一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：其包括課堂交互系統(tǒng)和教學(xué)管理系統(tǒng)，教師通過課堂交互系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)，教師通過教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)管理，教學(xué)管理系統(tǒng)包括登陸終端、學(xué)生終端、教師終端、管理終端、檢索終端，所述教師終端和學(xué)生終端通過登陸終端與管理終端進(jìn)行交互。
【專利說明】
一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于智能教學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的電子通信物理教學(xué)模式有以"教"為主，以"學(xué)"為主，還有一種則是"雙主" 教學(xué)模式。在"雙主"的電子通信物理教學(xué)模式中，既發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又要充分體現(xiàn)學(xué) 生的主觀能動性，也即是介于以"教"為主和以"學(xué)"為主兩種模式中間的一種教學(xué)模式。它 不強(qiáng)調(diào)某一方的中心地位，因此，在這種教學(xué)模式中，要根據(jù)學(xué)生、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源等 多種因素的不同情況確定它們的結(jié)合方式，這樣才能使得系統(tǒng)達(dá)到最理想的教學(xué)效果。在 互聯(lián)網(wǎng)時代，為了在電子通信物理中，提高教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)教學(xué)效率，迫切應(yīng)用于電子通信 物理教學(xué)的智能系統(tǒng)，而根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀以及理論基礎(chǔ)，想要建立一個電 子通信物理教學(xué)的智能系統(tǒng)是非常困難的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，在考慮到網(wǎng)絡(luò) 教學(xué)的發(fā)展趨勢以及模塊技術(shù)的特點的同時，結(jié)合系統(tǒng)自身的需求，引入了交互式的課堂 教學(xué)系統(tǒng)，而自我評價和智能推薦技術(shù)提高了系統(tǒng)的智能化的程度。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其包 括課堂交互系統(tǒng)和教學(xué)管理系統(tǒng)，教師通過課堂交互系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)，教師通過 教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)管理，教學(xué)管理系統(tǒng)包括登陸終端、學(xué)生終端、教師終端、管理終端、 檢索終端，所述教師終端和學(xué)生終端通過登陸終端與管理終端進(jìn)行交互，
[0005] 課堂交互系統(tǒng)包括圖像采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示部分，
[0006] 如圖1所示，圖像采集部分包括光筆、幕布、4個廣角光學(xué)鏡頭、圖像傳感器，數(shù)據(jù)傳 輸部分包括無線數(shù)據(jù)傳輸裝置、USB數(shù)據(jù)傳輸線，數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示部分包括PC主機(jī)、 平板移動端、投影儀，
[0007] 4個廣角光學(xué)鏡頭位于幕布的四個角上，廣角光學(xué)鏡頭的中心光軸與幕布的對角 線平行，廣角光學(xué)鏡頭采集光筆與幕布的圖像，傳輸給圖像傳感器，圖像傳感器通過USB數(shù) 據(jù)傳輸線傳輸給PC主機(jī)，PC主機(jī)與平板移動端、投影儀通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸，PC主機(jī)將采集到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理獲取光筆在幕布上的相對位置，
[0008] 課堂交互系統(tǒng)工作過程如下：
[0009] 步驟1，清除光筆之前的運行軌跡；
[0010] 步驟2，將幕布與PC主機(jī)的顯示界面進(jìn)行校準(zhǔn)重合；
[0011] 步驟3，PC主機(jī)讀取廣角光學(xué)鏡頭的圖像，并提取物體成像的中心點；
[0012] 步驟4,判斷光筆是否進(jìn)入廣角光學(xué)鏡頭的圖像，是則進(jìn)入下一步，否則繼續(xù)判斷； [0013]步驟5,讀取并計算光筆當(dāng)前位置；
[0014]步驟6,記錄光筆的運行軌跡；
