用于采集互动教学数据的方法、装置和教师终端的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于采集互动教学数据的装置，包括：建立模块，其用于基于学生终端设备的设备标识建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系；发送模块，其用于以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性；接收模块，其用于以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果；解析模块，其用于按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果。本发明还提供了用于采集互动教学数据的方法和教师终端。
【专利说明】
用于采集互动教学数据的方法、装置和教师终端
技术领域
[0001]本发明涉及计算机网络应用领域，特别涉及一种对互动教学过程中产生的相关数据进行采集的技术。
【背景技术】
[0002]教育信息化(e-learning)是近来计算机网络应用中的一个热点领域，大体可以分为学员信息管理系统和学习管理系统。学习管理系统(Learning Management System,LMS)通过电子化、网络化的手段实现对教学课程或培训项目的管理、交付、存档、跟踪、报告等功會K。
[0003]学习管理系统的重要功能之一是对学生(或学员)在互动式教学过程中产生的学习数据进行管理。然而在实际应用中，现有的学习管理系统在学习数据的采集和管理方面依然存在以下问题。
[0004]首先，需要以平板电脑、手机等具有互联网连接功能的智能设备作为学生终端来采集数据。此种方式存在以下多项不足。
[0005]第一，对课堂的网络环境要求高:需要教室环境中具有稳定的无线互联网环境，制约了应用的灵活性。
[0006]第二，学生终端的成本高、耗电量大:平板电脑、手机等智能移动设备的成本加高，提高了互动教学系统的使用成本，并且需要频繁充电，影响系统使用的便捷性。
[0007]第三，学生终端的管理难度大:要求为每个学生配备一台固定的学生终端，由学生本人管理设备，无法实现学生终端的集中化管理，提高了设备丢失、故障的风险。
[0008]同时，现有的学习管理系统在互动教学数据采集和处理方面也存在以下缺陷。
[0009]第一，学生信息采集或匹配困难，无法根据出勤情况实时、快速地获得参与教学的学生信息。
[0010]第二，数据采集效率低，未实现批量化的数据采集，降低了互动教学的效率。
[0011 ]第三，未能实现互动教学数据的系统化、网络化存储，限制了对互动教学数据的后期分析和应用扩展。
[0012]因此，本领域需要一种新的技术方案以改进现有技术中的上述不足。
【发明内容】
[0013]本发明要解决的一个技术问题是提供一种采集互动教学数据的技术方案，在不依赖互联网网络环境和智能移动终端的前提下，实现学生终端与应出勤学生信息的即时匹配，并且实现对多个学生的互动教学数据的批量化采集。
[0014]为了解决上述技术问题，一种用于采集互动教学数据的装置包括:建立模块，其用于基于学生终端设备的设备标识建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系；发送模块，其用于以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性;接收模块，其用于以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果;解析模块，其用于按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果O
[0015]优选地，所述建立模块包括:名单获取模块，其用于获取应出勤学生的名单;编号分配模块，其用于为名单中的学生信息分配对应的学生课堂编号;信息提供模块，其用于将名单中的各个学生信息以及对应的学生课堂编号提供给显示设备进行展示；消息接收模块，其用于从学生终端接收签到消息，所述签到消息包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识;关系建立模块，其用于根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息的对应关系。
[0016]优选地，所述学生信息包括学生姓名。
[0017]优选地，所述建立模块进一步包括:标识提供模块，其用于将已建立与学生信息对应关系的学生终端设备标识提供给显示设备进行展示。
[0018]优选地，所述装置还包括:解除模块，其用于在完成答题消息的接收后，按照预定的规则解除学生终端和学生信息之间的对应关系。
