触摸式移动终端的交互式教学系统与方法
【专利摘要】本发明公开了一种触摸式移动终端的交互式教学系统与方法，教师终端和学生终端产生的触摸轨迹或手写笔迹点阵数据通过socket通信传输至教室电脑，教室电脑通将轨迹或笔迹点阵数据复原重绘成笔迹图像呈现在教室电脑屏幕上，使得学生可以看到投影仪上老师的板书，也可以呈现学生的课堂答题书写内容在投影仪上，笔迹点阵数据的存量小，方便传输，还具备课堂实录、PPT播放与板书交互教学模式、师生交互教学模式、生生交互教学模式、分组讨论教学模式，避免了学生终端之间大量的数据交换，将无线局域网络需要传输的数据负荷最小化，构思新颖，实现巧妙，具有良好的应用前景。
【专利说明】触摸式移动终端的交互式教学系统与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种触摸式移动终端的交互式教学系统与方法，属于智能教学【技术领域】。
【背景技术】
[0002]以平板电脑为代表的移动终端进入学校教学环境是信息技术走进教育教学的一个发展趋势。在传统教学环境里，只有老师可以操作一台教室PC，进行课堂内容的讲授，学生除了看投影仪屏幕外，手中并没有一台终端设备可以和老师进行交互。而课堂互动是上课的一个重要内容，包括师生之间的交互例如提问答题反馈，生生之间的交互和小组讨论以及协作学习，学生人手一台的平板电脑作为学生终端进入课堂教学，让师生交互和生生交互变得可能。在教学应用的驱使下，将有越来越多的学校和地区尝试平板电脑走进教室，老师和学生希望通过手中的移动终端来实现更好的师生互动和生生互动，以此提高课堂效率和教学效果。
[0003]平板电脑作为教学交互工具开始进入学校课堂，但现有技术方案在实际使用时离真正满足教学需求仍有较大差距，有以下四个方面的问题需要解决:
O现有技术方案在实现课堂教学交互时往往使用Windows系统的教室PC或笔记本电脑作为老师终端，这种方案最大的问题是老师在操作电脑比如播放PPT时被固定在讲台上，而且板书还得另外使用黑板和粉笔，使得教学的交互性不是很好；而且在现有方案下，因为上课教学的三个要素:PPT播放，板书，和讲课语音三者是分离的，无法让教师终端通过录屏录音来实现课堂教学的实录；
2)现有方案中若使用平板电脑作为教师终端的，因为最常见的平板电脑属于Android系统或iOS系统，无法兼容日常使用的教学软件或教学资源诸如PPT，几何画板，仿真软件，或其它多媒体课件等，绝大部分教学软件或教学资源只能在Windows操作系统下运行，无法在平板电脑教师终端上正常使用；
3)—个班级往往有40-50台学生机器或者更多，为了及时获取课堂教学交互信息，比如查看全体学生的答题情况，或教师就学生的答题手写笔迹做批注和讲评等，往往需要快速地切换和调取学生机屏幕，目前是通过截屏的方式传输学生终端的图像，在无线局域网环境下通信数据量负载较大，系统无法在短时间内完成处理，影响上课节奏；
4)学生之间的生生交互或学生之间的分组讨论要求学生机器之间交换答题笔迹，通信数据负载量大大超过师生之间的交互。
[0004]基于上述问题，目前，还没有一种可行的技术方案能实现快速实时高效的教学需求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，本发明提供的触摸式移动终端的交互式教学系统与方法，避免了学生终端之间大量的数据交换，将无线局域网络需要传输的数据负荷最小化，构思新颖，实现巧妙，具有良好的应用前景。
[0006]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
一种触摸式移动终端的交互式教学系统，其特征在于:包括教师终端、教室电脑、多个学生终端，所述教师终端、教室电脑、多个学生终端通过局域网络互联组成交互式教学系统，其中教师终端、多个学生终端通过无线方式接入局域网络，所述教室电脑通过有线或无线方式接入局域网络，所述教室电脑为交互式教学系统的服务器，
所述教室电脑与教师终端之间通过私有socket通信协议、公有RFB协议、视频流互
联；
所述多个学生终端与教室电脑之间通过私有socket通信协议互联；
所述教师终端、多个学生终端内设有终端软件层，所述终端软件层包括终端应用软件或用户界面，用于产生本机控制命令和数据、显示接收教室电脑的控制命令和数据；
私有协议客户端，用于将本机控制命令和数据转化为符合私有socket通信协议的数据包、将接收的教室电脑的数据包转化为对应的控制命令和数据；
