专利名称：单机多键盘计算机教学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机辅助教学技术CAI(ComputerAssistedInstruction)，它可集计算机理论教学与计算机操作指导过程于一体。
目前，随着计算机技术和应用的不断发展，计算机科学技术的教育也日亦受到世界各国的高度重视，对计算机技术的了解与掌握已成为许多工作领域(尤其是高技术领域)就业的基本要求，因而使计算机知识教学的普及与提高成为世界各国国民教育的一项基本国策。国内外在发展与提高计算机辅助教学技术(CAI)方面开展了大量的研制工作，并取得了众多的研究成果，如面向利用各人计算机进行学习的各类计算机教学课程软件的开发、易于计算机课堂教学的彩色液晶显示器投影板(如荷兰一家公司发明的1600-LC彩色液晶显示器投影板，刊于新产品杂志1992年第二期第93页)，西北工业大学最近研制出的计算机控放录像教学系统等。但以上的设备或软件都无法解决长期以来一直严重影响计算机教学效果的两大问题[1].教师对计算机技术的理论教学与学生计算机实际操作实验环节严重脱节;.教师在1对多的课堂教学中只能采用单向灌输式的教学方法;既不能有效的利用时间(因有大量操作过程或程序的黑板书写)，更不能通过提问及实际操作测试及时的了解学生的掌握程度或存在的问题(因学生在未进行实际操作之前，往往提不出问题)。
目前存在的各种电化教学系统(如闭路电视教学系统、语音电化教学系统等)均不能有效的解决计算机教学中所面临的这些特殊问题。
为解决这些问题，使学生能在一个接近实际操作的环境下接受计算机的理论教学，并使教师能及时的通过有效的提问来了解学生的掌握程度和存在的问题，以较低的成本实现计算机理论教学与操作实践的一体化，本发明提出了一种单台计算机与多个键盘组成的单机多键盘计算机教学系统。
本发明的基本构思为利用一台微型计算机通过一个多键盘控制转换器与多个各自独立的计算机键盘进行软线连接，并将微型计算机的显示输出接口与一台(套)具有标准视频接口的投影或显示设备连接来共同构成一个新型的计算机教学系统。该系统的多键盘控制转换器可由下列三种类型之一构成(1)“普通开关型”多键盘控制转换器，采用普通的多刀式电路开关，通过扳动电路开关键分别将指定键盘的电源、地线、数据线及时钟线与计算机主机联通。(2)“组合逻辑开关型”多键盘控制转换器，由直流稳压电源向多键盘控制转换器提供电源，用触压键式开关通过组合逻辑电路的输出端与电子开关的控制端联通，并控制它将指定键盘的数据线、时钟线与计算机主机联通。(3)“单片机控制逻辑开关型”多键盘控制转换器由直流稳压电源向多键盘控制转换器提供电源，触压键式开关通过单片机组合逻辑电路的输出控制端与电子开关的控制端联通，并控制它将指定键盘的数据线、时钟线与计算机主机联通。
该系统能使所有被连接的键盘在多键盘控制转换器的控制下共享同一微型计算机主机资源，并能将微型计算机的显示结果通过投影电视设备投影在银幕或墙壁上，或通过由多台标准视频监视器组成的显示系统同时进行显示。该计算机教学系统使教师既能利用计算机丰富的文字与图形处理功能使理论教学更加生动易懂，又能利用键盘的转换控制对学生进行提问或课堂练习来检验教学效果。同时，学生能在一个较好的实际操作环境中接受计算机的理论教学，并可在教师的安排指导下进行课堂操作练习、编程测验，学生也可通过自己的键盘直接向教师提出问题。另一方面，系统的各组成部分相对独立，既可联机使用又可单机独立使用，有一机多用的效果，并且在满足具有标准统一输入输出接口的前提下(本教学系统的显示设备标准视频信号输入接口，微型计算机标准视频信号输出接口及标准计算机键盘输入接口，键盘标准计算机键盘输出接口)，用户完全可以根据各自的实际需求和经费状况自由选择系统各组成设备的档次与型号来组合这个计算机教学系统。此外，本教学系统的专用投资很少(仅有“多键盘控制转换器”一项)、利用率高(通过配置不同的计算机教学课程软件，即可从事不同学科、内容的计算机教学)、应用范围广(通过与其他电化教学系统的结合，可以形成功能更强的电化教学系统)本发明与现有计算机辅助教学手段及设备相比有如下特点[1].计算机的理论教学与实际操作指导能在本教学系统的支持下得到协调一致，教师既能利用计算机丰富的文字与图形处理功能使理论教学更加生动易懂，又能利用键盘的转换控制对学生进行提问或课堂练习来检验教学效果，及时发现存在的问题。