[0019]优选地，所述预定的规则为在规定的时间解除学生终端和学生信息之间的对应关系O
[0020]优选地，所述发送模块包括:发送控制模块，其用于采用倒计时或人工触发的方式控制答题指令的发送时机。
[0021]优选地，所述装置还包括:抽取模块，其用于从已建立与学生终端设备标识对应关系的学生信息中抽取应作答学生的信息；筛选模块，其用于根据与应作答学生信息对应的学生终端设备标识，对接收到的答题消息进行筛选，忽略来自设备标识不匹配的学生终端的答题消息。
[0022]优选地，所述解析模块包括:统计模块，其用于根据从答题消息中解析得到的学生终端设备标识和题目编号对答题结果进行分类，并据此统计每道题目的答题结果提交进度。
[0023]本发明还提供了一种用于从学生终端采集互动教学数据的教师终端，包括存储模块、显示接口模块、本地通信模块;其中，所述存储模块用于保存基本数据，所述基本数据包括学生名单、教材内容;所述显示接口模块用于向显示设备提供需要展示的数据;所述本地通信模块用于与各个学生终端进行通信，以向学生终端发送指令，并接收来自学生终端的数据消息;所述教师终端还包括匹配/签到模块，其用于:根据学生名单中的学生信息为每个应出勤学生分配对应的学生课堂编号；向所述显示接口模块提供所述学生信息和对应的学生课堂编号;通过来自所述本地通信模块的签到消息获得各个学生终端的设备标识以及对应的学生课堂编号;根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息之间的对应关系；其中，所述存储模块还用于保存所述学生终端设备标识与学生信息之间的对应关系。
[0024]优选地，所述本地通信模块进一步用于:向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性;接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果;所述教师终端还包括统计处理模块，其用于:根据学生终端设备标识和题目编号对答题结果进行统计，以得到统计数据。
[0025]优选地，所述教师终端还包括交互控制模块，其用于:对本地通信模块与学生终端的通信进行控制;对显示接口模块向显示设备提供数据进行控制。
[0026]优选地，所述教师终端还包括上传/下载模块，其用于:从应用服务器下载所述基本数据，并向所述应用服务器上传所述统计数据。
[0027]优选地，所述本地通信模块与基站设备耦接，以实现与所述学生终端的无线通信。
[0028]本发明还提供了一种用于采集互动教学数据的装置，包括:存储器;处理器，其与所述处理器耦接，用于:基于学生终端设备的设备标识建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系；以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性；以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果;按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果。
[0029]优选地，所述处理器还用于:获取应出勤学生的名单;为名单中的学生信息分配对应的学生课堂编号;将名单中的各个学生信息以及对应的学生课堂编号提供给显示设备进行展示;从学生终端接收签到消息，所述签到消息包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识;根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息的对应关系。
[0030]本发明还提供了一种用于采集互动教学数据的方法，包括:基于学生终端设备的设备标识，建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系；以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性；以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果;按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果。
[0031]优选地，所述建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系的步骤包括:获取应出勤学生的名单;为名单中的学生信息分配对应的学生课堂编号;将名单中的各个学生信息以及对应的学生课堂编号提供给显示设备进行展示；从学生终端接收签到消息，所述签到消息包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识;根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息的对应关系。
