一种教学动画演示方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明所述的一种教学动画演示方法，包括：配置动态感测信号的一个或多个可视化效果；接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。采用所述教学动画演示系统及方法，在实验学习时使用各个实验模块进行仿真、模拟验证实验，将各个实验模块与教学动画演示系统连接，使得教学动画演示系统能够采集各个实验设备的动态感测信号。教学动画演示系统响应并确定动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。通过场景模拟的可视化实验演示能够直观的了解实验效果，并通过实验效果了解实验目的，大大提高教学效率，保证教学效果。
【专利说明】
一种教学动画演示方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及教学设备技术领域，尤其涉及一种教学动画演示方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前教学所用的实验平台主要包括以下实验内容:典型环节的时域响应、典型系统的时域响应、稳定性分析、线性分析等，但在进行这些实验的过程中，需要根据不同的实验随堂解说每一实验的原理、操作步骤、实验效果等，这不仅降低学生的学习兴趣，而且教学效果、效率不高。
[0003]传统的自动控制原理实验课件系统大多是在面包板上搭建实验所需的电路，并通过查阅教材等书籍了解实验原理、电路连接方式等，采用这种方式效率低、效果不佳，且采用这种方式只能通过口语介绍实验效果，并通过想象力构造实验效果，无法切身体会实验效果，并通过实验效果了解实验目的。
[0004]因此需要开发一种实验课件应用系统，用于将实验的原理介绍、硬件连接配置、关键代码、场景模拟配置等部分直接通过计算机系统展示。通过场景模拟配置的实验演示能够直观的了解实验效果及实验目的，提高教学效率，保证教学效果。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提出一种教学动画演示方法及系统，供学生直观的了解实验效果及实验目的，解决了现有实验智能通过口语介绍实验效果，并通过想象力构造实验效果，无法切身体会实验效果，并通过实验效果了解实验目的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:
[0007]—种教学动画演不方法，包括:
[0008]配置动态感测信号的一个或多个可视化效果；
[0009]接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。
[0010]其中，接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果包括:
[0011]响应并确定所述动态感测信号为实验模块感测参数或用户配置的触发信号，依据所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号指示所述一个或多个可视化效果开始；
[0012]感测所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号的动态变化，响应并确定所述动态变化满足触发的一个或多个可视化效果并切换显示。
[0013]其中，所述可视化效果为一个或多个连续状态的动画效果。
[0014]其中，所述动画效果为动画坐标线及所述动画坐标线坐标点对应的进度演示图。
[0015]其中，所述可视化效果效果为一个或多个离散状态的动画效果。
[0016]本发明还公开一种教学动画演示系统，包括:
[0017]处理器；
[0018]与所述处理器通信的存储器，所述存储器存储有计算机可执行指令、动态感测信号的一个或多个可视化效果；
[0019]所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时使得所述处理器:接收实验设备的感测信号，相应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果；
[0020]显示器，在显示界面上显示所述可视化效果。
[0021]其中，所述处理器接收实验设备的动态感测信号，相应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果包括:
