本发明涉及多媒体课堂技术领域，具体为一种互动课堂系统及其方法。
背景技术：
随着社会的发展，多媒体教学的应用也日益普及。多媒体教学是一种采用多种电子教学媒体和传统教学手段相结合的教学方式，因其具有图文声像并茂的特点，并能从多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣，而在校园被广泛应用。
现有多媒体教学系统，主要是教师进行投屏讲解，缺乏互动，课堂氛围较差，且仅仅用于一个教室内部，无法实现多场地同步教学或同步互动，应用场景有限；目前也有通过网络直播的方式进行跨场地互动的方式，这种方式所有客户端的学生看到的都是同一个视频画面或文档内容，灵活度较差，无法满足实际的应用需求，如进行实验教学时，现场教学学生可以直观查看实验，则无需有相应的视频转播，而网络课堂的学生则需要查看相应的视频画面内容；又如，针对不同观看渠道、不同付费等级的学生或用户，需要对一些媒体流进行分级处理，以保护重要数据和内容，现有技术无法解决上述问题，不利于进行监控扩展。
技术实现要素：
本发明意在提供一种互动课堂系统及其方法，能够解决现有技术存在的无法进行多场地同步教学互动，无法进行单独的分发调控的问题。
本申请提供如下技术方案：
一种互动课堂系统，包括：
讲师终端，所述讲师终端与多媒体网关网络连接，所述讲师终端用于向多媒体网关发送课堂多媒体数据，所述讲师终端还用于接收多媒体网关分发的互动多媒体数据并进行显示播放；
学生终端，所述学生终端用于接收多媒体网关分发的课堂多媒体数据以及互动多媒体数据并进行显示播放；
多媒体网关，所述多媒体网关包括多媒体课程建立模块、课程设置模块、多媒体课程加入模块、课堂多媒体获取模块、互动模块以及多媒体分发模块；
所述多媒体课程建立模块用于根据讲师终端的请求建立多媒体课程；
所述课程设置模块用于根据讲师终端的请求对设备接入多媒体课程的接入权限进行设置；
所述多媒体课程加入模块用于根据学生终端的请求以及接入权限将学生终端加入多媒体课程；
所述课堂多媒体获取模块用于获取讲师端发送的课堂多媒体数据；
所述互动模块用于接收讲师终端和学生终端发送的互动请求，并根据互动信息生成互动多媒体数据；
所述多媒体分发模块内存储有多媒体分发矩阵，所述多媒体分发模块用于根据多媒体分发矩阵构将课堂多媒体数据分发输出至学生终端；所述多媒体分发模块还用于将互动多媒体数据分发输出至讲师终端和学生终端；所述多媒体分发模块还用于将课堂多媒体数据以及互动多媒体数据上传至媒体云服务器；
媒体云服务器，所述多媒体网关与媒体云服务器连接，所述媒体云服务器包括远程多媒体分发模块，所述远程多媒体分发模块用于将多媒体网关上传的课堂多媒体数据或互动多媒体数据根据媒体分发矩阵分发至其他多媒体网关。
进一步，所述互动多媒体数据包括弹幕互动数据、私信数据、在线问答数据、在线投票数据。
进一步，所述课堂多媒体数据包括讲师屏幕信息，所述讲师终端包括屏幕信息获取模块，用于读取讲师终端的屏幕图像并生成讲师屏幕信息。
进一步，所述课堂多媒体数据包括讲师音视频信息，所述讲师终端包括音视频信息获取模块，用于通过讲师终端采集讲师的音频和视频数据并生成讲师音视频信息。
进一步，还包括教室终端，所述多媒体分发模块用于根据多媒体分发矩阵构将课堂多媒体数据分发输出至教室终端。
进一步，所述课堂多媒体数据包括学生屏幕信息，所述学生终端包括学生屏幕信息获取模块，用于读取学生终端的屏幕显示并生成学生屏幕信息并发送给多媒体网关，所述多媒体分发模块还用于将学生屏幕信息发送给讲师终端。
进一步，还包括监管终端，所述监管终端与媒体云服务器网络连接，所述媒体云服务器还包括监管模块，所述监管模块用于根据监管终端的请求将对应的多媒体网关上传的多媒体数据发送至监管终端。
进一步，所述讲师终端设有多个。
进一步，本申请还公开了一种互动课堂方法，使用了上述的互动课堂系统。
本发明技术方案的有益效果为：
1、本发明技术方案中，通过连接媒体云服务器可以实现多教室、多场地同步教学，多级媒体分发控制，使得拓展能力更强，适用于各类复杂教学场景。通过多媒体网关，可以根据多媒体分发矩阵进行分发数据的构建，根据多媒体分发矩阵进行可以灵活控制各路多媒体数据的输出流向，控制每个用户查看的画面范围和文档范围，用户可以通过对媒体分发矩阵的设置，让不同的学员看到不同的内容，进而可以实现分级控制，便于监管和调控。
2、通过多媒体网关对课堂多媒体数据进行分发，可以实现多设备多终端画面精准同步，通过互动模块，可实现讲师和学生之间以及学生和学生之间的在线互动。
