一种基于云计算智能互动教学系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于云计算智能互动教学系统，包括云中心、云教室管理单元、云交互单元、老师终端、学生终端和大屏显示器，所述的云教室管理单元实现教学资源自动实时碎片化为以每页课件、板书为颗粒度的微课程，并为每一段微课程增加关联相应音视频、笔记、课件信息，云教室管理单元的信息数据通过云中心获取并进行处理，云教室管理单元就处理后数据传送到云交互单元，云交互单元并与老师终端和学生终端进行数据互送，老师终端和学生终端之间可以相互传送，并可以通过手势识别技术在大屏显示器上进行互动交流，增强授课的互动性。本发明体现教学中人、技术、资源和环境之间的高度耦合，创造高效的互动、合作、分享和再利用的学习环境。
【专利说明】
一种基于云计算智能互动教学系统
技术领域
[0001]本发明涉及教学技术领域，具体属于一种基于云计算智能互动教学系统。
【背景技术】
[0002]在互联网快速发展的今天，网络的更新换代更是日新月异，直至发展到今天的以服务为主要功能的新一代网络。教育领域的发展也顺应了这个趋势，由20世纪末期21世纪初期出现的计算机辅助教学即传统的电子教室，逐渐过渡到近几年炙手可热的以云计算为支撑的智能云教室。2008年3月我国清华大学加入了“云计算”计划，这也标志着云计算正式进入我国教育研究的领域。2009年在中国教育技术协会所举办的年会上“云计算辅助教学”(CCAI)和“云计算辅助教育”(CCBE)的概念被首次提出。其含义是在“云”环境下，充分利用云服务平台构建个性化的教学环境，以辅助教师教学，促进教师和学生之间的交流，促进学生协作学习，这也是计算机辅助教学的延伸和新的发展。2009年5月全国首届“云计算辅助教学”高级培训在上海举行，“云计算”环境下的教学设计理念和行动开始向全国推广。近年来，随着这些理念在国内的大力推广，以云计算为重要技术依托的智能云教室系统也应运而生。随着新技术的发展和教育对学生能力要求的进一步提高，传统PC教室面临着资源储备不足、优质资源难共享、区域教育发展不均等问题已不能满足教学需要。针对这些问题，我们提出智能云教室的概念。智能云教室注重教室设备的智能化，体现教学中人、技术、资源和环境之间的高度耦合，创造高效的互动、合作、分享和再利用的学习环境。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明的目的是提供了一种基于云计算智能互动教学系统，向用户提供所需的服务，将分散的异构计算资源整合为一个虚拟化的，可统一调度，按需使用的计算平台，从而大大提高信息资源的利用率，以智能交互技术、视频自动碎片化关联及智能搜索技术和云技术为依托，实现教学互动互联。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]—种基于云计算智能互动教学系统，该系统包括云中心、云教室管理单元、云交互单元、老师终端、学生终端和大屏显示器，其中该学生终端包括内容题目显示开关、图文控制开关、学生批改开关、词典控制开关、触摸屏开关、手写控制开关和多媒体播放开关若干功能开关，该若干功能开关均由学生终端控制并与云交互单元连接传送，其中该教师终端包括控制模块和数据传送模块，该控制模块可实现对该若干学生终端进行命令控制，该命令控制包括对该若干学生终端的开机、关机、关屏、显示内容、手写允许、手写格式、同步翻页、分组讨论、学生互相批改，并通过操作数据传送模块传送给学生终端；所述的云教室管理单元实现教学资源自动实时碎片化为以每页课件、板书为颗粒度的微课程，并为每一段微课程增加关联相应音视频、笔记、课件信息，云教室管理单元的信息数据通过云中心获取并进行处理，云教室管理单元就处理后数据传送到云交互单元，云交互单元并与老师终端和学生终端进行数据互送，老师终端和学生终端之间可以相互传送，并可以通过手势识别技术在大屏显示器上进行互动交流，增强授课的互动性，系统应用将引入实时智能知识切片、基于内容的视频标注、全维度的信息记录和全索引技术以解决该问题，实时智能知识切片技术依据自然语言处理技术，将教学内容实时记录并自动碎片化为知识切片，形成微课程。
