一种书法教学系统及方法与流程

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本发明涉及教学辅助设备技术领域，更具体地说，它涉及一种书法教学系统及方法。


背景技术：

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书法，特别是毛笔书法，是中华民族的传统文化，现在越来越多的人开始学习书法，特别是小孩子。临摹是学习书法的有效方法，“临”是照着原作写或画；“摹”是用薄纸(绢)蒙在原作上面写或画。
[0003]“摹”需要有较清晰的字帖及透光度较好的临摹纸，且更换字帖也不方便；而“临”虽然不存在像“摹”这样的问题，但是“临”不便于明显的发现书写的字与字帖的差距，或者说不能准确的找出具体的哪一个笔画或位置结构的不同，这不利于进步书写的进步；同时绝大多数的初学者是以模仿其形来自我探索手的用力方向和行进路径等技巧，无法直接体会出其中的奥秘，因而学至熟练或大成比较困难，使得初学者容易丧失兴趣。


技术实现要素：

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为解决上述技术问题，本发明提供一种书法教学系统，能够有效解决现有的教学方法导致初学者学习困难的问题。
[0005]
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
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一种书法教学系统，包括触摸机和电子笔；
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电子笔内设有位置传感器、加速度传感器、压力传感器和重力传感器中的任意一种或多种，还包括无线传输模块、电子笔筒和与触摸机相互匹配的电子笔头；
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触摸机内设有无线传输模块、信号处理模块、演示教学模块、临摹效果展示模块和对比展示模块；
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信号处理模块用于对获取的信息进行处理，演示教学模块用于展示教学内容，包括书法学习技法单元、视频教学单元和图片展示单元；临摹效果展示模块用于获取的电子笔相关信息，并在触摸机上呈现临摹效果；对比展示模块用于将临摹数据与现有的标准书法数据进行对比，并计算模拟，告知学习者的握笔姿态、运笔力度和行进路径中的一种或任意多种信息的对比信息。
[0010]
作为一种优选方案，触摸机内还设有移动电源、存储模块、录制模块和网络模块；录制模块用于对学习者的临摹效果进行录制存储；网络模块用于连接互联网获取云网络和服务器的相关信息。
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作为上述优选方案的不同实施方案包括以下内容：可使用电源线连接直流电源或交流电源作为电源模块，对触摸机进行供电。
[0012]
作为一种优选方案，电子笔内还设有移动电源。
[0013]
作为上述优选方案的不同实施方案包括以下内容：也可使用外接电源线，或使用usb线连接触摸机，使用触摸机的电源模块。
[0014]
作为一种优选方案，触摸机中还设有语音识别模块和文字查找模块，文字查找模块用于对临摹的具体内容进行查找；语音识别模块用于进行人机交互。
[0015]
作为一种优选方案，触摸机内搭设有bim系统，触摸机内所有模块均基于bim系统工作。
[0016]
作为一种优选方案，触摸机上还设有摄像头。
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一种基于bim的书法教学方法，基于上述的书法教学系统，包括以下步骤:
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s1：在bim的数据库中存储不同子体书法大家的书写技巧，并进行分类，得到标准书法范例；bim展示区(9)可选择性以多维度立体化方式展示各个标准书法范例；
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s2：bim系统对各个书写范例进行功能拆分，包括纸张的准备、纸张的布局、笔墨的调配、笔墨的放置、提笔的姿态、提笔的方法、起笔的顺序、起笔的分解、起笔的力度、运笔的速度、笔画的墨用量和/或握笔的松张程度；
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s3：学习者在触摸机的临摹区(10)进行临摹；
