一种通过体感技术与云数据相结合的教学管理系统的制作方法

本发明涉及教学系统技术领域，具体涉及一种通过体感技术与云数据相结合的教学管理系统。

背景技术：

目前国内幼儿教育领域信息化程度较低，基本处于松散、自发的教学管理状态，教育主管部门难管理、家长参与度不高、教师盲目教学的比率较高。国内市场上现有的体感手环、智能手环等多用于运动计步、gps定位、对讲功能，并不能精确感应人体的姿态、生理心理反应的数据信息，在幼教、早教中的应用更是几乎没有相关的应用。

针对体感手环、智能手环，特别是数字信息化早教的创新型教育教学问题，目前国内的相关软件、硬件开发商家并没有相关的解决方案，大多只是实现了定位功能以方便家长对孩子的监护，而将功能课件和硬件装置用于实际教学则几乎没有相关案例。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种通过体感技术与云数据相结合的教学管理系统，具体技术方案如下：

一种通过体感技术与云数据相结合的教学管理系统包括手部体感穿戴设备、体感摄像头与管理系统客户端一体机、使用终端、云服务器；所述手部体感穿戴设备用于采集使用者的声音数据、健康状态数据、位置数据，以及参与教学活动的动作状态数据，并将采集到的数据发送至体感摄像头与管理系统客户端一体机；所述使用者包括少儿、教师；所述体感摄像头与管理系统客户端一体机用于根据手部体感穿戴设备采集的数据进行处理分析，并将分析结果上传至云服务器；所述云服务器用于存储采集到的数据并根据采集到的数据识别用户行为，并做出少儿及教师的评价报告；所述使用终端用于教师、家长查看手部体感穿戴设备采集的相关数据以及云服务器的识别结果及评价报告；所述手部体感穿戴设备与体感摄像头与管理系统客户端一体机通信连接；所述使用终端、体感摄像头与管理系统客户端一体机分别与云服务器连接。

优选地，所述手部体感穿戴设备包括心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、主控机、数据分析模块、传输模块、oled模块、电源模块、穿戴辅件；所述心率传感器、血氧传感器、血压传感器分别用于测量使用者的心率、血氧、血压；所述姿态追踪传感器用于采集使用者的姿态数据；所述录音模块用于记录使用者的声音数据；所述gps模块用于对使用者定位；所述主控机用于采集处理心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块采集的数据，并进行处理；所述数据分析模块用于对主控机处理后的数据进行分析；所述传输模块用于数据分析模块向体感摄像头与管理系统客户端一体机传输分析后的数据；所述oled模块用于实现人机交互；所述电源模块用于为心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、主控机、数据分析模块、传输模块、oled模块提供电源；所述心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、主控机、数据分析模块、传输模块、oled模块、电源模块固定在穿戴辅件上；所述穿戴辅件固定在使用者的手部；所述心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、oled模块、电源模块分别与主控机连接；所述主控机、数据分析模块、传输模块依次连接。

优选地，所述传输模块包括wifi单元、4g通讯单元。

优选地，所述体感摄像头与管理系统客户端一体机包括体感摄像头、通信模块、处理核心、usb模块、视频信号传输模块、录音模块、信号灯模块、供电模块；所述体感摄像头用于采集少儿在教室内的身体活动数据；所述通信模块用于体感摄像头与管理系统客户端一体机与手部体感穿戴设备、云服务器进行数据传输；

所述处理核心用于采集手部体感穿戴设备上传的数据并进行数据分析；所述usb模块用于实现数据导出至外部存储设备或者从外部存储设备导入数据；

所述视频信号传输模块用于接收云服务器推送的课程信息并向电视机传输；所述录音模块用于记录教师的声音数据；所述信号灯模块用于指示体感摄像头与管理系统客户端一体机的工作状态；所述供电模块用于为体感摄像头、通信模块、处理核心、usb模块、视频信号传输模块、录音模块、信号灯模块提供电源；

