一种实验室同步教学控制系统及其控制方法与流程

本发明属于智能教学技术领域，具体涉及一种实验室同步教学控制系统及其控制方法。

背景技术：

优秀的教学资源缺乏和优秀的教师资源的分布不均衡成了网络教学发展中的两大主要问题。现代远程教育也被称为网络教学，在国外被称为e-learnin——即电子教学。现在用于网络教学/中、远程网络会议的系统有软件解决方案和硬件解决方案之分。软件解决方案的代表有webex、centra、microsoftlivemeeting、netmeeting、cenwave等，这些产品的基本功能都是具有白板操作、视频传送、音频交流、协同浏览、文件共享、屏幕共享、网络文件管理等。这些产品应用于教学时，其教学形式与传统的教学形式差别非常大，与传统几乎不相容；不能够充分利用传统教学中丰富的教学资源和大量的优秀教师资源；不能解决由于地理位置、区域贫富不均等因素造成的教学资源缺乏和优秀教师资源分布不均衡的问题。硬件解决方案的代表有polycom、tendberg、苏州科达、华为、中兴、深圳迪威、上海华平等，这些产品的基本功能是把会议现场的声音和画面传送其他会场，各会场之间相互传送该本地会场的画面和声音。其主要特征：1)是功能比较单一；2)产品价格昂贵，对于学校和一般企业来说，基本上承担不起硬件会议系统带来的费用；3)所需的网络带宽大；4)交互性比较差。

专利基于网络的多种媒体实时同步教学系统(公开号：cn1787036)公开了一种包括：音视频采集工具、电子文档采集工具、同步教学支持平台、同步课件浏览工具，音视频采集工具负责采集压缩授课现场的音视频信号，并发送到同步教学支持平台；电子文档采集工具负责实时采集教师授课的屏幕数据，压缩成web图片并发送到同步教学支持平台；同步教学支持平台接收音视频采集工具采集压缩打包发送的音视频授课现场数据，同时接收电子文档采集工具采集的教师授课屏幕数据，进行音视频数据和屏幕数据三种媒体的同步组织，进行流化后向同步课件浏览工具进行直播服务，并提供点播服务的教学系统。此专利虽然交互性较强，但必须用于在国产linux平台上实施多种媒体同步实时教学和后期课件点播，限制性大，且产品结构复杂，价格昂贵，不利于推广使用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种实验室同步教学控制系统及其控制方法，整体结构简单，运行稳定，实现自主互动教学，改革了实验教学模式，交互性强且利于推广使用。

本发明提供了如下的技术方案：

一种实验室同步教学控制系统，包括：

读卡器，基于插卡、拔卡动作，用于用户身份验证，并通过udp协议发送插卡数据或拔卡数据到指定ip端口；

触摸屏，用于发送“同步教学”指令，并在示范教学结束后动态生成客户端录制视频的地址二维码；

中控主机，分别连接所述读卡器和所述触摸屏，通过所述ip端口接收所述插卡数据或所述拔卡数据转发为插卡指令或拔卡指令，同时接收解析所述“同步教学”指令为网络指令；

后台服务器，连接所述中控主机，用于解析所述网络指令为上课指令数据或下课指令数据，并检索当前交互教学任务，根据当前教室获取听课教室数据，向多个同步实验室发送所述开机指令或所述关机指令以及设备通断电指令至每个同步实验室的所述中控主机；

客户端，连接所述中控主机和所述后台服务器，所述中控主机转发所述开机指令或所述关机指令至所述客户端并对设备通断电，所述客户端获取主讲教室插卡数据或拔卡数据，自动登录对应的账号，根据交互教学任务，打开主讲教室和交互教室的视音频信号，进行同步教学。

优选的，所述“同步教学”指令为串口指令，所述串口指令包括当前教室位置数据，所述当前教室位置数据解析为所述网络指令，所述网络指令通过网口传至所述后台服务器。

优选的，所述开机指令包括所述插卡指令和远程开机指令，所述关机指令包括所述拔卡指令和远程关机指令，所述中控主机转发所述插卡指令、所述远程开机指令、所述拔卡指令和所述远程关机指令至所述客户端。

优选的，所述设备包括所述触摸屏、一体机和摄像机，所述触摸屏、所述一体机和所述摄像机分别连接所述中控主机，接收来自所述中控主机转发的相应指令。

优选的，所述后台服务器解析所述上课指令数据时，标记当前教室在同步教学。

优选的，所述后台服务器发送所述关机指令至所述中控主机时，标记当前教室同步教学结束。

优选的，所述后台服务器根据所述设备录制数据建有最新资源文件表，所述后台服务器定时根据教室所述最新资源文件表取最新资源文件并发送所述最新文件路径到所述中控主机，所述中控主机解析所述最新文件为资源更新命令并转发至所述触摸屏，所述触摸屏在指定位置生成资源路径二维码。

优选的，所述中控主机还分别连接有ip对讲机和音频处理器，所述ip对讲机和所述音频处理器配合所述中控主机完成语音的网络双向传送，实现多项呼叫和双工对讲。

优选的，所述一种实验室同步教学控制系统的控制方法，包括以下步骤：

s1：所述读卡器根据插卡、拔卡动作，验证用户身份，并通过udp协议发送插卡数据或拔卡数据到指定ip端口，所述触摸屏发送“同步教学”指令到所述中控主机，并在示范教学结束后动态生成所述客户端录制视频的地址二维码；

s2：所述中控主机转发所述插卡指令或所述拔卡指令到所述后台服务器，同时所述中控主机将所述“同步教学”指令解析为网络指令至所述后台服务器；

s3：所述后台服务器解析所述网络指令为上课指令数据或下课指令数据，并检索当前交互教学任务，根据当前教室获取听课教室数据，向多个同步实验室发送所述开机指令或所述关机指令以及设备通断电指令至每个同步实验室的所述中控主机；

s4：所述中控主机转发所述开机指令或所述关机指令至所述客户端并对设备通断电，所述客户端获取主讲教室插卡数据或拔卡数据，自动登录对应的账号，根据交互教学任务，打开主讲教室的和互动教室的视音频信号，进行同步教学。