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s4：触摸机获取电子笔的位置信息、加速度信息、压力信息和重力信息，将这些信息处理，并在三维动画展示区(9)展示学习者的临摹效果；
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s5：bim系统将学习者的临摹效果信息与本地或云端的标准范例做对比，告知学习者的临摹差距。
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作为一种优选方案，s2中的临摹效果包括自行结构分析、整体架构布局、握笔姿态侧重、握力松张尺度、字形起笔方法、运笔力度掌控和行笔路径中的任意一种或多种。
[0024]
作为一种优选方案，还包括以下步骤：通过本地或云端存储的视频信息、文字信息或/和图片信息进行展示。
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综上所述，本发明具有以下有益效果：
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1、本发明提供了一种兼具可视化和引导性的科学性书法练习方法，有利于提高学习者的兴趣；
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2、本发明能让学习者体会到书法书写过程手部的用力方向、行进路径等，便于学习者进行模仿练习并科学提高其书写技巧；
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3、本发明在配套硬件中设置的位置传感器能够精准感知电子笔的即时位置，从而便于准确合成书写的轨迹路径，所设置的加速度传感器能够精准感知电子笔书写时的即时速率，从而便于获知每个笔画部分的行笔快慢，所设置的压力传感器能够精准感知电子笔各个笔画在书写时的压力反馈信息，从而便于获知各个笔画在书写时的落笔轻重，所设置的重力传感器能够精准感知电子笔的重力偏移和倾斜角度信息，从而便于测算合成出每个笔画书写时的行笔姿态；进而通过上述多元传感器的综合利用，该发明能够真实、准确、即时地复原书写者的书法特征并实现bim式的3d模拟再现；
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4、本发明提供的基于bim的书法教学方法还在配套硬件中设置有多项摄像头装置，可通过多角度地录制书写实况，从而合成立体化的教学视频，进而通过bim式3d模型展现与立体化实况视频的融合演示，大幅提高书法练习者的学习速度；
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5、本发明提供的基于bim的书法教学方法还在配套硬件中设置有比对系统，书写过程中通过采集书写者的各项数据信息并与临摹数据库中的目标原始信息进行比对，从而形成差异化评价，并通过语音提示等方式引导书写者的行笔方式，临摹完成后系统将自动生成该次临摹的综合评价，进而指导书写者的后续侧重练习方向，快速提升书法练习者的
练习效果。
附图说明
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图1是本发明实施例的触摸机的结构示意图；
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图2是本发明实施例的电子笔的结构示意图；
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其中：
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1、移动电源；2、无线传输模块；3、电子笔筒；4、位置传感器；5、加速度传感器；6、压力传感器；7、重力传感器；8、电子笔头；9、展示区；10、临摹区；11、bim菜单区；12、摄像头。
具体实施方式
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本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
[0036]
本说明书及权利要求的上下左右等方位名词，是结合附图以便于进一步说明，使得本申请更加方便理解，并不对本申请做出限定，在不同的场景中，上下、左右、里外均是相对而言。
[0037]
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0038]
