一种异地同步互动网络教学平台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及网络教学平台【技术领域】，特别涉及异地同步互动网络教学平台【技术领域】。本发明主要由两个教室、四块电子白板、两幅大屏幕、四台摄像机、两套全指向拾音器矩阵及其它一些辅助器材构成。可以模拟真实本地教室环境下的异地同步互动网络教学，可以实现本地教室与异地教室教师授课音像同步、师生互动音像同步、授课资源同步、演板信息同步。可以较好的解决网络教学平台中师生分离造成的教学互动交流不理想及教学信息传输失真的问题，可以营造出较真实的远程师生及生生之间面对面近距离授课学习的环境，有助于网络教学效果与效率的提升。
【专利说明】一种异地同步互动网络教学平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络教学平台【技术领域】，特别涉及异地同步互动网络教学平台【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前使用较为广泛的网络教学平台多是采用同步摄像的方式实现，而这种基于同步摄像技术的异地同步互动网络教学平台通过摄像机拍摄本地教室的电子白板或投影屏幕，在异地教室显示的画面中出现本地教室电子白板或投影屏幕中并不包括的教师和学生的画面，并且还会因为教室或学生遮挡及摄像角度原因引起图像失真问题，造成异地教室里的学生看到的场景与本地教室实际场景不一致，这种情况对远程同步教学效果具有较大的负面影响；目前广泛使用的网络教学平台中一般不具备异地教室实景1:1实时反馈的功能，现有网络教学平台多是利用本地教室教师的多媒体操作台上的一台小型显示器或本地教室前方的显示屏实现对异地教室实景的监控，不符合仿真教学环境要求，使用效果不理想；目前广泛使用的网络教学平台中在本地与异地学生互动交流时只能通过教室前方的显示屏观看对方教室的场景，课堂效果不理想；目前多数网络教学平台在进行学生发言时采用手持话筒方式，需要人工将手持话筒传递给发言学生，使用不方便且对教学环境有干扰。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种异地同步互动网络教学平台技术，可以模拟真实本地教室环境下的异地同步互动网络教学，可以实现本地教室与异地教室教师授课音像同步、师生互动音像同步、授课资源同步、演板信息同步，可以较好的解决网络教学平台中师生分离造成的教学互动交流不理想及教学信息传输失真的问题，可以实现网络环境下仿真的面对面讲授、问答互动、研讨互动、演板同步，有助于网络教学效果与效率的提升。
[0004]本发明主要由两个教室、四块电子白板、两幅大屏幕、四台摄像机、两套全指向拾音器矩阵及其它一些辅助器材构成，两个教室内的设备配备完全相同，可以实现本地教室与异地教室电子白板信息的同步显示、异地教室学生听课场景视频在本地教室后面的大屏幕按1:1比例同步显示、学生可以不使用手持话筒直接发言。Wl、W2是两块相对独立的交互式电子白板，安装在本地教室(A)前面，电子白板(Wl)与电子白板(W2)之间有受中央控制器控制的数据线连通。W3是一幅大屏幕，安装在本地教室(A)后面，大屏幕(W3)信号输入端通过中央控制器后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)与摄像机(V3)及(V4)的视频信号输出端连接。W4、W5是两块相对独立的交互式电子白板，电子白板(W4)与电子白板(W5)之间有受中央控制器控制的数据线连通，两块白板可以同步显示也可以单独显示。电子白板(W4)与电子白板(W5)安装在异地教室(B)的前面。W6是一幅大屏幕，安装在异地教室(B )后面，大屏幕(W6)信号输入端通过中央控制器后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)与摄像机(Vl)及(V2)的视频信号输出端连接。Vl是安装在本地教室(A)前上方的一台一体化高清摄像机、V2是安装在本地教室(A)后上方的一台一体化高清摄像机、V3是安装在异地教室(B)的前上方的一台一体化高清摄像机、V4是安装在异地教室(B)的后上方的一台一体化高清摄像机。Rl是安装在本地教室(A)中的吸顶式全指向拾音器矩阵、R2是安装在异地教室(B)中的吸顶式全指向拾音器矩阵。
[0005]这个异地同步互动网络教学平台可以营造出较真实的远程师生及生生之间面对面近距离授课学习的环境。而且本异地同步互动网络教学平台中所集成的技术多为目前在教育实践中广泛使用的成熟技术，系统搭建难度较小，成功率高，便于大面积推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明实施例的结构示意图。
