專(zhuān)利名稱：個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，涉及計(jì)算機(jī)軟件、信息傳遞技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育，尤其是涉及一種個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，在教育領(lǐng)域中一直期待開(kāi)發(fā)一種以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)、能實(shí)現(xiàn)教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)輔導(dǎo)以極大提升教學(xué)效果的自動(dòng)化教學(xué)系統(tǒng)，以用于個(gè)別輔導(dǎo)的補(bǔ)習(xí)班、集體教育和以學(xué)校為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)中心，現(xiàn)有的基于計(jì)算機(jī)的教學(xué)技術(shù)主要有電視教學(xué)、寬帶VOD視頻點(diǎn)播、DVD教學(xué)片及單機(jī)教育軟件，這些現(xiàn)有技術(shù)的最大缺點(diǎn)是無(wú)法針對(duì)每個(gè)學(xué)生的不同情況進(jìn)行因材施教，從而也就不能顯著地提升教學(xué)效果，此外，目前也有基于網(wǎng)絡(luò)直播的教學(xué)技術(shù)，其通常是一個(gè)教師針對(duì)幾十個(gè)或上百個(gè)學(xué)生進(jìn)行同步的網(wǎng)絡(luò)授課，該技術(shù)的最大缺點(diǎn)是教學(xué)過(guò)程以教師為中心，對(duì)所有聽(tīng)課的學(xué)生都采取一種講課方案，當(dāng)有不同的學(xué)生向老師提出不同的問(wèn)題的時(shí)候教師往往不能作出有針對(duì)性的回答，當(dāng)然，現(xiàn)有技術(shù)中也可采取雇用家庭教師的作法對(duì)學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一授課，但這種方法的缺點(diǎn)是教師資源的成本投入大，得不到合理的分配利用，而且由于地理?xiàng)l件或其他條件限制，絕大多數(shù)學(xué)生無(wú)法得到優(yōu)秀教師的特殊輔導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及方法，其優(yōu)點(diǎn)是使教師能夠針對(duì)不同學(xué)生的情況做到因材施教，并且可以使一個(gè)教師同時(shí)面對(duì)幾百名學(xué)生進(jìn)行授課，從而極大地節(jié)省并合理利用教師資源。
本發(fā)明的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)主要包括授課單元、多個(gè)聽(tīng)課單元和教學(xué)數(shù)據(jù)單元，相互之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。所述的授課單元是教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供授課現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻、音頻及電子教案的平臺(tái)；所述的聽(tīng)課單元是學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收授課單元的視頻、音頻及電子教案信息的平臺(tái)；所述的教學(xué)數(shù)據(jù)單元是系統(tǒng)管理員對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的平臺(tái)。所述的授課單元與聽(tīng)課單元之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的交互，所述的教學(xué)數(shù)據(jù)單元用于對(duì)教學(xué)過(guò)程中的視頻、音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、發(fā)送和回放等管理。
本發(fā)明的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)的方法為首先，授課單元采集教師授課現(xiàn)場(chǎng)的視頻、音頻信號(hào)，并接收來(lái)自教學(xué)數(shù)據(jù)單元存儲(chǔ)的當(dāng)前授課內(nèi)容的課程資料，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)铰?tīng)課單元上，然后，學(xué)生通過(guò)聽(tīng)課單元能夠?qū)崟r(shí)觀摩教師授課的現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程，如果在教學(xué)過(guò)程中，某個(gè)學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容有個(gè)別疑問(wèn)，希望得到授課教師的專(zhuān)門(mén)輔導(dǎo)，則可提問(wèn)并通過(guò)聽(tīng)課單元將該問(wèn)題發(fā)送給教學(xué)數(shù)據(jù)單元，教學(xué)數(shù)據(jù)單元將學(xué)生所提出的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼，并查詢對(duì)應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼的最佳答案，如果有最佳答案，則教學(xué)數(shù)據(jù)單元直接將其傳輸給聽(tīng)課單元，此時(shí)授課單元的教師仍然可以繼續(xù)講課以不耽誤其它學(xué)生聽(tīng)課的進(jìn)程，如果在教學(xué)數(shù)據(jù)單元中沒(méi)有存儲(chǔ)學(xué)生所提問(wèn)題的最佳答案，則教學(xué)數(shù)據(jù)單元可將學(xué)生所提問(wèn)題傳輸給授課單元，教師根據(jù)該問(wèn)題進(jìn)行在線解答，同時(shí)此次新的答案內(nèi)容將被傳輸給教學(xué)數(shù)據(jù)單元內(nèi)存儲(chǔ)答案的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行完善和更新，另外，如果有多個(gè)學(xué)生在同一時(shí)間向教師提問(wèn)，教學(xué)數(shù)據(jù)單元可將這些不同問(wèn)題對(duì)應(yīng)的最佳答案(如果有)分別傳輸給每個(gè)聽(tīng)課單元。
