专利名称：一种互动教学系统及方法
技术领域：
本发明属于教学应用领域，具体是一种互动教学系统及方法。
背景技术：
所谓互动教学系统，是将现有的先进的科技手段运用于课堂之中，集数据通讯于一体，支持丰富的多媒体教学和课件制作管理，以达到提高课堂效率，丰富课程内容的效果。常见互动教学系统的应用有课堂测试，课堂投票等，有了互动教学系统可以更加快捷地进行课堂测试、课堂投票，并对反馈结果进行有效的处理。除此以外还有许多的互动教学系统的应用，比如作业的布置、问题的抢答等。互动教学系统的目的就是在于通过先进的科技手段来取代以往的繁琐重复的工作，来提高课堂教学质量。
目前，真正意义上的互动教学系统几乎没有，许多地方都是将无线表决器运用于课堂之中，而这些无线表决器产品有很多，但实现的功能也不尽相同。现有技术中的无线表决器基本具有如下的功能和特点
(1)可实现点名、投票、抢答、打分、答题等功能，
(2)实现十分制的打分。(3)传输距离50 150米，无线速率为19200bps。(4)系统容量小于50个，大容量的表决器功能简单，仅能实现点名和投票功能，适用于大型会议，不适用于课堂教学。(5)表决器需要9V或12V电源供电。(6)软件采用模块化设计，通过不同的上位机软件能满足不同表决内容需要。(7)电池使用时间较短，通常为十天左右。(8)某些公司产品采用红外技术，需要多个接受器，遥控器需要对准接收器，而且受发射角度和系统容量的限制。现有的技术中的教学系统，可以作选择题，能够直观看到答题结果(有直方图，可表示同学答题结果的比例信息)，接收设备有反馈功能，但由于设计按键少(仅回答选择题，每次按一下键即可)，故而没有显示设备。现有技术中也有些教学系统的上位机界面设计十分巧妙，但需要借助于辅助设备进行数据传输，实时显示答题情况，包括是否答题、答题正确与否等，也能显示图案化的题目，易于实现幼儿的启蒙教育。
发明内容
本发明的目的在于提供一种互动教学系统及方法。本发明的技术方案是这样实现的
一种互动教学系统，包括教学内容发送器和教学内容接收器；
所述教学内容发送器用于创建无线网络，发送教学信息至教学内容接收器输入端，并接收由教学内容接收器输出端反馈的信息；
所述教学内容接收器通过所述无线网络与教学内容发送器连接，用于接收教学内容发送器发送教学信息，并将投票和课堂测试结果反馈给教学内容发送器。所述的教学内容发送器内安装有互动教学系统数据库，该数据库储存有互动教学系统的教学信息。所述教学信息，包括投票信息、课堂测试信息、作业任务信息和课程信息。所述教学内容发送器设置若干功能模块，包括网络设置模块、投票应用模块、课堂测试模块、作业任务模块和课程信息模块；
所述网络设置模块用于创建无线网络，使教学内容发送器成为建立网络的热点；
所述投票应用模块用于管理投票信息，包括对投票信息进行增加、删除、修改操作、生成投票题集、生成PPT、设置作答的有效时间、将题集发送至教学内容接收器，并对教学内容接收器反馈的作答信息进行统计，以柱状图或饼状图形式显示；
所述课堂测试模块用于管理测试信息，包括对测试信息进行增加、删除、修改操作、生成课堂测试题集、生成PPT、设置作答的有效时间、将课堂测试题集发送到教学内容接收器，并对教学内容接收器用户反馈回来的信息进行统计，以柱状图或饼状图形式显示，对每个题目的反馈结果进行判定，以列表的形式显示出每一个反馈用户的正确错误数以及其最后得分；
所述作业任务模块用于管理作业信息，对作业信息进行增加、删除、修改操作，将作业任务信息发送到教学内容发送器；
所述课程信息模块用于管理课程信息，对课程信息进行增加、删除、修改操作。所述投票题集和课堂测试题集是由存储于互动教学系统数据库中的题目组成。所述的生成PPT由用户自行选择是否进行。所述教学内容接收器设置若干功能模块，包括题目收发模块、事件接收模块、课表信息模块；
所述题目收发模块用于接收来自教学内容发送器的投票或课堂测试的题集，作答后将反馈结果发送至教学内容发送器；
所述事件接收模块用于接收来自教学内容发送器的作业任务信息，并保存在教学内容接收器数据库中；