socket通信客户端，用于发送符合私有socket通信协议的数据包给教室电脑、接收教室电脑发送的数据包；
所述教室电脑内设有服务器软件层，所述服务器软件层包括
socket通信服务端，用于接收终端发送的数据包、发送符合私有socket通信协议的数据包给终端；
私有协议服务端，用于将接收终端发送的数据包转化为对应的控制命令和数据、发送给终端的控制命令和数据转化为符合私有socket通信协议的数据包；
教师终端数据呈现界面，用于显示与教师终端相关的控制命令和数据；
学生终端数据呈现界面，用于显示接收与学生终端的控制命令和数据。
[0007]前述的触摸式移动终端的交互式教学系统，其特征在于:教室电脑与教师终端之间互联的私有socket通信协议、公有RFB协议、视频流三种数据流可并发。
[0008]前述的触摸式移动终端的交互式教学系统，其特征在于:所述私有socket通信协议按照私有协议封装成数据包，包括
标签部，用于表示数据包载荷的作用；
字节长度部，用于表示数据包载荷的字节长度；
数据载荷部，为文本或二进制表示的数据载荷内容。
[0009]基于上述的触摸式移动终端的交互式教学系统的交互式教学方法，其特征在于:包括以下步骤，
步骤(1)，建立交互式教学系统，在无线局域网络环境下，教师终端和学生终端通过socket通信连接上教室电脑，完成交互式教学系统的组网；
步骤(2 )，教室电脑运行相应的服务端软件层，教师终端和学生终端运行终端软件层； 步骤(3 )，教师通过教师终端的终端应用软件，进行课堂实录；
步骤(4)，教师根据教学需要，控制教师终端选择进入PPT播放与板书交互教学模式、师生交互教学模式、生生交互教学模式、分组讨论教学模式，完成交互式教学。
[0010]前述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(I)建立的交互式教学系统，各终端间隔性的向教室电脑发送socket通信连接的确认信号，教室电脑检查连接上的各终端是否处于在线状态。
[0011]前述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(3)教师通过本机的用户界面发出实录的控制命令，包括开始，暂停，继续，停止的实录命令，进行课堂实录，具体实现方法为，
(1)教师终端通过麦克风将教师讲课的语音生成音频流，将音频流经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的音频流数据包；
(2 )将转化后的音频流数据包，通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；
(3)教室电脑通过私有协议服务端将音频流数据包解包后发送给教室电脑的应用软件，应用软件将教室电脑的屏幕帧转换成视频流和音频流合成课堂实录文件。
[0012]前述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4) PPT播放与板书交互教学模式的实现方法为，
(O教师通过教师终端将需要播放的PPT文件转换为符合私有socket通信协议数据包，发送给教师电脑；
(2)教师通过教师终端的本机用户界面发出PPT播放的远程控制命令，将PPT播放的远程控制命令经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的PPT播放数据包；
(3)将转化后的PPT播放数据包,通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；
(4)教室电脑通过私有协议服务端将PPT播放数据包解包，教室电脑进行PPT播放，并将PPT画面显示在投影仪上，教室电脑通过RFB协议或视频流将PPT播放画面回传至教师终端，显不在教师终端的屏.上；
(5)在播放PPT时，教师通过教师终端发出板书的控制命令，教室电脑收到板书的控制命令之后，完成对当时播放PPT页面的截屏，教师在静止的PPT页面上进行手写板书或注释；
(6)教师终端上手写板书的坐标点阵数据经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的手写板书数据包，并将手写板书数据包通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；手写板书数据包的发送伴随着笔迹手写过程是连续动态的；
