課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及通信領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020 年）》，提出要把提高質(zhì)量作為教育改革發(fā)展的核屯、任務(wù)，把教育資源配置和學(xué)校工作重點(diǎn) 集中到強(qiáng)化教學(xué)環(huán)節(jié)、提高教育質(zhì)量上來(lái)。
[0003] 到課率和課堂參與度無(wú)疑是衡量課堂教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)性指標(biāo)，而長(zhǎng)期W來(lái)，國(guó)內(nèi) 大部分學(xué)校，采取的到課率統(tǒng)計(jì)方式仍為任課教師點(diǎn)到運(yùn)種最為傳統(tǒng)的方式，運(yùn)種方式雖 然簡(jiǎn)單，但是卻直接浪費(fèi)了教師的課堂授課時(shí)間，降低了教學(xué)質(zhì)量。課堂上師生互動(dòng)，也通 常采用教師和學(xué)生一對(duì)一問(wèn)答的方式，課堂參與度較低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的主要目的在于公開(kāi)了一種課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)，W至少解決相關(guān)技術(shù) 中采用傳統(tǒng)課堂互動(dòng)方式導(dǎo)致學(xué)生參與率低的問(wèn)題。
[0005] 根據(jù)本實(shí)用新型，公開(kāi)了一種課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)。
[0006] 根據(jù)本實(shí)用新型的課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)包括：多個(gè)學(xué)生用設(shè)備，每個(gè)學(xué)生用設(shè)備均 包括：第一無(wú)線收發(fā)裝置，第一微控制器、輸入輸出裝置，其中，所述第一微控制器經(jīng)由所述 輸入輸出裝置收集來(lái)自于學(xué)生的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由所述第一無(wú)線收發(fā)裝置發(fā)送至教師用設(shè)備； 所述教師用設(shè)備，包括：第二無(wú)線收發(fā)裝置，第二微控制器、USB轉(zhuǎn)串口裝置，其中，所述第 二微控制器經(jīng)由第二無(wú)線收發(fā)裝置接收來(lái)自于所述第一無(wú)線收發(fā)裝置的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由第二 微控制器的串口及所述USB轉(zhuǎn)串口裝置發(fā)送給上位機(jī)；上位機(jī)，包括：USB接口，其中，所述 USB接口與所述教師用設(shè)備的所述USB轉(zhuǎn)串口裝置相連接，所述上位機(jī)經(jīng)由所述USB接口接 收來(lái)自于所述教師用設(shè)備的所述數(shù)據(jù)，對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示處理結(jié)果。
[0007] 通過(guò)本實(shí)用新型提供的課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)，解決了相關(guān)技術(shù)中課堂上師生互動(dòng)， 采用教師和學(xué)生一對(duì)一問(wèn)答的方式，導(dǎo)致課堂參與度較低的問(wèn)題，采用本實(shí)用新型提供的 系統(tǒng)可W使學(xué)生在課堂上和教師進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)線通訊，對(duì)于教師提出的問(wèn)題、課堂測(cè)驗(yàn)、課堂 競(jìng)賽等互動(dòng)式教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生都可W通過(guò)該系統(tǒng)做出回答，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)處理和 顯示，因此有效地提高了學(xué)生課堂參與度，提高了教學(xué)質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)的架構(gòu)圖；
[0009] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的教師用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；W及
[0010] 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的學(xué)生用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)方式做一詳細(xì)描述。
[0012] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的課堂教學(xué)輔助系統(tǒng)的架構(gòu)圖。如圖1所示，該課 堂教學(xué)輔助系統(tǒng)包括：
