专利名称：一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟教室系统与方法，特别涉及一种能体现师生互动，学生之间互相学习、互相竞争的虚拟教室系统与方法。
背景技术：
目前，远程教育大多采用桌面教学方式，即教师必须坐在计算机前，面对摄像机镜头，用鼠标、键盘这样非自然的方式给远程学生授课，这种方式只是简单重复教与学的活动，既缺乏了师生的互动，又缺乏学生之间的互动，更缺乏了学生如同在真实教室中的学习氛围。
而对虚拟教室的研究也日益增多，所创建的虚拟教室的方法主要分为两大类 一类是基
于计算机支持的协同工作理论所建立的虚拟教室，例如公开号为CN1591516的中国专利文献，公开了一种名称为《多人同步线上互动学习虚拟教室系统和方法》发明专利，即提供了一种利用多媒体形式呈现的虚拟教室系统，但这种方法主要运用于局域网，而且该系统不能很好的展现类似真实教室的氛围，更不能在其他学生不在线的情况下互动、竞争性的学习；另一类是基于视频会议功能，此类方法可以共享各种信息服务，如完成视频信息、数据传递、会话选择、成员角色判断和控制，但此方法硬件要求过高，实施价格很高，而且受通信容量、传输速率、交换技术的影响，相互竞争环境存在一定的不稳定性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的是研究和开发一种具有智能性和交互性的虚拟教室系统，既能使虛拟教室更接近于真实教室的学习环境，又能使学生在非同时在线的情况下实现相互竞争，并且实施价格较低，便于大众的接受。
本发明基于互联网络及移动通信的便利性，提出了一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，在非同步在线的条件营造相互竞争的环境，使学生感受到有多人同时学习相互竞争的互动学习效果。在本发明系统中，学生可以上课学习，抢答虚拟教师的提问，获得抢答成绩排名；可以在学生之间相互提问，从中获取知识并了解其他学生的学习情况，知己知彼；可以通过考试获得成绩排名，了解自己的学习水平和他人的差距；可以在学生间相互PK，获取学习的乐趣。
在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，包括学生管理模块、虚拟教室、教学管理模块、学习管理模块。用户利用学习管理模块，选择学习内容，进入虚拟教室，学生管理模块通过互联网络或移动通信，与系统外部的数据库服务器交换获取其他用户的数据，生成其他上课学生的资料提供给虚拟教室，形成多人同时相互竞争上课学习的环境，虚拟教室利用教学管理模块进行教学。用户可以自由选择上课学习、练习、考试、小组讨论和PK五种学习形式，达到提高学习效果的目的。用户可以抢答虚拟教师的提问，可以提问虛拟教师，还可以和其他同学互相提问，互相回答以及进行PK，系统可以显示最近阶段用户以及其
他一起学习的用户的成绩排名、级别排名以及特别奖励公告。
在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，虚拟教室模块包括教师界面和
学生界面，用户和学生管理模块选中的其他用户一起进入学生界面构成虚拟班级，根据学习管理模块中提供的学习内容一起上课学习、练习、考试、小组讨论和PK，通过抢答教学管理模块提供的虛拟教师的提问、相互间的提问、相互组成小组进行讨论、考试成绩排名和PK进行竞争性的学习，并且可以实现用户的同步在线竞争学习和非同时在线竞争学习。
在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，教学管理模块包括虚拟教师和教学专家模块，其中虚拟教师提供上课素材供学生学习以及发号抢答的提问、考试的试题和PK的知识；教学专家模块存储教学用知识库，包括有虚拟教师上课讲述的知识库、虚拟教师提问学生的问题库、学生之间相互提问的问题库、供学生练习的习题库、供学生考试的考题库、供学生之间相互PK用的知识库以及相关问题、系统、考题、知识点的答案库。
在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，学生管理模块包括系统外的数据库服务器、数据交换、学生资料库和上课学生资料库，学生数据库通过互联网络或移动通信与系统外的数据库服务器进行数据交换获取其他用户资料，上课学生资料库是根据用户学习相关联的内容与学生数据库的历史记录项结合，通过一定的规律形成。在系统中，用户选中的其他用户并不一定要选中该用户，也就是说每个用户学生界面中的学生不一定完全相同，每个用户都可以得到其他任意使用该系统的用户资料。