[0007]图2为本发明实施例的本地教室的电子白板与异地教室的电子白板视频同步系统结构示意图。
[0008]图3为本发明实施例的本地教室向异地教室传输视频信号系统结构示意图。
[0009]图4为本发明实施例的异地教室向本地教室传输视频信号系统结构示意图。
[0010]图5为本发明实施例的本地教室向异地教室传输音频信号系统示结构意图。
[0011]图6为本发明实施例的异地教室向本地教室传输音频信号系统示结构意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0013]图1、图2、图3、图4、图5、图6中A代表本地教室、B代表异地教室、W1、W2、W4、W5代表交互式电子白板、W3、W6代表大屏幕、Vl、V2、V3、V4代表摄像机、Rl、R2代表吸顶式全指向拾音器矩阵、P1、P2代表音频设备、C1、C2代表中央控制器、N代表网络、TI代表本地教室的教师、T2代表异地教室的教师、SI代表在本地教室中听课的学生、S2代表在异地教室中听课的学生。
[0014]如图1、图2所示，本发明主要由两个教室、四块电子白板、两幅大屏幕、四台摄像机、两套拾音器矩阵及其它一些辅助器材构成。其特征在于，W1、W2是两块相对独立的交互式电子白板，安装在本地教室(A)前面，电子白板(Wl)与电子白板(W2)之间有受中央控制器(Cl)控制的数据线连通，两块白板可以同步显示也可以单独显示。在这个异地同步互动网络教学平台中这两块电子白板(W1、W2)的主要作用是用于显示本地教室(A)中主讲教师(Tl)的授课信息。W3是一幅大屏幕，安装在本地教室(A)后面，该大屏幕在设计时根据教室的实际安装空间，尽可能选用显示面积较大产品，其技术参数要求能够实现按1:1比例显示异地教室(B)的场景视频。如图1及图3所示，大屏幕(W3)信号输入端通过中央控制器(Cl)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)及中央控制器(C2)与摄像机(V3)、(V4)的视频信号输出端连接，在平台中的主要作用是显示摄像机(V3)拍摄的异地教室(B)的场景视频。如图1及图4所示，W6是与W3技术参数完成相同的一幅大屏幕，安装在异地教室(B)后面，该大屏幕(W6)信号输入端通过中央控制器(C2)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)及中央控制器(Cl)与摄像机(VI)、(V2)的视频信号输出端连接，在平台中的主要作用是显示摄像机(Vl)拍摄的本地教室(A)的场景视频。如图1及图2所不，W4、W5是两块相对独立的交互式电子白板，电子白板(W4)与电子白板(W5)之间有受中央控制器(C2)控制的数据线连通，两块白板可以同步显示也可以单独显示。电子白板(W4)与电子白板(W5)安装在异地教室(B)的前面，Wl、W2、W4、W5四块交互式电子白板的各项技术参数完全相同。其进一步特征在于，交互式电子白板(Wl)和交互式电子白板(W2)之间受中央控制器(Cl)控制的数据线连接，两白板可以进行同步或独立显示控制；交互式电子白板(Wl)及交互式电子白板(W2)和交互式电子白板(W4)及交互式电子白板(W5)之间通过中央控制器(C1、C2)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)连接，交互式电子白板(W4)及交互式电子白板(W5)经切换控制后可以同步显示交互式电子白板(Wl)视频；交互式电子白板(W4)和交互式电子白板(W5)与摄像机(V2)通过中央控制器(C2)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)再通过中央控制器(Cl)连接，通过切换控制交互式电子白板(W4)和交互式电子白板(W5)可以显示摄像机(V2)拍摄的实时视频，使用进可以进行如下设置:当以教室授课为主时通过切换控制，异地教室(B)的两板电子白板中的一块(W4)与本地教室(A)中的两块电子白板(Wl、W2)同步显示，另一块电子白板(W5)则显示本地教室(A)中的摄像机(Vl)拍摄的本地教室(A)中主讲教师(Tl)的授课动作行为。大屏幕(W3)与摄像机(V3)通过中央控制器后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)连接，大屏幕(W3)用于显示摄像机(V3)拍摄的视频，大屏眷(W6)用于显不摄像机(VI)拍摄的视频。[0015]如图1、及图3所示，Vl是安装在本地教室(A)前上方的一台一体化高清摄像机，该摄像机安装在具有自动控制功能的万向z?