本发明教学方法是由硬件和软件两部分构成，硬件主要是由一台触摸机和一个电子笔组成。触摸机中内置有电源、内存、固态硬盘和触摸屏等相关硬件，并在触摸机中安装有基于bim的书法教学软件，软件版本可以自动升级，也可以录制学习者的动态三维视频。电子笔是一支独立于触摸机的外置电子笔，并通过蓝牙与触摸机进行信息交互。触摸机的功能有三个：一、展示教学内容，演示教学方法，学习者可从bim库中调用所需要的书法学习技法和相关视频与图片，这个就是“教”的过程。二、学习者在触摸屏上临摹，电子笔通过无线蓝牙技术将握笔姿态和肌肉用力情况以立体画面的形式在显示屏中呈现出初学者的临摹效果。这就是“练”的过程。三、触摸机通过电子笔传输来的临摹动态数据与bim库中的标准数据进行对比，并通过相关算法计算模拟，最后以直观画面、语音提示或技术数据的形式告诉学习者书法学习的握笔姿态、运笔力度和行进路径等临摹差距，进而对握笔姿态、运笔力度和运笔方向做出调整。这就是学习和提高的过程。通过教与练，学习者的书法技能在反复演练中得到快速提高。
[0039]
本发明教学方法涉及到的触摸机，其运算能力、存储能力、播放像素、调用数据速度不低于当前主流平板电脑的配置，触摸机是本发明教学方法的核心，是基于bim库的软件载体，是实现临摹效果的硬件支撑。触摸屏是触摸机的显示和交互单元，触摸屏是学习者与bim库中学习资料交互信息的唯一通道，触摸屏不只是用手可以触摸，在用电子笔“临摹”时，触摸屏可以获取电子笔的书写速度，感知电子笔的书写姿态和书写力度与行笔方向。
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本发明教学方法涉及到的电子笔，是一个由多种传感器组成的能实现握笔姿态、运笔力度、行笔路径、文字架构和方位布局等数据采集的筒型结构，内置空间方位传感器、速度传感器、压力传感器6、重力传感器7等和能够实现数据信息传输的蓝牙模块。
[0041]
本发明教学方法涉及到的软件是基于bim技术的数据库，bim库涵盖各类大师的书
法影像学习资料，每类书法都包含以下板块：书法影像视频介绍，字形结构分析，整体架构布局，握笔姿态侧重，握力松张尺度，字形起笔方法，运笔力度掌控，行笔路径描摹，临摹效果分析，各板块均有影像介绍和三维动画演示。
[0042]
本发明教学方法涉及到的软件不仅实现上述功能，而且具有庞大数据库，除了前述功能之外，还有30000个常用字的存储容量，存储的每个字都有各类书写技巧和三维动画视频演示，都可以通过语音与文字实现查找，智能交互，已学内容优先缓存，具有播放速度多级可调，循环播放或任意播放。
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一种基于bim的书法教学方法，学习者可以从bim库中挑选自己喜欢的书法体的书写技巧讲解，通过语音、视频讲解或三维动画的方式获取详细内容，比如字形结构分析，整体架构布局，握笔姿态侧重，握力松张尺度，字形起笔方法，运笔力度掌控，行笔路径等，通过三维动画的模式近乎完美地复原书法大师们的书法精髓，让学习者有种身临其境的感受。学习者也可从搜索栏中通过文字或语音的形式直接调用和查找某些想临摹的字的各种书法体的书写技巧。这个过程就是“教和学”。学习者根据教和学的内容所获取的技巧，直接可以在触摸屏上临摹，电子笔通过无线蓝牙技术将临摹效果展示在屏幕小窗。屏幕小窗实时给出学习者的临摹差距和需要提高的内容，屏幕小窗也可以切换为临摹三维动画画面。并且告诉学习者书法学习的握笔姿态、运笔力度和行进路径等，进而在布局、握笔、运笔和行笔方向上做出适当调整。这个过程就是“思和练”[0044]
触摸机具有运算、存储、多级播放、录制、回放、动态数据获取、触摸屏触摸和获取书写信息的能力，并且能将这些数据信息和录制视频合成三维动画，能够将这些直观信息以画面的形式传递给学习者。
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触摸机触摸屏还可以在屏幕上有选择的给出颜色不同的描摹字帖，字帖颜色可选，字体可选。临摹时，字帖行笔路径痕迹与即将临摹的区域具有特定间隔，即将临摹区10域颜色以渐变方式导引行笔路径；
[0046]
电子笔集合了空间方位传感器、加速度传感器5、压力传感器6、重力传感器7等和能够实现数据信息传输的蓝牙模块，学习者在临摹时的各种信息数据通过电子笔的采集以蓝牙的形式传输给触摸机，并通过bim软件将这些信息以不同方式展示出来，这些方式包括：三维动画、视频、数据和语音提示等。
[0047]
电子笔在触摸屏上书写运动时，除了电子笔能够将笔杆上采集的数据传输给触摸机外，电子笔的特殊笔毛也会与触摸屏建立信息联系，触摸屏会感知到电子笔描摹的位置区域，行笔方向，覆盖范围，以及各点的覆盖力度，依次建立数据信息，为触摸机软件的数据处理和三维动画合成做好数据处理准备。
[0048]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。