专利名称：交互式课桌系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子信息服务领域，具体涉及ー种基于多点触摸的交互式课桌系统。
背景技术：
在教学电子信息服务领域中，现代的教学系统主要是由学生端的计算机和教师端的计算机组成。这种教学系统提供的交互方式相对单一，交互过程一般是由教师端计算机主动发起，学生終端被动应答。而学生之间的交互缺乏，这样在需要考査学生之间的协作能力吋，由于学生端计算机之间缺乏相应的交互能力，因此，这种教学系统无法很好胜任。多点触摸技术指的是允许计算用户同时通过多个手指来控制图形界面的ー种技术，现在已经广泛应用到多种场所，如很多医院、图书馆的大厅都有这种多点触控技术的电脑，支持多点触摸的手机、电脑也较多。目前，已经出现将多点触摸技术应用到教学环境中的方案。但是，这种方案学生之间的触摸屏是孤立的，学生只能操作自己的触摸屏，无法实现学生共同触摸、协作学习方式。在这种教学系统中，显示器位置是相对固定的，桌面角度也是无法改变的，它们不能根据学生使用习惯以及自身条件如身高，体型而调整。长时间使用容易给这些学生带来不适，甚至会引发ー些“职业病”如颈椎疼痛，并且容易导致学生的注意力分散，影响学习效果。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种交互式课桌系统，它融入了多点触摸技术，操作简单，实现了多个学生之间的共同触摸和协作学习。交互式课桌系统，包括ー个教师计算机控制系统、一个路由器以及多个学生计算机終端，各学生计算机終端连接路由器，路由器连接教师计算机控制系统；所述学生计算机終端包括第一主机、第一触摸屏以及分别与第一主机相连的第一键盘、第一鼠标、第一硬件控制模块、第一摄像头和第一显示器，第一硬件控制模块通过网络连接路由器，第一触摸屏下表面设有第一压カ传感器，第一压カ传感器连接第一主机；教师计算机控制系统包括第二主机、第二触摸屏以及分别与第二主机相连的第二键盘、第二鼠标、打印机、投影机和第二硬件控制模块，第二硬件控制模块网络连接路由器，第二触摸屏下表面设有第二压カ传感器，第二压カ传感器连接第二主机。本实用新型的优点和特点体现在以下几个方面:(I)使用方便:应用了最新的多点触摸技术，操作性強。并且触摸屏采用电磁感应变频技术，实现了感应书写力度的要求，达到了书写笔迹粗细随书写力度变化的目的，可以作为练习书法和签名的工具。(2)互动性强:可以实现学生之间的协作学习能力，学习效果好，并且老师可以监控学生注意力集中情况，根据这些反馈，及时调整学习进度。[0012](3)人性化设计:传统的显示器位置相对固定。本项目显示器可以放置在触摸屏下面或者竖直摆放在桌面上。桌面角度也是可以调节的，使用舒适，方便了不同人群的使用。
图1为本实用新型的整体结构图；图2为学生计算机終端结构图；图3为教师计算机控制系统结构图；图4为本实用新型实例的数据处理过程图；图5为本实用新型实例的计算机交互式软件管理系统运行步骤图。
具体实施方式
基于多点触摸的交互式课桌系统，包括学生计算机終端、教师计算机控制系统和路由器。学生计算机終端供学生使用，用于学生完成学习任务，并接受教师计算机控制系统的控制；教师计算机控制系统一方面用于实现对整个系统的控制，包括学生计算机终端以及自身系统的正常运行，包括控制各种硬件的关闭和开启，另一方面，教师计算机控制系统向学生计算机終端分发不同的学习任务，并监控学生的任务完成情况和学习注意力集中情况，进而调整教学进度；路由器用于学生计算机終端与教师计算机控制系统之间数据的传送。教师计算机控制系统的计算机数据处理能力比较强，它通过路由器连接所有的学生计算机終端。打印机可以打印各种信息如签名、作业、文档等。投影设备可以实时把教师计算机控制系统或者任意学生计算机终端的视频信号投影到屏幕上。下面通过借助实施实例更加详细地说明本发明，但以下实施实例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施实例的限制。实例为某次教学互动:如图1所示，本实施例由若干个学生计算机終端S (i) (i=l，...N)，路由器，教师计算机控制系统组成。共有N个学生，每个学生操作ー个学生计算机終端S(i)(i=l，...N)。老师操作教师计算机控制系统用硬件控制模块3.7向主机3.6和网络3.8发送设备打开指令。学生计算机终端的硬件控制模块收到教师计算机控制系统发出的设备打开指令后，各自打开所控制的计算机，并把显示器位置和显示器桌面角度根据要求调整到一个合适的位置和角度。与此同吋，教师计算机控制系统的主机3.6给每个学生计算机终端传送ー个考勤登陆界面，此时摄像头被教师计算机控制系统发送的控制指令打开，学生用相应的键盘、鼠标、或者触摸屏输入自己的学号等信息，并且摄像头拍照提取学生的面部信息，经过网络3.8、