(7)教室电脑通过私有协议服务端将手写板书数据包解包，将手写板书重绘在教室电脑的屏幕上，并显示在投影仪上。
[0013]前述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)师生交互教学模式的实现方法为，
(1)答题开始时，教师终端通过应用界面将题目以图像文件方式用socket通信客户端发给教室电脑，教室电脑的socket通信协议服务端将题目数据包转发给学生终端的私有协议客户端，经私有协议客户端解包后，被学生终端的应用界面显示在学生终端屏幕上；
(2)学生手写答题时，通过学生终端的应用软件生成的学生端笔迹数据，并通过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的学生端笔迹数据包，并通过socket通信客户端传输到教室电脑的socket通信服务端，笔迹数据包的发送伴随着笔迹手写过程是连续动态的； (3)教室电脑的socket通信服务端将接收的学生端笔迹数据包发送给教室电脑的私有协议服务端，经解包后，重绘在教室电脑屏幕上；同时教室电脑的socket通信服务端将接收到的学生端笔迹数据包发送给教师终端的socket通信客户端；
(4)教师终端通过私有协议客户端将接收的学生端笔迹数据包解包，重绘在教师终端的屏幕上；
(5)教师对学生的答题讲评时，教室电脑将接受从教师终端发出来的手写笔迹数据，重绘在教室电脑屏幕上并显示在投影仪上；
(6)学生终端在应用界面上点击提交答题的命令，或教师终端发布停止答题的命令，终止答题，学生终端的笔迹数据包的连续发送终止，学生答题的笔迹数据发送完毕，以完整数据方式存储在教室电脑的服务器软件层上。
[0014]前述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)生生交互教学模式的实现方法为，
(1)教师指定一个学生给全班同学做讲解或演示时，学生通过学生终端的应用软件生成的学生端笔迹数据，并通过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的学生端笔迹数据包，并通过socket通信客户端传输到教室电脑的socket通信服务端；
(2)教室电脑的socket通信服务端将接收的学生端笔迹数据包转发送给教师终端的socket通信客户端和其他的学生终端的socket通信客户端；教室电脑的私有协议服务端对学生端笔迹数据包解包后，重绘在教室电脑的屏幕上；
(3)教师终端通过私有协议客户端将接收的学生端笔迹数据包解包，重绘在教师终端的屏幕上；
(4)其他学生对做的讲解或演示的同学评价时，教室电脑将接受从其他学生的学生终端发出来的手写笔迹数据，重绘在教室电脑屏幕上并显示在投影仪上。
[0015]前述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)分组讨论教学模式的实现方法为，
(I)教师在教师终端通过本机用户界面将全班同学分组，将分组命令经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的分组数据包；
(2 )将转化后的分组数据包，通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；
(3)教室电脑通过私有协议服务端将分组数据包解包后，将分组结果屏幕上显示；
(4)所有学生终端产生的手写笔迹点阵数据均通过本机的私有协议客户端、socket通信客户端传输到教室电脑；
(5)教室电脑将同一组的学生终端的笔迹点阵数据发送给此组下的各学生终端；
(6)各组的学生终端接收到本组的其他同学终端的笔迹点阵数据，并以即时和动态连续的方式重绘出本组其他同学的笔迹图像在本机的屏幕上，实现同组同学之间的小组讨论或协作学习；
(7)教师终端发出讨论结果查看控制命令给教师电脑，教室电脑将对应组所有学生终端产生的笔迹数据发送至教师终端，教师终端的重绘出该组所有同学的笔迹图像；
(8)教师终端发出讨论结果显示控制命令给教室电脑，教室电脑重绘该组学生的笔迹图像，并显示在投影仪上。[0016](9)在学生终端、教师终端和教室电脑上重绘的小组讨论笔迹图像将使用不同的颜色、线段形状、或不同的显示区域，来标识本组的不同学生的笔迹；