所述课表信息模块，接收来自教学内容发送器的课程信息，并将该课程信息存入教学内容接收器数据库中。此外，教学内容接收器还有个人信息和基本设置功能，可以编辑和修改教学内容接收器用户的基本信息，便于在答题结果反馈时发送提交者的信息。采用本发明的互动教学系统进行互动教学的方法，包括以下步骤
步骤I :教学内容发送器进行网络设置，教学内容发送器创建一个无线网络，若干教学内容接收器加入该无线网络；具体是
步骤I. I :设置无线网络名称、密码以共享网络资源；
步骤I. 2 :教学内容接收器搜索到无线网络后，通过密码加入该网络；
步骤I. 3 :教学内容接收器加入无线网络后，教学内容发送器添加该教学内容接收器的基本信息，包括IP地址和MAC地址，手机节点数加1，相反，若有教学内容接收器离开无线网络，手机节点数减I ;
步骤2 :教学内容发送器用户以投票或课堂测试形式发出发送题目的请求；判断是否已经选择好要发送的题目，是，则发送题目；否，则先选择要发送的题目，再发送题目，发送题目前选择是否将发送的题目生成PPT，选择则生成PPT，保存在教学内容发送器，不选择则直接发送题目；设置答题有效时间，等待教学内容接收器用户的反馈结果；步骤3:教学内容接收器用户接收到教学内容发送器发送的题目后，进行作答，将答题结果反馈给教学内容发送器；
步骤4 :教学内容发送器接收答题结果，对答题结果进行统计，统计得出每题选择各选项的人数及所占答题人数比例，并以柱状图或饼状图显示出来；若教学内容发送器发送题目时选择的是课堂测试形式，以列表形式显示每一个教学内容接收器用户答题的正确和错误题目数及最终得分，并可以以EXCEL表格形式保存；
步骤5 :教学内容发送器将作业任务和课程信息发送至教学内容接收器用户；
步骤6 :教学内容接收器接收作业任务和课程信息，存入教学内容接收器数据库。接收到的作业任务分为最近和历史两类，系统从教学内容接收器数据库中读取数 据时，自动将当天日期与事件有效期比较，有效时间之前的事件归入最近。接收到的课程信息在教学内容接收器生成课程表，若课程信息过期则自动删除，仅在课程表中保留有效课程信息。有益效果
本发明系统采用教学内容发送器和教学内容接收器通过无线网络进行通信，无需其它额外的手持终端，只需要在教学内容接收器上设置相应的模块即可使用。本系统与大多数无线表决器不同，教学内容接收器可以直接接受到题目或投票内容，而不是通过大屏幕查看这些内容，也就是说手持终端不再是只具有反馈功能，只负责发送反馈信息，而是可以作为接受端，正常接受题目或投票内容并具有反馈功能的移动终端。本系统还增加了一些额外的功能，比如接受保存作业信息、接受保存课程信息等功能。在课堂上同学们可以通过互动教学系统，可以直接用教学内容接收器来完成老师提出的课堂测验、课堂竞赛等互动式教学，不管是学生对知识的正确理解，还是错误的回答，只要通过教学内容接收器做出选择，教学内容发送器可以储存下来并显示结果，教师可以实时了解学生的听课理解情况，根据情况来调整教学内容和进度。结合多媒体的反馈技术，不仅方便老师提出问题，引导调控，及时获取情景教学环境下的反馈信息，这种方法也有利于学生在这种创新设计的教学情境下，积极进行思考，及时做出判断和选择。将反馈与情境创新设计相结合，给予每个学生在课堂教学情境下的操控感，对于学生的学习来说非常重要。同时，会使每个学生在课堂教学情境下，学会思考和决策，长期这样做，对于学生提高学习能力来说非常重要。在课堂上，老师还可以将课后的作业任务发到学生的教学内容接收器，即时地保存在学生的教学内容接收器中，起到提醒学生的作用，避免学生因忘记即时记录而遗忘课后作业的情况。除此之外，老师还可以将自己的课程信息发到学生的教学内容接收器，其中课程信息包括上课的时间、地点等，这样当信息发送到教学内容接收器后能自动形成课程表，供学生查看，方便学生能随时了解每天的课程，以及这些课程的一些相关信息。
图I是本发明具体实施方式
的互动教学系统示意图；图2是本发明具体实施方式
的功能流程 图3是本发明具体实施方式
的方法总体流程 图4是本发明具体实施方式
的题目发送流程 图5是本发明具体实施方式
的题目作答流程 图6是本发明具体实施方式
的事件接收流程 图7是本发明具体实施方式
的课程信息接收流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。—种互动教学系统，如图I所示，包括教学内容发送器和教学内容接收器