附图说明
图1为本申请一种互动课堂系统实施例一中的应用场景架构图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本申请技术方案进行进一步详细说明：
实施例一
如图1所示，本实施例公开的一种互动课堂系统，包括多媒体网关、讲师终端、学生终端以及教室设备。
讲师终端和学生终端均与多媒体网关网络连接，本实施例中，讲师终端和学生终端分为台式终端和移动终端，台式终端可以为设置在教室内讲台或各个学生座位处的电脑或平板电脑，移动终端为手机、平板电脑、笔记本电脑等，本实施例中，多媒体网关与讲师终端以及学生终端之间均采用c/s架构，台式终端或移动终端均安装相应的客户端程序，以实现对应的功能。讲师或学生需要通过登录账号来实现权限和身份的验证。
讲师终端用于向多媒体网关发送课堂多媒体数据，讲师终端还用于接收多媒体网关分发的课堂多媒体数据以及互动多媒体数据并进行显示播放。
学生终端用于接收多媒体网关分发的课堂多媒体数据以及互动多媒体数据并进行显示播放。
互动多媒体数据包括弹幕互动数据、私信数据、在线问答数据、在线投票数据。课堂多媒体数据包括讲师屏幕信息、讲师音视频信息、学生屏幕信息、演示资料信息等。
讲师终端包括屏幕信息获取模块，用于读取讲师终端的屏幕图像并生成讲师屏幕信息。讲师终端包括音视频信息获取模块，用于通过讲师终端的摄像头和麦克风等采集讲师的音频和视频数据并生成讲师音视频信息。学生终端包括学生屏幕信息获取模块，用于读取学生终端的屏幕显示并生成学生屏幕信息并发送给多媒体网关，多媒体分发模块还用于将学生屏幕信息发送给讲师终端。本实施例中，讲师终端设有多个，可以供多个讲师在同一课程使用，进而实现双师或多师课堂。
演示资料信息包括演示资料和当前演示资料信息，讲师终端包括演示资料上传模块和当前演示资料信息获取模块，演示资料上传模块用于根据用户操作向多媒体网关上传演示资料，当前演示资料信息获取模块用于获取讲师终端当前打开的演示资料以及演示进度，如ppt的名称以及当前演示的页码序号。
多媒体网关，多媒体网关包括多媒体课程建立模块、课程设置模块、多媒体课程加入模块、课堂多媒体获取模块、互动模块以及多媒体分发模块；
多媒体课程建立模块用于根据讲师终端的请求建立多媒体课程；
课程设置模块用于根据讲师终端的请求对设备接入多媒体课程的接入权限进行设置；
多媒体课程加入模块用于根据学生终端的请求以及接入权限将学生终端加入多媒体课程；
课堂多媒体获取模块用于获取讲师端发送的课堂多媒体数据；
互动模块用于接收讲师终端和学生终端发送的互动请求，并根据互动信息生成互动多媒体数据；
多媒体分发模块内存储有多媒体分发矩阵，多媒体分发模块用于根据多媒体分发矩阵构将课堂多媒体数据分发输出至学生终端；多媒体分发模块还用于将互动多媒体数据分发输出至讲师终端和学生终端。多媒体分发模块包括视频融合模块，视频融合模块用于根据多媒体分发矩阵选取对应的若干路多媒体数据进行视频融合，生成视频分发数据。
多媒体网关还包括分发矩阵设置模块，分发矩阵设置模块用于根据讲师终端和学生终端的请求调整多媒体分发矩阵。
多媒体网关还包括课堂签到模块，课堂签到模块存储有课堂签到表，课堂签到模块用于根据学生终端的请求更新课堂签到表，讲师终端还用于查看课堂签到表。
教室终端包括显示设备、监控设备、麦克风以及喇叭，教师终端通过硬件接口与多媒体网关连接，本实施例中，教室终端通过硬件接口如hdmi接口、dp接口、dvi接口等与多媒体网关的相应接口连接，实现数据传输，多媒体网关的多媒体分发模块用于根据多媒体分发矩阵构将课堂多媒体数据分发输出至教室终端，教室终端还用于播放显示课堂多媒体数据，教室终端还用于采集会场音视频数据并传输给多媒体网关。
还包括媒体云服务器，多媒体网关还通过互联网与媒体云服务器连接，媒体分发矩阵设有分级，媒体云服务器或多媒体网关自身设有对应的分发等级，媒体云服务器包括远程多媒体分发模块，远程多媒体分发模块用于将多媒体网关上传的多媒体数据，并筛选出媒体云服务器对应的级别的媒体分发矩阵，根据媒体分发矩阵分发至其他多媒体网关，接收到分发的多媒体数据的多媒体网关可以根据媒体分发矩阵进一步进行多媒体的分发。
本实施例中，通过媒体云服务器，可以实现远程视频课堂教学，实现双师或多师课堂。
本实施例中，还包括监管终端，监管终端与媒体云服务器网络连接，媒体云服务器还包括监管模块，监管模块用于根据监管终端的请求将对应的多媒体网关上传的多媒体数据发送至监管终端。