而这一教学系统的使用对计算机师资教学水平的提高也有积极的促进作用。.学生能在一个较好的实际操作环境中接受计算机的理论教学，并可在教师的安排指导下进行课堂操作练习或编程测验。学生也可以通过自己的键盘终端直接向教师提出问题，从而摆脱了过去完全被动式的灌输教学方式。.本教学系统的结构组织灵活，适应性很强。系统的各组成部分相对独立，既可联机使用又可单机使用，有一机多用的效果。如彩色投影电视机还可用于录像教学等其他投影教学用途;微型计算机可随时恢复单机独立使用;学生键盘可随时取下用于它处，其数量也可根据实际需要随意增减。更为突出的是本教学系统在满足具有标准统一输入输出接口的前提下(本教学系统的显示系统标准视频信号输入接口，微型计算机标准视频信号输出接口及标准计算机键盘输入接口，键盘标准计算机键盘输出接口)，可通过更换所用的微型计算机来适应不同层次、不同用途的计算机教学，以适应不同计算机用户的需要。这对我们国家在财力有限的条件下，进行高档计算机系统的推广与培训有特殊意义。总之，用户完全可以根据各自的实际需求和经费状况自由选择系统各组成设备的档次与型号来组合这个计算机教学系统。.本教学系统经济实用、易于推广。如[3]中所述，本教学系统中的专用设备仅有“多键盘控制转换器”一项，所以系统的专用投资很少;另外，标准视频显示设备、微型计算机、键盘的规格、档次以及计算机键盘的数量均可视实际需要和经费状况进行自由组合配置。特别对中、小学及社会教育团体或部门等一些财力较小的单位，只需购置一台微型计算机及系统的其他基本配置，即可开展正规的计算机教学活动或职业培训，既经济实用，又能取得很好的经济与社会效益。.本教学系统的利用率高、应用范围广。本教学系统通过配置不同的计算机教学课程软件，即可从事不同学科、内容的计算机教学，如汉字输入、英文打字、计算机绘图、计算机程序设计及新型计算机系统或软件培训等。因此，系统的利用率很高。另外，通过与其他电化教学系统的结合，可进一步形成功能更强的电化教学系统，如与现有的语音电化教学系统结合，可使新的教学系统不仅能完成语音方面的双向教学，而且可完成写作或笔答方面的双向教学，真正实现了外语电化教学中听、说、读、写四个环节的一体化。
下面结合附图详细说明本发明附
图1为本发明的系统结构图;
附图2为“普通开关型多键盘控制转换器”的结构图;
附图3为“组合逻辑开关型多键盘控制转换器”的结构图;
附图4为“单片机控制逻辑开关型多键盘控制转换器”的结构图;
附图5为键盘连接终端的结构图。
附图中1-投影显示设备2-微型计算机3-多键盘控制转换器4-多个计算机键盘终端5-普通多路开关控制器/学生呼叫提示灯6-电源7-多路电子开关8-控制键板9-开关逻辑控制器10-LED显示器/学生呼叫提示灯
11-电源12-控制键板13-多路电子开关14-单片计算机开关逻辑控制器15-LED显示器/学生呼叫提示灯16-电源17-提示信号灯/蜂鸣器/呼叫键钮18-键盘插座19-计算机键盘现在结合实施例做进一步说明本教学系统的视频显示设备(1)可选用具有标准视频信号输入端口的各类通用彩色投影电视机或由多台标准视频监视器组成的显示系统，并将它与系统中微型计算机(2)的显示视频信号输出端进行软线插接;系统中的微型计算机(2)可选用具有标准视频信号输出接口及标准键盘接口的PC/XT、PC/AT及各种类型与档次的兼容微型计算机，并将它的键盘输入接口与系统的多键盘控制转换器(3)的键盘信号输出端进行软线插接;系统的多键盘控制部分(3)选用自行研制的“普通开关型”、“组合逻辑开关型”或“单片机控制逻辑开关型”多键盘控制转换器中的任一种，并将它的输入端与多个各自独立的标准计算机键盘终端(4)进行软线连接。
