智慧课堂交互系统
技术领域
本发明涉及教育领域，尤其是涉及一种智慧课堂交互系统。
背景技术
随着计算机技术的发展，出现了在线课堂，在线课堂是在互联网构建一个实时在线交互系统，利用网络在两个或多个地点的用户之间实时传送视频、声音、图像的通信工具。在传统的在线课堂中，教师与学生之间通过电子设备实现教学互动，教师通过电子设备网上授课，学生通过电子设备在线学习。
然而，在线教学需要依托电脑、手机、iPad等电子设备进行，在教学过程中更强调学生的主动性和自控力，然而学生和老师隔着屏幕，老师难以了解学生的学习状态。
发明内容
为了改善现有的在线教学过程中教师难以了解学生学习状态的现象，本申请提供一种智慧课堂交互系统。
本申请提供的智慧课堂交互系统采用如下的技术方案：
一种智慧课堂交互系统，包括管理终端、云端服务器、教师端以及学生端，所述管理终端、教师端及学生端均与云端服务器通信连接；
所述管理终端用于发出指令，并发送至云端服务器；
所述云端服务器用于存储教学素材、教师课件，接收所述管理终端和教师端发出的指令并执行相应的操作；
所述教师端用于访问云端服务器以获取教师课件和教学素材，并将显示内容转发至学生端以显示，所述教师端包括消息查看模块以及访问模块，所述访问模块用于发出用户指令以访问云端服务器；
所述学生端包括监控模块，所述监控模块用于监控学生端的学生学习状态，所述监控模块包括视频和/或拍摄监控，所述拍摄监控用于对课堂开始时对学生进行人脸拍摄，以获取初始图像，以及在课堂过程中对学生进行人脸拍摄，以获取多个中间图像，并将中间图像与初始图像比对，以获取比对结果并发送至云端服务器，并通过云端服务器发送至教师端；所述学生端设置电子白板，所述电子白板用于供学生手写输入，以生成电子课堂笔记，并记录和存储于所述云端服务器。
通过采用上述技术方案，在教学的过程中，教师端通过访问模块访问云端服务器，以获取教学素材和教学课件，同时将教学素材和教学课件转发至学生端并显示；学生在使用学生端进行上课时，由监控模块对学生的学习状态进行监控，其中监控模块通过视频监控的方式对学生的上课状态进行监控，并将监控视频上传至云端服务器进行存储，以便于教师通过访问云端服务器进行查看和了解学生的上课状态；同时，分别在课堂开始前和课堂进行的过程中对学生进行人脸拍摄，以获取初始图像和中间图像，通过将中间图像和初始图像进行比对，以判断学生是否正对学生端进行观看当前的课堂内容，由此判断学生是否正在听课，并将比对结果发送云端服务器进行存储，同时，若学生并未正对学生端，则云端服务器将比对结果发送至教师端，以便于教师端实时了解当前的学生上课状态。
优选的，所述监控模块还包括用于对学生端的显示内容进行监控的显示监控单元，所述显示监控单元用于截取教师端的屏幕内容，以获取初始图片，以及截取学生端的屏幕内容，以获取中间图片，并将中间图片与初始图片进行比对，以获取比对结果并发送至云端服务器。
通过采用上述技术方案，显示监控单元对学生端的显示内容进行监控，以便于教师端及时获知当前学生端是否在播放课堂内容，起到监督的作用；且在监控时，通过截取学生端的显示内容及教师端的显示内容，以获得初始图片和中间图片，通过将初始图片与中间图片的内容进行比对以获取比对结果，由此判断学生端是否在正常显示教师端的显示内容。
优选的，所述教师端设置有权限管理模块，所述权限管理模块用于向所述学生端分配权限。
通过采用上述技术方案，教师通过权限管理模块向学生端进行分配权限，进而便于教师对学生端进行统一的管理。
优选的，所述教师端还包括分组模块，所述分组模块与所述学生端建立通信连接，所述分组模块用于供所述学生端随机和/或自由组队，并与教师端形成互动。
通过采用上述技术方案，增设分组模块以便于学生在课堂上进行分组讨论，增加课堂的互动，以活跃课堂的学习氛围。
优选的，所述教师端设置有任务发布模块，所述任务发布模块用于发布课堂任务至学生端。
