资料时可随时将主控权限转移给该学生，这样使得远程教育的灵活度更高。由于老师全权掌握着在线课程进行中的主要操作权限，使得课程开展更为顺利、流畅。能更好的提高教学质量。且学生学号、教师工号存储在教学终端内，实现服务器数据库检测后的自动登录，这样对学生或老师都是十分方便的。
[0037]上述实施例仅是本发明可选实施方式的举例，其所涉及的特征仅用于说明及阐述本发明的技术方案，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依照本发明所作的等效的变化或修饰，都落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种远程教育系统，所述远程教育系统包括:教育终端、客户端和服务器；所述教育终端与客户端进行信息交换，服务器与客户端通过Internet交换信息，其特征在于，所述教育终端包括镜头和压感笔，所述镜头连接有COMS感光传感器，所述COMS感光传感器又连接有ADC处理器，所述ADC处理器连接有DSP处理器，所述DSP处理器还连接有LED补光灯；所述压感笔通过无线传感器及压感电路连接有感应PCB板，所述感应PCB板又连接有放大采集电路，所述放大采集电路还连接有ARM处理器；所述DSP处理器与ARM处理器还分别连接有USB控制器，所述两个USB控制器之间通过USB集线器相连；其中，USB集线器通过USB接口与客户端相连。
2.根据权利要求1所述的一种远程教育系统，其特征在于，ARM处理器内部自带的存储器储存使用者信息，并将使用者信息通过客户端发往服务器。
3.根据权利要求Γ2任一项所述的一种远程教育系统，其特征在于，所述服务器内储存使用者使用的历史记录。
4.一种远程教育系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)若干通过服务器实现交互的客户端中，至少有一台客户端通过USB接口连接有教育终端； (2)启动客户端并进入教学界面，连接有教育终端的客户端驱动教育终端； (3)用户通过教育终端录入实时的操作信息，其操作信息包括；通过镜头录入的图像信息，或通过感应PCB板和压感笔录入的压感笔轨迹信息； (4)教育终端将录入的图像信息和/或压感笔轨迹信息转换为客户端可识别的信息并通过USB接口实时将其传送给与其连接的客户端； (5)与教育终端连接的客户端将接收的信息通过Internet实时传送给服务器； (6)服务器通过Internet将接收到的信息传送给其他客户端； (7)其他客户端接收到信息后进行显示。
5.根据权利要求4所述的一种远程教育系统的实现方法，其特征在于，所述步骤(4)中，教育终端将图像信息转换为客户端可识别的信息的具体方式如下: 教育终端的COMS感光传感器用于将所述镜头拍摄的图像转化为模拟信号，教育终端的ADC处理器将模拟信号转换成数字信号，教育终端的DSP处理器再对数字信号进行计算、放大、校正，并把数字信号解译回图像点阵数据或进行图文识别； 教育终端将压感笔轨迹信息转换为客户端可识别的信息的具体方式如下: 教育终端的感应PCB板感应教育终端的压感笔发射的电磁波，教育终端的放大采集电路放大所述感应PCB板所感应到的信号，教育终端的ARM处理器对感应信号进行处理和传输。
6.根据权利要求5所述的一种远程教育系统实现方法，其特征在于，所述进入教学界面的方法为: (a)启动客户端，检测是否连接有教育终端，若是，则接入并驱动教育终端并执行步骤(b);若否，服务器提供登录页面，用户登录后进入教学界面； (b)客户端读取教育终端存储的使用者信息，并将使用者信息发送至服务器； (c)服务器对接收到的使用者信息进行验证，判断服务器数据库内是否存储有与之对应的使用者信息，若是，执行步骤(d)，若否，服务器提供注册页面，用户注册登录后进入教学界面； (d)服务器验证使用者信息是否在有效服务期内，若是，执行步骤(e);若否，则显示历史信息并提供延长服务期页面，用户进行延长服务操作，然后执行步骤(e)； (e)用户登录； (f)服务器将历史课程及个人信息发送至客户端； (g)客户端显示并提供页面服务，用户进入教学界面。
7.根据权利要求6所述的一种远程教育系统实现方法，其特征在于，所述教学界面包括:视频区、文字区和课程区；所述课程区分为前景内容和背景内容和课程内容显示区，前景内容显示所述压感笔手绘输入图像，背景内容通过数据源上下拉列表的切换方式选取课程内容显示区要显示的内容。
8.根据权利要求7所述的一种远程教育系统实现方法，其特征在于，所述客户端包括教师客户端和学生客户端，所述教师客户端拥有主控权限且可通过授权转移主控权限。
9.根据权利要求8所述的一种远程教育系统实现方法，且特征在于，所述数据源切换流程为: (a2)拥有主控权限的客户端发送数据源切换申请命令给服务器； (b2)服务器向无主控权限客户端发出包含IP地址的广播命令； (c2)无主控权限客户端检测IP地址与本地地址是否相符； (d2)若否，则无主控权限客户端拒绝响应；若是，则无主控权限客户端读取其所连接的教育终端的摄像头数据或压感笔轨迹数据并发送到服务器； (e2)服务器接收数据并进行广播； (f2 )所有客户端皆显示前景内容和背景内容两数据源数据。
10.根据权利要求9所述的一种远程教育系统实现方法，其特征在于，所述主控权限实现流程为: (a3)客户端将数据源切换命令发往服务器； (b3)服务器数据库检索发送命令的客户端账户； (c3)服务器检测是否为教师账户； (d3)根据步骤(c3)，是教师账户则客户端课程区数据源切换，客户端课程内容显示区接收显示；不是教师账户则服务器继续检测是否为有数据源切换权限的学生，没有权限则客户端拒绝提供数据源切换服务；有权限则服务器执行输入，客户端提供数据源切换服务(e3)客户端课程内容显示区接收显示。
【文档编号】G09B5/08GK104464412SQ201410807668
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】李健, 李珊 申请人:成都韬睿教育咨询有限公司