本發(fā)明的有益效果是學(xué)生能夠根據(jù)自己對(duì)授課內(nèi)容的不同理解，以及對(duì)課程的不同關(guān)注的側(cè)重點(diǎn)向教師提問(wèn)，教師也能夠針對(duì)各自學(xué)生的不同學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)解疑答惑，以做到因材施教，另外，由于在教學(xué)過(guò)程中，始終是一名教師面對(duì)幾百名的學(xué)生進(jìn)行同時(shí)授課，因此能夠極大地節(jié)省教師資源，從而實(shí)現(xiàn)顯著提升教學(xué)效果的目的。


下面參照附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及方法作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的授課單元應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的教學(xué)數(shù)據(jù)單元應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的聽(tīng)課單元應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)主要包括授課單元、多個(gè)聽(tīng)課單元和教學(xué)數(shù)據(jù)單元，相互之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。所述的授課單元是教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供授課現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻、音頻及電子教案的平臺(tái)；所述的聽(tīng)課單元是學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收授課單元的視頻、音頻及電子教案信息的平臺(tái)；所述的教學(xué)數(shù)據(jù)單元是系統(tǒng)管理員對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的平臺(tái)。所述的授課單元與聽(tīng)課單元之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的交互，所述的教學(xué)數(shù)據(jù)單元用于對(duì)教學(xué)過(guò)程中的視頻、音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、發(fā)送和回放等管理。
如圖2所示，本發(fā)明的授課單元主要包括中央處理器、音頻采集模塊、視頻采集模塊，所述的音頻采集模塊用于采集教師在授課現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中的音頻信號(hào)，所述的視頻采集模塊用于采集教師在授課現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程中的視頻信號(hào)，所述的中央處理器用于將采集的音頻信號(hào)和視頻信號(hào)處理為可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)。
如圖3所示，本發(fā)明的教學(xué)數(shù)據(jù)單元主要包括中央處理器、存儲(chǔ)模塊、控制模塊、傳輸模塊，所述的存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有教學(xué)課程內(nèi)容、教學(xué)課程代碼、課程標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼、問(wèn)題最佳答案和學(xué)生檔案。
參見(jiàn)表一，所述的教學(xué)課程代碼根據(jù)不同的學(xué)科編排兩位英文字母，下表列出了部分學(xué)科的代碼。
表一

參見(jiàn)表二(這里以教授朱自清的《春》的提問(wèn)為例)，所述的課程標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼共12位，第1、2位為英文字母(1到26個(gè)英文字母的數(shù)值分別對(duì)應(yīng)數(shù)字1至26)，第3～6位為具體課節(jié)單元代碼，第7～11位為具體問(wèn)題代碼，第12位為校驗(yàn)位，其數(shù)值為前11位數(shù)相加結(jié)果除以10得到的余數(shù)。
表二


這里我們需要說(shuō)明一下在標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼中的第7～11位表示的具體問(wèn)題代碼的定義，所有學(xué)生用自然語(yǔ)言提出的問(wèn)題將被教學(xué)數(shù)據(jù)單元分析，然后與標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行匹配，例如在朱自清的語(yǔ)文課《春》的第一節(jié)中，學(xué)生做如下提問(wèn)1、 “這篇文章的寫(xiě)作特點(diǎn)是什么？”；2、“能再講一下這篇文章的寫(xiě)作特點(diǎn)嗎？”；3、“寫(xiě)作特點(diǎn)有哪些？”。