[0013] 多個(gè)學(xué)生用設(shè)備10,每個(gè)學(xué)生用設(shè)備均包括：第一無(wú)線收發(fā)裝置100,第一微控制 器102、輸入輸出裝置104,其中，上述第一微控制器102經(jīng)由上述輸入輸出裝置104收集來(lái) 自于學(xué)生的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由上述第一無(wú)線收發(fā)裝置100發(fā)送至教師用設(shè)備；
[0014] 上述教師用設(shè)備12,包括：第二無(wú)線收發(fā)裝置120,第二微控制器122、USB轉(zhuǎn)串口 裝置124,其中，上述第二微控制器102經(jīng)由第二無(wú)線收發(fā)裝置120接收來(lái)自于上述第一無(wú) 線收發(fā)裝置100的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由第二微控制器122的串口及上述USB轉(zhuǎn)串口裝置124發(fā)送 給上位機(jī)；
[0015] 上位機(jī)14,包括：USB接口 140,其中，上述USB接口 140與上述教師用設(shè)備的上述 USB轉(zhuǎn)串口裝置124相連接，上述上位機(jī)14經(jīng)由上述USB接口 140接收來(lái)自于上述教師用 設(shè)備的上述數(shù)據(jù)，對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并顯示處理結(jié)果。
[0016] 相關(guān)技術(shù)中課堂上師生互動(dòng)，采用教師和學(xué)生一對(duì)一問(wèn)答的方式，導(dǎo)致課堂參與 度較低的問(wèn)題，采用圖1所示的系統(tǒng)，可W使學(xué)生在課堂上和教師進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)線通訊，對(duì) 于教師提出的問(wèn)題、課堂測(cè)驗(yàn)、課堂競(jìng)賽等互動(dòng)式教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生都可W通過(guò)該系統(tǒng)做出回 答，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)處理和顯示，因此有效地提高了學(xué)生課堂參與度，提高了教學(xué)質(zhì) 量。
[0017] 優(yōu)選地，上述上位機(jī)14,還經(jīng)由上述USB接口 140向上述教師用設(shè)備發(fā)送控制指 令；上述教師用設(shè)備12,還經(jīng)由上述USB轉(zhuǎn)串口裝置124接收來(lái)自于上述上位機(jī)的控制指 令，并經(jīng)由上述第二無(wú)線收發(fā)裝置120將上述控制指令發(fā)送至上述多個(gè)學(xué)生用設(shè)備10 ;上 述多個(gè)學(xué)生用設(shè)備10,還經(jīng)由上述第一無(wú)線收發(fā)裝置100接收來(lái)自于上述教師用設(shè)備12的 上述控制指令。
[0018] 其中，上述控制指令包括但不限于：點(diǎn)名指令、答題指令、停止指令，本系統(tǒng)可W設(shè) 定為點(diǎn)名、答題和停止等模式，教師可通過(guò)上位機(jī)（例如，PC機(jī)）進(jìn)行模式選擇。
[0019] 在載波通信過(guò)程中，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，教師用設(shè)備和多個(gè)學(xué)生用 設(shè)備之間通過(guò)無(wú)線信道（例如，433MHz頻道）構(gòu)建成一種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)線微網(wǎng)絡(luò)。該 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單跳系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中所有學(xué)生用設(shè)備都與教師用設(shè)備進(jìn)行雙向通信，各學(xué)生節(jié)點(diǎn) 間并不通信。
[0020] 優(yōu)選實(shí)施過(guò)程中，各學(xué)生用設(shè)備主要負(fù)責(zé)收集學(xué)生輸入的數(shù)據(jù)然后通過(guò)第一無(wú)線 收發(fā)裝置上傳到教師用設(shè)備。教師用設(shè)備一方面負(fù)責(zé)接收來(lái)自各學(xué)生用設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)， 并將數(shù)據(jù)打包把接收到的通過(guò)串口通信方式上傳至上位PC機(jī)；另一方面接收來(lái)自上位機(jī) 的控制指令，并將指令下發(fā)至各學(xué)生用設(shè)備，來(lái)完成題目下發(fā)，到課率統(tǒng)計(jì)等任務(wù)。上位機(jī) 一方面負(fù)責(zé)接收教師用設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理及顯示，另一方面接收教 師的控制指令，并通過(guò)教師用設(shè)備W廣播方式下發(fā)到學(xué)生用設(shè)備。
[0021] 優(yōu)選地，各個(gè)上述學(xué)生用設(shè)備均還包括：第一直流電源106,上述教師用設(shè)備還包 括：第二直流電源126。