[0032]优选地，所述学生信息包括学生姓名。
[0033]优选地，所述建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系的步骤进一步包括:将已建立与学生信息对应关系的学生终端设备标识提供给显示设备进行展示。
[0034]优选地，所述方法还包括:在完成答题消息的接收后，按照预定的规则解除学生终端和学生信息之间的对应关系。
[0035]优选地，所述预定的规则为在规定的时间解除学生终端和学生信息之间的对应关系O
[0036]优选地，所述以无线方式向学生终端发出答题指令的步骤包括:采用倒计时或人工触发的方式控制答题指令的发送时机。
[0037]优选地，所述方法还包括:从已建立与学生终端设备标识对应关系的学生信息中抽取应作答学生的信息;根据与应作答学生信息对应的学生终端设备标识，对接收到的答题消息进行筛选，忽略来自设备标识不匹配的学生终端的答题消息。
[0038]优选地，所述按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析的步骤包括:根据从答题消息中解析得到的学生终端设备标识和题目编号对答题结果进行分类，并据此统计每道题目的答题结果提交进度。
[0039]通过本发明提供的技术方案可以获得以下技术效果:I)实现了应出勤学生信息与低成本学生终端的即时绑定，在不依赖互联网网络环境的前提下，就可以实现对学生出勤、答题等互动教学数据的准确、高效采集，减低了系统成本，并且提高了系统应用的灵活性；2)实现了对来自不同学生终端的答题数据的批量化采集，提高了数据采集的效率，并且在互动教学过程中兼顾不同水平学生的答题速度，改善了教学效果;3)根据互联网连接情况，灵活地将互动教学数据同步到网络中的应用服务器，确保数据的完整性与安全性，并且可以实现更为丰富的互动教学应用
【附图说明】
[0040]图1示出了本发明提供的一种学习管理系统的示意图。
[0041 ]图2示出了本发明提供的一种采集互动教学数据的方法的流程图。
[0042]图3示出了在学习管理系统中的显示设备上呈现的答题界面的实例。
[0043]图4示出了在学习管理系统中的教师终端上呈现的批量答题数据采集进度界面的实例。
[0044]图5示出了本发明提供的一种建立学生终端与学生信息对应关系的方法流程图。
[0045]图6示出了在学习管理系统中的显示设备上呈现的学生签到界面的实例。
[0046]图7示出了本发明提供的一种教师终端的具体结构框图。
[0047]图8示出了本发明提供的一种学生终端的具体结构框图。
[0048]图9示出了本发明提供的一种基站的具体结构框图。
[0049]图10示出了本发明提供的另一种教师终端的具体结构框图。
【具体实施方式】
[0050]以下结合附图通过实施例的形式来描述本发明的具体实施例，以便于本领域技术人员理解本发明的目的、技术方案和优点。本领域技术人员可以理解，以实施例的形式描述的【具体实施方式】仅仅是示例性的，不应理解为对本发明保护范围的限定。
[0051]图1示出了本发明提供的一种学习管理系统的示意图，该学习管理系统用于对教师与学生在互动教学过程产生的各种数据进行采集，并进而实现存储、统计、上传等处理，以解决现有技术中存在的对课堂网络环境要求高、学生终端成本高并且信息匹配困难、数据采集效率低等技术缺陷。
[0052]首先，本发明中的学习管理系统包括教师终端、学生终端、显示设备。
[0053]教师终端可以是能够实现本发明中描述的对应功能的各种专用或通用计算机设备，包括但不限于运行有MS-Windows、Mac OS、Linux等操作系统的个人计算机或者运行有AndroicU1S等操作系统的便携设备，本发明对此并不做出限制。
[0054]在学习管理系统或互动教学系统中，典型的显示设备包括投影仪、大尺寸平板显示器等，其可以采用各种有线或无线的方式与教师终端相连接，这些连接方式包括VGA、HDMI等有线接口技术以及DLNA、AirPlay等无线传输技术，本发明对此并不做出限制。
[0055]学生终端(也可以称为答题器或其他术语)可以是能够实现本发明中描述的对应功能的通用设备或定制化设备。学生终端具有无线通信功能，可以通过无线链路与教师终端进行通信，接收来自教师终端的签到、答题、抢答、抽答等指令，并将学生在学生终端上输入的相关数据反馈给教师终端。在一个优选实施例中，学生终端采用低功耗单片机技术实现，以使其具有更长的工作时间。