通过采用上述技术方案，课堂进行期间，教师可通过任务发布模块发布练习至学生端，由学生端进行随堂练习，以便于教师获取当前学生的知识点接收情况。
优选的，所述学生端设置有任务提交模块，所述任务提交模块用于提交课堂任务至教师端。
通过采用上述技术方案，学生完成课堂任务后通过任务提交模块将课堂任务提交至教师端，以便于教师端能够及时收集课堂任务。
优选的，所述学生端包括显示模块和消息互动模块，所述显示模块用于显示教师端的显示内容，所述消息互动模块与所述教师端的消息查看模块通信连接。
通过采用上述技术方案，增设消息互动模块以便于在课堂进行的过程中学生有疑问能够及时的提出来，以便于教师通过消息查看模块查看学生的问题点并根据问题点作出针对性的解答。
优选的，所述学生端还包括反馈模块，所述反馈模块用于供学生反馈问题至教师端。
通过采用上述技术方案，增设反馈模块供学生进行反馈，以便于教师统计学生的疑难点。
优选的，所述学生端设置有学生验证登录模块，所述验证方式为人脸识别验证，所述学生验证登录模块用于验证学生的登录身份。
通过采用上述技术方案，学生端通过验证登录模块验证学生的登录身份，以减少顶替上课的情况。
优选的，还包括家长端，所述家长端与所述云端服务器通信连接，所述家长端用于访问云端服务器以获取学生的学习状态。
通过采用上述技术方案，家长可通过家长端访问云端服务器，以便于获取学生的学习状态。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.学生在使用学生端进行上课时，由监控模块对学生的学习状态进行监控，其中监控模块通过视频监控的方式对学生的上课状态进行监控，并将监控视频上传至云端服务器进行存储，以便于教师通过访问云端服务器进行查看和了解学生的上课状态；
2.分别在课堂开始前和课堂进行的过程中对学生进行人脸拍摄，以获取初始图像和中间图像，通过将中间图像和初始图像进行比对，以判断学生的学习状态，并发送至教师端，以便于教师了解学生的学习状态。
附图说明
图1是本申请的整体远离框图；
图2是本申请中教师端的组成框图；
图3是本申请中学生端的组成框图；
图4是本申请中监控模块的组成框图。
附图标记说明：1、管理终端；2、云端服务器；3、教师端；4、学生端；5、家长端。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
一种智慧课堂交互系统，参照图1，包括管理终端1、云端服务器2、教师端3、学生端4以及家长端5，管理终端1、教师端3、学生端4以及家长端5均与云端服务器2通信连接。其中，云端服务器2用于存储教学素材、教师课件、课表信息、学生课堂笔记、学生学习状态信息以及学生成长轨迹等信息。管理终端1用于供学校领导视察教学情况，以及供学校管理人员对云端服务器2进行管理。具体的，领导和学校管理人员可通过管理端接口查看和管理云端服务器2上面的教学素材，对教师上课课表和系统使用情况进行控制管理，也可以查看正在使用本系统的教室上课情况。家长端5与云端服务器2通信连接，家长端5与学生端4绑定，家长端5用于访问云端服务器2以便于家长获取并了解学生的学习状态和学生成长轨迹信息。
参照图2，教师端3以教师为单位配置，教师端3可以是电脑、手机或平板电脑。教师端3用于访问云端服务器2以获取教师课件和教学素材并显示，同时，云端服务器2将教师端3获取的教学内容转发至学生端4以显示。教师端3包括教师验证登录模块和访问模块，教师验证登录模块用于供教师验证登录，以验证教师身份信息。访问模块用于供教师端3访问云端服务器2，教师端3获取云端服务器2的教学内容及学生信息时，访问模块发出用户指令以访问云端服务器2，云端服务器2响应用户指令并执行相应的操作，以读取教学内容及学生信息，并发送至教师端3以显示。