對(duì)這三個(gè)自然語(yǔ)言提出的問(wèn)題，教學(xué)數(shù)據(jù)單元會(huì)認(rèn)為它們和“文章的寫(xiě)作特點(diǎn)”這一標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題等價(jià)，即他們的提問(wèn)代碼和“文章的寫(xiě)作特點(diǎn)”這一標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題是同樣的提問(wèn)代碼。另外，如果有學(xué)生提出的問(wèn)題無(wú)法與標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題進(jìn)行正確的匹配時(shí)，教學(xué)數(shù)據(jù)單元會(huì)將該問(wèn)題傳輸給授課單元的教師進(jìn)行實(shí)時(shí)解答，并同時(shí)將學(xué)生所提的新問(wèn)題和教師所解的新答案補(bǔ)充到存儲(chǔ)模塊中，以對(duì)應(yīng)生成新的標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼。另外，所述的具體問(wèn)題代碼的編排順序是根據(jù)提問(wèn)頻率的高低進(jìn)行排列的，范圍從00001到99999，00001為提問(wèn)頻率最高的問(wèn)題，99999為提問(wèn)頻率最低的問(wèn)題。
參見(jiàn)表三，每個(gè)學(xué)生的學(xué)生檔案包含以下內(nèi)容ID、性別、年齡、心理特征、課程進(jìn)展、通訊方式和學(xué)生特征碼，其中，ID為學(xué)生登錄時(shí)的用戶名，心理特征包括“智商”、“氣質(zhì)”、“壓力”、“心理年齡”四項(xiàng)值。學(xué)生在登錄之后這四項(xiàng)值為默認(rèn)的(默認(rèn)值為智商100、氣質(zhì)50、壓力50、心理年齡與實(shí)際年齡相同)，這四項(xiàng)值會(huì)隨著學(xué)生上課的過(guò)程有所改變。每一次上課時(shí)教師會(huì)向?qū)W生提出一些問(wèn)題例如“最近心情怎么樣”，“喜歡唱歌嗎”之類(lèi)看似打招呼或無(wú)關(guān)緊要的問(wèn)候，每題學(xué)生會(huì)有五種選擇。例如“最近心情怎么樣”的答案“很好”，“不錯(cuò)”，“一般”，“不太好”，“糟透了”，根據(jù)學(xué)生回答會(huì)得出學(xué)生相應(yīng)的心理特征值，如果學(xué)生在“最近心情怎么樣”中選了“糟透了”，那么他的心理特征中“壓力”值就會(huì)增加2，相對(duì)應(yīng)他如果回答“很好”，“壓力”值就會(huì)減2。課程進(jìn)展列出了該名學(xué)生學(xué)習(xí)的各門(mén)課程進(jìn)度及平時(shí)授課中回答問(wèn)題的成績(jī)，學(xué)生特征碼由8位數(shù)字組成，第1、2位是年齡和性別。男性代碼為偶數(shù)，女性代碼為奇數(shù)，例如代碼34表示33～34歲男性，代碼27表示27～28歲女性。第3、4、5位表示心理特征，第3位表示智商，從0～9共10個(gè)等級(jí)，第4、5位表示其它心理學(xué)特征，包含心理年齡、氣質(zhì)、壓力，第6、7位表示學(xué)習(xí)平均成績(jī)，第8位為校驗(yàn)位，其數(shù)值為前7位數(shù)字相加結(jié)果除以10得到的余數(shù)。
表三

該學(xué)生檔案的主要目的是用于教師在授課一段過(guò)程之后，對(duì)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況有一個(gè)客觀地評(píng)價(jià)分析，以在下一教學(xué)階段對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)，從而達(dá)到查漏補(bǔ)缺的目的。
教學(xué)數(shù)據(jù)單元中的控制模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用、補(bǔ)充和更新，其具有多點(diǎn)交互功能，可根據(jù)與多個(gè)聽(tīng)課單元的交互狀態(tài)信息分別對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)入控制、流量控制和區(qū)分服務(wù)。傳輸模塊主要實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)單元與授課單元和聽(tīng)課單元之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和有序傳輸。
如圖4所示，本發(fā)明的聽(tīng)課單元主要包括中央處理器、音頻接收模塊、視頻接收模塊，所述的音頻接收模塊用于接收教師在授課過(guò)程中的音頻數(shù)據(jù)，所述的視頻接收模塊用于接收教師在授課過(guò)程中的視頻數(shù)據(jù)，所述的中央處理器用于將接收的音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)和聲音信號(hào)。
如圖5所示，本發(fā)明的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)的方法為首先，授課單元采集教師授課現(xiàn)場(chǎng)的視頻、音頻信號(hào)，并接收來(lái)自教學(xué)數(shù)據(jù)單元存儲(chǔ)的當(dāng)前授課內(nèi)容的課程資料，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)铰?tīng)課單元上，然后，學(xué)生通過(guò)聽(tīng)課單元能夠?qū)崟r(shí)觀摩教師授課的現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程，如果在教學(xué)過(guò)程中，某個(gè)學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容有個(gè)別疑問(wèn)，希望得到授課教師的專(zhuān)門(mén)輔導(dǎo)，則可提問(wèn)并通過(guò)聽(tīng)課單元將該問(wèn)題發(fā)送給教學(xué)數(shù)據(jù)單元，教學(xué)數(shù)據(jù)單元將學(xué)生所提出的