2.6把相关数据送往教师计算机控制系统，经过教师计算机控制系统确认之后，学生即完成身份确认并进入学习系统，否则重新输入。如图2所示的学生计算机終端包括键盘2.1、触摸屏2.2、鼠标2.3、主机2.4、硬件控制模块2.5、摄像头2.7和显示器2.8，键盘2.1、触摸屏2.2、鼠标2.3作为人机交互设备用于控制主机2.4，主机2.4作为学生学习的平台，硬件控制模块2.5用于控制桌面的角度和显示器的位置，并作为学生计算机終端与教师计算机控制系统两者数据交换的枢纽，硬件控制模块2.5通过网络2.6连接路由器，网络2.6作为其与教师计算机控制系统数据交换的媒介，摄像头2.7用于拍照和检测学生的注意力集中情況，显示2.8用于显示相关视频信息。触摸屏2.2下表面设置有多个压カ传感器，用于在学生触摸的时候感知触摸压カ数据，并作为触摸信号的一部分传递给学生计算机终端的主机。硬件控制模块2.5用于将显示器从触摸屏下面移出到桌面上，控制计算机相关硬件如主机的开启和关闭，其具体使用可采用常规的机械传动和继电器的方式实现。如图3所示的教师计算机控制系统包括键盘3.1、触摸屏3.2、鼠标3.3、打印机3.4、显示器3.5、主机3.6、硬件控制模块3.7、投影机3.9、投影屏幕3.10，键盘3.1、触摸屏
3.2、鼠标3.3作为人机交互设备控制主机3.6，打印机3.4打印相关文件、文件，显示器3.5用于显示相关视频信息，主机3.6控制整个系统(教师计算机控制系统与学生计算机終端)的正常运行，硬件控制模块3.7控制整个系统相关硬件，并作为数据传递的枢纽，完成消息的转发与传送；硬件控制模块3.7通过网络3.8连接路由器，网络3.8作为数据传输的网络媒介，投影机3.9用于把视频信息投影到屏幕3.10上。触摸屏3.2下面设有多个压カ传感器，用于在教师触摸的时候感知触摸压カ数据，并作为触摸信号的一部分传递给教师计算机终端系统的主机图4为实例的数据处理过程图，4.1为触摸信号传递给计算机4.3，视频信号4.4传递给学生终端的主机，经过硬件控制模块和路由器传递给教师计算机控制系统的主机，并由主机里面的计算机交互式软件管理系统处理，教师端的硬件控制模块发出计算机开关等硬件控制信号4.9和显示位置控制信号4.11。图5为本实用新型的教师计算机控制系统的交互式软件管理系统运行步骤图。其运行步骤如下:(I)开始上课时，教师用教师计算机控制系统的硬件控制终端打开教师计算机和学生计算机，教师机根据当前学生机的登陆情况和面部信息确认学生当前的考勤情況。(2)进入学习系统后，教师计算机控制系统的计算机开始控制学生计算机终端的计算机，所有学生计算机的显示画面与教师机保持一致，学生ー边听教师讲课，一边在各自的学生机上用圈点涂画的方法做笔记，此时不会对教师机和其他学生机的显示画面产生影响。(3)教师ー边授课一边接收学生机反馈学生注意力集中情况的信息。如果发现某个学生注意力长时间不集中，教师机可发送ー个警告信息给相应学生机。如果发现很多学生出现注意力不集中情況，教师则需要考虑让学生休息一下或者调整ー下授课的内容和方式。(4) 一个知识点讲完后教师向下面布置选择题，学生完成以后将答案发送给教师计算机，教师计算机控制系统的计算机交互式软件管理系统的自动进行汇总，根据答题正确率分析学生的知识掌握情況，如果学生掌握不好，教师要进ー步讲解。(5)教师讲完ー个章节后开始布置有一定综合性的解答题，教师可以指定让其中几个同学进行解答，并将书写过程播放给其他学生观看。学生解答完后，教师先对学生的解答情况进行点评，根据学生的掌握情况决定哪些知识点还需进ー步讲解，讲解完毕后立刻统计已听懂和未听懂学生人数，然后做下ー步决策。(6)当教师需要考察学生之间协作能力的时候，教师可以指定其中几个同学同时利用触摸屏去完成ー个学习任务，并将书写过程投影到屏幕上给其他学生观看。(7)课间休息阶段，课桌播放音乐，让学生充分休息。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.交互式课桌系统，其特征在于，包括ー个教师计算机控制系统、一个路由器以及多个学生计算机終端，各学生计算机終端连接路由器，路由器连接教师计算机控制系统； 所述学生计算机終端包括第一主机、第一触摸屏以及分别与第一主机相连的第一键盘、第一鼠标、第一硬件控制模块、第一摄像头和第一显示器，第一硬件控制模块通过网络连接路由器，第一触摸屏下表面设有第一压カ传感器，第一压カ传感器连接第一主机；教师计算机控制系统包括第二主机、第二触摸屏以及分别与第二主机相连的第二键盘、第二鼠标、打印机、投影机和第二硬件控制模块，第二硬件控制模块网络连接路由器，第ニ触摸屏下表面设有第二压カ传感器，第二压カ传感器连接第二主机。
专利摘要本实用新型提供了一种交互式课桌系统，包括一个教师计算机控制系统、一个路由器以及多个学生计算机终端，各学生计算机终端连接路由器，路由器连接教师计算机控制系统；学生计算机终端包括第一主机以及分别与其相连的键盘、第一触摸屏、第一鼠标、第一硬件控制模块、第一摄像头和第一显示器，第一硬件控制模块通过网络连接路由器；教师计算机控制系统包括第二主机以及分别与其相连的第二键盘、第二触摸屏、第二鼠标、打印机、投影机和第二硬件控制模块，第二硬件控制模块通过网络连接路由器；触摸屏下表面设有压力传感器。本实用新型融入了多点触摸技术，操作简单，实现了多个学生之间的共同触摸和协作学习。
文档编号G09B5/08GK202948594SQ20122060388
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者戴志诚, 程强, 刘三女牙, 杨宗凯 申请人:华中师范大学