本实施例中的互动课堂方法，使用了本实施例的互动课堂系统。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中多媒体网关还包括ai处理模块，ai处理模块用于对教师终端以及学生终端上传的课堂多媒体数据或互动多媒体数据进行ai处理。
ai处理模块包括智能字幕处理模块、注视矫正模块、隐私处理模块，智能字幕处理模块用于根据多媒体数据生成多语言同步字幕，注视矫正模块用于对多媒体数据的视频数据中的人脸眼球注视方向进行矫正处理，隐私处理模块用于获取课堂多媒体数据中的视频数据，并识别视频数据中的物品，并根据识别结果进行隐私化处理。
智能字幕处理模块包括语音识别模块和翻译模块，语音识别模块用于根据多媒体数据中的音频数据生成识别文本，翻译模块用于同步生成多语言翻译文本。
本实施例中，智能字幕处理模块、注视矫正模块、隐私处理模块等均采用现有的人工智能神经网络模型实现对应的功能。
本实施例中的互动课堂方法，使用了本实施例的互动课堂系统。
实施例三
本实施例与实施例一的区别在于，所述多媒体输入模块还用于接收级联的多媒体网关输入的多媒体数据；所述多媒体分发模块用于根据多媒体分发矩阵将多媒体数据进行分发并通过多媒体输出模块输出至级联的多媒体网关。媒体分发矩阵设有分级，多媒体网关自身设有对应的分发等级选取对应的媒体分发矩阵进行多媒体的分发。本实施例，通过多级多媒体网关级联可以实现多教室之间的连通，实现多教室、多场地同步教学，多级媒体分发控制，适用于各类复杂场景。
本实施例中的互动课堂方法，使用了本实施例的互动课堂系统。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于，媒体云服务器还包括教学管理模块，所述教学管理模块包括过程记录模块、状态分析模块、难点分析关联模块、答疑模块、学生匹配模块以及讲解邀请模块，过程记录模块用于通过学生终端采集各个学生学习过程信息，所述学习过程信息包括学生学习过程中的动作、表情、言语等，所述状态分析模块用于根据学习过程信息分析学生在各个时刻或时间段的学习状态，如注意力集中状态、分心状态、未学习状态、疑问思考状态等，将学生学习的过程的划分为若干状态时间段，难点分析模块根据学生注意力集中状态、疑问思考状态，判断学生是否当前遇到知识点难点，比如讲师讲了一个知识点后，学生盯着某一段文字反复查看、并进行思考等行为，则说明学生在此知识点上存在疑问，难点分析关联模块将学生信息与知识点进行关联，答疑模块用于讲师终端根据学生疑问来对学生进行答疑，讲师通过多媒体分发矩阵控制仅与对应的学生进行讲解，进而不影响其他学生，学生匹配模块则根据疑问对应的知识点匹配关联的学生，讲解邀请模块则向匹配的学生发送对应的邀请，学生通过邀请可以获取对应的多媒体，进而获取讲解内容。本实施例的技术方案，在讲师进行知识点的讲解时，通过多媒体分发矩阵控制多媒体的分发路径，避免对其他学生造成影响，同时，通过日常记录学生的学习过程，分析学生的学习难点，在讲师进行知识点讲解时，邀请相应的学生加入，可以有效避免教师同一内容讲述多遍，同时使得讲解更具针对性，不会对已经学会的学生造成影响，又不会落下未学会的学生，还可以降低讲师重复讲解的内容，极大的提高教学效率。
实施例五
本实施例与实施例四的区别在于，所述教学管理模块还包括注意力分析模块以及分组模块，注意力分析模块用于根据状态分析模块的分析结果，分析每个学生的注意力集中的时间段；分组模块用于根据各个学生的注意力集中的时间段进行学生分组，将不同的注意力集中时间段的学生分到一组，使得每个组内的学生的注意力集中的时间段覆盖讲课的时间长度，如a学生注意力集中在前10分钟，b学生的注意力集中在后10分钟，将两者分为一组，则可以使得组内学生可以获取整个讲课内容，确保各个知识点均有学生集中理解，便于组内交流学习，共同促进和提高。
实施例六
本实施例与实施例五的区别在于，所述教学管理模块还包括管理分级模块和位置调整模块，所述管理分级模块用于根据状态分析模块的分析结果，为每个学生划分管理等级，具体将注意力集中状态、分心状态、未学习状态、疑问思考状态等进行加权求和，得到管理评分，然后根据管理评分进行分级，等级越低，需要管理介入越少，表示学生可以较好的自主学习，等级越高，则表明学生需要较为严苛的管理才能学习，位置调整模块根据学生管理等级，将管理等级高的学生安排在教室前排，位置调整模块，可以将需要管理的学生配置在教室前排，进而方便教师进行管理，提高管理教学效果。
以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。