一种基于智能黑板的课堂管理方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于智能黑板的课堂管理方法及系统，属于教育信息化领域。本发明的方法为：实时获取教室内的座位拓扑图；将座位表与座位拓扑图进行对比分析得到学生的缺勤数据；在上课过程中实时获取学生的动作数据，对学生的动作数据进行分析得到学生的学习数据；根据学生的缺勤数据和学习数据生成学情分析报告，再根据学情分析报告对课程教学进行调整管理。本发明的系统包括智慧黑板和服务器，智慧黑板与服务器连接。本发明克服了现有技术中，无法反馈学生的课堂学习情况的不足，本发明可以对学生的课堂学习情况进行分析和反馈，从而可以根据课堂学习情况对学习方式和教学方式进行调整，进而可以提高课堂教学效果。

说明书

技术领域

本发明属于教育信息化技术领域，更具体地说，涉及一种基于智能黑板的课堂管理方法及系统。

背景技术

智能黑板是一款高科技互动教学产品，智能黑板采用电容触控技术将传统的手写黑板和多媒体设备相结合，在粉笔板书和多媒体应用之间轻松切换，同一块面积既可以像普通黑板一样，用粉笔正常书写，也可以像大Pad的一样，用手触控观看ppt视频、图片、动画等各种丰富的多媒体应用，将传统教学黑板变为可感知的互动黑板，实现了互动教学的创新突破。

现有技术中，智能黑板辅助老师进行教学，但是效果有限。课堂上学生的学习情况并不能得到很好的反馈，老师也并不清楚学生对知识点的掌握程度，不能全面了解学生的课堂学习情况。针对这个问题，现有技术也提出了一些解决方案，例如发明创造名称为：学生课堂学习兴趣智能分析方法及系统(申请日：2018年2月7日；申请号：201810124929.3)，该方案公开了一种学生课堂学习兴趣智能分析方法，包括以下步骤：采集教室内场景图像，在场景图像中定位人脸；在人脸区域中估计头部姿态，根据头部姿态评估学生的认知注意力集中程度；在人脸区域中估计面部表情，根据表情评估学生的学习情绪；记录学生在课堂上互动答题的频率与正确率，根据答题的频率与正确率评估学生的参与度；融合学生的认知注意力、学习情绪和课堂参与度三维信息，分析学生的学习兴趣。但是该方案不足之处在于：不能反映学生对不同知识点的掌握程度，对学生的学习情况反映不全面。

综上所述，如何反馈学生的学习情况以提高教学效果，是现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

1.要解决的问题

本发明克服了现有技术中，无法反馈学生的课堂学习情况的不足，提供了一种基于智能黑板的课堂管理方法及系统，可以对学生的课堂学习情况进行分析和反馈，从而可以根据课堂学习情况对学习方式和教学方式进行调整，进而可以提高课堂教学效果。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种基于智能黑板的课堂管理方法，包括：实时获取教室内的座位拓扑图；再将预先存储的座位表与座位拓扑图进行对比分析得到学生的缺勤数据；之后在上课过程中实时获取学生的动作数据，对学生的动作数据进行分析得到学生的学习数据；然后根据学生的缺勤数据和学习数据生成学情分析报告，再根据学情分析报告对课程教学进行调整管理。

更进一步地，获取座位拓扑图的具体过程为：先实时拍摄教室内的座位图，而后对座位图中各座位上的学生人脸进行分析得到座位拓扑图。

更进一步地，获取学生的动作数据的具体过程为：通过摄像头对学生进行拍摄得到上课视频，然后摄像头将上课视频传至智慧黑板的边缘处理模块，边缘处理模块对上课视频进行分析获取上课过程中不同学生的动作数据。

更进一步地，分析获取上课过程中不同学生的动作数据的具体过程为：边缘处理模块通过体态检测器和人头检测器对上课视频中学生进行检测统计得到身体动作数据和头部动作数据，再对身体动作数据和头部动作数据进行统计得到上课过程中不同学生的动作数据。