所述教学内容发送器用于创建无线网络，发送教学信息至教学接收器输入端，并接收由教学内容接收器输出端反馈的信息；
教学内容发送器内安装互动教学系统数据库，该数据库储存有该互动教学系统的投票信息、课堂测试信息、作业任务信息及课程信息；
本实施方式中，教学内容发送器可以选用笔记本电脑，只兼容Windows 7 (不包含入门版Windows7),且无线网卡必须安装经过Windows 7认证的无线网卡驱动程序。如图2所示，教学内容发送器设置若干功能模块，包括网络设置模块、投票应用模块、课堂测试模块、作业任务模块、课程信息模块；
所述网络设置模块用于创建一个无线网络，使教学内容发送器成为建立网络的热点(网络中的主机)；
所述投票应用模块用于管理投票信息，对投票信息进行增加、删除、修改操作，该模块可以对已有投票进行删除、修改操作，还可以编辑/增加新的投票信息，并将该信息存入指定题库；选择要发送的投票组成投票题集，选择是否将要发送的题集生成PPT，设置作答的有效时间，将题集发送至教学内容接收器，并对教学内容接收器反馈的作答信息进行统计，以柱状图或饼状图形式显示；
所述课堂测试模块用于管理测试信息，对测试信息进行简单的增加、删除、修改操作，该模块可以对已有课堂测试进行删除、修改操作，还可以编辑/增加新的课堂测试信息，将该信息存入指定题库；从数据库中选出要发送的题目，组成题集，选择是否将要发送的题集生出PPT，设置作答的有效时间，将题集发送到教学内容接收器，并对教学内容接收器用户反馈回来的信息进行统计，以柱状图或饼状图形式显示，对每个题目的反馈结果进行判定，以列表的形式显示出每一个反馈用户的正确错误数以及其最后得分；
所述作业任务模块用于管理作业信息，对作业信息进行简单的增加、删除、修改操作，将作业任务信息发送到教学内容接收器，以便在作业任务有效时间内对教学内容接收器用户进行提醒；
所述课程信息模块用于管理课程信息，对课程信息进行简单的增加、删除、修改操作，将课程信息发送到教学内容接收器，在教学内容接收器形成课程表。本实施方式中，教学内容接收器可以选用操作系统为Andriod2. I以上的智能手机，通过无线网络wifi与教学内容发送器建立连接，用于接收教学内容发送器发送的投票、课堂测试、作业任务和课程信息，并将投票和课堂测试结果反馈给教学内容发送器。笔记本电脑与Andriod智能手机通过无线网络进行通信，通信协议选择UDP协议，其优点是第一，UDP不属于连接型协议，在无线局域网中，网络质量是非常好的，UDP协议数据包丢失的情况将非常少，这时UDP协议资源消耗小，处理速度快的特点可以得到更好地体现；第二，UDP广播传输将会给系统带来更好的效率，UDP协议支持广播传输，这样笔记本电脑只需要在发送一次的情况下就能使网络中所有Andriod智能手机都接收到题目，笔记本电脑就不需要再依次给每一个Andriod智能手机都发送一遍题目。Andriod智能手机设置若干功能模块，包括题目收发模块、事件接收模块、课表信息模块；
所述题目收发模块用于接收来自教学内容发送器的投票或课堂测试的题集，作答后将反馈结果发送至教学内容发送器；所述题目收发模块接收的题集数量不限，类型不限，可以是投票或者课堂测试，题目可以是单选也可以是多选，收到题集后，对用户进行提醒以便用户及时作答。所有问题答完后，教学内容接收器将作答结果作为反馈结果发送到教学内容发送器。 所述事件接收模块用于接收来自教学内容发送器的作业任务信息，并保存在教学内容接收器数据库中；
所述课表信息模块，接收来自教学内容发送器的课程信息，并将其存入教学内容接收器数据库中。此外，教学内容接收器还有个人信息和基本设置功能，可以编辑和修改教学内容接收器用户的基本信息，便于在答题结果反馈时发送提交者的信息。采用本发明的互动教学系统进行互动教学的方法，其流程如图3所示，包括以下步骤
步骤I :教学内容发送器进行网络设置，教学内容发送器创建一个无线网络，若干教学内容接收器加入该无线网络；具体是
步骤I. I :设置无线网络名称、密码以共享网络资源；
步骤I. 2 :教学内容接收器搜索到无线网络后，通过密码加入该网络；