所述体感摄像头、通信模块、usb模块、视频信号传输模块、录音模块、信号灯模块、供电模块分别与处理核心连接。

优选地，所述云服务器包括通讯模块、数据分析判定模块、图文影音数据管理模块、大数据分析模块、自动化推送课程应用模块；所述通讯模块用于与体感摄像头与管理系统客户端一体机、使用终端进行数据传输；所述数据分析判定模块用于根据体感摄像头与管理系统客户端一体机上传的数据进行分析处理，识别用户行为，并做出少儿及教师的评价报告；所述图文影音数据管理模块用于对体感摄像头与管理系统客户端一体机上传的视频数据进行管理；所述大数据分析模块用于根据采集到的数据进行分析判别少儿的特长、兴趣，并针对性为教师提供课程建议；所述自动化推送课程应用模块用于根据大数据分析的结果对体感摄像头与管理系统客户端一体机进行课程推送；所述数据分析判定模块、图文影音数据管理模块、大数据分析模块、自动化推送课程应用模块分别与通讯模块连接；所述通讯模块分别与使用终端、体感摄像头与管理系统客户端一体机通信连接。

本发明的有益效果为：

本发明通过手部体感穿戴设备获得教师与学生的身体健康数据、语音数据、情绪数据、行为数据，并通过云服务器进行分析，判别用户的行为状态以及少儿的特长、兴趣，并针对性为教师提供课程建议，有助于加强教学效果，且通过使用终端方便教育主管部门、教育机构管理方、家长查看少儿的日常表现，有助于监督、管理，提高了安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的具体结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种体感技术与云数据相结合的教学管理系统包括手部体感穿戴设备、体感摄像头与管理系统客户端一体机、使用终端、云服务器；所述手部体感穿戴设备用于采集使用者的声音数据、健康状态数据、位置数据，以及参与教学活动的动作状态数据，并将采集到的数据发送至体感摄像头与管理系统客户端一体机；所述使用者包括少儿、教师；所述体感摄像头与管理系统客户端一体机用于根据手部体感穿戴设备采集的数据进行处理分析，并将分析结果上传至云服务器；所述云服务器用于存储采集到的数据并根据采集到的数据识别用户行为，并做出少儿及教师的评价报告；所述使用终端用于教师、家长查看手部体感穿戴设备采集的相关数据以及云服务器的识别结果及评价报告；所述手部体感穿戴设备与体感摄像头与管理系统客户端一体机通信连接；所述使用终端、体感摄像头与管理系统客户端一体机分别与云服务器连接。

如图2所示，手部体感穿戴设备包括心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、主控机、数据分析模块、传输模块、oled模块、电源模块、穿戴辅件；心率传感器、血氧传感器、血压传感器分别用于测量使用者的心率、血氧、血压；姿态追踪传感器用于采集使用者的姿态数据；录音模块用于记录使用者的声音数据；gps模块用于对使用者定位，gps模块按照指定间隔记录使用者的gps数据，主控机收集信息并整理后，通过可用的网络传输通道发送至处理核心进行综合记录。主控机用于采集处理心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块采集的数据，并进行处理；数据分析模块用于对主控机处理后的数据进行分析；传输模块用于数据分析模块向体感摄像头与管理系统客户端一体机传输分析后的数据；oled模块用于实现人机交互；电源模块用于为心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、主控机、数据分析模块、传输模块、oled模块提供电源；心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、主控机、数据分析模块、传输模块、oled模块、电源模块固定在穿戴辅件上；穿戴辅件固定在使用者的手部；心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块、gps模块、oled模块、电源模块分别与主控机连接；主控机、数据分析模块、传输模块依次连接。传输模块包括wifi单元、4g通讯单元。当使用者在家庭、教室等可信任的wifi覆盖环境中，会自动连接可信任的wifi热点，通过wifi模块来承载数据流。当使用者在室外环境中，会通过4g通信模块来承载数据流。

手部体感穿戴设备可以记录少儿的声音、健康状态数据、位置数据，以及通过姿态追踪传感器记录参与教学活动的动作状态信息，少儿通过手臂挥动答题、站立、跳跃、舞蹈等动作或口述答题、情绪变化均可以数据形式记录，通过心率传感器、血氧传感器、血压传感器、姿态追踪传感器、录音模块来记录，并上传至体感摄像头与管理系统客户端一体机。手部体感穿戴设备中的心率传感器、血氧传感器、血压传感器按照指定间隔记录使用者的生理信息，主控机收集信息并整理后，通过可用的网络传输通道发送至云服务器进行综合记录。