[0056]在一个优选实施例中，本发明中的学习管理系统还包括基站，用于与多个学生终端设备进行无线通信。优选地，该基站可以工作在中心频率为433.92MHz、2.450GHz、5.800GHz等的ISM( Industrial Scientific Medical，工业-科学-医学)频段，利用定制化的专用传输协议与学生终端进行无线数据传输，实现互动教学数据的高效、安全传输。在一个实施例中，基站可以作为外围设备，通过通用串行总线(USB)接口与教师终端相连接;在另一个实施例中，基站和教师终端也可以通过局域网(例如，通过路由器)基于TCP/IP协议进行数据交换，本发明对此并不做出限制。
[0057]在一个优选实施例中，本发明中的学习管理系统还包括应用服务器，用于对教材、学生名单、答题结果、教学统计等数据进行网络化存储，一方面能够确保数据的完整性与安全性，另一方面还可以基于所存储的数据实现更为丰富的互动教学应用，例如，为教师提供基于Web的教材开发和备课工具，通过手机软件(APP)向学生家长推送学生的学情报告等。对应地，在本发明中的学习管理系统中还可以包括教材编辑终端以及运行有专用手机软件的移动设备，以分别供教师、学生、学生家长等不同角色的系统用户使用。
[0058]本领域技术人员可以理解，以上对于本发明中的学习管理系统的描述是示例性的，在不脱离本发明的精神的前提下，可以采用具有类似功能的其他系统组成单元来替换、组合或拆分上述系统组成单元，本发明对此并不做出限制。
[0059]图2示出了本发明提供的一种采集互动教学数据的方法的流程图，该方法可以由本发明中的教师终端执行并且包括步骤201-204。
[0060]在步骤201中，基于学生终端设备的设备标识，建立各个学生终端与各个学生信息之间的对应关系。
[0061]如上文所述，在现有技术中，通常需要为每个学生配备一台固定的学生终端，并且将该学生终端与学生的信息绑定，因此存在设备成本高、不便于集中管理等问题。
[0062]本发明提出了另一种学生终端的使用方式。首先，在课前将未经绑定的学生终端分发给每个学生，然后在正式授课前建立学生终端与学生信息(例如，学生姓名)之间的对应关系，从而实现每台终端设备与学生信息的绑定。另外，这一操作还实现了每个应出勤学生的签到步骤。
[0063]可以利用设备标识来识别每台学生终端设备。下文将结合附图描述建立学生终端与学生信息对应关系的具体方法。
[0064]在步骤202中，以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性。
[0065]在完成学生终端的绑定和应出勤学生的签到后，可以根据教学进度和互动的需要，从教师终端向各个已绑定的学生终端发送答题指令消息。在一个优选的实施例中，教师终端通过基站以广播的方式向各个学生终端发出答题指令，以提高无线通信的效率。
[0066]所述答题指令中可以包括“题目编号”和“题目属性”信息。
[0067]题目编号对应于待接收答题结果的题目。在本发明中，题目编号信息可以包括一个或多个题目的编号:当答题指令包括单个题目编号时，系统被设置为单题答题模式，当答题指令包括多个题目编号时，系统被设置为批量答题模式。本领域技术人员可以理解，在批量答题模式中，除了明确地将每个题目的编号广播给学生终端外，还可以采用其他方式在答题指令消息中表示多个待答题目的编号，例如，首道待答题目的编号和待答题目的总数，首道和最后一道待答题目的编号等等。图3示出了在向生终端发出答题指令的同时，在系统中的显示设备上呈现的题目内容的实例。优选地，还可以同时显示对学生提交答题消息的统计情况以及答题时间计时，以增加教学的互动效果。
[0068]题目属性对应于各个题目的类型，例如，单选题、多选题、判断题等等。在一个实施例中，可以针对不同的题目类型预先设定对应的题目类型编号，以方便在学生终端中对题目属性参数的解析。
[0069]在一个实施例中，可以采用倒计时或人工触发的方式控制答题指令的发送时机，以实现抢答功能。在这个实施例中，优选地，还可以将与抢答触发机制对应的状态信息(例如，倒计时读秒信息、抢答状态等)以图形界面的形式呈现在显示设备上。
[0070]在步骤203中，以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果。
[0071]学生在完成一道题目的作答操作后，可以点击答题器上例如“0K”这样的确认按键以通知学生终端已经完成作答。然后，学生终端将包括有学生终端设备标识、题目编号和答题结果的答题消息发送给教师终端。教师终端在接收到来自各个学生终端的答题消息后，对应对各个消息进行解析，以提取对应的答题数据。
[0072]在另一个优选的实施例中，来自学生终端的答题消息中还可以包括答题时间。例如，可以通过设置在学生终端中的计时器获得学生每次完成答题的时间。
[0073]可以采用多种方式控制答题消息的接收操作。举例而言，可以通过在教师终端上点击对应的按键(例如，软件界面中的虚拟按键)来停止接收答题消息，也可以在接收到预定数目的有效答题消息后，自动停止接收答题消息。