(10)该组学生终端的应用界面上点击小组提交的命令，或教师终端发布停止讨论的命令，终止小组讨论，该组学生终端的笔迹数据包的发送终止，该组学生讨论笔迹数据发送完毕，以完整数据方式存储在教室电脑的服务器软件层上。
[0017]本发明的有益效果是:本发明的触摸式移动终端的交互式教学系统与方法，教师终端和学生终端使用带触摸屏或手写笔的平板电脑，教师终端和学生终端产生的触摸轨迹或手写笔迹点阵数据通过socket通信传输至教室电脑，教室电脑通过服务端软件将轨迹或笔迹点阵数据复原重绘成笔迹图像呈现在教室电脑屏幕上，使得学生可以看到投影仪上老师的板书，也可以呈现学生的课堂答题书写内容在投影仪上，笔迹点阵数据的存量小，方便传输，还具备课堂实录、PPT播放与板书交互教学模式、师生交互教学模式、生生交互教学模式、分组讨论教学模式，在教室电脑上实现学生数据之间，教师与学生之间的交互，交互后的数据再回传至交互对象学生的终端上，生生交互教学模式、分组讨论教学模式，避免了学生终端之间大量的数据交换，将无线局域网络需要传输的数据负荷最小化，构思新颖，实现巧妙，具有良好的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的触摸式移动终端的交互式教学系统的系统框图。
[0019]图2是本发明的教师终端、学生终端、教师电脑的内部系统框图。
[0020]图3是本发明的课堂实录的数据流向图。
[0021]图4是本发明的PPT播放与板书交互教学模式的数据流向图。
[0022]图5是本发明的师生交互教学模式的数据流向图。
[0023]图6是本发明的生生交互教学模式的数据流向图。
[0024]图7是本发明的分组讨论教学模式的数据流向图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施示例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0026]如图1所示，本发明的触摸式移动终端的交互式教学系统，包括教师终端、教室电脑、多个学生终端，所述教师终端、教室电脑、多个学生终端通过局域网络互联组成交互式教学系统，其中教师终端、多个学生终端通过无线方式接入局域网络，所述教室电脑通过有线或无线方式接入局域网络，所述教室电脑为交互式教学系统的服务器，教师终端、多个学生终端为平板电脑，教室电脑为基于Windows系统的PC机，
所述教室电脑与教师终端之间通过私有socket通信协议、公有RFB协议、视频流互联，其中私有socket通信协议、公有RFB协议、视频流三种数据流可并发，从而提高了数据传输速度和交互性能；
所述多个学生终端与教室电脑之间通过私有socket通信协议互联；
所述的私有socket通信协议按照私有协议封装成数据包，包括 标签部，用于表示数据包载荷的作用； 字节长度部，用于表示数据包载荷的字节长度；
数据载荷部，为文本或二进制表示的数据载荷内容。
[0027]如图2所示，所述教师终端、多个学生终端内设有终端软件层，所述终端软件层包括
终端应用软件或用户界面，用于产生本机控制命令和数据、显示接收教室电脑的控制命令和数据；
私有协议客户端，用于将本机控制命令和数据转化为符合私有socket通信协议的数据包、将接收的教室电脑的数据包转化为对应的控制命令和数据；
socket通信客户端，用于发送符合私有socket通信协议的数据包给教室电脑、接收教室电脑发送的数据包；
socket通信客户端和私有协议客户端均支持双向数据传输；
所述教室电脑内设有服务器软件层，所述服务器软件层包括
socket通信服务端，用于接收终端发送的数据包、发送符合私有socket通信协议的数据包给终端；
私有协议服务端，用于将接收终端发送的数据包转化为对应的控制命令和数据、发送给终端的控制命令和数据转化为符合私有socket通信协议的数据包；
教师终端数据呈现界面，用于显示与教师终端相关的控制命令和数据；
学生终端数据呈现界面，用于显示接收与学生终端的控制命令和数据；
在正常教学环境下，教学交互的控制命令由教师终端产生，教师角色和学生角色是不一样的，因此教师终端的应用层软件或用户界面与学生终端的应用层软件或用户界面有差别。
[0028]基于上述的触摸式移动终端的交互式教学系统的交互式教学方法，包括以下步骤，