[0015] 步驟7,將光筆的運行軌跡顯示在PC主機(jī)的顯示界面；
[0016]步驟8，PC主機(jī)的顯示界面?zhèn)鬏斀o平板移動端和投影儀，進(jìn)行顯示。
[0017]本發(fā)明的有益效果：
[0018] 1)良好的人機(jī)接口和交互性。
[0019] 2)具有較為全面的教學(xué)功能。
[0020] 3)教學(xué)策略的量化處理，使教師和管理者更加直觀的管理，實現(xiàn)了精細(xì)化管理；
[0021] 4)使用自我評價機(jī)制為學(xué)生提供有效的針對性的學(xué)習(xí)材料
[0022] 5)能夠根據(jù)學(xué)生和教師的搜索歷史智能推薦電子通信物理教學(xué)材料，大大提高了 檢索效率。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的課堂交互系統(tǒng)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的幕布與顯示界面的校準(zhǔn)重合示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的幕布直角坐標(biāo)系示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的教學(xué)管理系統(tǒng)框圖；
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0028]本發(fā)明的實施例參考圖1-4所示。
[0029] 一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其包括課堂交互系統(tǒng)和教學(xué)管理系統(tǒng)，教師通 過課堂交互系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)，教師通過教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)管理，教學(xué)管理系 統(tǒng)包括登陸終端、學(xué)生終端、教師終端、管理終端、檢索終端，所述教師終端和學(xué)生終端通過 登陸終端與管理終端進(jìn)行交互，
[0030] 課堂交互系統(tǒng)包括圖像采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示部分，
[0031] 如圖1所示，圖像采集部分包括光筆、幕布、4個廣角光學(xué)鏡頭、圖像傳感器，數(shù)據(jù)傳 輸部分包括無線數(shù)據(jù)傳輸裝置、USB數(shù)據(jù)傳輸線，數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示部分包括PC主機(jī)、 平板移動端、投影儀，
[0032] 4個廣角光學(xué)鏡頭位于幕布的四個角上，廣角光學(xué)鏡頭的中心光軸與幕布的對角 線平行，廣角光學(xué)鏡頭采集光筆與幕布的圖像，傳輸給圖像傳感器，圖像傳感器通過USB數(shù) 據(jù)傳輸線傳輸給PC主機(jī)，PC主機(jī)與平板移動端、投影儀通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 輸，PC主機(jī)將采集到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理獲取光筆在幕布上的相對位置，
[0033] 課堂交互系統(tǒng)工作過程如下：
[0034]步驟1，清除光筆之前的運行軌跡；
[0035]步驟2,將幕布與PC主機(jī)的顯示界面進(jìn)行校準(zhǔn)重合；
[0036] 步驟3，PC主機(jī)讀取廣角光學(xué)鏡頭的圖像，并提取物體成像的中心點；
[0037] 步驟4,判斷光筆是否進(jìn)入廣角光學(xué)鏡頭的圖像，是則進(jìn)入下一步，否則繼續(xù)判斷；
[0038] 步驟5，讀取并計算光筆當(dāng)前位置；
[0039] 步驟6,記錄光筆的運行軌跡；
[0040] 步驟7,將光筆的運行軌跡顯示在PC主機(jī)的顯示界面；
[0041]步驟8，PC主機(jī)的顯示界面?zhèn)鬏斀o平板移動端和投影儀，進(jìn)行顯示。
[0042]如圖2、3所示，步驟2的將幕布與PC主機(jī)的顯示界面進(jìn)行校準(zhǔn)重合的具體步驟為： [0043] 步驟2 ? 1，建立坐標(biāo)系，
[0044]以幕布左下角為原點0,水平邊為X軸，垂直邊為Y軸建立幕布直角坐標(biāo)系，幕布的 水平邊長度為W，幕布的垂直邊長度為H，4個廣角光學(xué)鏡頭順時針依次為第一廣角光學(xué)鏡頭 C1、第二廣角光學(xué)鏡頭C2、第三廣角光學(xué)鏡頭C3、第四廣角光學(xué)鏡頭C4,光筆的幕布位置為 (x,y)；
[0045]以顯示界面左下角為原點0'，水平邊為X'軸，垂直邊為Y'軸建立顯示界面直角坐 標(biāo)系，光筆的顯示界面位置為(Y，/)，
[0046] 步驟2.2，建立幕布位置(1，7)與顯示界面位置為(1/，7 /)關(guān)系式：
[0047] x7 =aix+a2y+a3,
[0048] y7 =fox+02y+fo,