[0074]在另一个实施例中，还可以利用在步骤201中获得信息，实现抽答功能。例如，可以根据已绑定学生终端的设备标识或已签到学生的姓名实现抽签算法。在这个实施例中，在获得抽中学生的姓名以及对应的学生终端设备标识后，可以仅对来自对应学生终端的答题消息进行处理，并忽略来自设备标识不匹配的学生终端的答题消息。如上文所述，也可以优选地以图形界面的形式将抽中学生的信息呈现在显示设备上。
[0075]在步骤204中，按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果。
[0076]由于多种原因，学生可能需要修改已作答的题目答案，系统应该支持这种修改操作。例如，在对接收的答题消息进行解析后，首先判断针对一个特定的学生终端标识，是否之前已经接收到的应作答题目的答题结果。如果判断为“否”，则确定该答题消息是该学生终端对该题目的首次作答，除记录答题结果外，还将对已作答学生计数加I;如果判断结果为“是”，则仅修改对应的答题结果记录。
[0077]在一个优选的实施例中，可以通过教师终端或显示设备呈现所统计的已作答学生的数目，从而实时地反馈答题数据的采集情况。
[0078]在另一个优选的实施例中，可以对多道题目的答题数据进行批量化采集以提高数据采集的效率。在这个实施例中，可以基于从答题消息中解析得到的学生终端设备标识和题目编号对答题结果进行分类，并据此统计每道题目的答题结果提交进度。图4示出了在学习管理系统中的教师终端上呈现的批量答题数据采集进度界面的实例。
[0079]在完成答题结果的接收、解析、记录操作后，可以将各个学生的答题结果与预先存储的正确答案数据进行比较和统计，以获得针对每个学生、每道题目、全部题目等的答题正确率信息。在一个实施例中，还可以对每台学生终端的答题速度、修改答题结果的次数或频率等进行统计，从而可以根据该数据确定每个学生的学习能力素质模型。
[0080]图5示出了本发明提供的一种建立学生终端与学生姓名对应关系的具体方法流程图，该方法可以由本发明中的教师终端执行并且包括步骤501-505。
[0081 ] 步骤501:获取应出勤学生的名单。
[0082]举例而言，可以在具有互联网连接的情况下，从应用服务器下载需要的应出勤学生的名单，还可以进一步根据是否有新报入或临时调课的学生，对名单做出调整。优选地，应出勤学生的名单可以采用MS-Excel数据表格的形式实现，以方便对各个数据项的处理和导入/导出操作。在数据项设置上，应出勤学生名单的数据表格除了包括学生姓名以外，还可以包括学号、首要联系人电话等基本信息数据项。
[0083]在一个优选实施例中，应出勤学生名单中设置有“学生课堂编号”数据项，从而可以根据本发明中提出的技术方案实现对学生终端的即时绑定以及学生的出勤签到功能。
[0084]步骤502:为名单中的学生信息分配对应的学生课堂编号。
[0085]可以根据各种规则为每个应出勤学生分配学生课堂编号。在一个实施例中，可以简单地根据学生信息(例如，学生姓名)在名单中的排序顺序地分配学生课堂编号。在另一个实施例中，可以根据每个学生学号的排序结果顺序地分配学生课堂编号。在另一个实施例中，可以随机地为每个学生分配一个学生课堂编号。在另一个实施例中，还可以根据学生在教室中的座次来分配学生课堂编号。
[0086]在一个优选实施例中，无论采用何种规则来分配学生课堂编号，所得到的学生编号均从1(或01、001等)作为开始，并且以应出勤学生的总人数n(例如，23、023等)作为结束，以方便后续对出勤结果的统计等操作。
[0087]步骤503:将名单中的各个学生信息以及对应的学生课堂编号提供给显示设备进行展示。
[0088]在完成向学生姓名分配学生课堂编号后，成对地将各个应出勤学生的信息以及对应的学生课堂编号通过显示设备(例如，投影仪)进行展示。在一个优选实施例中，还可以同时在显示设备上展示应出勤学生的总数和已完成签到的学生人数。
[0089]步骤504:从学生终端接收签到消息，所述签到消息包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识。
[0090]每一个应出勤学生根据显示的学生信息找到其对应的学生课堂编号，并在自己的学生终端上输入其对应的学生课堂编号，然后再按下例如“0K”这样的确认按键。此时，学生终端将向教师终端发送包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识的签到消息。一般而言，学生终端的设备标识可以是由设备的生产厂商在出厂前设置的，以确保其唯一性。
[0091]在一个实施例中，如上文所示，签到消息的传输是通过与教师终端相连接或者可以与教师终端进行通信的基站设备实现的。具体而言，基站首先以无线的方式从各个学生终端接收包含有签到消息的数据包，然后再将该数据包转发给教师终端。在一个实施例中，在转发之前，基站可以根据对应的传输协议对数据包进行解析。在另一个实施例中，基站可以直接将数据包透明传输给教师终端，然后由教师终端根据对应的传输协议对数据包进行解析。