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼，并查詢對(duì)應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼的最佳答案，如果有最佳答案，則教學(xué)數(shù)據(jù)單元直接將其傳輸給聽(tīng)課單元，此時(shí)授課單元的教師仍然可以繼續(xù)講課以不耽誤其它學(xué)生聽(tīng)課的進(jìn)程，如果在教學(xué)數(shù)據(jù)單元中沒(méi)有存儲(chǔ)學(xué)生所提問(wèn)題的最佳答案，則教學(xué)數(shù)據(jù)單元可將學(xué)生所提問(wèn)題傳輸給授課單元，教師根據(jù)該問(wèn)題進(jìn)行在線解答，同時(shí)此次新的答案內(nèi)容將被傳輸給教學(xué)數(shù)據(jù)單元內(nèi)存儲(chǔ)答案的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行完善和更新，另外，如果有多個(gè)學(xué)生在同一時(shí)間向教師提問(wèn)，教學(xué)數(shù)據(jù)單元可將這些不同問(wèn)題對(duì)應(yīng)的最佳答案(如果有)分別傳輸給每個(gè)聽(tīng)課單元。
以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括授課單元、多個(gè)聽(tīng)課單元和教學(xué)數(shù)據(jù)單元，相互之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的授課單元主要包括中央處理器、音頻采集模塊、視頻采集模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的聽(tīng)課單元主要包括中央處理器、音頻接收模塊、視頻接收模塊。
4.如權(quán)利要求1所述的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的教學(xué)數(shù)據(jù)單元主要包括中央處理器、存儲(chǔ)模塊、控制模塊、傳輸模塊，所述的存儲(chǔ)模塊內(nèi)存儲(chǔ)有教學(xué)課程內(nèi)容、教學(xué)課程代碼、課程標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼、問(wèn)題最佳答案和學(xué)生檔案。
5.一種利用如權(quán)利要求1所述的個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)的方法，其特征在于首先，授課單元采集教師授課現(xiàn)場(chǎng)的視頻、音頻信號(hào)，并接收來(lái)自教學(xué)數(shù)據(jù)單元存儲(chǔ)的當(dāng)前授課內(nèi)容的課程資料，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)铰?tīng)課單元上，然后，學(xué)生通過(guò)聽(tīng)課單元能夠?qū)崟r(shí)觀摩教師授課的現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程，如果在教學(xué)過(guò)程中，某個(gè)學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容有個(gè)別疑問(wèn)，希望得到授課教師的專(zhuān)門(mén)輔導(dǎo)，則可提問(wèn)并通過(guò)聽(tīng)課單元將該問(wèn)題發(fā)送給教學(xué)數(shù)據(jù)單元，教學(xué)數(shù)據(jù)單元將學(xué)生所提出的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼，并查詢對(duì)應(yīng)該標(biāo)準(zhǔn)提問(wèn)代碼的最佳答案，如果有最佳答案，則教學(xué)數(shù)據(jù)單元直接將其傳輸給聽(tīng)課單元，此時(shí)授課單元的教師仍然可以繼續(xù)講課以不耽誤其它學(xué)生聽(tīng)課的進(jìn)程，如果在教學(xué)數(shù)據(jù)單元中沒(méi)有存儲(chǔ)學(xué)生所提問(wèn)題的最佳答案，則教學(xué)數(shù)據(jù)單元可將學(xué)生所提問(wèn)題傳輸給授課單元，教師根據(jù)該問(wèn)題進(jìn)行在線解答，同時(shí)此次新的提問(wèn)和對(duì)應(yīng)的答案內(nèi)容將被補(bǔ)充到教學(xué)數(shù)據(jù)單元內(nèi)。
全文摘要
一種個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)主要包括授課單元、多個(gè)聽(tīng)課單元和教學(xué)數(shù)據(jù)單元，相互之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。所述的授課單元是提供授課現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻、音頻及電子教案的平臺(tái)所述的聽(tīng)課單元接收授課單元的視頻、音頻及電子教案信息的平臺(tái)；所述的教學(xué)數(shù)據(jù)單元是系統(tǒng)管理員對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的平臺(tái)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在利用該系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化遠(yuǎn)程教學(xué)時(shí)，使教師能夠針對(duì)不同學(xué)生的情況做到因材施教，并且可以使一個(gè)教師同時(shí)面對(duì)幾百名學(xué)生進(jìn)行授課，從而也極大地節(jié)省并合理利用教師資源。
文檔編號(hào)G09B5/06GK1838194SQ20061007896
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者史長(zhǎng)虹 申請(qǐng)人:史長(zhǎng)虹