[0022] 優(yōu)選實(shí)施過(guò)程中，第一直流電源106和第二直流電源126均可W為3. 3V直流電 源?？紤]到將學(xué)生用設(shè)備和教師用設(shè)備設(shè)計(jì)為一種手持設(shè)備，故低功耗是一個(gè)重點(diǎn)考慮因 素。
[0023] 優(yōu)選地，如圖2所示，教師用設(shè)備中，上述第一無(wú)線收發(fā)裝置包括：無(wú)線射頻忍片 nRF905 ;第一微控制器為單片機(jī)MSP430系列MSP4302553 ;輸入輸出裝置包括：發(fā)光二極管 L邸燈、按鍵；W及供電的3. 3V直流電源。
[0024] 優(yōu)選地，如圖3所示，學(xué)生用設(shè)備中，上述第二無(wú)線收發(fā)裝置包括：無(wú)線射頻忍片 nRF905 ;第二微控制器為單片機(jī)MSP430系列MSP4302553 ;上述USB轉(zhuǎn)串口裝置包括：USB轉(zhuǎn) 串口忍片C冊(cè)04 ;化及供電的3. 3V直流電源。
[0025] 微控制器是教師用設(shè)備和學(xué)生用設(shè)備的控制中屯、，本系統(tǒng)從低功耗方面考慮，選 擇TI公司生產(chǎn)的低功耗16位單片機(jī)MSP430G2553,該單片機(jī)供電范圍為1. 8~3. 6V，具有 16kB的閃存和512B的RAM,具有超低功耗及5種節(jié)能模式，在IMHz頻率和2. 2V電壓條件 下，運(yùn)行模式功耗為230 y A，待機(jī)模式只有0. 5 y A超低功耗，內(nèi)置的2個(gè)16位定時(shí)器、1個(gè) 通用串行通信接口。
[0026] 無(wú)線收發(fā)裝置在系統(tǒng)中負(fù)責(zé)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)采用挪威Nordic公司的無(wú)線 射頻忍片nRF905。其功耗非常低，工作于W -10地m的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有IlmA,工作 于接收模式時(shí)的電流為12. 5mA。內(nèi)建空閑模式與關(guān)機(jī)模式，易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能。該忍片通過(guò)SPI 接口和微控制器進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳送，并利用Nordic公司的化OCkBurst技術(shù)和微控制器進(jìn) 行高速無(wú)線數(shù)據(jù)傳送不需要昂貴的高速微控制器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，信息傳輸高速且可靠。 一次的數(shù)據(jù)傳輸量最多為32B，最大傳輸速度可達(dá)到100化PS，發(fā)射功率最大可達(dá)10地m，接 收靈敏最大為-100地m。工作電壓為1. 9~3. 6V，片內(nèi)集成了電源管理、晶體振蕩器、低噪聲 放大器、頻率合成器功率放大器等模塊，不需外加聲表面濾波器，曼徹斯特編碼/解碼由片 內(nèi)硬件完成，無(wú)需用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼。且具有低功耗的化OCkBurst工作模式， 在此模式下可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理字頭、CRC循環(huán)冗余碼校驗(yàn)等功能，因此使用非常方便。
[0027] nRF905工作在433/868/915MHzS個(gè)頻段，由于國(guó)內(nèi)433MHz頻段可W免費(fèi)使用，所 W本系統(tǒng)優(yōu)選使用433MHz頻道進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信。nRF905內(nèi)置點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制， 適用于本系統(tǒng)教師節(jié)點(diǎn)和各個(gè)學(xué)生節(jié)點(diǎn)間的通信。根據(jù)該應(yīng)用需求，射頻收發(fā)模塊選擇 3. 5地i高增益天線。
[0028] 串口通信是目前單片機(jī)和DSP等嵌入式系統(tǒng)之間，W及嵌入式系統(tǒng)與PC機(jī)或無(wú)線 模塊之間的一種非常重要且普遍使用的通信方式。W便充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備各自資 源優(yōu)勢(shì)。但是現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)，特別是筆記本電腦基本上沒(méi)有帶RS232串口，而較廣泛的采用 USB接口。串行通訊模塊主要負(fù)責(zé)主節(jié)點(diǎn)與上位PC機(jī)之間的通信。所W本系統(tǒng)采用USB轉(zhuǎn) 串口忍片C冊(cè)40T實(shí)現(xiàn)單片機(jī)串行口與計(jì)算機(jī)USB接口之間的通訊功能。
[0029] 教師用設(shè)備中的C冊(cè)40T是一款接口轉(zhuǎn)換及單片機(jī)外圍忍片，支持USB2. 0。忍片內(nèi) 置了電源上電復(fù)位電路，內(nèi)置了獨(dú)立的收發(fā)緩沖區(qū)，支持單工、半雙工或者全