在本发明-种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，学习管理模块包括上课学习、练习、考试、小组讨论和PK，其中上课学习、练习、考试可以在同步在线用户之间实现相互的竞争，也可以在非同步在线用户之间实现竞争，而小组讨论和PK只能是同步在线用户之间的相互动作。上课学习包括听取虚拟教师讲课、虚拟教师提问学生、学生提问虚拟教师、学生抢答虚拟教师的提问；练习包括虚拟教师指定教学专家模块中的练习题给学生做和学生间的相互提向；考试即为学生通过教学专家模块提供的考题得到考试成绩排名,小组讨论是用户间组成学习小组进行问题讨论；PK则是学生之间通过教学专家模块提供的PK专用知识库进行双双淘汰式竞争。在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，学生界面中的用户在线与否，可以根据用户名称显示的颜色的不同进行区分，在本发明系统中，颜色显示为在线用户显示为蓝色，非在线用户显示为灰色。当然用户也可以根据自己的喜好来设定不同的颜色进行区分。
在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，用户之间也可以组成师徒的帮教关系，中小学生对学习优秀者都有崇拜、尊敬的想法，可以让用户自行寻找其他的用户构成师徒关系，既有利于双方的共同进歩，又能使他们从小养成乐于助人的良好习惯，还能提高他们学习的兴趣。
在本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法中，可以应用于移动教育，互联网教育或者学习机等上，简单易操作，而且价格较低，可以普遍应用于现代教育中。
本系统中虚拟教室有相互竞争环境的学习环境是一种虚拟的环境，它支持双向交互，体现在教师-学生、学生-学生的信息交流和互动性上，使学生在自己家里相对舒适和方便的环境中就能体验到真实教室的氛围，提高了学习的趣味性；在其他学生的参与下，他们之间相互竞争学习，更有利于提高学习水平；在此情况下，学生学会了如何与人交流，使他们在以后的学习和生活中愿意并善于与他人交往和合作；虚拟教室中的学生可以在不同时间内学习课程，无需同步教学；而且本发明价格较低，易于实现。
图1是本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法的方框示意图2是本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法的抢答排名流程示意图3是本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法的用户相互提问流程示意图4是本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法的考试排名流程示意图5是本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法的PK流程示意图。
具体实施例方式
下面参考附图，对本发明一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法做进一步描述。
一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，包括学生管理模块、虚拟教师模i央、教学管理模块、学习管理模块，用户和土课学生资料库中的其他用户进入学生界面组成虚拟班级一起上课学习、练习、考试、小组讨论和PK，通过抢答虛拟教师的提问、相互间的提问、考试成绩排名和双双的PK进行相互竞争学习，^f且可以实现同步在线相互竞争和非同步在线的相互竞争。虚拟教室的界面构成参照图1所示，界面上方为教师界面，界面下发为学生界面，教师界面和学生界面构成了与真实教室相似的虚拟教室，教师在上面讲课，学生在下面听讲，并且学生可以抢答教师的提问，相互间提问，参加考试，双双进行PK。教师界面包括讲课和支配课堂的虚拟教师以及包含丰富的教学素材知识库的教学专家模块；学生界面中的学生由学生模块中调出，他们构成虚拟班级中的学生一起上课学习、练习、考试、小组讨论和PK，并可以在任意二者之间构成师徒的帮教关系，进行同步在线相互竞争或者非同步在线相互竞争。