[0049] 其中，(^、(^、(^、^&均為待定系數(shù)；
[0050] 步驟2.3，選取幕布上的4個點（11，71)、（12,72)、（13,73)、（乂4,74)，對應(yīng)顯示界面的4 個點，（乂/1，7/1)、（1/2,7/2)、（1 /3,7/3)、（1/4,7/4)，利用這8個點建立兩個方程組，求解待定 參數(shù) ai、a2、a3H、&B; r I xx=axxx +cx2yt +a3
[0051] 十啊+從+' x3=axx3 + a2y3 + a3 A：4=a1x4 +a2>>4 +a3 y'i=fiiXi +P2y\ + A
[0052] \ , HX 1 H2 2 , y3^x3+fi2y3+/33 y,=Pxx,+P2y, +P,
[0053] 將求解得到的待定參數(shù)<11、<12、<13、0 1、02、03放入幕布位置&，7)與顯示界面位置為 (V)關(guān)系式中，從實現(xiàn)幕布位置(x，y)與顯示界面位置為(V)之間的轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)。
[0054] 通過上述校準(zhǔn)重合實現(xiàn)了不同大小的幕布與顯示界面同步精確顯示。
[0055] 如圖3所示，其中，步驟5中的讀取并計算光筆當(dāng)前位置，具體步驟為：
[0056] 步驟5.1，建立坐標(biāo)系，
[0057]以幕布左下角為原點0,水平邊為X軸，垂直邊為Y軸建立直角坐標(biāo)系，幕布的水平 邊長度為W，幕布的垂直邊長度為H，4個廣角光學(xué)鏡頭順時針依次為第一廣角光學(xué)鏡頭C1、 第二廣角光學(xué)鏡頭C2、第三廣角光學(xué)鏡頭C3、第四廣角光學(xué)鏡頭C4,光筆的幕布位置為(X， y)，幕布位置(x，y)與四個角連線與幕布長邊所呈的角度分別為夾角9i、夾角02、夾角03、夾 角04;
[0058] 步驟5.2,通過比較光筆在圖像中的位置獲取夾角0:、夾角02、夾角03、夾角04;
[0059] 步驟5.3,夾角兩兩組合計算得到光筆在幕布上的6個估計幕布位置 =1、2......6)，如下式所示，分別為：
[0066]步驟5.4，取平均，獲得精確位置，
[0068]如圖4所示，管理
終端包括管理員接口、管理員模塊、教師管理模塊、班級管理模 塊、學(xué)生管理模塊、公共資源管理模塊、課程管理模塊以及通告管理模塊;其中，管理員通過 管理員接口實現(xiàn)對其他管理模塊的操作；
[0069]教師終端包括教師接口、課程顯示模塊、教師資源瀏覽模塊、教師交流模塊、教師 知識管理模塊、教師資料信息存儲模塊以及教師檢索接口；其中，教師通過教師接口實現(xiàn)對 其他模塊的操作；
[0070] 學(xué)生終端包括學(xué)生接口、學(xué)習(xí)模塊、學(xué)生資源瀏覽模塊、學(xué)生交流模塊、學(xué)生知識 管理模塊、學(xué)生資料信息存儲模塊以及學(xué)生檢索接口；其中，學(xué)生通過學(xué)生接口實現(xiàn)對其他 模塊的操作；
[0071] 檢索終端分為簡單檢索模塊、興趣檢索模塊和推薦模塊，通過簡單檢索模塊，教師 和學(xué)生直接從公共資源管理模塊中獲取信息，通過興趣檢索模塊，教師和學(xué)生將設(shè)置檢索 興趣，結(jié)合輸入的檢索詞從公共資源管理模塊中獲取信息；
[0072]學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)模塊后，將首先接收學(xué)習(xí)類型評估測試，填寫學(xué)習(xí)類型測試調(diào)查問 卷，
[0073] 學(xué)習(xí)類型測試調(diào)查問卷共有12個問題，每題分別有A、B、C、D四個選項，每一個選項 代表一種學(xué)習(xí)方式上的偏好，學(xué)生依照自己的實際學(xué)習(xí)情況，將四個選項按照"最符合"、 "第二符合"、"第三符合"、"最不符合"的順序排列，并依次給予4、3、2、1分，學(xué)生在作答時只 需要將數(shù)字4、3、2、1按照自己的排序依次填入選項字母前的橫線；
[0074]依據(jù)學(xué)生所填寫的答案得到四種不同學(xué)習(xí)偏好的得分，分別是具體經(jīng)驗分值CE、 反思觀察分值R0、抽象概括分值A(chǔ)C與主動實踐分值A(chǔ)E;
[0075]其中，具體經(jīng)驗分值CE為12個題組中A選項分?jǐn)?shù)的總和;反思觀察分值R0為十二個 題組中B選項分?jǐn)?shù)的總和;抽象概括分值A(chǔ)C為十二個題組中C選項分?jǐn)?shù)的總和;主動實踐分 值A(chǔ)E為十二個題組中D選項分?jǐn)?shù)的總和。
[0076]抽象概括分值A(chǔ)C與具體經(jīng)驗分值CE之差，主動實踐分值A(chǔ)E與反思觀察分值R0之差 形成對學(xué)習(xí)類型的判定，判定條件如下：
[0077] (1)當(dāng)AC_CE< =7且AE-R0< =6時，屬于發(fā)散型；
[0078] (2)當(dāng)AC-CE< = 7 且AE-R0> = 7時，屬于調(diào)節(jié)型；
[0079] (3)當(dāng)AC-CE> = 8且AE-R0> = 7時，屬于聚合型；