[0022]响应并确定所述动态感测信号为实验模块感测参数或用户配置的触发信号，依据所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号指示所述一个或多个可视化效果开始；
[0023]感测所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号的动态变化，响应并确定所述动态变化满足触发的一个或多个可视化效果并切换显示。
[0024]其中，所述可视化效果为一个或多个连续状态的动画效果。
[0025]其中，所述动画效果为动画坐标线及所述动画坐标线坐标点对应的进度演示图。
[0026]其中，所述可视化效果为一个或多个离散状态的动画效果。
[0027]本发明的有益效果为:
[0028]采用所述教学动画演示系统及方法，在实验学习时使用各个实验模块进行仿真、模拟验证实验，将各个实验模块与教学动画演示系统连接，使得教学动画演示系统能够采集各个实验设备的动态感测信号。教学动画演示系统响应并确定动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。通过场景模拟的可视化实验演示能够直观的了解实验效果，并通过实验效果了解实验目的，大大提高教学效率，保证教学效果。
【附图说明】
[0029]图1为本发明热敏电阻传感器实验的教学动画演示系统的界面显示示意图；
[0030]图2为本发明Zigbee传感器实验的教学动画演示系统的界面显示示意图；
[0031]图3为本发明霍尔传感器实验的教学动画演示系统的界面显示示意图；
[0032]图4为本发明教学动画演示方法的流程图；
[0033]图5为本发明教学动画演示方法的流程图；
[0034]图6为本发明教学动画演示系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0036]参阅图6所示，本发明实施方式公开的教学动画演示系统可与教学实验箱连接使用，在实验学习时使用各个实验模块进行仿真、模拟验证实验，将各个实验模块与教学动画演示系统连接，使得教学动画演示系统能够采集教学实验箱各个实验模块的动态感测信号。通过检测确定所述动态感测信号的类型、大小等参数，响应并确定被触发的可视化效果并在显示界面上显示。所述教学实验箱可采用新大陆NEWLab实验平台，型号为LAB-PRO实验箱
[0037]参阅图4所示，为了实现上述目的，本发明一实施方式公开一种教学动画演示方法，包括如下步骤:
[0038]SlOO:配置动态感测信号的一个或多个可视化效果；
[0039]S200:接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。
[0040]在步骤SlOO中，通过预先配置动态感测信号的一个或多个可视化效果，以供后续实验演示过程中使用。所配置的动态感测信号的一个或多个可视化效果存储于计算机存储器中。
[0041]所述动态感测信号包括从教学实验箱采集的信号，所述教学实验箱通过有线或无线方式将实验信号发送至教学动画演示系统中。教学动画演示系统接收所述教学实验箱的各个实验模块发送的动态感测信号，所述实验模块包括:温度传感器实验模块、光照传感器实验模块、霍尔传感器实验、压电传感器实验、红外传感器实验、称重传感器实验、气体传感器实验、声音传感器实验、温度传感器实验、继电器实验等;通信系列实验如:zigbee模块实验、GPRS模块实验、蓝牙模块实验、3G/4G模块实验、WIFI模块实验等；自动识别系列实验如:HF射频模块实验、UHF射频模块实验、条码识读模块实验、NFC射频模块实验、有源RFID模块实验、射频天线实验、LF射频模块实验、有源RFID标签实验等;ARM系列实验如:ARM核心模块实验、IC/SAM卡模块实验、液晶模块实验、SD卡模块实验、键盘模块实验等;单片机系列实验如:单片机开发模块实验、显示模块实验、逻辑扩展模块实验、磁卡模块实验、功能扩展模块实验、打印机模块实验等。
[0042]所述动态感测信号还包括用户配置的触发信号，所述用户配置的触发信号包括用户鼠标点击显示界面上的图标，通过感测该鼠标点击的动态感测信号触发一个或多个可视化效果。
[0043]参阅图5所示，如上述实施方式所述的教学动画演示方法，所述接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果包括:
[0044]S201:响应并确定所述动态感测信号为实验模块感测参数或用户配置的触发信号，依据所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号指示所述一个或多个可视化效果开始；