步骤(1)，建立交互式教学系统，在无线局域网络环境下，教师终端和学生终端通过socket通信连接上教室电脑，完成交互式教学系统的组网，各终端间隔性的向教室电脑发送socket通信连接的确认信号，教室电脑检查连接上的各终端是否处于在线状态；
步骤(2)，教室电脑运行相应的服务端软件层，教师终端和学生终端运行终端软件层；步骤(3)，教师通过教师终端的终端应用软件，进行课堂实录，课堂实录指除了老师的人像外，上课内容被录成音视频文件，包括老师讲课的语音，板书和PPT播放等显示在教室投影仪上的内容，课堂实录可以生成上课视频文件，让学生在课后可以回看课堂上没有听懂的内容，教师通过本机的用户界面发出实录的控制命令，包括开始，暂停，继续，停止的实录命令，进行课堂实录，如图3所示，具体实现方法为，
1)教师终端通过麦克风将教师讲课的语音生成音频流，将音频流经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的音频流数据包；
2)将转化后的音频流数据包，通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；
3)教室电脑通过私有协议服务端将音频流数据包解包后发送给教室电脑的应用软件，应用软件将教室电脑的屏幕帧转换成视频流和音频流合成课堂实录文件；
步骤(4)，教师根据教学需要，控制教师终端选择进入PPT播放与板书交互教学模式、师生交互教学模式、生生交互教学模式、分组讨论教学模式，完成交互式教学，其中如图4所示，PPT播放与板书交互教学模式的实现方法为，
1)教师通过教师终端将需要播放的PPT文件转换为符合私有socket通信协议数据包，发送给教师电脑；
2)教师通过教师终端的本机用户界面发出PPT播放的远程控制命令，将PPT播放的远程控制命令经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的PPT播放数据包；
3)将转化后的PPT播放数据包,通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；
4)教室电脑通过私有协议服务端将PPT播放数据包解包，教室电脑进行PPT播放，并将PPT画面显示在投影仪上，教室电脑通过RFB协议或视频流将PPT播放画面回传至教师终端，显不在教师终端的屏.上；
5)在播放PPT时，教师通过教师终端发出板书的控制命令，教室电脑收到板书的控制命令之后，完成对当时播放PPT页面的截屏，教师在静止的PPT页面上进行手写板书或注释；
6)教师终端上手写板书的坐标点阵数据经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的手写板书数据包，并将手写板书数据包通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；手写板书数据包的发送伴随着笔迹手写过程是连续动态的；
(7)教室电脑通过私有协议服务端将手写板书数据包解包，将手写板书重绘在教室电脑的屏幕上，并显示在投影仪上。
[0029]教师终端远程控制在教室电脑上的多媒体课件播放或运行教学软件也使用上述同样的方法，在上课时，教师只需要使用一台教师终端就可以完成上课最常使用的板书功能和PPT播放功能，并能在教室走动中上课，方便和学生之间的眼神交流和教学中师生的相互感应；
如图5所示，师生交互教学模式的实现方法为，
1)答题开始时，教师终端通过应用界面将题目以图像文件方式用socket通信客户端发给教室电脑，教室电脑的socket通信协议服务端将题目数据包转发给学生终端的私有协议客户端，经私有协议客户端解包后，被学生终端的应用界面显示在学生终端屏幕上；
2)学生手写答题时，通过学生终端的应用软件生成的学生端笔迹数据，并通过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的学生端笔迹数据包，并通过socket通信客户端传输到教室电脑的socket通信服务端，笔迹数据包的发送伴随着笔迹手写过程是连续动态的；
3)教室电脑的socket通信服务端将接收的学生端笔迹数据包发送给教室电脑的私有协议服务端，经解包后，重绘在教室电脑屏幕上；同时教室电脑的socket通信服务端将接收到的学生端笔迹数据包发送给教师终端的socket通信客户端；
4)教师终端通过私有协议客户端将接收的学生端笔迹数据包解包，重绘在教师终端的屏眷上；