[0080] (4)當(dāng)AC-CE> =8且AE-R0< =6時，屬于同化型；
[00811通過上述判定過程確定學(xué)生的學(xué)習(xí)類型，教師將結(jié)合當(dāng)時的學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)情況 作進(jìn)一步的輔導(dǎo)與探究。
[0082]進(jìn)一步的說，學(xué)習(xí)類型測試調(diào)查問卷的12個問題具體為：
[0083] 1.當(dāng)我學(xué)習(xí)的時候，
[0084] A ?我喜歡加入自己的感受；
[0085] B.我喜歡觀察和聆聽；
[0086] C.我喜歡針對觀念進(jìn)行思考；
[0087] D ?我喜歡實際操作；
[0088] 2.我學(xué)得最好的時候，是當(dāng)
[0089] A.我相信我的直覺和感受時；
[0090] B.我仔細(xì)聆聽和觀察時；
[0091] C.我借助邏輯思考時；
[0092] D ?我努力完成實際操作時；
[0093] 3.當(dāng)我學(xué)習(xí)時，
[0094] A.我有強(qiáng)烈的感覺和反應(yīng)；
[0095] B ?我是安靜、沉穩(wěn)的；
[0096] C.我會試著將事情想通；
[0097] D.我負(fù)責(zé)所有實際操作；
[0098] 4.我學(xué)習(xí)是利用
[0099] A.感覺；
[0100] B.觀察；
[0101] C.思考；
[0102] D.實際操作；
[0103] 5.當(dāng)我學(xué)習(xí)時，
[0104] A ?我能接受新的經(jīng)驗；
[0105] B.我會從各個層面來思考問題；
[0106] C.我喜歡分析事情，并將其分解成更小的問題；
[0107] D.我喜歡試著實際動手做；
[0108] 6.當(dāng)我學(xué)習(xí)時，
[0109] A.我是個直覺型的人；
[0110] B.我是個觀察型的人；
[0111] C.我是個邏輯型的人；
[0112] D.我是個行動型的人；
[0113] 7.我學(xué)得最好的時候，是從
[0114] A.同學(xué)間的討論互動；
[0115] B.觀察；
[0116] C.理論；
[0117] D.實際操作和練習(xí)；
[0118] 8.當(dāng)我學(xué)習(xí)時，
[0119] A.我覺得整個人都投入學(xué)習(xí)中；
[0120] B.我會在行動前都盡量準(zhǔn)備妥當(dāng)；
[0121] C.我喜歡觀念和理論；
[0122] D.我喜歡看到自己實際操作的成果；
[0123] 9.我學(xué)習(xí)最好的時候，是
[0124] A.我依賴自己的感受時；
[0125] B ?我依賴自己的觀察力時；
[0126] C.我依賴自己的觀念時；
[0127] D.自己嘗試做一些事情時；
[0128] 10.當(dāng)我學(xué)習(xí)時，
[0129] A.我是個樂于接受的人；
[0130] B.我是個心靜、含蓄的人；
[0131] C.我是個理智的人；
[0132] D.我是個負(fù)責(zé)的人；
[0133] 11.當(dāng)我學(xué)習(xí)時，
[0134] A.我樂于投入其中；
[0135] B.我喜歡觀察；
[0136] C.我喜歡對事情作評價；
[0137] D.我喜歡積極參與；
[0138] 12.我學(xué)得最好的時候，是當(dāng)我
[0139] A.接受他人看法、開放心胸時；
[0140] B.非常小心時；
[0141] C.分析想法時；
[0142] D.實際動手操作時。
[0143] 當(dāng)通過學(xué)習(xí)類型評估測試后，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)類型，學(xué)生將接受和電子通信物理 學(xué)習(xí)有關(guān)的自我評價，填寫自我評價調(diào)查問卷，內(nèi)容為學(xué)生對自身學(xué)習(xí)類型的自我評價，共 有N道測試題，每道測試題的選擇項分為未學(xué)、初學(xué)、一般、較好，相應(yīng)的分值為0、8、10、20，
[0144] 計算總分值T，
[0145] T = YJA , /=!
[0146] Ai為第i道題的分值，N為測試題總數(shù)，
[0147] 按照類型L選取不同的權(quán)重系列，計算類型值Sl，
[0148] Sl=J^Wl/xA,. ；=I
[0149] 式中，WLi為第i道題的權(quán)重，
[0150]按照總分值T和類型值Sl選擇最適合學(xué)生的電子通信物理學(xué)習(xí)材料。
[0151]進(jìn)一步說，登錄模塊包括驗證模塊和授權(quán)模塊，其中驗證模塊負(fù)責(zé)驗證登錄者的 身份是否合法，如果不合法則提出警告，如果合法，授權(quán)模塊則區(qū)分是管理員、學(xué)生還是教 師，并進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán);如果是管理員則與管理終端取得聯(lián)系，定位到管理終端，如果是教 師，則和教師終端取得聯(lián)系，定位到教師終端;如果是學(xué)生則和學(xué)生終端取得聯(lián)系，定位到 學(xué)生終端；
