專利名稱：一種教學輔助裝置及教學輔助方法
一種教學輔助裝置及教學輔助方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種教學輔助設施，特別是一種無線通信的教學輔助裝置以及利用該裝置的教學輔助方法。
背景技術：
中國發(fā)明專利200610069294. 9公開了一種教學提示裝置，通過講臺的警示開關， 對指定學生在課堂上進行警告或提問。這個裝置具有如下缺陷(1)不具備移動性，操作不方便，教師需要對學生進行警示時，需到講臺進行操作。(2)教師講臺和學生課桌上的設備采用有線的連接方式，布線安裝復雜，維護成本高。(3)無中央控制中心，功能有限如不能實現(xiàn)全體警示，不能實現(xiàn)學生評分，不能對數(shù)據(jù)進行存儲和分析等。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單的無線教學輔助裝置，通過無線的方式，進行課堂教學輔助的裝置，通過適度的閃爍光源或振動效果，表達接收到的指令類型，以實現(xiàn)在現(xiàn)代中小學課堂中的無聲呼叫。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種教學輔助裝置，包括學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、USB無線轉換器和電腦主機，其中，USB無線轉換器和電腦主機通過USB接口連接，學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器和 USB無線轉換器之間采用無線通信的方式連接。所述學生用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成；所述學生用無線收發(fā)器配置鍵盤、發(fā)光二極管和微型振動馬達；所述學生用無線收發(fā)器配置電源監(jiān)視模塊。學生用無線收發(fā)器通過無線的方式傳送呼叫指令，以閃爍光源或振動的方式表示接收到的指令類型。學生用無線收發(fā)器的閃爍光源閃爍頻率為8. 8赫茲，其中藍色閃爍光表示提問， 紅色閃爍光表示注意，振動表示警告。學生用無線收發(fā)器還包括5個黃色指示燈，表示5個評分項；1 5號黃燈依次單獨閃爍時，表示正在進行的評分項次序，6個按鍵，分別表示0 5分的分值。所述教師用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成；所述教師用無線收發(fā)器配置鍵盤、顯示屏和微型振動馬達。教師用無線收發(fā)器，通過無線的方式傳送呼叫指令，以振動的方式提示接收到的指令類型，形狀為教鞭的細長條狀。所述無線中繼器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述無線數(shù)傳芯片CCllOl的數(shù)量為兩個。所述USB無線轉換器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述 USB無線轉換器配置USB轉換模塊和無線收發(fā)模塊，與所述電腦主機通過USB 口連接。
一種利用所述教學輔助裝置的教學輔助方法，教師手持所述教師用無線收發(fā)器， 講臺上安裝相同型號的教師用無線收發(fā)器，學生課桌上安裝所述學生用無線收發(fā)器，所述無線中繼器安裝在教室外面墻壁，子節(jié)點與中繼節(jié)點間的傳輸距離不超過15米，中繼節(jié)點到總節(jié)點的傳輸距離不小于200米?？梢詫υO備根據(jù)班級進行分組使用，一個組內(nèi)包括有100個以內(nèi)的學生用無線收發(fā)器，1個教師用無線收發(fā)器，一個無線中繼器，每個組采用不同頻點，組間無線通信不會相互干擾。燈光和振動同時應用時，在授課開始時授課老師通過群體喚醒把學生注意力轉移到目的地來。無聲呼叫設計無線呼叫器應用層的功能是使發(fā)光二極管、振動器、按鍵與無線通訊相結合。應用層接收數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)來的命令，完成對指令的解析，將接收到的指令解析成發(fā)光二極管與振動器的組合。無線呼叫器的應用層還采集按鍵信息，將按鍵信息的數(shù)據(jù)校驗處理后轉發(fā)給數(shù)據(jù)鏈路層，并通過物理層發(fā)送到相應的無線呼叫器模塊。防數(shù)據(jù)碰撞設計中繼節(jié)點只轉發(fā)評分數(shù)據(jù)，所以在中繼節(jié)點上預留存儲空間，保存該中繼節(jié)點所在組的一節(jié)課的評分，而總節(jié)點則到各中繼節(jié)點輪詢讀取，這樣設計，則中繼節(jié)點至總節(jié)點之間不存在數(shù)據(jù)碰撞。學生用無線收發(fā)器到中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)存在碰撞可能，碰撞的時候進行重傳，采用節(jié)點編號作為重傳間隔，則可以最大程度保證重傳成功。低功耗設計采用可以通過無線來喚醒的低成本RF模塊CC1101，和低功耗MCU MSP430F2132，整個設備的平均待機工作電流在5μ A以下，兩節(jié)電池可以使用一年以上。注意力引導紅色最具備警示作用，同時，閃爍光源比較容易引起注意。同時，注意控制燈光輻射的范圍，就可以保證不影響其他學生的注意力。本發(fā)明的有益效果采用無線呼叫技術，結合光和振動，不僅有效地達到提醒學生注意的目的，而且不會影響其他正在專注聽課的學生，學生的自尊心也得到很好的保護。實現(xiàn)一課一評，并通過電腦軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集分析，形成評分體系。