[0092]步骤505:根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息的对应关系。
[0093]在通过签到消息获得学生课堂编号与学生课堂编号的对应后，以学生课堂编号为中间变量，建立学生课堂编号与学生姓名的对应关系，并将“学生姓名-学生课堂编号-学生终端设备标识”三者的对应关系保存起来。此后，在收到来自学生终端的答题结果等消息时，就可以根据上述对应关系查询获得与发送该消息的学生终端对应的学生姓名。
[0094]图6示出了在显示设备上呈现的一个示例性的学生签到界面。在图6中，示出了每个学生的姓名以及对应的学生课堂编号，其中完成签到操作的学生信息用实心标签显示，未完成签到操作的学生信息用空心标签显示。在一个优选的实施例中，对于完成绑定/签到操作的学生终端，还可以在其标签中显示对应的学生终端设备标识。此外，还可以对绑定/签到操作设置额外的规则，例如，在每次课前签到环节中只允许每台学生进行一次操作，在规定的时间(例如，每天0:00)解除全部学生终端的绑定，等等。
[0095]本领域技术人员可以理解，这里结合图5-6描述的建立学生终端与学生姓名对应关系的方法仅仅是示例性的，在不脱离本发明的精神的前提下，也可以采用其他方式基于学生终端的设备标识来建立学生终端与学生信息之间的对应关系，从而实现对学生终端设备的绑定。
[0096]上述操作一方面完成了学生终端和学生信息的现场匹配工作，解决了学生信息和设备或软件信息匹配操作复杂这一问题，另一方面通过电子化的手段实现了对应出勤学生的签到操作，使学习管理系统可以方便、准确地采集到学生的出勤数据，丰富了学习管理系统的功能。
[0097]图7示出了本发明提供的一种教师终端的具体结构框图。
[0098]如图7所示，首选，本发明中的教师终端可以包括存储模块、显示接口模块、本地通信模块、匹配/签到模块。
[0099]存储模块保存来自应用服务器的学生名单、教材等基本数据，来自学生终端的设备标识、学生课堂编号、学生题目作答等互动教学数据，以及对出勤率、答题正确率、答题速度等统计数据。优选地，上述各种数据可以采用MS-Excel数据表格的形式保存，以方便对各个数据项的处理和导入/导出操作。
[0100]显示接口模块实现与投影仪、大尺寸平板显示器等显示设备的耦接，从而向显示设备提供需要展示的各种互动教学数据。如上所述，常用的显示接口包括VGA、HDMI等有线方式以及DLNA、AirPlay等无线方式。
[0101]本地通信模块实现与教室中的各个学生终端的通信。所述通信可以采用无线的方式。在一种优选实施例中，本地通信模块可以与一个基站设备耦接(例如，通过USB接口等有线计算机外设的方式，或者通过路由器等网络化的方式，或者通过蓝牙等无线PAN方式)。如上文所述，基站则可以工作在ISM频段，并利用定制化的专用传输协议与学生终端进行无线数据传输，实现答题指令等的广播以及签到消息、答题消息等的接收。
[0102]匹配/签到模块用于根据学生信息(例如，学生姓名)分配学生课堂编号后，并且在通过签到消息获得学生终端设备标识和通过学生终端输入的学生课堂编号后，以学生课堂编号为中间变量，建立学生终端设备设备标识与学生信息的对应关系。匹配/签到模块完成设备匹配和学生签到操作后，实现了学生终端与学生信息的绑定，并且完成了应出勤学生的电子化签到。
[0103]进一步地，本发明中的教师终端还可以包括统计处理模块、交互控制模块、上传/下载模块。
[0104]统计处理模块用于对从学生终端采集的各种答题数据进行统计处理操作，例如，针对每一个题目统计已作答学生的数目，统计学生作答结果的分布情况，统计单个或全部题目/学生的答题正确率、答题速度，学生答题正确率排名等等。
[0105]交互控制模块用于控制教师终端与学生终端的交互操作，例如启动、停止签到或答题操作，并且控制在显示设备上呈现的各种互动教学数据的显示情况。在一个实施例中，交互控制模块可以根据从学生终端接收到的答题消息的数目，控制所显示的题目内容，从而如上文所示，可以通过流水线的方式采集多个题目的答题数据，提高互动教学数据采集的效率。
[0106]上传/下载模块用于从应用服务器下载教材、学生名单、课程信息等基本教学数据，并且在具有互联网连接的情况下，还可以将采集到的和/或统计处理得到的互动教学数据同步到网络中的应用服务器，确保数据的完整性与安全性，并且可以基于所存储的数据实现更为丰富的互动教学应用。可以以多种方式实现从教师终端向应用服务器同步数据，例如可以在具有互联网连接的情况下自动将未上传的数据同步到应用服务器，也可以根据需要在在具有互联网连接的情况下手动触发数据的上传。
[0107]图8示出了本发明提供的一种学生终端的具体结构框图。