台上，摄像机(VI)与中央控制器(Cl)之间有数据线路连接，摄像机(V2)通过中央控制器(Cl)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)再通过中央控制器(C2)与安装在异地教室的电子白板(W4、W5)及大屏幕(W6)连接。使用时可以利用中央控制器(Cl)和遥控器对其实施控制。该摄像机主要用于本地教室(A)中的学生(SI)的实时视频拍摄，当讲教室进行师生或生生交互时，可以拍摄发言的学生的实时视频并通过相应数据通道同步传送到异地教室(B)前面的交互式电子白板(W4、W5)的一块或两块上，这样异地教室(B)听课的学生(S2)可以通过异地教室(B)前面的交互式电子白板(W4、W5)看到本地教室(A)中的互动教学的实时视频，有同处一个教室的感觉，依此为在异地教室(B)的学生(S2)创设一个与本地教室(A)中的同学(SI)面对面进行交流讨论的仿真环境，有利于提高课堂的真实感和授课效果。
[0016]如图1、图2及图3所示，当本地教室(A)和异地教室(B)功能与角色互换时，(Vl)拍摄的教室(A)的场景视频通过相应数据通道同步传送到教室(B)后面的大屏幕(W6)上，这样教室(B)上课的教师可以通过大屏幕(W6)看到教室(A)内的学生(SI)的上课场景，有利于提高课堂的真实感和授课效果。在进行两教室学生远程互动时，教室(B)中的学生(S2)设置座位方向，面向大屏幕(W6)，这样教室(B)中的学生(S2)可以通过大屏幕(W6)看到教室(A)内的学生(SI)的活动场景，有与远程同学面对面同处一个教室的感觉，依此为在教室(B)中的学生(S2)创设一个与教室(A)听课的学生(SI)面对面进行交流讨论的仿真环境效果，有利于提高课堂的真实感和授课效果。
[0017]V2是安装在本地教室(A)后上方的一台一体化高清摄像机，该摄像机安装在具有自动控制功能的万向云台上，该摄像机(V2)通过中央控制器(Cl)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)再通过中央控制器(C2)与安装在异地教室的电子白板(W4、W5)及大屏幕(W6)连接。使用时可以利用中央控制器(Cl)和遥控器对其实施控制，该摄像机的主要用于本地教室(A)中的主讲教师(Tl)的授课时视频的拍摄。当本地教室(A)中的主讲教师(Tl)的授课时，摄像机(V2)将主讲教师(Tl)的授课时视频的拍摄下来并通过中央控制器(Cl、C2)利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)将视频同步传送到异地教室(B)中的交互式电子白板(W5)上，这样，使异地教室(B)中听课的学生(S2)及在异地教室(B)内观摩和辅助组织教学的教师(T2)可以同步获取本地教室授课时的肢体语言，依此为异地教室(B)中学生(S2)和观摩与辅助组织教学的教师(T2)营造一个与本地教室教师面对面进行教学活动的环境，有利于提高课堂的真实感和授课效果。当进行本地教室(A)与异地教室(B)的学生远程实时互动时，本地教室(A)中的学生(SI)可以改变座位方向，按面向大屏幕(W3)的方向就座。摄像机(V2)将本地教室(A)中的学生的实时视频拍摄并通过相应数据通道同步传送到异地教室(B)前面的交互式电子白板(W4、W5)中的一块或两块上，这样异地教室(B)听课的学生(S2)可以通过异地教室(B)前面的交互式电子白板(W4、W5)看到本地教室(A)中的学生的实时视频，有与远程同学面对面同处一个教室的感觉，依此为在异地教室(B)学生(S2)创设一个与本地教室(A)中的同学(SI)面对面进行交流讨论的仿真环境，有利于提高课堂的真实感和授课效果。 [0018]如图1及图4所示，V3是安装在异地教室(B)的前上方的一台一体化高清摄像机，该摄像机安装在具有自动控制功能的万向z?台上，该摄像机(V3)通过中央控制器(C2)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)再通过中央控制器(Cl)与安装在异地教室的电子白板(Wl、W2 )及大屏幕(W3 )连接。使用时可以利用中央控制器(C2 )和遥控器对其实施控制，该摄像机的主要用途是实时拍摄异地教室(B)的学生的听课视频，当本地教室(A)中的主讲教师(Tl)进行常规授课时，摄像机(V3)将异地教室(B)的学生的听课实时视频拍摄下来并通过相应数据通道传同步送到本地教室(A)后面的大屏幕(W3)上，这样本地教室(A)中的主讲教师(Tl)就可以在讲课时同步掌握异地教室(B)内听课的学生(S2)及在异地教室(B)内观摩和辅助组织教学的教师(T2)的各种反应情况，并根据这些反应状况实时调整授课行为。当进行本地教室(A)与异地教室(B)的学生远程实时互动时，本地教室(A)中的学生(SI)可以改变座位方向，按面向大屏幕(W3)的方向就座。摄像机(V3)将异地教室(B)的学生(S2)的听课实时视频拍摄下来并通过相应数据通道传同步送到本地教室(A)后面的大屏幕(W3)上，这样本地教室(A)中的学生(SI)可以通过大屏幕(W3)看到异地教室(B)内的学生(S2)的活动场景，有与远程同学面对面同处一个教室的感觉，依此为在本地教室(A)中的学生(SI)创设一个与异地教室(B)听课的学生(S2)面对面进行交流讨论的仿真环境效果，有利于提高课堂的真实感和授课效果。