[0006]所述的云教室管理单元是基于内容的视频标注技术、关联匹配技术以及牵引技术，由运动检测确定的每帧图像的待分割区域和背景区域作为先验信息运用MRF建立分割模型，再通过MRF-MAP框架实现视频碎片化分割；接着再提取这些分割出的视频中的颜色、纹理等特征；同时提取出相应的音频特征，包括有时域特征、频域特征和声学感知特征，接着将视频与音频的特征通过CCA映射到同一个子空间实现内容关联，最后利用流形排序算法实现高效的智能检索，然后利用深度学习技术以半监督的方式实现碎片化资源的语义标注获得对应的标签，最后利用流形排序算法实现高效的智能检索。
[0007]所述老师终端和学生终端用户登陆、注册与签到采用虹膜识别技术来鉴定其身份，这样的认证机制可以保障系统的信息安全，减少繁冗的人工操作。
[0008]与已有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0009]本发明将分散的异构计算资源整合为一个虚拟化的，可统一调度，按需使用的计算平台，从而大大提高信息资源的利用率，以智能交互技术、视频自动碎片化关联及智能搜索技术和云技术为依托，实现教学互动互联；虹膜识别技术和手势识别技术的应用，虹膜识别技术可以使登陆注册与签到等环节更加高效，摆脱了繁冗的人工操作，提高了系统的安全性，手势识别技术可以极大地提高授课环节的互动性，摆脱了需要佩戴特殊设备的局限；通过多模态识别技术实现视频与音频数据的智能关联，再利用深度学习技术以半监督或有监督的方式实现碎片化资源的语义标注以及获得对应的标签，最后利用流形排序算法实现数据的高效检索；通过云资源的统一描述与建模、资源调度的优化，运用语义机制对云资源进行统一形式化的语义描述和建模，采用聚类分析等方法对云服务进行有效分类，建立领域本体和云资源聚类间的映射关系，从而实现对云资源的高效管理，在此基础上设计的动态可伸缩的云资源调度平台可以对用户的任务请求进行资源的优化分配，实现最大化云资源利用率的目标。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的原理结构示意图；
[0011]图2为本发明视频自动碎片化关联及智能搜索流程；
[0012]图3为本发明实时互动智能云教室应用模式示意图。
【具体实施方式】
[0013]参见附图，一种基于云计算智能互动教学系统，该系统包括云中心、云教室管理单元、云交互单元、老师终端、学生终端和大屏显示器，其中该学生终端包括内容题目显示开关、图文控制开关、学生批改开关、词典控制开关、触摸屏开关、手写控制开关和多媒体播放开关若干功能开关，该若干功能开关均由学生终端控制并与云交互单元连接传送，其中该教师终端包括控制模块和数据传送模块，该控制模块可实现对该若干学生终端进行命令控制，该命令控制包括对该若干学生终端的开机、关机、关屏、显示内容、手写允许、手写格式、同步翻页、分组讨论、学生互相批改，并通过操作数据传送模块传送给学生终端；所述的云教室管理单元实现教学资源自动实时碎片化为以每页课件、板书为颗粒度的微课程，并为每一段微课程增加关联相应音视频、笔记、课件信息，云教室管理单元的信息数据通过云中心获取并进行处理，云教室管理单元就处理后数据传送到云交互单元，云交互单元并与老师终端和学生终端进行数据互送，老师终端和学生终端之间可以相互传送，并可以通过手势识别技术在大屏显示器上进行互动交流，增强授课的互动性，系统应用将引入实时智能知识切片、基于内容的视频标注、全维度的信息记录和全索引技术以解决该问题，实时智能知识切片技术依据自然语言处理技术，将教学内容实时记录并自动碎片化为知识切片，形成微课程；所述的云教室管理单元是基于内容的视频标注技术、关联匹配技术以及牵引技术，由运动检测确定的每帧图像的待分割区域和背景区域作为先验信息运用MRF建