[0108]本发明中的学生终端可以包括输入模块、无线通信模块、显示模块、设备标识模块。
[0109]输入模块用于接收学生通过学生终端的键盘输入的键盘消息编码。
[0110]无线通信模块用于与教室内设置的基站、无线路由器等设备进行通信，通过无线链路发送和接收数据包。数据包中可以包括各种用于实现互动教学功能的消息。
[0111]显示模块用于根据从教师终端接收到的各种指令和消息以及从输入模块接收到的按键编码消息提供对应的显示信息，包括但不限于:需作答题目总数、当前应作答题目编号、已输入答案等交互信息以及“确认”、“取消”等状态信息。
[0112]设备标识模块用于提供每台学生终端的设备标识，以在学习管理系统中唯一地识别每台学生终端设备。举例而言，学生终端的标识可以是具有固定长度的字符串，也可以是数字形式的设备编号，本发明对此并不做出限制。
[0113]图9示出了本发明提供的一种基站的具体结构框图。
[0114]本发明中的基站可以包括无线通信模块、上位机通信模块、通信控制模块。
[0115]基站中的无线通信模块与学生终端中的无线通信模块对应，为无线信号覆盖范围的学生终端提供通信条件。需要注意，为了支持与多台学生终端进行通信，基站中的无线通信模块需要具有多址接入的能力。在一个实施例中，可以在物理层(PHY)采用直接序列扩频(DSSS)或调频扩频(rass)等扩频传输技术并在介质访问控制层(MAC)采用带冲突检测的载波监听多址接入技术(CSMA/⑶)，来实现对多个无线终端的多址接入。本领域技术人员可以理解，也可以采用其他的无线传输技术来支持基站与学生终端的无线通信。
[0116]上位机通信模块实现与教师终端的通信，其接收来自教师终端的开始/停止签到、开始/停止答题等待发送给学生终端的指令消息，并将来自学生终端的签到、答题等消息转发至教师终端。如上文所述，在一个实施例中，上位机通信模块能够以透明传输的方式向教师终端发送或从教师终端接收数据包，由教师终端或学生终端执行对数据包内消息的解析，以提高基站设备的数据处理效率，降低传输延迟。
[0117]通信控制模块实现对无线终端与基站之间的无线通信链路以及基站与上位机(即，教师终端)之间的数据传输进行控制和协调，保证在教师终端与多个学生终端之间数据转发功能的实现。
[0118]图10示出了本发明提供的另一种教师终端的具体结构框图。
[0119]本发明提供的另一种教师终端包括处理器以及与其耦接的存储器，其中，该处理器可以被配置为执行本发明中描述的教师终端的各种操作功能，这里不再赘述。
[0120]本领域技术人员还应当理解，结合本发明公开的各个实施例描述的各种示例性的方法步骤和单元均可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件的可交换性，上文中各种示例性的步骤和单元均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，则取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为引起与本发明的范围的偏离。
[0121]此外，可以使用被设计为执行本发明所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件部件或其任意组合来实现或执行结合本发明公开的各个方面所描述的各种示例性的逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者，处理器也可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。
[0122]本发明说明书中使用的“示例/示例性/例如”等表示用作例子、例证或说明。说明书中被描述为“示例性”的任何技术方案不应被解释为比其它技术方案更优选或更具优势。
[0123]本发明提供了对所公开的技术内容的以上描述，以使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域技术人员而言，对这些技术内容的很多修改和变形都是显而易见的，并且本发明所定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神或范围的基础上适用于其它实施例。因此，本发明并不限于上文所示的具体实施例，而是应与符合本发明公开的发明构思的最广范围相一致。
【主权项】
