一种基于AI技术的课堂互动系统的制作方法

一种基于ai技术的课堂互动系统
技术领域
1.本发明涉及一种课堂互动系统，具体是一种基于ai技术的课堂互动系统。


背景技术：

2.当前，云计算、大数据、物联网、移动计算等新技术不断涌现，各行业信息化步伐不断加快，社会整体信息化程度不断加深，信息技术对教育的革命性影响日趋明显。随着战略推进，对各高校建设以及其学科建设提出了更高要求，高校要培养拔尖创新人才，大力推进个性化培养，全面提升学生的综合素质、国际视野、科学精神和创业意识、创造能力。相应地，学校需要开展对传统教学模式的革新，模式建设需要环境支撑，创新教学环境建设将成为重要一环。
3.现今，将信息技术与教育教学融合，借助“智慧教室”实施“智慧教学”已经成为了国家和社会发展的宏观需求。智慧教室不仅是国家中长期教育规划中实现教育现代化、培养创新人才、创建学习型社会的关键媒介，还是教育信息化体系架构的核心组成内容。
4.学校智慧校园建设已颇具成效，给师生带来了极大便利，同时学校也意识到在教室建设层面投入尚显不足，在信息化高速发展、人才培养模式急需变革的今天，现有教室已无法满足师生需求：
5.1.目前教师在授课的过程中，大部分仍然以板书为主，虽然大多数学校已经逐渐普及投影仪、电子教学白板等多媒体教学设备，但其在使用过程中仍会因距离、角度、光线照射及学生视力等因素的影响，导致部分学生无法清晰的观察到授课内容；
6.2.一些教师在授课时喜欢佩带小蜜蜂等类似的扩音设备，以使教室后排的学生能够听清授课内容，但由于此类扩音设备的音量较大，长期使用易对教师自身及前排学生的听力造成影响；
7.3.教师在教授一个知识点后通常会询问学生是否听懂，此时一些未理解知识点但性格较为内向的学生会因为心理因素而给出听懂了的回答，且课后也不会再向教师请教，会对学生的成绩造成较大的负面影响；
8.4.对于一些上课走神或开小差的学生而言，教师在同学面前直接指出其行为的不当易让该学生感到丢人、自尊心受挫，从而产生厌学、自暴自弃或其他的逆反的行为。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种基于ai技术的课堂互动系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.一种基于ai技术的课堂互动系统，包括安装在教师端pc、辅助教学设备和若干个学生端平板，所述教师端pc上安装有互动平台系统，所述互动平台系统包括多媒体教学模块、学生行为监测模块、私密提醒模块、辅助问答模块，所述辅助教学设备包括第二摄像头，所述第二摄像头用于在上课过程中采集学生的行为动作视频，所述学生行为监测模块用于
通过图像识别的方式对所述行为动作视频中的学生状态进行判断，并将判断结果反馈至教师端pc的操作界面上，所述私密提醒模块用于教师端pc向指定的学生端平板发送提醒弹窗，所述辅助问答模块用于教师端pc向指定的学生端平板发送答题弹窗，且答题弹窗的内容中除答题选项外还包含一个匿名回答选项和一个确认选项。
12.作为本发明进一步的方案：所述答题弹窗的答题选项包括a、b、c、d、e、f，所述学生端平板对答题选项进行选择并触发确认选项后会将所选答案以匿名或具名的方式反馈至辅助问答模块，所述辅助问答模块会对所有学生端平板反馈的答案进行统计并发送至教师端pc的操作界面上。
13.作为本发明进一步的方案：所述辅助教学设备还包括便携式麦克风和若干个扬声器，所述便携式麦克风、扬声器均与教师端pc电性连接，多个所述扬声器分布安装在教室墙壁及天花板上。
14.作为本发明进一步的方案：所述辅助教学设备还包括电子教学白板、投影仪，和至少一个第一摄像头，所述电子教学白板安装在黑板一侧，所述投影仪吊装在教室天花板上，且教室黑板处安装有与投影仪相适配的幕布，所述第一摄像头吊装在教室天花板上，且黑板、幕布及电子教学白板均位于第一摄像头的拍摄范围内。
15.作为本发明再进一步的方案：所述多媒体教学模块还包括教学内容放大模块，所述教学内容放大模块用于通过第一摄像头对黑板、幕布及电子教学白板上的教学内容进行拍摄，并发送至学生端平板上进行播放，且学生端平板的播放界面上设置有局部放大选项。
16.作为本发明再进一步的方案：所述学生行为监测模块包括图像提取单元、特征信息获取单元、提取单元、识别单元，所述第二摄像头至少有两个，且两个所述第二摄像头分别安装在黑板上方两侧处。