步骤I. 3 :教学内容接收器加入无线网络后，教学内容发送器添加该教学内容接收器的基本信息，包括IP地址和MAC地址，手机节点数加1，相反，若有教学内容接收器离开无线网络，手机节点数减I;
步骤2 :教学内容发送器用户以投票或课堂测试形式发出发送题目请求；
题目发送流程如图4所示。判断是否已经选择好要发送的题目，是，则发送题目；否，则弹出提示信息，要求用户选择题目，用户先选择要发送的题目，发送题目前选择是否将发送的题目生成PPT，选择则生成PPT，保存在教学内容发送器再发送题目，不选择则直接发送题目；设置答题有效时间，等待教学内容接收器用户的反馈结果；
步骤3:教学内容接收器用户接收到教学内容发送器发送的题目后，进行作答，将答题结果反馈给教学内容发送器；
题目作答流程如图5所示。教学内容接收器用户接收题目后，首先判断是否有收到题目，如果未收到有，就弹出提示信息提示教学内容接收器用户未收到题目，待接收题目成功，进入等待状态。教学内容接收器用户转至答题界面，对每道题目进行作答，当答到至最后一题时出现提交按钮，然后教学内容接收器用户选择是否提交结果，如果点击提交后，题目并没有全部做完，弹出提示并且拒绝提交请求，让教学内容接收器用户继续作答；如果全部完成，则教学内容接收器用户发送答题结果。步骤4 :教学内容发送器接收答题结果，对答题结果进行统计，统计得出每题选择各选项的人数及所占答题人数比例，并以柱状图或饼状图显示出来；若教学内容发送器发送题目时选择的是课堂测试形式，以列表形式显示每一个教学内容接收器用户答题的正确和错误题目数及最终得分，并可以以EXCEL表格形式保存；
步骤5 :教学内容发送器将作业任务和课程信息发送至教学内容接收器用户；
如图6所示，教学内容接收器开启后，它的后台会自动开启监听，接收数据信息。信息接收到以后，首先判断是否是事件数据信息(即作业任务和课程信息)，如果不是手机需要 的信息，则视为无效信息抛弃，如果是事件的信息则将该事件存入数据库之中，进入等待状态。存入完数据以后，系统自动将事件有效事件同当天日期进行比较，如果有效时间小于当日日期则放入“历史”一栏，如果有效时间大于当日日期则放入“最近”一栏中。步骤6 :教学内容接收器接收作业任务和课程信息，存入教学内容接收器数据库。接收到的作业任务分为最近和历史两类，系统从教学内容接收器数据库中读取数据时，自动将当天日期与事件有效期比较，有效时间之前的事件归入最近。接收到的课程信息在教学内容接收器生成课程表，若课程信息过期则自动删除，仅在课程表中保留有效课程息。课程信息接收流程如图7所示，具体是教学内容接收器后台会自动开启监听，专门负责接收数据信息。信息接收到以后，首先判断是否是课程数据信息，如果不是手机需要的信息，则视为无效信息抛弃，如果是课程数据信息则将其有效时间与当日时间进行比较，如果当日时间已经超过了课程的有效时间，则抛弃该信息，继续监听接收信息；如果在当日时间在有效时间内，则将其存入数据库中，进入等待状态。然后系统再通过上课时间、星期与课程信息进行比较，最后将课程放入课表中相对应的位置。Andriod智能手机用户还通过抽屉效果查看当天所有课程的详细信息。
权利要求
1.一种互动教学系统，其特征在于包括教学内容发送器和教学内容接收器； 所述教学内容发送器用于创建无线网络，发送教学信息至教学接收器输入端，并接收由教学内容接收器输出端反馈的信息； 所述教学内容接收器通过所述无线网络与教学内容发送器连接，用于接收教学内容发送器发送教学信息，并将投票和课堂测试结果反馈给教学内容发送器。
2.根据权利要求I所述的互动教学系统，其特征在于所述的教学内容发送器内安装有互动教学系统数据库，该数据库储存有互动教学系统的教学信息。
3.根据权利要求I或2所述的互动教学系统，其特征在于所述教学信息，包括投票信息、课堂测试信息、作业任务信息和课程信息。