1.一种用于采集互动教学数据的装置，其特征在于，包括: 建立模块，其用于基于学生终端设备的设备标识建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系； 发送模块，其用于以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性； 接收模块，其用于以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果； 解析模块，其用于按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述建立模块包括: 名单获取模块，其用于获取应出勤学生的名单； 编号分配模块，其用于为名单中的学生信息分配对应的学生课堂编号； 信息提供模块，其用于将名单中的各个学生信息以及对应的学生课堂编号提供给显示设备进行展示； 消息接收模块，其用于从学生终端接收签到消息，所述签到消息包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识； 关系建立模块，其用于根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息的对应关系。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述建立模块进一步包括: 标识提供模块，其用于将已建立与学生信息对应关系的学生终端设备标识提供给显示设备进行展示。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括:解除模块，其用于在完成答题消息的接收后，按照预定的规则解除学生终端和学生信息之间的对应关系。5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括: 抽取模块，其用于从已建立与学生终端设备标识对应关系的学生信息中抽取应作答学生的信息； 筛选模块，其用于根据与应作答学生信息对应的学生终端设备标识，对接收到的答题消息进行筛选，忽略来自设备标识不匹配的学生终端的答题消息。6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述解析模块包括: 统计模块，其用于根据从答题消息中解析得到的学生终端设备标识和题目编号对答题结果进行分类，并据此统计每道题目的答题结果提交进度。7.一种用于从学生终端采集互动教学数据的教师终端，包括存储模块、显示接口模块、本地通信模块； 其中，所述存储模块用于保存基本数据，所述基本数据包括学生名单、教材内容;所述显示接口模块用于向显示设备提供需要展示的数据;所述本地通信模块用于与各个学生终端进行通信，以向学生终端发送指令，并接收来自学生终端的数据消息； 其特征在于，所述教师终端还包括匹配/签到模块，其用于:根据学生名单中的学生信息为每个应出勤学生分配对应的学生课堂编号；向所述显示接口模块提供所述学生信息和对应的学生课堂编号;通过来自所述本地通信模块的签到消息获得各个学生终端的设备标识以及对应的学生课堂编号;根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息之间的对应关系； 其中，所述存储模块还用于保存所述学生终端设备标识与学生信息之间的对应关系。8.如权利要求7所述的教师终端，其特征在于: 所述本地通信模块进一步用于:向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性;接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果； 所述教师终端还包括统计处理模块，其用于:根据学生终端设备标识和题目编号对答题结果进行统计，以得到统计数据。9.一种用于采集互动教学数据的方法，其特征在于，包括: 基于学生终端设备的设备标识，建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系; 以无线方式向学生终端发出答题指令，所述答题指令包括题目编号和题目属性； 以无线方式接收来自各个学生终端的答题消息，所述答题消息包括学生终端设备标识、题目编号和答题结果； 按照预定的消息编码规则对接收的答题消息进行解析，根据学生终端设备标识统计已作答学生数，并记录各个答题结果。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述建立各个学生终端设备与各个学生信息之间的对应关系的步骤包括: 获取应出勤学生的名单； 为名单中的学生信息分配对应的学生课堂编号； 将名单中的各个学生信息以及对应的学生课堂编号提供给显示设备进行展示； 从学生终端接收签到消息，所述签到消息包括学生课堂编号以及对应的学生终端设备标识； 根据接收到的学生课堂编号，建立学生终端设备标识与学生信息的对应关系。
【文档编号】G09B7/02GK105931514SQ201610537835
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】王专, 龚勇谋, 李琳波, 汪五海, 张腾飞, 梁爽, 殷玲玲
【申请人】北京圣合软件科技有限公司