参照图2，教师端3还包括权限管理模块、任务发布模块以及分组模块。具体的，权限管理模块用于供教师向学生端4分配权限，教师可通过权限管理模块向部分学生的学生端4授权，以辅助教师进行课堂任务收集、课堂任务发布以及班级管理工作。任务发布模块用于供教师发布课堂任务至学生端4，在课堂进行时，教师可通过任务发布模块向学生端4发布课堂任务，以检验学生的接受情况。教师可在课堂开始前拟定课堂任务并存储在云端服务器2，并在授课时将课堂任务发布至学生端4，也可以通过在授课时访问云端服务器2，并获取相关的课堂任务以发布至学生端4。课堂任务完成后，学生端4将课堂任务提交至云端服务器2，以便于供教师进行查看。
分组模块与学生端4建立通信连接，分组模块用于供学生端4随机和/或自由组队，并与教师端3形成互动，以便于学生在课堂进行时进行讨论。同时，教师端3授权的学生端4也可通过分组模块对班级人员进行分组。其中，随机分组依据如下分组规则进行分组：
S1、建立学号数据库（该学号数据库配置于云端服务器2中），其包含60组学号队列，60组学号队列依据0-59的序号依次排列，每一组学号队列均包含n个学号，其中n的数量由学生端4的登录人数确定，每一个学号对应一个学生；
S2、确定分组数m，分组数m的数量由教师端3输入进行配置；
S3、将获得的学号数量n与分组数m相除，以获取每组人数M，即M=n/m，M=n/m为整数除法，M取整数，余数为y，该余数y即为未被分组的学生数量；
S4、获取当前秒数字Ts；
S5、依据秒数字Ts从学号数据库中调取一组学号队列，其中调取的学号队列为序号与秒数字Ts相同的学号队列；
S6、从调取的学号队列中依次选取M个学号，该学号所对应的学生即为一组，由此依次获取每组对应的学号，而剩余未被选中分组的学号所对应的学生可进行自由组队。
参照图3和图4，学生端4包括学生验证登录模块、监控模块、任务提交模块、显示模块和消息互动模块。其中，学生验证登录模块用于供学生在课堂开始前进行人脸识别验证登陆，由此验证学生的身份信息；显示模块用于显示当前教师端3的显示内容；任务提交模块用于提交课堂任务至教师端3；消息互动模块用于供学生在课堂上进行发言互动，且互动模块与教师端3的消息查看模块建立通信连接，以建立与教师的互动，便于教师实时了解当前学生的疑问；监控模块用于监控学生的学习状态，监控模块包括视频和/或拍摄监控。视频监控为通过对学生的学习状态进行实时监控，并将拍摄的视频上传至云端服务器2存储，教师端3可通过访问云端服务器2以调取学生的视频监控记录，由此了解该学生的学习状态。
参照图3和图4，拍摄监控用于在学生登录时对学生进行人脸拍摄，以获取初始图像，以及在课堂过程中对学生进行人脸拍摄，以获取多个中间图像，且每次获取一个中间图像后与初始图像进行比对，以获取比对结果，将发送至云端服务器2，并通过云端服务器2发送至教师端3。
参照图3和图4，监控模块还包括用于对学生端4的显示内容进行监控的显示监控单元，显示监控单元用于以截屏的方式同时截取教师端3的屏幕内容和学生端4的屏幕内容，以获取初始图片和中间图片，初始图片对应于教师端3的屏幕内容，中间图片对应于学生端4的屏幕内容，并通过将中间图片与初始图片进行比对，由此获得比对结果。比对方式可通过提取初始图片和中间图片的文字内容并进行比对；还可通过截取特定的区域进行比对，以获取比对结果，并将比对结果发送至云端服务器2进行存储，若比对结果不一致，或比对结果相似度小于预设阈值（阈值可根据实际进行设定）时，则说明学生端4的显示内容与教师端3的显示内容相差较大，由此判断学生端4是否正常显示教师端3的教学内容。此时，云端服务器2将比对结果发送至教师端3并显示，由此使教师端3能够实时了解当前学生端4的学习状态。
参照图3，学生端4还包括反馈模块，反馈模块用于供学生反馈问题至教师端3，以便于辅助教师进行班级管理工作。
此外，参照图3，学生端4还设有电子白板，电子白板用于供学生手写输入，以生成电子课堂笔记，并记录和存储在云端服务器2中。同时，学生端4可访问云端服务器2以调取学生的课堂笔记及学生的学习资料。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