更进一步地，分析得到学生的学习数据的具体过程为：边缘处理模块将不同时间点的动作数据与对应时间点的课程知识点进行匹配，而后边缘处理模块根据不同时间点对不同学生的动作数据进行分析得到每位学生的知识点掌握数据；且边缘处理模块根据整节课的动作数据进行分析得到每位学生的学习状态数据；对每位学生的知识点掌握数据和学习状态数据进行统计得到每位学生的学习数据。

更进一步地，生成学情分析报告的具体过程为：边缘处理模块对学生的缺勤数据和学习数据进行分析得到不同课程中不同学生的学情数据，而后将相同课程的不同学生的学情数据统计生成对应课程的学情分析报告，将不同课程中相同学生的学情数据统计生成学生的学情分析报告。

更进一步地，还包括：在上课前，智慧黑板根据课程表将教学系统切换至下一节课所对应的课程系统。

本发明的一种基于智能黑板的课堂管理系统，采用上述的一种基于智能黑板的课堂管理方法，包括智慧黑板和服务器，智慧黑板与服务器连接，且智慧黑板包括摄像头和边缘处理模块，摄像头和边缘处理模块电连接；其中，边缘处理模块用于处理摄像头拍摄的图像或者视频。

更进一步地，智慧黑板还包括存储器，存储器与边缘处理模块电连接，且该存储器用于存储座位表和课程表。

更进一步地，边缘处理模块包括体态检测器和人头检测器，体态检测器和人头检测器分别与摄像头连接。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的一种基于智能黑板的课堂管理方法，通过自动切换课程系统提高了课堂的时间利用效率，进一步通过智慧黑板可以对学生的课堂学习情况进行分析，从而可以为学生和老师提供学习情况的实时反馈，进而可以根据学习情况对学习方式和教学方式进行调整，进一步提高了课堂教学效果。本发明的一种基于智能黑板的课堂管理系统，可以对学生的课堂学习情况进行分析，从而辅助了老师和学生的课程学习，进而提高了教学效果。

附图说明

图1为本发明的一种基于智能黑板的课堂管理方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1所示，本发明的一种基于智能黑板的课堂管理方法，通过智慧黑板可以采集课堂学生的学习信息并进行分析，从而可以根据学习情况对教学方式不断进行调整，进而可以提高课堂学习效果。此外，本发明的智慧黑板可以对课程系统进行智能化管理，大大提高了课堂的时间利用效率。本发明方法的具体步骤如下：

1)获取学生的缺勤数据

实时获取教室内的座位拓扑图，具体地，先实时拍摄教室内的座位图，而后对座位图中各座位上的学生人脸进行分析得到座位拓扑图。本发明中通过智慧黑板的摄像头进行实时拍摄，且通过智慧黑板的边缘处理模块对座位图进行人脸分析，从而可以获取每个座位上学生的人脸信息。

而后将预先存储的座位表与座位拓扑图进行对比分析得到学生的缺勤数据，具体地，智慧黑板的存储器预先存储有座位表，座位表包括每个座位对应的学生人脸信息以及学生的姓名、年龄等个人信息；边缘处理模块将座位拓扑图中的人脸信息与座位表中的人脸信息进行匹配，匹配正确则表明学生未缺席，匹配错误或未匹配则表明该座位对应的学生缺席，以此可以获取学生的缺勤数据。

此外值得说明的是，在上课前，智慧黑板根据课程表将教学系统切换至下一节课所对应的课程系统，从而节省了老师切换课程系统的时间，提高了课堂的时间利用效率。

2)获取学生的动作数据

在上课过程中实时获取学生的动作数据，具体地，通过摄像头对学生进行拍摄得到上课视频，然后摄像头将上课视频传至智慧黑板的边缘处理模块，边缘处理模块对上课视频进行分析获取上课过程中不同学生的动作数据。值得说明的是，分析获取上课过程中不同学生的动作数据的具体过程为：边缘处理模块通过体态检测器和人头检测器对上课视频中学生进行检测统计得到身体动作数据和头部动作数据；其中，身体动作数据包括学生的站立次数和学生的举手次数，头部动作数据包括学生的正常状态时间、低头状态时间和抬头状态时间。