[0152]進(jìn)一步說，對管理員模塊中的管理員用戶的注冊、編輯、刪除；對教師管理模塊中 的教師用戶的注冊、編輯、刪除；對班級管理模塊中的學(xué)生班級的添加、編輯、刪除;對學(xué)生 管理模塊中的學(xué)生用戶的注冊、編輯、刪除功能;對公共資源管理模塊中的用于電子通信物 理的資料進(jìn)行添加、編輯、刪除;對課程管理模塊中的電子通信物理教學(xué)課程進(jìn)行的添加、 編輯、刪除;對通告管理模塊中通告進(jìn)行添加、刪除；
[0153]進(jìn)一步的說，驗證模塊與管理終端中的管理員模塊、教師管理模塊以及學(xué)生管理 模塊連接，根據(jù)管理員模塊、教師管理模塊以及學(xué)生管理模塊中的用戶信息判斷用戶是否 合法，授權(quán)模塊根據(jù)管理員模塊、教師管理模塊以及學(xué)生管理模塊中的用戶信息進(jìn)行相應(yīng) 的授權(quán)；
[0154] 進(jìn)一步的說，課程顯示模塊顯示以年級為單位的課程設(shè)置;教師資源瀏覽模塊通 過教師接口連接公共資源管理模塊，瀏覽和下載管理員上傳到公共資源管理模塊的用于電 子通信物理的資料;教師通過教師交流模塊連接公共交流區(qū)、公共留言板、教師交流區(qū)、教 師留言板、教師郵箱，教師通過公共交流區(qū)、公共留言板與所有用戶進(jìn)行實時和非實時交 流，通過教師交流區(qū)、教師留言板與教師用戶進(jìn)行實時和非實時交流，通過教師郵箱與其他 用戶進(jìn)行郵件交流;通過教師知識管理模塊撰寫并存儲電子通信物理教學(xué)日志、電子通信 物理教案并選擇性的上傳至公共資源管理模塊;教師資料信息存儲模塊用于存儲、編輯教 師的包括用戶名、電話號碼、密碼在內(nèi)的網(wǎng)上資料;教師通過教師檢索接口進(jìn)入檢索模塊；
[0155] 進(jìn)一步的說，通過學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行在線的電子通信物理學(xué)習(xí)；學(xué)生資源瀏覽模塊連 接公共資源管理模塊，瀏覽和下載管理員上傳到公共資源管理模塊的用于學(xué)習(xí)電子通信物 理的資料;學(xué)生通過學(xué)生交流模塊連接公共交流區(qū)、公共留言板、學(xué)生交流區(qū)、學(xué)生留言板、 學(xué)生郵箱，學(xué)生通過公共交流區(qū)、公共留言板與所有用戶進(jìn)行實時和非實時交流，通過學(xué)生 交流區(qū)、學(xué)生留言板與學(xué)生用戶進(jìn)行實時和非實時交流，通過學(xué)生郵箱與其他用戶進(jìn)行郵 件交流;通過學(xué)生知識管理模塊撰寫并存儲電子通信物理學(xué)習(xí)體會、電子通信物理學(xué)習(xí)資 料并選擇性的上傳至公共資源管理模塊;學(xué)生資料信息存儲模塊用于存儲、編輯學(xué)生的包 括用戶名、電話號碼、密碼在內(nèi)的網(wǎng)上資料;學(xué)生通過學(xué)生檢索接口進(jìn)入檢索終端；
[0156] 進(jìn)一步的說，推薦模塊從學(xué)生資料信息存儲模塊和教師資料信息存儲模塊中獲取 學(xué)生或者教師的基本信息，從簡單檢索模塊、興趣檢索模塊中獲取搜索歷史，采用相應(yīng)的算 法，從公共資源管理模塊搜集電子通信物理材料推薦給學(xué)生或者教師，進(jìn)而減少搜索時間；
[0157] 推薦過程如下：
[0158] (1)建模，根據(jù)作為用戶的學(xué)生或者教師的基本信息以及搜索歷史建立用戶與電 子通信物理項目的評分矩陣R，m表示總的用戶數(shù)目，n表示總的項目數(shù)，每個用戶都有一個 相對應(yīng)的項目的評分值Ri, j，評分值Ri, j的數(shù)值為0、1、2、3、4、5,其中，0表示第i個用戶未搜 索過的第j個項目，1-5表示第i個用戶對第j個項目搜索程度，搜索程度是指對搜索頻度的 分檔劃分； 及U及12…及In ......R,...
[0159] R= ，J ? ? ? ? ? ? 爭?爹 ??奢 _及》?1 及m2 ...及
[0160] (2)計算相似度，計算當(dāng)前用戶與其他用戶之間的相似度；
[0162] sim^(ta，tb)表示作為當(dāng)前用戶的第a個用戶和作為其他用戶的第b個用戶之間的 相似度值，I tan tbI表示作為當(dāng)前用戶的第a個用戶和作為其他用戶的第b個用戶之間的相 同搜索程度的項目數(shù)量，I ta U tb I表示作為當(dāng)前用戶的第a個用戶和作為其他用戶的第b個 用戶之間的不同搜索程度的項目數(shù)量；I tan tb |和| tau tb |通過比較當(dāng)前用戶和其他用戶 的在評分矩陣R中的異同獲得；
[0163] (3)相似度排序，對步驟(2)中得出的當(dāng)前用戶與其他用戶之間的相似度值simJa。 (ta，tb)，由高到低進(jìn)行排序，選取相似度值81!1^。(^，^)排序的前~個用戶作為當(dāng)前用戶的 最近鄰集合；
[0164] (4)計算評分值，根據(jù)步驟(1)的評分矩陣R和步驟(2)的相似度值sim^(ta，tb)M 為〇的評分值重新賦值，獲取預(yù)測評分值Rx,y，從而預(yù)測當(dāng)前用戶對未搜索的項目的感興 趣程度；