17.作为本发明再进一步的方案：所述图像提取单元用于以一定帧数间隔提取第二摄像头所录制的视频图像。
18.作为本发明再进一步的方案：所述特征信息获取单元用于用于获取所述视频图像中各个视频对象的姿态特征信息，所述姿态特征信息包括对象身份信息与对象姿态信息。
19.作为本发明再进一步的方案：识别单元用于根据若干个连续的对象姿态信息对该对象的行为进行识别，生成所该对象的行为识别结果。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明中，通过学生行为监测模块的设置，能够对第一摄像头录制的学生行为申请进行提取、分析并识别，并在教师端pc的界面上标示出未认证听课的学生，教师可在pc上向与该学生对应的学生端平板发送提示弹窗，以在不会被其他学生获知的情况下提醒该学生认真听课，从而避免对心理较为脆弱的学生造成负面影响。
22.2、本发明中，当教师完成一个知识点的教授后，可向询问学生是否已经理解，并在教师端pc上向学生端平板发送答题弹窗，并以a选项代表听懂，b选项代表未听懂，以让学生在学生端平板上回答，学生在回答前可选择性的勾选匿名回答选项，并在选择答案选项后触发确认选项即可，教师可在教师端pc上查看学生做出的选项的统计信息，以判断是否需要再次解说该知识点，从而避免部分内向的学生因性格原因而不懂装懂。
23.3、通过便携式麦克风与若干个扬声器的设置，能够利用便携式麦克风对教师所得话进行录音，并通过干若干个扬声器对该录音进行实时播放，以确保后排的同学均能听清
教师的授课内容，且由于若干个扬声器均布在教室内，因此每个扬声器的播放音量无需设置较大，从而起到保护学生听力的效果。
24.4、通过教学内容放大模块的设置，能够利用第一摄像头对黑板、幕布及电子教学白板上的授课内容进行清晰的拍摄，当部分学生因距离、角度、光线照射及自身视力等因素的影响而无法看清授课内容时，可通过操作学生端平板上的局部放大选项对自身无法看清内容的区域进行电子放大，从而确保所需学生均能看清授课内容。
附图说明
25.图1为一种基于ai技术的课堂互动系统的结构框图。
26.图2为一种基于ai技术的课堂互动系统中辅助教学设备的结构框图。
27.图3为一种基于ai技术的课堂互动系统中部分辅助教学设备在教室内的安装位置示意图。
28.其中，教师端pc1、学生端平板2、互动平台系统3、多媒体教学模块4、学生行为监测模块5、私密提醒模块6、辅助问答模块7、辅助教学设备8、电子教学白板9、投影仪10、便携式麦克风11、扬声器12、第一摄像头13、第二摄像头14。
具体实施方式
29.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
31.需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
33.请参阅图1～3，本发明实施例中，一种基于ai技术的课堂互动系统，包括安装在教师端pc1、辅助教学设备8和若干个学生端平板2，所述教师端pc1上安装有互动平台系统3，所述互动平台系统3包括多媒体教学模块4、学生行为监测模块5、私密提醒模块6、辅助问答模块7，所述辅助教学设备8包括第二摄像头14，所述第二摄像头14用于在上课过程中采集学生的行为动作视频，所述学生行为监测模块5用于通过图像识别的方式对所述行为动作视频中的学生状态进行判断，并将判断结果反馈至教师端pc1的操作界面上，所述私密提醒模块6用于教师端pc1向指定的学生端平板2发送提醒弹窗，所述辅助问答模块7用于教师端pc1向指定的学生端平板2发送答题弹窗，且答题弹窗的内容中除答题选项外还包含一个匿名回答选项和一个确认选项。
34.所述答题弹窗的答题选项包括a、b、c、d、e、f，所述学生端平板2对答题选项进行选择并触发确认选项后会将所选答案以匿名或具名的方式反馈至辅助问答模块7，所述辅助问答模块7会对所有学生端平板2反馈的答案进行统计并发送至教师端pc1的操作界面上。
35.通过采用上述设置，当教师完成一个知识点的教授后，可向询问学生是否已经理解，并在教师端pc1上向学生端平板2发送答题弹窗，并以a选项代表听懂，b选项代表未听懂，以让学生在学生端平板2上回答，学生在回答前可选择性的勾选匿名回答选项，并在选择答案选项后触发确认选项即可，教师可在教师端pc上查看学生做出的选项的统计信息，以判断是否需要再次解说该知识点。