调用上课学生资料库中的其他用户一起进入学生界面组成虚拟班级的实施参照图1所示，数据库集中所有使用本学习系统的用户的用户信息和学习信息，其中用户信息来自于用户注册时填写的内容，包括用户的姓名、性别、年龄、年级、擅长和所用教材的版本，学习信息来自于数据库服务器与学生界面的通信，通信方式是出去互联网络或移动通信，通信的内容是用户每次登陆系统进入学生界面中的上课学习、练习、抢答、考试、PK的记录。学生数据库通过与系统外的数据库服务器进行数据交换而把所有用户的用户信息和学习信息调至学生数据库中，用户根据自己学习相关联的内容和学生数据库的其他用户的历史记录相结合，通过一定的规律形成一起上课学生的资料库，用户本身和搜索到的上课学生资料库中的用户一起进入学生界面进行学习竞争学习。
教学专家模块为虚拟教室提供虚拟教师和供师生交流以及学生之间交流的数据库，学习管理模块为学生界面提供各种学习的行为，主要包括上课学习、练习、考试、小组讨论和PK，其中上课学习、练习、考试既可以在同时在线用户间实现，也可以在非同歩在线用户间实现，而小组讨论和PK只能在同步在线用户间实现。
下面根据学生界面中用户的动作内容对学习竞争做详细描述。
一、上课学习
上课学习包括听取虚拟教师讲课、虚拟教师提问、学生抢答虚拟教师的提问、学生间分成学习小组抢答虚拟教师的提问。结合图1和图2，对上课学习的实施过程做一描述。
1) 虚拟教师讲课虚拟教师调用教学专家模块中的上课素材，把内容显示在教师界面中，供学生学习，学生本人逐步进行学习，内容分页显示，学生每翻一页，数据库服务器会做一记录存储，待争生学习完毕，数据库服务器记录学生的学习进度。
2) 虚拟教师提问虚拟教师调用教学专家模块中的提问学生用问题库，把内容显示在教室界面中。
3) 学生抢答虚拟教师的提问及抢答排名学生抢答虚拟教师的提问，数据库服务器会记录学生回答问题的答案及从问题提出到学生开始作答的反应时间，抢答成绩的排名是根据用户的作答和其他用户的作答记录的比较产生的，具体为数据库服务器记录学生回答问题的答案及从问题提出到学生开始作答的反应时间后，调出服务器中其他学生的相同问题的记录， 然后再去调用教学专家系统中的答案进行比对，符合答案的按反应时间从短到长进行排名， 记为排名1，不符合答案的原则上不做排名，但这里我们为了提高用户的学习积极性，也让 他们参加排名，不符合答案的也按反应时间从短到长进行排名，记为排名2，然后把排名1 放到前面，排名2放后面对所有参加本次提问的学生的抢答做一排名。
4)分组抢答虚拟教师的提问把一个人的抢答换做分组之间进行的抢答，只是为了提高 学习的趣味性和大家合作的积极性，而分组抢答的过程与个人抢答的实施方式相同，此处不 详细介绍，.以下关于分组的竞争同此处，也不详细介绍。
二、 练习
练习包括虚拟教师指定教学专家模块中的练习题给学生做、学生或者组成的学习小组做 练习竞争、学生间或者组成的学习小组之间的相互提问。结合图1和图3，对练习的实施过 程做一描述。
1) 学生做练习虚拟教师从教学专家模块中调出练习题供学生做，调用练习题的规则是 根据当时授课内容而生产的习题库，练习题在教师界面中显示，学生做练习，每次做完练习， 系统外的数据库服务器会把学生的做题结果做记录存储起来。
2) 学生间相互提问学生从教学专家模块中调出用于学生间相互提问的问题库，然后指 定其他用户做答，如果对方在线，则直接回答该学生的提问，把回答答案记录于数据库服务 器中；如果对方不在线，则从数据库服务器中调用该指定用户的以前回答该问题的记录进行 作答，而如果该指定用户既不在线，又没回答过这个问题，则重新指定除本次指定的用户外 的其他用户作答，依次循环，直至问题解决为止，每次的在线学生的回答，系统外的数据库 服务器都会把答案记录下来。
三、 考试
考试即为学生通过教学专家模块提供的考题得到考试成绩排名。结合图1和图4，虚拟 教师调用教学专家模块中的考试专用考题库，显示在教师界面中，供学生作答，学生参加考 试后把作答结果存储于数据库服务器中，然后把学生作答的考巻与教学专家模块中的本次考 题的答案做一比对，给该生的本次考试评分，得到考试成绩，成绩记录于系统外的数据库服 务器中，数据库服务器调出其他该学生模块中的学生的考试成绩，如果该学生模块中的某个 学生还未参加本次考试，则舍弃该人参加排名，最后根据参加考试的学生的成绩对本次考试 做一虚拟班级中的排名。
四、 小组讨论