5)教师对学生的答题讲评时，教室电脑将接受从教师终端发出来的手写笔迹数据，重绘在教室电脑屏幕上并显示在投影仪上；
6)学生终端在应用界面上点击提交答题的命令，或教师终端发布停止答题的命令，终止答题，学生终端的笔迹数据包的连续发送终止，学生答题的笔迹数据发送完毕，以完整数据方式存储在教室电脑的服务器软件层上；
生生交互教学模式，生生交互的实现方法和师生交互的实现方法基本一样，唯一的区别是教室电脑接受的板书手写笔迹数据不是来自于教师终端，而是来自这名被指定的学生终端，如图6所示,具体实现方法为，
1)教师指定一个学生给全班同学做讲解或演示时，学生通过学生终端的应用软件生成的学生端笔迹数据，并通过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的学生端笔迹数据包，并通过socket通信客户端传输到教室电脑的socket通信服务端；
2)教室电脑的socket通信服务端将接收的学生端笔迹数据包转发送给教师终端的socket通信客户端和其他的学生终端的socket通信客户端；教室电脑的私有协议服务端对学生端笔迹数据包解包后，重绘在教室电脑的屏幕上；
3)教师终端通过私有协议客户端将接收的学生端笔迹数据包解包，重绘在教师终端的屏眷上；
4)其他学生对做的讲解或演示的同学评价时，教室电脑将接受从其他学生的学生终端发出来的手写笔迹数据，重绘在教室电脑屏幕上并显示在投影仪上；
如图7所示，分组讨论教学模式的实现方法为，
1)教师在教师终端通过本机用户界面将全班同学分组，将分组命令经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的分组数据包；
2)将转化后的分组数据包，通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；
3)教室电脑通过私有协议服务端将分组数据包解包后，将分组结果屏幕上显示；
4)所有学生终端产生的手写笔迹点阵数据均通过本机的私有协议客户端、socket通信客户端传输到教室电脑；
5)教室电脑将同一组的学生终端的笔迹点阵数据发送给此组下的各学生终端；
6)各组的学生终端接收到本组的其他同学终端的笔迹点阵数据，并以即时和动态连续的方式重绘出本组其他同学的笔迹图像在本机的屏幕上，实现同组同学之间的小组讨论或协作学习；
7)教师终端发出讨论结果查看控制命令给教师电脑，教室电脑将对应组所有学生终端产生的笔迹数据发送至教师终端，教师终端的重绘出该组所有同学的笔迹图像；
8)教师终端发出讨论结果显示控制命令给教室电脑，教室电脑重绘该组学生的笔迹图像，并显示在投影仪上；
9)在学生终端、教师终端和教室电脑上重绘的小组讨论笔迹图像将使用不同的颜色、线段形状、或不同的显示区域，来标识本组的不同学生的笔迹；
10)该组学生终端的应用界面上点击小组提交的命令，或教师终端发布停止讨论的命令，终止小组讨论，该组学生终端的笔迹数据包的发送终止，该组学生讨论笔迹数据发送完毕，以完整数据方式存储在教室电脑的服务器软件层上。
[0030] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种触摸式移动终端的交互式教学系统，其特征在于:包括教师终端、教室电脑、多个学生终端，所述教师终端、教室电脑、多个学生终端通过局域网络互联组成交互式教学系统，其中教师终端、多个学生终端通过无线方式接入局域网络，所述教室电脑通过有线或无线方式接入局域网络，所述教室电脑为交互式教学系统的服务器， 所述教室电脑与教师终端之间通过私有socket通信协议、公有RFB协议、视频流互联； 所述多个学生终端与教室电脑之间通过私有socket通信协议互联； 所述教师终端、多个学生终端内设有终端软件层，所述终端软件层包括终端应用软件或用户界面，用于产生本机控制命令和数据、显示接收教室电脑的控制命令和数据； 私有协议客户端，用于将本机控制命令和数据转化为符合私有socket通信协议的数据包、将接收的教室电脑的数据包转化为对应的控制命令和数据； socket通信客户端，用于发送符合私有socket通信协议的数据包给教室电脑、接收教室电脑发送的数据包； 所述教室电脑内 设有服务器软件层，所述服务器软件层包括 socket通信服务端，用于接收终端发送的数据包、发送符合私有socket通信协议的数据包给终端； 私有协议服务端，用于将接收终端发送的数据包转化为对应的控制命令和数据、发送给终端的控制命令和数据转化为符合私有socket通信协议的数据包； 教师终端数据呈现界面，用于显示与教师终端相关的控制命令和数据； 学生终端数据呈现界面，用于显示接收与学生终端的控制命令和数据。