[0019]如图1及图4所示，V4是安装在异地教室(B)的后上方的一台一体化高清摄像机，该摄像机安装在具有自动控制功能的万向z?台上，该摄像机(V4)通过中央控制器(C2)后利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)再通过中央控制器(Cl)与安装在异地教室的电子白板(Wl、W2)及大屏幕(W3)连接。V4是安装在异地教室(B)的后上方的一台一体化高清摄像机，该摄像机安装在具有自动控制功能的万向云台上，使用时可以利用中央控制器(C2)和遥控器对其实施控制，该摄像机的主要用途是实时拍摄异地教室(B)中的教师(T2)的授课时视频的拍摄。当在实际应用过程中需要将本地教和异地教室功能互换时异地教室教(B)中的教师T2的授课时，摄像机(V4)将教师(T2)的授课时视频的拍摄下来并通过中央控制器(C1、C2)利用网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)将视频同步传送到原本地教室(A)中的交互式电子白板(W2)上，这样，使原本地教室(A)中听课的学生(SI)及在原本地教室(A)内观摩和辅助组织教学的教师(Tl)可以同步获取原异地教室授课时的肢体语言，依此为原本地教室(A)中学生(SI)营造一个与原异地教室教师面对面进行教学活动的环境，有利于提高课堂的真实感和授课效果。当进行本地教室(A)与异地教室(B)的学生远程实时互动时，原异地教室(B)中的学生(S2)可以改变座位方向，按面向大屏.(W6)的方向就座。摄像机(V4)将原异地教室(B)中的学生的实时视频拍摄并通过相应数据通道同步传送到原本地教室(A)前面的交互式电子白板(W1、W2)中的一块或两块上，这样原本地教室(A)听课的学生(SI)可以通过原本地教室(A)前面的交互式电子白板(Wl、W2)看到异地教室(B)中的学生的实时视频，有与远程同学面对面同处一个教室的感觉，依此为在原本地教室(A)学生(SI)创设一个与异地教室(B)中的同学(S2)面对面进行交流讨论的仿真环境，有利于提高课堂的真实感和授课效果。
[0020]如图1、图5及图6所示，Rl是安装在本地教室(A)中的吸顶式全指向拾音器矩阵，其作用是将本地教室(A)中的音频信息拾取后通过中央控制器后网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)同步传送到异地教室(B)的音频设备(P2)中，使异地教室(B)中的师生可以实时同步获得本地教室(A)中的音频信息；R2是安装在异地教室(B)中的吸顶式全指向拾音器矩阵，其作用是将异地教室(B)中的音频信息拾取后通过中央控制器后网络(N)(局域网或广域网或互联网或无线网络)同步传送到本地教室(A)的音频设备(Pl)中，使本地教室(A)中的师生可以实时同步获得异地教室(B)中的音频信息。
[0021]如图1及图2所示，这个异地同步互动网络教学平台中的电子白板(Wl、W2)与电子白板(W4、W5)之间有受中央控制器(C1、C2)控制的数据线路连接，支持电子白板(W1、W2)的显示信息同步传送到电子白板(W4、W5)中的一块或两上，这样在使用时就可以实现电子白板(W1、W2)与电子白板(W4、W5)之间的显示同步，即在电子白板(W4、W5)上出现的视频信息仅仅是电子白板(Wl、W2)上的信息，而不会出现以往采用同步摄像的方式构建的远程同步授课系统中，由于是采用摄像机拍摄本地教室的场景，在异地教室的同步显示的画面中出现本地教室电子白板或投影屏幕中并不包括的教师和学生的画面。以往的采用同步摄像的方式构建的远程同步授课系统中由于是采用摄像机拍摄本地教室的场景，在异地教室的同步显示的画面中出现本地教室电子白板或投影屏幕中并不包括的教师和学生的画面，会造成异地教室中学生看到的场景与本地教室中并不一致，这种情况对远程同步教学效果具有较大的负面影响。