[0166] 其中，當(dāng)前用戶為第x個用戶，則Rx,y表示當(dāng)前用戶對第y個項目的預(yù)測評分值，f 表示當(dāng)前用戶的對所有項目的平均評分值，N(x)表示當(dāng)前用戶的臨近用戶集合，lGN(x)表 示將當(dāng)前用戶與其臨近用戶集合構(gòu)成的用戶域，sim(x，l)表示當(dāng)前用戶與近鄰1用戶之間 的相似度，Ri,y代表最近鄰第1個用戶對第y個項目的評分值，瓦表示第1個用戶的對所有項 目的平均評分值；
[0167] (5)對預(yù)測分值Rx,y?行排序，將步驟(4)中得出的當(dāng)前用戶對項目的預(yù)測評分值， 由尚到低進(jìn)彳丁排序；
[0168] (6)產(chǎn)生推薦，選取步驟(5)中預(yù)測評分值序列的前5個項目，作為目標(biāo)用戶的推薦 內(nèi)容。
[0169] 通過上述算法可以預(yù)估作為用戶的學(xué)生或者教師可能感興趣的內(nèi)容推薦給學(xué)生 或者教師，進(jìn)而縮短檢索時間。
[0170] 以上所述實施方式僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實施方式，但并不能因此而理解為對本 發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提 下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：其包括課堂交互系統(tǒng)和教學(xué)管理系 統(tǒng)，教師通過課堂交互系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行課堂教學(xué)，教師通過教學(xué)管理系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)管理，教 學(xué)管理系統(tǒng)包括登陸終端、學(xué)生終端、教師終端、管理終端、檢索終端，所述教師終端和學(xué)生 終端通過登陸終端與管理終端進(jìn)行交互， 課堂交互系統(tǒng)包括圖像采集部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示部分，圖像采 集部分包括光筆、幕布、4個廣角光學(xué)鏡頭、圖像傳感器，數(shù)據(jù)傳輸部分包括無線數(shù)據(jù)傳輸裝 置、USB數(shù)據(jù)傳輸線，數(shù)據(jù)處理以及圖像顯示部分包括PC主機(jī)、平板移動端、投影儀， 4個廣角光學(xué)鏡頭位于幕布的四個角上，廣角光學(xué)鏡頭的中心光軸與幕布的對角線平 行，廣角光學(xué)鏡頭采集光筆與幕布的圖像，傳輸給圖像傳感器，圖像傳感器通過USB數(shù)據(jù)傳 輸線傳輸給PC主機(jī)，PC主機(jī)與平板移動端、投影儀通過無線數(shù)據(jù)傳輸裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，PC 主機(jī)將采集到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理獲取光筆在幕布上的相對位置， 課堂交互系統(tǒng)工作過程如下： 步驟1，清除光筆之前的運行軌跡； 步驟2，將幕布與PC主機(jī)的顯示界面進(jìn)行校準(zhǔn)重合； 步驟3，PC主機(jī)讀取廣角光學(xué)鏡頭的圖像，并提取物體成像的中心點； 步驟4,判斷光筆是否進(jìn)入廣角光學(xué)鏡頭的圖像，是則進(jìn)入下一步，否則繼續(xù)判斷； 步驟5，讀取并計算光筆當(dāng)前位置； 步驟6，記錄光筆的運行軌跡； 步驟7，將光筆的運行軌跡顯示在PC主機(jī)的顯示界面； 步驟8，PC主機(jī)的顯示界面?zhèn)鬏斀o平板移動端和投影儀，進(jìn)行顯示。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，上述步驟2的將幕布與PC主 機(jī)的顯示界面進(jìn)行校準(zhǔn)重合的具體步驟為： 步驟2.1，建立坐標(biāo)系， 以幕布左下角為原點0,水平邊為X軸，垂直邊為Y軸建立幕布直角坐標(biāo)系，幕布的水平 邊長度為W，幕布的垂直邊長度為H，4個廣角光學(xué)鏡頭順時針依次為第一廣角光學(xué)鏡頭Cl、 第二廣角光學(xué)鏡頭C2、第三廣角光學(xué)鏡頭C3、第四廣角光學(xué)鏡頭C4,光筆的幕布位置為(X， y)； 以顯示界面左下角為原點〇'，水平邊為X'軸，垂直邊為Y'軸建立顯示界面直角坐標(biāo)系， 光筆的顯示界面位置為(V，/)， 步驟2.2，建立幕布位置(1，7)與顯示界面位置為(1/，7 /)關(guān)系式： X7 =αιχ+α2γ+α3, Y7 =β?