我們應用紅色燈光和振動電子裝置，最大限度地來喚醒學生注意力轉向目標，同時又在最小范圍內(nèi)不影響到其他學生的注意力的新研究開發(fā)。目的是在老師授課中應用， 提高學生的注意力，通過長期的提示，以至于養(yǎng)成注意力集中習慣。應用紅色燈光直射目標體(但不直射眼睛，與桌面35度角，一般在下巴下方，這樣最大限度地控制影響其他學生的學習)，非散射，主要喚醒注意力不在授課老師目的地的學生，如走神、做小動作，容易分心、 活動過多、沖動任性、自控力差的學生。應用控制聲音高振動電子設備來喚醒打瞌睡的學生，同時又最大限度地控制影響其他學生的學習。本系統(tǒng)還可以實現(xiàn)考勤的功能，可以如實地反映學生考勤狀態(tài)。同時，也可以為教師節(jié)約時間，無須人工點名。

圖1為所有模塊公用的RF模塊電路原理圖；圖2為USB無線轉換器電路原理圖；圖3為學生用無線收發(fā)器電路原理圖4為教師用呼叫器電路原理圖；圖5為系統(tǒng)部署結構圖，其中虛線表示無線連接。圖1——圖4中，相同連接線標號視為相互電學連接，為簡潔起見，忽略電學連接之連線。
具體實施方式
下面的實施例可更詳細的說明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。裝置實施例1一種注意力喚醒及評分的教學輔助裝置，由硬件和計算機軟件組成，硬件包括學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、電腦主機，軟件用于支持硬件實現(xiàn)功能， 其系統(tǒng)結構連接圖如圖5所示。其中，USB無線轉換器和電腦主機通過USB接口連接，學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器和USB無線轉換器之間采用無線通信的方式連接。學生用無線收發(fā)器構成=CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，另外配置電源監(jiān)視模塊、微型振動馬達、鍵盤、發(fā)光二級管，其電路原理圖如圖3所示。安裝在學生課桌上，電池可拆卸。教師用無線收發(fā)器構成=CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，另外配置電源、鍵盤、顯示屏和微型振動馬達，其電路原理圖如圖4所示。做成細長形狀，課堂上，教師可以手持該設備當教鞭使用。無線中繼構成兩個CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，另外配置電源。主機構成=CCllOl無線數(shù)傳芯片和MSP430F2132單片機，USB，另外配置電源。1、RF模塊，采用CCllOl芯片，6000，6002，1^5，50^，51，50為同單片機通信的5卩1
接口 ；2、所有控制節(jié)點都采用MSP430F2132單片機作為控制芯片，通過SPI接口控制RF 模塊；3,USB無線轉換器通過CP2010USB驅動芯片與PC電腦進行通信，通過SPI接口控制RF模塊，與通信節(jié)點進行通信交互，通過SPX1117從USB 口轉換獲得3. 3V的供電，其電路原理圖如圖2所示；4、學生用無線收發(fā)器Pl 口連接鍵盤電路，接受鍵盤控制信息，并通過SPI接口控制RF模塊接受發(fā)送無線信號，P3. 5，P3. 6與74HC164I0擴展芯片相連，控制8個LED燈， P3. 4控制微型振動馬達電路；5、教師用無線收發(fā)器Pl 口和P2. 2，P2. 3，P2.4，P2. 5，P2.6連接鍵盤電路，接受鍵盤控制信息，P3. 5，P3. 6控制IXD，P3. 4控制震動馬達電路，SPXl 117為外接電源轉換電路；6、中繼節(jié)點，SPXl 117為外接電源轉換電路，Pl. 4，Pl. 4，Pl. 6，Pl. 7控制RF模塊讀寫信號狀態(tài)燈，SP1，SP2接口分別控制兩組RF模塊，中繼節(jié)點通過2組RF模塊進行接受轉發(fā)USB無線轉換器與學生用無線收發(fā)器和教師用無線收發(fā)器的信息；7、軟件功能實現(xiàn)將采集到的評分信息按時間、評分人進行歸類存儲、實現(xiàn)評分數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，并能為教學提供參考建議；8、評分項目的設計
教學環(huán)境影響注意力評價檢測授課老師組織課堂環(huán)境。身體狀況影響注意力評價檢測學生自己的身體狀態(tài)。授課內(nèi)容影響注意力評價檢測授課老師授課技巧是否吸引我注意。重點內(nèi)容喚醒注意力評價檢測授課老師講到重點時是否喚醒我注意。注意力獲得喚醒概率評價檢測如我十次不注意時得到幾次喚醒。方法實施例1教學輔助裝置的教學輔助方法教師手持教師用無線收發(fā)器，同時講臺上也安裝一個相同編號和功能的無線收發(fā)器。每個學生課桌上安裝一個學生用呼叫器，中繼節(jié)點安裝在教室外走廊上，總節(jié)點安裝在機房，與中心控制PC連接。系統(tǒng)規(guī)模一個系統(tǒng)可容納256個分組，10000個以上學生用無線收發(fā)器。每個組包括100個以內(nèi)的子機，1個服務機，1個中繼器。通信范圍學生用無線收發(fā)器與教師用呼叫器或中繼節(jié)點間的傳輸距離不超過 15米，中繼節(jié)點到總節(jié)點的傳輸距離不小于200米。通信方式每個組(班級)各自獨立一個頻點，一個頻點下的多址半雙工方式。