其中，“普通开关型”多键盘控制转换器的电路开关(5)可采用普通的四刀式电路开关，由电源(6)(采用直流稳压电源)提供电源，通过扳动电路开关键分别将指定键盘的电源、地线、数据线及时钟线与计算机主机联通(如图2所示)，学生键盘终端的呼叫键钮(17)与学生呼叫提示灯(普通发光二极管)通过软线连接。“组合逻辑开关型”多键盘控制转换器中的电子开关(7)可采用CD4066集成电路芯片组成，控制键板(8)可采用多个触压式键钮，开关控制组合逻辑电路(9)可采用CD4043，LED显示器(10)可采用普通发光二极管或液晶显示板，电源(11)可敬采用直流稳压电源;由直流稳压电源向多键盘控制转换器提供电源，触压键式开关通过组合逻辑电路CD4043的输出端Q与电子开关CD4066的控制端联通，并控制它将指定键盘的数据线、时钟线与计算机主机联通，同时，将对应的学生键盘编号通过LED显示器显示，并向指定的键盘终端(4)发送选通信号(如图3所示)，学生键盘终端的呼叫键钮(17)与学生呼叫提示灯(普通发光二极管)通过软线连接。“单片机控制逻辑开关型”多键盘控制转换器的电子开关(12)可采用CD4066集成电路芯片组成，控制键板(13)可以采用多个触压式键钮，单片计算机(14)可采用8031单片机，LED显示器(15)可采用普通发光二极管或液晶显示板，电源(16)可采用直流稳压电源;由直流稳压电源向多键盘控制转换器提供电源，触压键式开关通过单片机组合逻辑电路的输出控制端与电子开关CD4066的控制端联通，并控制它将指定键盘的数据线、时钟线与计算机主机联通，同时将对应的学生键盘编号通过LED显示器显示，并向指定的键盘终端(4)发送选通信号(如图4所示)，学生键盘终端的呼叫键钮(17)与学生呼叫提示灯(普通发光二极管)可通过软线连接。
键盘终端(4)的提示灯/蜂鸣器/呼叫键钮(17)可采用普通发光二极管、压电陶瓷式电子蜂鸣器及普通触压式键钮，键盘插座(18)可采用标准计算机五孔键盘插座，计算机键盘(19)可采用普通或增强型标准计算机键盘，键盘终端的(17)、(18)分别与多键盘控制转换器的电源线、地线、数据线及时钟线的输出端连接，计算机键盘(19)与键盘插座(18)通过软线插接(如图5所示)。
本教学系统通电加载后，在有关的操作系统软件及计算机教学软件的支持下，即可进入工作状态。教师通过主控键盘操作进行计算机教学的论述、演示及程序指令介绍，并可通过多键盘控制转换器随时将某一指定学生的操作键盘与主机联通，此时学生键盘终端上的提示灯被点亮，同时电子蜂鸣器鸣响，提示该学生直接对计算机进行操作并完成指定的操作。学生提问时，只要触压呼叫键钮就可点亮教师控制台的学生呼叫提示灯，教师可根据该提示灯的编号立即确定提问人的位置并及时予与响应。计算机的所有显示结果均通过系统的彩色投影电视设备投影在银幕或墙壁上或通过安置在教室中不同位置的由多台标准视频监视器组成的显示系统进行同时显示，使教室中所有人员均能清楚的看到完整的计算机教学演示与操作过程。
权利要求
1.一种具有微型计算机与显示装置的计算机教学系统，其特征是由一台微型计算机通过一个多键盘控制转换器与多个各自独立的计算机键盘进行软线连接，并将微型计算机的显示输出接口与一台(套)具有标准视频接口的投影或显示设备连接来共同构成该系统。
2.一种如权利要求1所述的计算机教学系统，其特征是多键盘控制转换器可采用普通的多刀式电路开关，通过扳动电路开关键分别将指定键盘的电源、地线、数据线及时钟线与计算机主机联通。
3.一种如权利要求1所述的计算机教学系统，其特征是多键盘控制转换器也可以采用由直流稳压电源向多键盘控制转换器提供电源，用触压键式开关通过组合逻辑电路的输出端与电子开关的控制端联通，并分别将指定键盘的数据线、时钟线与计算机主机联通。
4.一种如权利要求1所述的计算机教学系统，其特征是多键盘控制转换器也可以采用由直流稳压电源向多键盘控制转换器提供电源，触压键式开关通过单片机组合逻辑电路的输出控制端与电子开关的控制端联通，并分别将指定键盘的数据线、时钟线与计算机主机联通。
全文摘要
本发明利用一台微型计算机通过一个多键盘控制转换器与多个各自独立的计算机键盘进行软线连接，并将微型计算机的显示输出接口与一台(套)具有标准视频接口的投影或显示设备连接来共同构成一个新型的计算机教学系统。该系统能使所有被连接的键盘在多键盘控制转换器的控制下共享同一微型计算机主机资源，并能将显示结果通过投影或显示设备进行投影或显示。教师既能利用计算机丰富的文字与图形处理功能及软件程序进行理论教学，又能利用键盘的转换控制与学生进行双向的课堂练习或问答。
文档编号G09B5/10GK1076294SQ92101609
公开日1993年9月15日 申请日期1992年3月8日 优先权日1992年3月8日
发明者徐向东, 孙力, 孙珂, 苟仲武, 白家 申请人:徐向东