4.根据权利要求I所述的教学内容发送器，其特征在于该教学内容发送器设置若干功能模块，包括网络设置模块、投票应用模块、课堂测试模块、作业任务模块和课程信息模块； 所述网络设置模块用于创建无线网络； 所述投票应用模块用于管理投票信息，包括对投票信息进行增加、删除、修改操作、生成投票题集、生成PPT、设置作答的有效时间、将题集发送至教学内容接收器，并对教学内容接收器反馈的作答信息进行统计，以柱状图或饼状图形式显示； 所述课堂测试模块用于管理测试信息，包括对测试信息进行增加、删除、修改操作、生成课堂测试题集、生成PPT、设置作答的有效时间、将课堂测试题集发送到教学内容接收器，并对教学内容接收器用户反馈回来的信息进行统计，以柱状图或饼状图形式显示，对每个题目的反馈结果进行判定，以列表的形式显示出每一个反馈用户的正确错误数以及其最后得分； 所述作业任务模块用于管理作业信息，对作业信息进行增加、删除、修改操作，将作业任务信息发送到教学内容发送器； 所述课程信息模块用于管理课程信息，对课程信息进行增加、删除、修改操作。
5.根据权利要求4所述的互动教学系统，其特征在于所述投票题集和课堂测试题集是由存储于互动教学系统数据库中的题目组成。
6.根据权利要求4所述的互动教学系统，其特征在于所述的生成PPT由用户自行选择是否进行。
7.根据权利要求I所述的互动教学系统，其特征在于所述教学内容接收器设置若干功能模块，包括题目收发模块、事件接收模块、课表信息模块； 所述题目收发模块用于接收来自教学内容发送器的投票或课堂测试的题集，作答后将反馈结果发送至教学内容发送器； 所述事件接收模块用于接收来自教学内容发送器的作业任务信息，并保存在教学内容接收器数据库中； 所述课表信息模块，接收来自教学内容发送器的课程信息，并将该课程信息存入教学内容接收器数据库中。
8.采用权利要求I所述的互动教学系统进行互动教学的方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I :教学内容发送器进行网络设置，教学内容发送器创建一个无线网络，若干教学内容接收器加入该无线网络；具体是 步骤1.1:设置无线网络名称、密码以共享网络资源； 步骤I. 2 :教学内容接收器搜索到无线网络后，通过密码加入该网络； 步骤I. 3 :教学内容接收器加入无线网络后，教学内容发送器添加该教学内容接收器的基本信息，包括IP 地址和MAC地址，手机节点数加1，相反，若有教学内容接收器离开无线网络，手机节点数减I ; 步骤2 :教学内容发送器用户以投票或课堂测试形式发出发送题目的请求；判断是否已经选择好要发送的题目，是，则发送题目；否，则先选择要发送的题目，再发送题目，发送题目前选择是否将发送的题目生成PPT，选择则生成PPT，保存在教学内容发送器，不选择则直接发送题目；设置答题有效时间，等待教学内容接收器用户的反馈结果；步骤3:教学内容接收器用户接收到教学内容发送器发送的题目后，进行作答，将答题结果反馈给教学内容发送器； 步骤4:教学内容发送器接收答题结果，对答题结果进行统计，统计得出每题选择各选项的人数及所占答题人数比例，并以柱状图或饼状图显示出来；若教学内容发送器发送题目时选择的是课堂测试形式，以列表形式显示每一个教学内容接收器用户答题的正确和错误题目数及最终得分，并可以以EXCEL表格形式保存； 步骤5 :教学内容发送器将作业任务和课程信息发送至教学内容接收器用户； 步骤6 :教学内容接收器接收作业任务和课程信息，存入教学内容接收器数据库。
全文摘要
本发明提供一种互动教学系统及方法，该互动教学系统包括教学内容发送器和教学内容接收器；所述教学内容发送器用于创建无线网络，发送教学信息至教学接收器输入端，并接收由教学内容接收器输出端反馈的信息；所述教学内容接收器通过所述无线网络与教学内容发送器连接，用于接收教学内容发送器发送教学信息，并将投票和课堂测试结果反馈给教学内容发送器。所述的教学内容发送器内安装有互动教学系统数据库，该数据库储存有互动教学系统的教学信息。可以通过互动教学系统，完成课堂测验、投票，并储存答题结果和进行统计显示，可以将作业任务和课程信息发到教学内容接收器，即时地保存在教学内容接收器中，起到提醒作用。
文档编号G09B5/14GK102750845SQ20121020882
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者于瑞云, 吕成, 张翔宇, 张豫辉, 汤允豪, 魏超 申请人:东北大学