頻點433MISM 頻點調(diào)制方式頻移鍵控方式FSK分機地址設置方式通過無線的方式配置工作流程(1)教師提示學生注意教師在教師用無線收發(fā)器上按座位號(如15號)+注意鍵，相應座位號(15號) 的設備紅燈閃爍10秒鐘。學生在學生用無線收發(fā)器上按操作鍵可以停止紅燈閃爍。(2)教師警告學生教師在教師用無線收發(fā)器上按座位號(如15號)+警告鍵，相應座位號(15號) 的學生用無線收發(fā)器設備振動馬達振動10秒鐘。學生在學生用無線收發(fā)器上按操作鍵可以停止振動。(3)教師提問學生教師在教師用無線收發(fā)器上按座位號(如15號)+提問鍵，相應座位號(15號) 的學生用無線收發(fā)器設備藍燈閃爍5秒鐘(4)全體注意教師在教師用無線收發(fā)器上按0+注意鍵，所有座位的學生用無線收發(fā)器設備紅燈閃爍10秒鐘。學生在學生用無線收發(fā)器上按操作鍵可以停止紅燈閃爍。(5)學生請求提問/回答座位號為15的學生按學生用無線收發(fā)器的操作鍵——教師用無線收發(fā)器顯示屏顯示座位號，同時教師用無線收發(fā)器產(chǎn)生振動——教師用無線收發(fā)器按確認鍵，同意申請——學生用無線收發(fā)器的藍燈閃爍2秒——學生起立，向老師提問——或教師用無線收發(fā)器按取消鍵，不同意申請——學生用無線收發(fā)器的紅燈閃爍2秒，或教師用無線收發(fā)器不按鍵，課桌的紅燈閃爍2秒。
(6)學生評分下課鈴響，總機通知所有喚醒器，啟動評分。所有座位的學生用無線收發(fā)器1號黃燈自動閃爍3分鐘。學生用無線收發(fā)器按評分鍵0 5，1號黃燈自動熄滅，2號黃燈開始閃爍，再次按評分鍵，依次類推，5次評分之后，黃燈停止閃爍，評分數(shù)據(jù)先發(fā)送到本組內(nèi)的中繼器，由中繼器臨時存儲，由主機采取對各中繼器的輪詢讀取。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種教學輔助裝置，其特征在于，包括學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、USB無線轉換器和電腦主機，其中，USB無線轉換器和電腦主機通過USB接口連接， 學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器和USB無線轉換器之間采用無線通信的方式連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述學生用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述學生用無線收發(fā)器配置鍵盤、發(fā)光二極管和微型振動馬達。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述學生用無線收發(fā)器配置電源監(jiān)視模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述教師用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成。
6.根據(jù)權利要求5所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述教師用無線收發(fā)器配置鍵盤、顯示屏和微型振動馬達。
7.根據(jù)權利要求1所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述無線中繼器由單片機 MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述無線數(shù)傳芯片CCllOl的數(shù)量為兩個。
8.根據(jù)權利要求1所述的教學輔助裝置，其特征在于，所述USB無線轉換器由單片機 MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CCllOl組成，所述USB無線轉換器配置USB轉換模塊和無線收發(fā)模塊，與所述電腦主機通過USB 口連接。
9.一種利用權利要求1所述的教學輔助裝置的教學輔助方法，其特征在于，教師手持所述教師用無線收發(fā)器，講臺上安裝相同型號的教師用無線收發(fā)器，學生課桌上安裝所述學生用無線收發(fā)器，所述無線中繼器安裝在教室外面墻壁，子節(jié)點與中繼節(jié)點間的傳輸距離不超過15米，中繼節(jié)點到總節(jié)點的傳輸距離不小于200米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種教學輔助裝置，包括學生用無線收發(fā)器、教師用無線收發(fā)器、無線中繼器、USB無線轉換器和電腦主機。所述學生用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CC1101組成；所述教師用無線收發(fā)器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CC1101組成；所述無線中繼器由單片機MSP430F2132和無線數(shù)傳芯片CC1101組成，所述無線數(shù)傳芯片CC1101的數(shù)量為兩個。本發(fā)明提供的無線教學輔助裝置結構簡單，通過無線的方式，進行課堂教學輔助，通過適度的閃爍光源或振動效果，表達接收到的指令類型，以實現(xiàn)在現(xiàn)代中小學課堂中的無聲呼叫。
文檔編號G09B5/14GK102314780SQ201010222930
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權日2010年7月9日
發(fā)明者羅康輝, 黃總洪 申請人:上海育愛科技發(fā)展有限公司