立分割模型，再通过MRF-MAP框架实现视频碎片化分割；接着再提取这些分割出的视频中的颜色、纹理等特征；同时提取出相应的音频特征，包括有时域特征、频域特征和声学感知特征，接着将视频与音频的特征通过CCA映射到同一个子空间实现内容关联，最后利用流形排序算法实现高效的智能检索，然后利用深度学习技术以半监督的方式实现碎片化资源的语义标注获得对应的标签，最后利用流形排序算法实现高效的智能检索，所述老师终端和学生终端用户登陆、注册与签到采用虹膜识别技术来鉴定其身份，这样的认证机制可以保障系统的信息安全，减少繁冗的人工操作，将分散的异构计算资源整合为一个虚拟化的，可统一调度，按需使用的计算平台，从而大大提高信息资源的利用率，以智能交互技术、视频自动碎片化关联及智能搜索技术和云技术为依托，实现教学互动互联；虹膜识别技术和手势识别技术的应用，虹膜识别技术可以使登陆注册与签到等环节更加高效，摆脱了繁冗的人工操作，提高了系统的安全性，手势识别技术可以极大地提高授课环节的互动性，摆脱了需要佩戴特殊设备的局限；通过多模态识别技术实现视频与音频数据的智能关联，再利用深度学习技术以半监督或有监督的方式实现碎片化资源的语义标注以及获得对应的标签，最后利用流形排序算法实现数据的高效检索；通过云资源的统一描述与建模、资源调度的优化，运用语义机制对云资源进行统一形式化的语义描述和建模，采用聚类分析等方法对云服务进行有效分类，建立领域本体和云资源聚类间的映射关系，从而实现对云资源的高效管理，在此基础上设计的动态可伸缩的云资源调度平台可以对用户的任务请求进行资源的优化分配，实现最大化云资源利用率的目标。
[0014]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于云计算智能互动教学系统，其特征在于，该系统包括云中心、云教室管理单元、云交互单元、老师终端、学生终端和大屏显示器，其中该学生终端包括内容题目显示开关、图文控制开关、学生批改开关、词典控制开关、触摸屏开关、手写控制开关和多媒体播放开关若干功能开关，该若干功能开关均由学生终端控制并与云交互单元连接传送，其中该教师终端包括控制模块和数据传送模块，该控制模块可实现对该若干学生终端进行命令控制，该命令控制包括对该若干学生终端的开机、关机、关屏、显示内容、手写允许、手写格式、同步翻页、分组讨论、学生互相批改，并通过操作数据传送模块传送给学生终端；所述的云教室管理单元实现教学资源自动实时碎片化为以每页课件、板书为颗粒度的微课程，并为每一段微课程增加关联相应音视频、笔记、课件信息，云教室管理单元的信息数据通过云中心获取并进行处理，云教室管理单元就处理后数据传送到云交互单元，云交互单元并与老师终端和学生终端进行数据互送，老师终端和学生终端之间可以相互传送，并可以通过手势识别技术在大屏显示器上进行互动交流，增强授课的互动性。2.根据权利要求1所述的一种墓于云计算智能互动教学系统，其特征在于，所述的云教室管理单元是基于内容的视频标注技术、关联匹配技术以及牵引技术，由运动检测确定的每帧图像的待分割区域和背景区域作为先验信息运用MRF建立分割模型，再通过MRF-MAP框架实现视频碎片化分割；接着再提取这些分割出的视频中的颜色、纹理等特征；同时提取出相应的音频特征，包括有时域特征、频域特征和声学感知特征，接着将视频与音频的特征通过CCA映射到同一个子空间实现内容关联，最后利用流形排序算法实现高效的智能检索。3.根据权利要求1所述的一种基于云计算智能互动教学系统，其特征在于，所述老师终端和学生终端用户登陆、注册与签到采用虹膜识别技术来鉴定其身份。
【文档编号】G06F3/01GK105989753SQ201510045170
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年1月29日
【发明人】唐俊, 时相雨, 蒋智谋, 谢水宾, 蒋加佳, 董子侠, 屈磊, 胡根生, 黄林森, 鲍文霞, 朱明
【申请人】宁波状元郎电子科技有限公司