之后对身体动作数据和头部动作数据进行统计得到上课过程中不同学生的动作数据。

3)获取学生的学习数据

对学生的动作数据进行分析得到学生的学习数据，具体地，边缘处理模块将不同时间点的动作数据与对应时间点的课程知识点进行匹配，值得说明的是，智慧黑板存储有上课过程中不同时间点所展示的课程知识点信息。边缘处理模块根据时间点将课程知识点与各学生的动作数据进行匹配，以此可以获取各学生对该课程知识点的掌握情况。

之后边缘处理模块根据不同时间点对不同学生的动作数据进行分析得到每位学生的知识点掌握数据，具体地，边缘处理模块根据该课程知识点对应的学生的身体动作数据和头部动作数据进行分析。例如，在某个课程知识点的讲学过程中，学生的举手次数、站立次数、低头状态时间或者抬头状态时间均可反映学生对该课程知识点的注意力程度，从而可以针对该课程知识点对学生的知识点掌握程度进行评分。

此外，边缘处理模块根据整节课的动作数据进行分析得到每位学生的学习状态数据，学生的身体动作数据和头部动作数据均可反映学生的学习状态，即可以根据学生的举手次数、站立次数、正常状态时间、低头状态时间和抬头状态时间对学生的学习状态进行评分。

之后对每位学生的知识点掌握数据和学习状态数据进行统计得到每位学生的学习数据。

4)生成学情分析报告

根据学生的缺勤数据和学习数据生成学情分析报告，具体地，边缘处理模块对学生的缺勤数据和学习数据进行分析得到不同课程中不同学生的学情数据，而后将相同课程的不同学生的学情数据统计生成对应课程的学情分析报告，将不同课程中相同学生的学情数据统计生成学生的学情分析报告。之后根据学情分析报告对课程教学进行评分管理，即学生可以根据学生的学情分析报告对知识点掌握程度较低的课程进行重复学习，老师可以根据课程的学情分析报告对教学进行调整，以此来提高教学效果。

本发明的一种基于智能黑板的课堂管理方法，通过自动切换课程系统提高了课堂的时间利用效率，进一步通过智慧黑板可以对学生的课堂学习情况进行分析，从而可以为学生和老师提供学习情况的实时反馈，进而可以根据学习情况对学习方式和教学方式进行调整，进一步提高了课堂教学效果。

本发明的一种基于智能黑板的课堂管理系统，采用上述的一种基于智能黑板的课堂管理方法，本发明的课堂管理系统包括智慧黑板和服务器，智慧黑板与服务器连接，智慧黑板将数据传输至服务器，学生和老师均可以从服务器获取数据，实现了课堂学习的实时反馈。进一步地，本发明的智慧黑板包括摄像头、边缘处理模块和存储器，存储器和摄像头分别与边缘处理模块电连接，边缘处理模块可以处理摄像头拍摄的图像或者视频，存储器用于存储座位表和课程表。

本发明的边缘处理模块包括体态检测器、人头检测器和处理器，体态检测器和人头检测器分别与摄像头连接，体态检测器可以对学生的身体动作进行分析获取身体动作数据，人头检测器可以对学生的人头动作进行分析获取头部动作数据。处理器与体态检测器和人头检测器连接，体态检测器和人头检测器将身体动作数据和头部动作数据传输至处理器，处理器对身体动作数据和头部动作数据进行分析得到学生的学习数据，进一步可以根据学生的学习数据得到学情分析报告。此外，处理器可以根据课程表切换课程系统，以此提高课堂时间的利用效率。

本发明的一种基于智能黑板的课堂管理系统，通过设置智慧黑板可以对学生的课堂学习情况进行分析，从而可以反馈课堂教学情况；进一步老师和学生可以通过服务器获取课堂学习情况，从而可根据课堂学习情况对教学方式和学习方式进行调整，以此提高教学效果。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。