2.根据权利要求1所述的触摸式移动终端的交互式教学系统,其特征在于:教室电脑与教师终端之间互联的私有socket通信协议、公有RFB协议、视频流三种数据流可并发。
3.根据权利要求1或2所述的触摸式移动终端的交互式教学系统，其特征在于:所述私有socket通信协议按照私有协议封装成数据包，包括 标签部，用于表示数据包载荷的作用； 字节长度部，用于表示数据包载荷的字节长度； 数据载荷部，为文本或二进制表示的数据载荷内容。
4.基于权利要求1的触摸式移动终端的交互式教学系统的交互式教学方法，其特征在于:包括以下步骤， 步骤(1)，建立交互式教学系统，在无线局域网络环境下，教师终端和学生终端通过socket通信连接上教室电脑，完成交互式教学系统的组网； 步骤(2)，教室电脑运行相应的服务端软件层，教师终端和学生终端运行终端软件层； 步骤(3)，教师通过教师终端的终端应用软件，进行课堂实录； 步骤(4)，教师根据教学需要，控制教师终端选择进入PPT播放与板书交互教学模式、师生交互教学模式、生生交互教学模式、分组讨论教学模式，完成交互式教学。
5.根据权利要求4所述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(1)建立的交互式教学系统，各终端间隔性的向教室电脑发送socket通信连接的确认信号，教室电脑检查连接上的各终端是否处于在线状态。
6.根据权利要求4所述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(3)教师通过本机的用户界面发出实录的控制命令，包括开始，暂停，继续，停止的实录命令，进行课堂实录，具体实现方法为， (1)教师终端通过麦克风将教师讲课的语音生成音频流，将音频流经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的音频流数据包； (2 )将转化后的音频流数据包，通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端； (3)教室电脑通过私有协议服务端将音频流数据包解包后发送给教室电脑的应用软件，应用软件将教室电脑的屏幕帧转换成视频流和音频流合成课堂实录文件。
7.根据权利要求4所述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)PPT播放与板书交互教学模式的实现方法为， (1)教师通过教师终端将需要播放的PPT文件转换为符合私有socket通信协议数据包，发送给教师电脑； (2)教师通过教师终端的本机用户界面发出PPT播放的远程控制命令，将PPT播放的远程控制命令经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的PPT播放数据包； (3)将转化后的PPT播放数据包,通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端； (4)教室电脑通过私有协议服务端将PPT播放数据包解包，教室电脑进行PPT播放，并将PPT画面显示在投影仪上，教室电脑通过RFB协议或视频流将PPT播放画面回传至教师终端，显不在教师终端的屏.上； (5)在播放PPT时，教师通过教师终端发出板书的控制命令，教室电脑收到板书的控制命令之后，完成对当时播放PPT页面的截屏，教师在静止的PPT页面上进行手写板书或注释； (6)教师终端上手写板书的坐标点阵数据经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的手写板书数据包，并将手写板书数据包通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端；手写板书数据包的发送伴随着笔迹手写过程是连续动态的； (7)教室电脑通过私有协议服务端将手写板书数据包解包，将手写板书重绘在教室电脑的屏幕上，并显示在投影仪上。