Χ+β2Υ+β3, 其中，(^、(^(^上上上均為待定系數(shù)； 步驟2.3，選取幕布上的4個點（11，71)、（12,72)、（13,73)、（乂4,74)，對應(yīng)顯示界面的4個 點，（匕，7/1)、（匕，7/2)、以 3,7/3)、以4,7/4)，利用這8個點建立兩個方程組，求解待定參步驟2.4，將求解得到的待定參數(shù)€[1、€[2、€[3、01、此、0 3放入幕布位置(^5〇與顯示界面位 置為(V ,y')關(guān)系式中，從實現(xiàn)幕布位置(X，y)與顯示界面位置為(V ,y')之間的轉(zhuǎn)換校準(zhǔn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，步驟5中的讀取并計算光筆 當(dāng)前位置的具體步驟為： 步驟5.1，建立坐標(biāo)系， 以幕布左下角為原點0,水平邊為X軸，垂直邊為Y軸建立直角坐標(biāo)系，幕布的水平邊長 度為W，幕布的垂直邊長度為H，4個廣角光學(xué)鏡頭順時針依次為第一廣角光學(xué)鏡頭CU第二 廣角光學(xué)鏡頭C2、第三廣角光學(xué)鏡頭C3、第四廣角光學(xué)鏡頭C4,光筆的幕布位置為(x，y)，幕 布位置(x，y)與四個角連線與幕布長邊所呈的角度分別為夾角θι、夾角θ 2、夾角θ3、夾角θ4; 步驟5.2,通過比較光筆在圖像中的位置獲取夾角Q1、夾角θ2、夾角θ3、夾角θ 4; 步驟5.3,夾角兩兩組合計算得到光筆在幕布上的6個估計幕布位置= U 2......6)，如下式所示，分別為：步驟5.4，取平均，獲得精確位置，4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:管理終端包括 管理員接口、管理員模塊、教師管理模塊、班級管理模塊、學(xué)生管理模塊、公共資源管理模 塊、課程管理模塊以及通告管理模塊;其中，管理員通過管理員接口實現(xiàn)對其他管理模塊的 操作； 教師終端包括教師接口、課程顯示模塊、教師資源瀏覽模塊、教師交流模塊、教師知識 管理模塊、教師資料信息存儲模塊以及教師檢索接口；其中，教師通過教師接口實現(xiàn)對其他 模塊的操作； 學(xué)生終端包括學(xué)生接口、學(xué)習(xí)模塊、學(xué)生資源瀏覽模塊、學(xué)生交流模塊、學(xué)生知識管理 模塊、學(xué)生資料信息存儲模塊以及學(xué)生檢索接口；其中，學(xué)生通過學(xué)生接口實現(xiàn)對其他模塊 的操作； 檢索終端分為簡單檢索模塊、興趣檢索模塊和推薦模塊，通過簡單檢索模塊，教師和學(xué) 生直接從公共資源管理模塊中獲取信息，通過興趣檢索模塊，教師和學(xué)生將設(shè)置檢索興趣， 結(jié)合輸入的檢索詞從公共資源管理模塊中獲取信息。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí) 模塊后，將首先接收學(xué)習(xí)類型評估測試，填寫學(xué)習(xí)類型測試調(diào)查問卷， 學(xué)習(xí)類型測試調(diào)查問卷共有12個問題，每題分別有A、B、C、D四個選項，每一個選項代表 一種學(xué)習(xí)方式上的偏好，學(xué)生依照自己的實際學(xué)習(xí)情況，將四個選項按照"最符合"、"第二 符合"、"第三符合"、"最不符合"的順序排列，并依次給予4、3、2、1分，學(xué)生在作答時只需要 將數(shù)字4、3、2、1按照自己的排序依次填入選項字母前的橫線； 依據(jù)學(xué)生所填寫的答案得到四種不同學(xué)習(xí)偏好的得分，分別是具體經(jīng)驗分值CE、反思 觀察分值RO、抽象概括分值A(chǔ)C與主動實踐分值A(chǔ)E; 其中，具體經(jīng)驗分值CE為12個題組中A選項分?jǐn)?shù)的總和；反思觀察分值RO為十二個題組 中B選項分?jǐn)?shù)的總和;抽象概括分值A(chǔ)C為十二個題組中C選項分?jǐn)?shù)的總和;主動實踐分值A(chǔ)E 為十二個題組中D選項分?jǐn)?shù)的總和。 抽象概括分值A(chǔ)C與具體經(jīng)驗分值CE之差，主動實踐分值A(chǔ)E與反思觀察分值RO之差形成 對學(xué)習(xí)類型的判定，判定條件如下： (1) 當(dāng)AC-CE< = 7且AE-R0< =6時，屬于發(fā)散型； (2) 當(dāng)AC-CE < = 7且AE-RO > = 7時，屬于調(diào)節(jié)型； (3) 當(dāng)AC-CE > = 8且AE-RO > = 7時，屬于聚合型； (4) 當(dāng)AC-CE > = 8且AE-R0< = 6時，屬于同化型； 通過上述判定過程確定學(xué)生的學(xué)習(xí)類型，教師將結(jié)合當(dāng)時的學(xué)習(xí)活動與學(xué)習(xí)情況作進(jìn) 一步的輔導(dǎo)與探究。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于： 學(xué)習(xí)類型測試調(diào)查問卷的12個問題具體為：1. 當(dāng)我學(xué)習(xí)的時候， A. 我喜歡加入自己的感受； B. 我喜歡觀察和聆聽； C. 我喜歡針對觀念進(jìn)行思考； D. 我喜歡實際操作；2. 我學(xué)得最好的時候，是當(dāng) A.我相信我的直覺和感受時； B. 我仔細(xì)聆聽和觀察時； C. 我借助邏輯思考時； D. 我努力完成實際操作時；3. 當(dāng)我學(xué)習(xí)時， A. 我有強(qiáng)烈的感覺和反應(yīng)； B. 