[0045]S202:感测所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号的动态变化，响应并确定所述动态变化满足触发的一个或多个可视化效果并切换显示。
[0046]以下针对所述教学动画演示方法列举实例说明:
[0047]实施例一
[0048]参阅图1所示，如在热敏电阻传感器实验中，NTC热敏电阻实验使用温度传感模块与继电器模块的结合，通过所述的教学演示系统进行温度场景模拟演示实验，让学生通过动手实践学习热敏电阻实验的原理知识，体验热敏电阻实验效果。
[0049]热敏电阻器是敏感元件一类，不同的温度表现出不同的电阻值，电阻值随着温度的升高而迅速减小；在NTC热敏电阻实验中，“NTC电阻AD值”是由温度传感器感应到实际的温度而转化而来的，“调节分压点AD值”可由温度模块板上的电位器调节而获得。所述教学动画演示系统通过获取热敏电阻器的动态阻值，响应并确定所述动态阻值满足触发的可视化效果，并指示一个或多个可视化效果开始。在热敏电阻器模拟实验中，所配置的可视化效果为一个或多个连续状态的动画效果，所述动画效果为动画坐标线及所述动画坐标线坐标点对应的进度演示图。参阅图1所示，所述显示界面的左边设有一个连续状态的坐标线，所述坐标线的横坐标为温度值，纵坐标为热敏电阻阻值，教学动画演示系统依据接收到的阻值变化，响应并在所述坐标线上指示当前电阻阻值以及当前温度值。在显示界面的右边包括多个连续状态的动画效果或进度演示图，所述进度演示图包括纵向的“NTC电阻AD值”进度条、“调节分压点AD值”进度条，所述“NTC电阻AD值”进度条、“调节分压点AD值”进度条依据教学动画演示系统所采集的热敏电阻阻值的变化，动态显示当前数值的大小。所述动画效果包括离散状态的“比较器输出”动画开关，连续状态的“风扇”动态图、“加热器”动态图。
[0050]在显示界面左侧坐标线中，A线代表“调节分压点AD值”转换后得到的温度值，B线代表“NTC电阻AD值”转换后得到的温度值。当“调节分压点AD值”大于“NTC电阻AD值”，S卩A线所在位置的温度小于B线所在位置的温度时，同时触发显示界面上的“比较器输出”动画开关拨动到O位置，触发“风扇”动态图转动演示，随着“调节分压点AD值”、“NTC电阻AD值”的大小动态变化，“风扇”转动的速率在图示上将会加快或减慢。当“调节分压点AD值”小于“NTC电阻AD值”，S卩A线所在位置的温度大于B线所在位置的温度时，同时触发显示界面上的“比较器输出”动画开关拨动到I位置，触发“加热器”动态图开启加热演示，“加热器”动态图将会随着“调节分压点AD值”、“NTC电阻AD值”的大小动态变化产生颜色渐变的效果。
[0051]所述教学动画演示系统的显示界面还可以接收用户配置的触发信号，如在NTC热敏电阻实验演示界面中，在显示界面右下角有热敏电阻实验板灯11/12/13的控制开关按键，选中所述开关按键即可使得显示界面上灯11/12/13颜色变化，此即代表灯11/12/13开启O
[0052]所述教学动画演示系统还可通过鼠标点击显示界面上的可视化图标向教学实验箱对应的元器件发送控制指令。当触发所述显示界面右下角“热敏电阻实验板”上的控制开关按键，指示灯11/12/13亮时，教学实验箱上对应的指示灯将会亮起。
[0053]实施例二
[°°54] 参阅图2所示，Zigbee传感器实验中，zigbee传感实验板通过配置一个zigbee协调器及两个zigbee模块使其成功组网，zigbee模块连接温度传感模块和红外传感模块进行数据传感，于教学动画演示系统的显示界面上观察zigbee协调器接收到的由节点传输来的传感信息，让使用者学习到z igbee的相关知识。
[0055]将zigbee传感实验板上的zigbee协调器与教学动画演示系统连接，将红外传感模块和温度传感模块与传感器节点的第一 zigbee模块连接，将继电器与传感器节点的第二zigbee模块连接，对zigbee模块和传感模块插在教学实验箱上进行供电。通过该连接方式使得教学动画演示系统能够接收实验设备:教学实验箱的动态感测信号。
[0056]在zigbee传感实验中，预先配置传感器实验的感测温度的多个可视化效果，所述可视化效果包括连续状态的动画坐标线，所述动画坐标线的横轴代表温度，纵轴代表电阻值，坐标线上纵向线Al代表NTC电阻AD值转换后得到的感测温度，纵向线BI代表比较温度。还配置所述动画坐标线各个坐标点对应的“温度调节信号”进度演示图，通过用户配置的触发信号，响应并确定所述用户配置的触发信号，依据用户配置的触发信号指示“温度调节信号”进度演示图变化以及所述的动画坐标线变化，如当用鼠标拖动所述“温度调节信号”进度演示图上指标位置的时候即可移动动画坐标线上的Al线、BI线的位置。