8.根据权利要求4所述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)师生交互教学模式的实现方法为， (1)答题开始时，教师终端通过应用界面将题目以图像文件方式用socket通信客户端发给教室电脑，教室电脑的socket通信协议服务端将题目数据包转发给学生终端的私有协议客户端，经私有协议客户端解包后，被学生终端的应用界面显示在学生终端屏幕上； (2)学生手写答题时，通过学生终端的应用软件生成的学生端笔迹数据，并通过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的学生端笔迹数据包，并通过socket通信客户端传输到教室电脑的socket通信服务端，笔迹数据包的发送伴随着笔迹手写过程是连续动态的； (3)教室电脑的socket通信服务端将接收的学生端笔迹数据包发送给教室电脑的私有协议服务端，经解包后，重绘在教室电脑屏幕上；同时教室电脑的socket通信服务端将接收到的学生端笔迹数据包发送给教师终端的socket通信客户端； (4)教师终端通过私有协议客户端将接收的学生端笔迹数据包解包，重绘在教师终端的屏幕上； (5)教师对学生的答题讲评时，教室电脑将接受从教师终端发出来的手写笔迹数据，重绘在教室电脑屏幕上并显示在投影仪上； (6)学生终端在应用界面上点击提交答题的命令，或教师终端发布停止答题的命令，终止答题，学生终端的笔迹数据包的连续发送终止，学生答题的笔迹数据发送完毕，以完整数据方式存储在教室电脑的服务器软件层上。
9.根据权利要求4所述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)生生交互教学模式的实现方法为， (1)教师指定一个学生给全班同学做讲解或演示时，学生通过学生终端的应用软件生成的学生端笔迹数据，并通过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的学生端笔迹数据包，并通过socket通信客户端传输到教室电脑的socket通信服务端； (2)教室电脑的socket通信服务端将接收的学生端笔迹数据包转发送给教师终端的socket通信客户端和其他的学生终端的socket通信客户端；教室电脑的私有协议服务端对学生端笔迹数据 包解包后，重绘在教室电脑的屏幕上； (3)教师终端通过私有协议客户端将接收的学生端笔迹数据包解包，重绘在教师终端的屏幕上； (4)其他学生对做的讲解或演示的同学评价时，教室电脑将接受从其他学生的学生终端发出来的手写笔迹数据，重绘在教室电脑屏幕上并显示在投影仪上。
10.根据权利要求4所述的触摸式移动终端的交互式教学方法，其特征在于:步骤(4)分组讨论教学模式的实现方法为， (1)教师在教师终端通过本机用户界面将全班同学分组，将分组命令经过私有协议客户端转化为符合私有socket通信协议的分组数据包； (2 )将转化后的分组数据包，通过socket通信客户端发送给教室电脑的socket通信服务端； (3)教室电脑通过私有协议服务端将分组数据包解包后，将分组结果屏幕上显示； (4)所有学生终端产生的手写笔迹点阵数据均通过本机的私有协议客户端、socket通信客户端传输到教室电脑； (5)教室电脑将同一组的学生终端的笔迹点阵数据发送给此组下的各学生终端； (6)各组的学生终端接收到本组的其他同学终端的笔迹点阵数据，并以即时和动态连续的方式重绘出本组其他同学的笔迹图像在本机的屏幕上，实现同组同学之间的小组讨论或协作学习； (7)教师终端发出讨论结果查看控制命令给教师电脑，教室电脑将对应组所有学生终端产生的笔迹数据发送至教师终端，教师终端的重绘出该组所有同学的笔迹图像； (8)教师终端发出讨论结果显示控制命令给教室电脑，教室电脑重绘该组学生的笔迹图像，并显示在投影仪上； (9)在学生终端、教师终端和教室电脑上重绘的小组讨论笔迹图像将使用不同的颜色、线段形状、或不同的显示区域，来标识本组的不同学生的笔迹；(10)该组学生终端的应用界面上点击小组提交的命令，或教师终端发布停止讨论的命令，终止小组讨论，该组学生终端的笔迹数据包的发送终止，该组学生讨论笔迹数据发送完毕，以完整数据 方式存储在教室电脑的服务器软件层上。
【文档编号】G09B5/14GK103927909SQ201410177856
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】胡磊, 徐斌 申请人:南京数模微电子有限公司