我是安靜、沉穩(wěn)的； C. 我會試著將事情想通； D. 我負(fù)責(zé)所有實際操作；4. 我學(xué)習(xí)是利用 A. 感覺； B. 觀察； C. 思考； D. 實際操作；5. 當(dāng)我學(xué)習(xí)時， A. 我能接受新的經(jīng)驗； B. 我會從各個層面來思考問題； C. 我喜歡分析事情，并將其分解成更小的問題； D. 我喜歡試著實際動手做；6. 當(dāng)我學(xué)習(xí)時， A. 我是個直覺型的人； B. 我是個觀察型的人； C. 我是個邏輯型的人； D. 我是個行動型的人；7. 我學(xué)得最好的時候，是從 A. 同學(xué)間的討論互動； B. 觀察； C. 理論； D. 實際操作和練習(xí)；8. 當(dāng)我學(xué)習(xí)時， A. 我覺得整個人都投入學(xué)習(xí)中； B. 我會在行動前都盡量準(zhǔn)備妥當(dāng)； C. 我喜歡觀念和理論； D. 我喜歡看到自己實際操作的成果；9. 我學(xué)習(xí)最好的時候，是 A.我依賴自己的感受時； B ·我依賴自己的觀察力時； C. 我依賴自己的觀念時； D. 自己嘗試做一些事情時；10. 當(dāng)我學(xué)習(xí)時， A. 我是個樂于接受的人； B. 我是個心靜、含蓄的人； C. 我是個理智的人； D. 我是個負(fù)責(zé)的人；11. 當(dāng)我學(xué)習(xí)時， A. 我樂于投入其中； B. 我喜歡觀察； C. 我喜歡對事情作評價； D. 我喜歡積極參與；12. 我學(xué)得最好的時候，是當(dāng)我 A. 接受他人看法、開放心胸時； B. 非常小心時； C. 分析想法時； D. 實際動手操作時。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)通過學(xué)習(xí)類 型評估測試后，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)類型，學(xué)生將接受和電子通信物理學(xué)習(xí)有關(guān)的自我評價，填 寫自我評價調(diào)查問卷，內(nèi)容為學(xué)生對自身學(xué)習(xí)類型的自我評價，共有N道測試題，每道測試 題的選擇項分為未學(xué)、初學(xué)、一般、較好，相應(yīng)的分值為〇、8、10、20， 計算總分值T，A1為第i道題的分值，N為測試題總數(shù)， 按照類型L選取不同的權(quán)重系列，計算類型值Su式中，Wu為第i道題的權(quán)重， 按照總分值T和類型值Sl選擇最適合學(xué)生的電子通信物理學(xué)習(xí)材料。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:登錄模塊包括 驗證模塊和授權(quán)模塊，其中驗證模塊負(fù)責(zé)驗證登錄者的身份是否合法，如果不合法則提出 警告，如果合法，授權(quán)模塊則區(qū)分是管理員、學(xué)生還是教師，并進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán);如果是管理 員則與管理終端取得聯(lián)系，定位到管理終端，如果是教師，則和教師終端取得聯(lián)系，定位到 教師終端;如果是學(xué)生則和學(xué)生終端取得聯(lián)系，定位到學(xué)生終端。9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:驗證模塊與管 理終端中的管理員模塊、教師管理模塊以及學(xué)生管理模塊連接，根據(jù)管理員模塊、教師管理 模塊以及學(xué)生管理模塊中的用戶信息判斷用戶是否合法，授權(quán)模塊根據(jù)管理員模塊、教師 管理模塊以及學(xué)生管理模塊中的用戶信息進(jìn)行相應(yīng)的授權(quán)。10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電子通信物理智能教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:課程顯示模 塊顯示以年級為單位的課程設(shè)置;教師資源瀏覽模塊通過教師接口連接公共資源管理模 塊，瀏覽和下載管理員上傳到公共資源管理模塊的用于電子通信物理的資料;教師通過教 師交流模塊連接公共交流區(qū)、公共留言板、教師交流區(qū)、教師留言板、教師郵箱，教師通過公 共交流區(qū)、公共留言板與所有用戶進(jìn)行實時和非實時交流，通過教師交流區(qū)、教師留言板與 教師用戶進(jìn)行實時和非實時交流，通過教師郵箱與其他用戶進(jìn)行郵件交流;通過教師知識 管理模塊撰寫并存儲電子通信物理教學(xué)日志、電子通信物理教案并選擇性的上傳至公共資 源管理模塊;教師資料信息存儲模塊用于存儲、編輯教師的包括用戶名、電話號碼、密碼在 內(nèi)的網(wǎng)上資料;教師通過教師檢索接口進(jìn)入檢索模塊。
【文檔編號】G09B5/14GK105931509SQ201610254480
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】孟玲玲
【申請人】孟玲玲