[0057]在zigbee传感实验中，还配置多个离散状态的动画效果:“风扇”动态图、“比较器输出”动态图、“灯”动态图。
[0058]从zigbee传感实验板上接收的实时感测信号中，当比较温度小于感测温度时，SP坐标轴上BI线在Al线左侧时，将会触发显示界面上的“风扇”动态图开启转动模式，依据BI线、Al线的位置变化“风扇”动态图中风扇的转速将会相应的改变。当比较温度大于感测温度时，S卩坐标轴上BI线在Al线右侧时，将会触发显示界面上“风扇”动态图的风扇关闭转动。
[0059]教学动画演示系统从zigbee传感实验板上接收到红外传感模块信号时，将会使得教学动画演示系统感测到实验模块感测参数的动态变化，响应并触发显示界面上“比较器输出”动态图由O变为I，与此同时教学动画演示系统将响应并确定触发显示界面上的“灯”动态图显示灯亮状态。当未接收到红外传感模块信号时，将会使得教学动画演示系统响应并触发显示界面上“比较器输出”动态图由I变为0，与此同时教学动画演示系统将会相应并确定触发显示界面上的“灯”动态图显示灯灭状态。
[0060]实施例三
[0061]参阅图3所示，在霍尔传感器实验中，在实验平台上使用霍尔传感实验板，将教学动画演示系统与实验平台连接，通过教学动画演示系统进行霍尔传感模拟实验，让学生通过动手实践学习热敏电阻实验的原理知识。霍尔传感实验时采用了一种磁传感器，能够检测到磁场及其变化，通过该原理实现霍尔传感实验的磁感应关门、开窗动画场景。
[0062]在进行实验过程中，当使用磁铁接触霍尔传感器实验板上的霍尔线性元件的U6、U7、U8、U9端时，教学动画演示系统界面中的霍尔线性元件图31的颜色将会发生从左往右、从右往左、从上到下或从下到上的渐变色，颜色越深则代表磁铁的磁场越强。
[0063]当教学动画演示系统采集到霍尔传感实验板上的控制大门霍尔开关信号时，教学动画演示系统将会响应并确认该信号满足触发显示界面上的“大门比较器输出”动态图，使得大门比较器输出从I状态切换到O的显示状态，同时教学动画演示系统响应并确认触发所述显示界面上大门32关闭。
[0064]当教学动画演示系统采集到霍尔传感实验板上的控制窗帘霍尔开关信号时，教学动画演示系统将会响应并确认该信号满足触发显示界面上的“窗帘比较器输出”动态图，使得窗帘比较器输出从I切换到O的显示状态，同时教学动画演示系统响应并确认触发所述窗帘33缓缓打开，形成一模拟仿真的效果。
[0065]所述的教学动画演示方法不仅限于演示以上实施方式所列的教学动画演示效果，还可以用于采集各种实验模块的输出信号生成模拟仿真的效果，如温度传感器实验模块、光照传感器实验模块、霍尔传感器实验、压电传感器实验、红外传感器实验、称重传感器实验、气体传感器实验、声音传感器实验、温度传感器实验、继电器实验等。不同实验模块均可以通过配置动态感测信号的一个或多个连续状态或离散状态的可视化效果，通过接收不同实验模块/设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果并在显示界面上显示所述可视化效果。
[0066]参阅图6所示，本发明实施方式公开的教学动画演示系统63可与教学实验箱61连接使用，在实验学习时使用各个实验模块62进行仿真、模拟验证实验，将各个实验模块62与教学动画演示系统63进行信号通讯，使得教学动画演示系统63能够采集教学实验箱61各个实验模块62的动态感测信号。通过检测确定所述动态感测信号的类型、大小等参数，响应并确定被触发的可视化效果并在显示界面上显示。所述的教学动画演示方法应用于教学动画演示系统中，所述教学动画演示系统包括:
[0067]处理器；
[0068]与所述处理器通信的存储器，所述存储器存储有计算机可执行指令、动态感测信号的一个或多个可视化效果；
[0069]所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时使得所述处理器:接收实验设备的感测信号，相应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果；
[0070]显示器，在显示界面上显示所述可视化效果。
[0071]在一实施方式中，所述处理器接收实验设备的动态感测信号，相应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果包括:
[0072]响应并确定所述动态感测信号为实验模块感测参数或用户配置的触发信号，依据所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号指示所述一个或多个可视化效果开始；
[0073]感测所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号的动态变化，响应并确定所述动态变化满足触发的一个或多个可视化效果并切换显示。
[0074]其中，所述可视化效果为一个或多个连续状态的动画效果。
[0075]其中，所述动画效果为动画坐标线及所述动画坐标线坐标点对应的进度演示图。
[0076]其中，所述可视化效果为一个或多个离散状态的动画效果。
[0077]上述实施方式所述的教学动画演示系统应用以上所述的教学动画演示方法对各种不同的实验进行模拟仿真演示，将各个实验模块与教学动画演示系统连接，使得教学动画演示系统能够采集各个实验设备的动态感测信号。教学动画演示系统响应并确定动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。通过场景模拟的可视化实验演示能够直观的了解实验效果，并通过实验效果了解实验目的，大大提高教学效率，保证教学效果。
[0078]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0079]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种教学动画演示方法，其特征在于包括: 配置动态感测信号的一个或多个可视化效果； 接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果，并在显示界面上显示所述可视化效果。2.根据权利要求1所述的教学动画演示方法，其特征在于: 接收实验设备的动态感测信号，响应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果包括: 响应并确定所述动态感测信号为实验模块感测参数或用户配置的触发信号，依据所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号指示所述一个或多个可视化效果开始； 感测所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号的动态变化，响应并确定所述动态变化满足触发的一个或多个可视化效果并切换显示。3.根据权利要求2所述的教学动画演示方法，其特征在于:所述可视化效果为一个或多个连续状态的动画效果。4.根据权利要求3所述的教学动画演示方法，其特征在于:所述动画效果为动画坐标线及所述动画坐标线坐标点对应的进度演示图。5.根据权利要求2所述的教学动画演示方法，其特征在于:所述可视化效果效果为一个或多个离散状态的动画效果。6.一种教学动画演示系统，其特征在于包括: 处理器； 与所述处理器通信的存储器，所述存储器存储有计算机可执行指令、动态感测信号的一个或多个可视化效果； 所述计算机可执行指令在由所述处理器执行时使得所述处理器:接收实验设备的感测信号，相应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果； 显示器，在显示界面上显示所述可视化效果。7.根据权利要求6所述的教学动画演示系统，其特征在于: 所述处理器接收实验设备的动态感测信号，相应并确定所述动态感测信号满足触发的可视化效果包括: 响应并确定所述动态感测信号为实验模块感测参数或用户配置的触发信号，依据所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号指示所述一个或多个可视化效果开始； 感测所述实验模块感测参数或用户配置的触发信号的动态变化，响应并确定所述动态变化满足触发的一个或多个可视化效果并切换显示。8.根据权利要求7所述的教学动画演示系统，其特征在于:所述可视化效果为一个或多个连续状态的动画效果。9.根据权利要求8所述的教学动画演示系统，其特征在于:所述动画效果为动画坐标线及所述动画坐标线坐标点对应的进度演示图。10.根据权利要求7所述的教学动画演示系统，其特征在于:所述可视化效果为一个或多个离散状态的动画效果。
【文档编号】G09B5/02GK106056980SQ201610520964
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月5日
【发明人】马明骏, 王伟旗, 张方毅, 郑广学
【申请人】北京新大陆时代教育科技有限公司