36.此外，教师在解说例题的过程中，也可利用辅助问答模块7让学生先行作答，以通过学生作答的正确率考察学生对该例题知识点的掌握程度，并以此考虑是否需要对该例题进行着重解说。
37.所述辅助教学设备8还包括便携式麦克风11和若干个扬声器12，所述便携式麦克风11、扬声器12均与教师端pc1电性连接，多个所述扬声器12分布安装在教室墙壁及天花板上。
38.通过便携式麦克风11与若干个扬声器12的设置，能够利用便携式麦克风11对教师所得话进行录音，并通过干若干个扬声器12对该录音进行实时播放，以确保后排的同学均能听清教师的授课内容，且由于若干个扬声器12均布在教室内，因此每个扬声器12的播放音量无需设置较大，从而起到保护学生听力的效果。
39.所述辅助教学设备8还包括电子教学白板9、投影仪10，和至少一个第一摄像头13，所述电子教学白板9安装在黑板一侧，所述投影仪10吊装在教室天花板上，且教室黑板处安装有与投影仪10相适配的幕布，所述第一摄像头13吊装在教室天花板上，且黑板、幕布及电子教学白板9均位于第一摄像头13的拍摄范围内。
40.所述多媒体教学模块4还包括教学内容放大模块，所述教学内容放大模块用于通过第一摄像头13对黑板、幕布及电子教学白板9上的教学内容进行拍摄，并发送至学生端平板2上进行播放，且学生端平板2的播放界面上设置有局部放大选项。
41.通过教学内容放大模块的设置，能够利用第一摄像头13对黑板、幕布及电子教学白板9上的授课内容进行清晰的拍摄，当部分学生因距离、角度、光线照射及自身视力等因素的影响而无法看清授课内容时，可通过操作学生端平板2上的局部放大选项对自身无法看清内容的区域进行电子放大。
42.所述学生行为监测模块5包括图像提取单元、特征信息获取单元、提取单元、识别单元，所述第二摄像头14至少有两个，且两个所述第二摄像头14分别安装在黑板上方两侧处。
43.所述图像提取单元用于以一定帧数间隔提取第二摄像头14所录制的视频图像。
44.所述特征信息获取单元用于用于获取所述视频图像中各个视频对象的姿态特征信息，所述姿态特征信息包括对象身份信息与对象姿态信息。
45.识别单元用于根据若干个连续的对象姿态信息对该对象的行为进行识别，生成所该对象的行为识别结果。
46.本发明的工作原理是：
47.本发明中，通过学生行为监测模块5的设置，能够对第一摄像头13录制的学生行为
申请进行提取、分析并识别，并在教师端pc1的界面上标示出未认证听课的学生，教师可在pc上向与该学生对应的学生端平板2发送提示弹窗，以在不会被其他学生获知的情况下提醒该学生认真听课，从而避免对心理较为脆弱的学生造成负面影响。
48.本发明中，当教师完成一个知识点的教授后，可向询问学生是否已经理解，并在教师端pc1上向学生端平板2发送答题弹窗，并以a选项代表听懂，b选项代表未听懂，以让学生在学生端平板2上回答，学生在回答前可选择性的勾选匿名回答选项，并在选择答案选项后触发确认选项即可，教师可在教师端pc上查看学生做出的选项的统计信息，以判断是否需要再次解说该知识点，从而避免部分内向的学生因性格原因而不懂装懂。
49.此外，教师在解说例题的过程中，也可利用辅助问答模块7让学生先行作答，以通过学生作答的正确率考察学生对该例题知识点的掌握程度，并以此考虑是否需要对该例题进行着重解说。
50.通过便携式麦克风11与若干个扬声器12的设置，能够利用便携式麦克风11对教师所得话进行录音，并通过干若干个扬声器12对该录音进行实时播放，以确保后排的同学均能听清教师的授课内容，且由于若干个扬声器12均布在教室内，因此每个扬声器12的播放音量无需设置较大，从而起到保护学生听力的效果。
51.通过教学内容放大模块的设置，能够利用第一摄像头13对黑板、幕布及电子教学白板9上的授课内容进行清晰的拍摄，当部分学生因距离、角度、光线照射及自身视力等因素的影响而无法看清授课内容时，可通过操作学生端平板2上的局部放大选项对自身无法看清内容的区域进行电子放大，从而确保所需学生均能看清授课内容。
52.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。