另外这个异地同步互动网络教学平台为营造身临其境的感受用另一块白板单独显示主讲教师的活动视频，又利用本地教室中后置的大屏幕与异地教室中的全景摄像机联合实现将异地教室中学生听课场景同步显示的方案，可以为授课教师监控观察异地教室中学生听课情况提供反馈信息通道和交互通道，便于教师更及时有效的组织的调整教学行为，并且同时这一方案也为教师创设了一个与远程同学面对面授课的仿真场景，有利于教师教学热情的调动。这个异地同步互动网络教学平台中的本地教室与异地教室的设备配置是完全相同的，两类教室的功能也是可以完全相同，在实际使用过程中可根据需要灵活的将其中一个设置为本地教室或异地教室，并且可以随时互换角色。此平台可以同时有多个相同功能的教室互联，各个教室的功能同样可以互换，多数情况下可以将其中一个教室设为本地主讲教室，其它教室中一个设为主要异地教室，其它教室设为辅助异地教室，并且可以根据实际需要，任何一个教室都可以随时灵活的在三种教室角色中转换。
[0022]本实施例中，摄像机选用的是索尼SSC-SD26P高速球摄像机、拾器矩阵中的拾音器选用的是YK-QAD02数字拾音器、中央控制器选用的是MNC9600-V网络多媒体中控、电子白板选用的是鸿合HV-1685交互式电子拍板、大屏幕选用的是60寸LED超高亮视频会议液晶拼接屏、音频设备中选用的是湖山CP300会议音响、网络连接方式选用了无线网与局域网和互联网结合的方式。
[0023]综上所述，以上所述乃本发明的部分实施例，但并非用以限制本创作，凡依本发明的创意精神及特征，稍加变化修饰而成的，也属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种异地同步互动网络教学平台，包括两个教室、四块电子白板、两幅大屏幕、四台摄像机、两组全指向拾音器矩阵，其特征在于两块电子白板安装在本地教室前面，另两块电子白板安装在异地教室的前面，四块电子白板之间有数据传输通道相连接，一幅大屏幕安装在本地教室后面，一幅大屏.安装在异地教室后面，在本地教室和异地教室的如上方和后上方各安装有一台摄像机，摄像机与电子白板及大屏幕之间有数据传输通道连接，两组全指向拾音器矩阵分别安装在本地教室和异地教室的天花板上。
2.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在本地教室的两块电子白板与安装在异地教室的两块电子白板之间有利用网络(局域网或广域网或互联网或无线网络)作为传输中介的视频数据传输线路。
3.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在本地教室后面的一幅大屏幕与安装在异地教室前面的一台摄像机之间有利用网络(局域网或广域网或互联网或无线网络)作为传输中介的视频数据传输线路。
4.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在异地教室后面的一幅大屏幕与安装在本地教室前面的一台摄像机之间有利用网络(局域网或广域网或互联网或无线网络)作为传输中介的视频数据传输线路。
5.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在本地教室的全指向拾音器矩阵与异地教室的音频设备之间有利用网络(局域网或广域网或互联网或无线网络)作为传输中介的音频数据传输线路。
6.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在异地教室的全指向拾音器矩阵与本地教室的音频设备之间有利用网络(局域网或广域网或互联网或无线网络)作为传输中介的音频数据传输线路。
7.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在本地教室的两台摄像机与安装在异地教室的两块电子白板之间有利用网络(局域网或广域网或互联网或无线网络)作为传输中介的视频数据传输线路。
8.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在本地教室的两块电子白板之间有受中央控制器控制的视频数据线。
9.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在异地教室的两块电子白板之间有受中央控制器控制的视频数据线。
10.根据权利要求1所述的一种异地同步互动网络教学平台，其特征在于安装在本地教室后面的大屏幕的技术参数可以实现按1:1比例显示异地教室的场景视频。
【文档编号】G09B5/10GK103531049SQ201310540483
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】熊才平, 柳延东, 何向阳, 杨文正, 汪学均, 沈蕾 申请人:熊才平