体感摄像头与管理系统客户端一体机包括体感摄像头、通信模块、处理核心、usb模块、视频信号传输模块、录音模块、信号灯模块、供电模块；体感摄像头用于采集少儿在教室内的身体活动数据；通信模块用于体感摄像头与管理系统客户端一体机与手部体感穿戴设备、云服务器进行数据传输；处理核心用于采集手部体感穿戴设备上传的数据并进行数据分析；usb模块用于实现数据导出至外部存储设备或者从外部存储设备导入数据；视频信号传输模块用于接收云服务器推送的课程信息并向电视机传输；录音模块用于记录教师的声音数据；信信号灯模块用于指示体感摄像头与管理系统客户端一体机的工作状态；供电模块用于为体感摄像头、通信模块、处理核心、usb模块、视频信号传输模块、录音模块、信号灯模块提供电源；体感摄像头、通信模块、usb模块、视频信号传输模块、录音模块、信号灯模块、供电模块分别与处理核心连接。体感摄像头将会记录教室内的所有个体的体感视频数据，通过计算描绘出每个个体的运动姿态。处理核心将会通过wifi模块与连接上wifi模块的手部体感穿戴设备进行数据交互，将手部体感穿戴设备的姿态追踪传感器的数据回传至处理核心中计算，还原手部体感穿戴设备的使用者的运动姿态。处理核心将接收到的数据汇总，并计算出的个体运动姿态与手部体感穿戴设备的使用者的运动姿态相匹配，定位每个运动个体的身份信息，识别互动行为。

云服务器包括通讯模块、数据分析判定模块、图文影音数据管理模块、大数据分析模块、自动化推送课程应用模块；通讯模块用于与体感摄像头与管理系统客户端一体机、使用终端进行数据传输；数据分析判定模块用于根据体感摄像头与管理系统客户端一体机上传的数据进行分析处理，识别用户行为，并做出少儿及教师的评价报告；图文影音数据管理模块用于对体感摄像头与管理系统客户端一体机上传的视频数据进行管理；大数据分析模块用于根据采集到的数据进行分析判别少儿的特长、兴趣，并针对性为教师提供课程建议；自动化推送课程应用模块用于根据大数据分析的结果对体感摄像头与管理系统客户端一体机进行课程推送；数据分析判定模块、图文影音数据管理模块、大数据分析模块、自动化推送课程应用模块分别与通讯模块连接；通讯模块分别与使用终端、体感摄像头与管理系统客户端一体机通信连接。

云服务器将采集到的数据根据用户id进行归档，用户id包括少儿、教师，通过数据分析判定模块，识别用户行为（情绪、积极性等），同时做出少儿和教师的评价报告，并将内容送给教育主管部门、教育机构管理方、家长的手机使用终端。云服务器可管理推送内容。通过大数据分析模块，对少儿特长、兴趣爱好进行分析，针对性的为教师提供课程建议。手机客户端程序负责进行课程管理和内容呈现，为家长和教师提供可视化的教学进度管理以及授课计划管理。

采用本发明可实时捕获少儿的学习内容和学习成果，少儿通过手臂挥动答题、站立、跳跃、舞蹈等动作或口述答题、情绪变化均可以数据形式记录，并通过位于云服务器的数据分析判定模块获得少儿准确的行为报告以及教师授课质量分析报告，可将少儿的每日表现内容转化为纯文字、视频及语音等多种形式，方便教育主管部门、教育机构管理方、家长查看。云服务器根据少儿的行为表现，为家长及老师推送针对性的教学方案。云服务器和使用终端、手部体感穿戴设备完整结合，为主管部门、教育机构管理方、家长提供完善的少儿教育工具和内容。使用终端包括pc、电视、手机等移动终端。

本发明通过手部体感穿戴设备获得教师与学生（主要对象为幼儿园、低年龄儿童培训机构及小学低年级）的身体健康数据、语音数据、情绪数据、行为数据，并通过云服务器进行大数据分析，记录教师授课内容（自动转化为纯文字）、自动化评估教师教学质量、记录学生答题成绩、分析学生特点与喜好自动化为教师推荐匹配课程、记录和分析学生在学习期间的情绪发展状态，并通过使用终端实现教育主管部门与教学机构远程管理的资源共享。

本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。