小组讨论是用户间组成学习小组进行问题讨论。參照图1所示，用户在确定要进行小组讨论时，虚拟教师就会从教学专家模块中调出该阶段学习的问题显示在教师界面中，学生们 自由结合组成小组，也可以指定成员组成小组，针对每一个问题各个小组的每个成员进行分 析，最后得出大家的讨论结果提交教师界面，与教学专家中的结论进行比对，给出每个小组 的成绩，每个小组也可以调出其他小组的答案进行参考，每次讨论的结果会通过互联网络或 者移动通信传至系统外的数据库服务器。 五、PK
PK是学生之间通过教学专家模块提供的PK专用知识库进行的双双淘汰式竞争，是在线 用户之间的竞争活动。结合图1和图5，用户选中虚拟班级中其他的在线用户，二人参加PK， PK的内容为教学专家模块提供的PK专用知识库，PK为一题淘汰制，即没出一题，只要能 分出胜负就淘汰负者，胜者继续与虚拟班级中的其他未参加PK的用户或其他PK活动中的胜 者展开PK活动，直到决出最后的胜者，PK的规则是回答准确且反应用时最短的即为胜者， 如果PK双方都回答错误，则换新的PK题目，如果PK双方都回答正确且反应时间相同，同 样换新的PK题目进行重新PK，直到分出胜负，每个的PK记录保存至系统外的数据库服务 器中。
权利要求
1.一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，包括学生管理模块、虚拟教师模块、教学管理模块、学习管理模块，其特征在于，分为2个步骤1)学生管理模块由系统外的数据库服务器以及数据交换、学生资料库、上课学生资料库构成，虚拟教室由教师界面和学生界面组成，教学管理模块由虚拟教师和教学专家模块组成，学习管理模块分为上课学习、练习、考试、小组讨论和PK；2)用户与学生管理模块中的其他用户组成虚拟教室中的成员，一起上课学习、练习、考试、分组讨论和相互PK，通过抢答虚拟教师的提问、相互之间提问、考试成绩排名进行学习竞争。
2. 根据权利要求1所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，其特征在于，虚拟教室中的一起竞争学习的成员是同时在线或者非同时在线的用户。
3. 根据权利要求1所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，其特征在于，学生管理模块设有用户以及其他用户的学习成绩和相关学习资料的学生数据库。
4. 根据权利要求1或3所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，其特征在于，学生数据库通过互联网络或者移动通信与系统外的数据库服务器进行数据交换，获取其他用户的相关资料。
5. 根据权利要求3所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，其特征在于，上课学生资料库是根据用户学习相关的内容与学生数据库的历史保存记录相结合而形成的。
6. 根据权利要求1所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，其特征在于，用户抢答虚拟教师的提问，系统记录学生回答的相关信息，包括反应时间和回答问题所用的总时间。
7. 根据权利要求1所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，其特征在于，虚拟教室设有排名公告，包括成绩排名、抢答排名、级别排名，其中每个排名都是虚拟教室中所有用户每个阶段的排名。
8. 根据权利要求1所述的一种有相互竞争环境的虚拟教室系繞与方法，其特征在于，该系统应用于移动教育、互联网教育或学习机中。
全文摘要
一种有相互竞争环境的虚拟教室系统与方法，提供了一种非同步在线的虚拟教室系统与方法，系统包括学生管理、虚拟教室、教学管理、学习管理。使用者利用学习管理模块，选择学习内容，进入虚拟教室，学生管理模块与系统外部的数据库服务器交换获取其他同学的数据，生成其他上课学生的资料提供给虚拟教室，形成多人同时相互竞争上课学习的环境。在本发明系统中，学生可以选择学习、练习、考试、小组讨论、PK的学习形式；可以抢答虚拟教师的提问，提问虚拟教师，和其他同学相互提问，相互回答以及进行PK。在这样的环境下，学生与虚拟教师同堂互动，并且同学之间可以相互讨论、相互竞争，有利于激发学生的学习积极性，提高学习的趣味性，增加学习的紧迫感。
文档编号G09B9/00GK101673478SQ200910193038
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者飞 麦 申请人:广州市陪你学教育科技有限公司