本发明的有益效果是：系统整体结构简单，通过中控主机完成教室的设备管控和同步教学，实时发送直播、转播等功能；读卡器指令设置，实现自主互动教学，改革实验教学模式；客户端设备应用，实现观摩、交互、自主学习的等教学信息化改革；终端与管理平台的一体化实现自动录课并生成教学视频的原数据信息，实现最高性价比的优化型课堂实况录制。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明系统结构示意图；

图2是本发明“同步教学”上课流程示意图；

图3是本发明“同步教学”下课流程示意图；

图4是本发明开机流程示意图；

图5是本发明关机流程示意图；

图6是本发明同步教学上课子流程示意图；

图7是本发明同步教学下课子流程示意图；

图8是本发明最新资源更新流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种实验室同步教学控制系统，包括：

读卡器，基于插卡、拔卡动作，用于用户身份验证，并通过udp协议发送插卡数据或拔卡数据到指定ip端口；

触摸屏，用于发送“同步教学”指令，并在示范教学结束后动态生成客户端录制视频的地址二维码；

中控主机，分别连接读卡器和触摸屏，通过ip端口接收插卡数据或拔卡数据转发为插卡指令或拔卡指令，同时接收解析“同步教学”指令为网络指令；

后台服务器，连接中控主机，用于解析网络指令为上课指令数据或下课指令数据，并检索当前交互教学任务，根据当前教室获取听课教室数据，向多个同步实验室发送开机指令或关机指令以及设备通断电指令至每个同步实验室的中控主机；

客户端，连接中控主机和后台服务器，中控主机转发开机指令或关机指令至客户端并对设备通断电，客户端获取主讲教室插卡数据或拔卡数据，自动登录对应的账号，根据交互教学任务，打开主讲教室和交互教室的视音频信号，进行同步教学。

进一步地，中控主机还分别连接有ip对讲机和音频处理器，ip对讲机和音频处理器配合中控主机完成语音的网络双向传送，实现多项呼叫和双工对讲。

如图2所示，一种实验室同步教学控制系统的“同步教学”上课流程：读卡器插卡后通过udp发送插卡数据到指定ip端口，中控主机转发插卡指令至后台服务器进入开机流程；同时，按触摸屏上的“同步教学”，通过串口发送“同步教学”指令到中控主机，中控主机解析串口指令为网络指令，包括当前教室位置数据到后台服务器进入同步教学上课子流程。

如图3所示，一种实验室同步教学控制系统的“同步教学”下课流程：读卡器拔卡后通过udp发送拔卡数据到指定ip端口，中控主机转发拔卡指令到后台服务器进入关机流程和同步教学下课子流程。

如图4所示，一种实验室同步教学控制系统的开机流程：后台服务器接收开机指令，开机指令包括插卡指令和远程开机指令，并且发送设备通电指令和客户端开机指令，中控主机接通触摸屏、一体机、摄像机等设备电源，并转发客户端开机指令，客户端开机获取当前教室刷卡数据，自动登录对应的账号，打开当前教室和主讲教室的摄像机画面，进入同步教学上课子流程。进一步的，客户端可回看听课教室视频文件，并且可以分享到其他听课教室。

如图5所示，一种实验室同步教学控制系统的关机流程：后台服务器接收关机指令，关机指令包括拔卡指令和远程关机指令，并且发送设备断电指令和客户端关机指令，中控主机断开触摸屏、一体机、摄像机等设备电源，并转发客户端关机指令，客户端进行关机。

如图6所示，一种实验室同步教学控制系统的同步教学上课子流程：后台服务器解析上课指令数据，包括当前教室的指令数据，标记当前教室在同步教学，根据当前教室获取听课教室数据，给所有听课教室发送开机指令，进入开机流程。

如图7所示，一种实验室同步教学控制系统的同步教学下课子流程：后台服务器解析下课指令数据，包括当前教室的指令数据，根据当前教室获取听课教室数据，给所有听课教室发送关机指令，进入开机流程并标记当前教室同步教学结束。

如图8所示，一种实验室同步教学控制系统的最新资源更新流程：后台服务器根据设备录制完成更新最新资源文件表，定时根据教室取最新资源文件并发送最新文件路径到触摸屏，中控主机转发资源更新命令至触摸屏，触摸屏在指定位置生成资源路径二维码。

如图1-图7所示，一种实验室同步教学控制系统的控制方法，包括以下步骤：

s1：读卡器根据插卡、拔卡动作，验证用户身份，并通过udp协议发送插卡数据或拔卡数据到指定ip端口，触摸屏发送“同步教学”指令到中控主机，并在示范教学结束后动态生成客户端录制视频的地址二维码；

s2：中控主机转发插卡指令或拔卡指令到后台服务器，同时中控主机将“同步教学”指令解析为网络指令至后台服务器；

s3：后台服务器解析网络指令为上课指令数据或下课指令数据，并检索当前交互教学任务，根据当前教室获取听课教室数据，向多个同步实验室发送开机指令或关机指令以及设备通断电指令至每个同步实验室的中控主机；

s4：中控主机转发开机指令或关机指令至客户端并对设备通断电，客户端获取主讲教室插卡数据或拔卡数据，自动登录对应的账号，根据交互教学任务，打开主讲教室的和互动教室的视音频信号，进行同步教学。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。