專利名稱：全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，屬于信息化教學技術領域。
背景技術：
現(xiàn)有的各層次的教育，都在追求教學手段的不斷改進，如建立多媒體教室，購買高科技教學設備，配置教學軟件等等。在改進教學手段方面，各類學校都加大了信息技術的引入，如網(wǎng)絡課堂、多媒體教室、試題庫等等軟硬件信息技術。雖然這些技術使得教學系統(tǒng)手段有所改善，如多媒體教室比較方便地播放課件，給老師講課帶來許多方面。但是，至今為止，在信息化教學建設方面，教學過程的各環(huán)節(jié)的信息技術都還是割裂開來的，例如許多學校設立了網(wǎng)絡學堂，是一種信息化教學手段，但在此課堂只能實施理論課教學，教師和學生對系統(tǒng)的信息交流效率很低，學生參與程度也低。多媒體教室是一種信息化教學手段，但·是基本上是課件播放。雖然有一些地方，教室配置了大觸摸屏，但是僅僅作為電子屏幕和黑白版使用，沒有形成以大觸摸屏(包括服務器)為核心的，配置學生終端和實驗設備節(jié)點的局域網(wǎng)理實結(jié)合的信息化教學系統(tǒng)。因此現(xiàn)有的信息化教學技術沒有按教學內(nèi)容和過程順序，形成完整的信息化教學系統(tǒng)，信息技術在教學領域還沒有得到應有的發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的信息化教學技術沒有按教學內(nèi)容和過程順序，形成完整的信息化教學系統(tǒng)的問題，進而提供了一種全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)。為此，本發(fā)明提供了如下的技術方案一種全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，包括觸摸演示屏、平板電腦、系統(tǒng)服務器和臺架；所述觸摸演示屏包括三維立體動態(tài)仿真模塊，用于通過三維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)進行立體動態(tài)描述，所述立體動態(tài)描述包括通過三維建模技術建立目標模型，并通過虛擬現(xiàn)實技術建立仿真場景，通過把操作者置身于虛擬場景來對目標對象進行模擬操作；二維平面動態(tài)描寫模塊，用于通過二維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)和原理進行平面動態(tài)描述，所述平面動態(tài)描述包括通過建立二維目標對象來展現(xiàn)工作原理、結(jié)構(gòu)，并且把二維對象、三維對象與web頁面相結(jié)合，形成一維文字描述、平面二維對象描寫、三維立體對象的仿真混合；所述系統(tǒng)服務器包括實操訓練動態(tài)傳遞模塊，用于通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)在所述觸摸演示屏和所述平板電腦之間實時傳輸實際操作過程；網(wǎng)絡鏈接模塊，用于建立所述系統(tǒng)服務器與所述平板電腦之間的局域網(wǎng)以及所述局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接；教學信息數(shù)據(jù)庫模塊，用于通過數(shù)據(jù)庫開發(fā)將培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、課程設置、實踐環(huán)節(jié)、教學計劃、教學大綱、教材、作業(yè)及其安排、考核試卷及其評價以數(shù)據(jù)信息的形式存儲，并根據(jù)操作命令對所述數(shù)據(jù)信息進行修改；網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新模塊，用于通過互聯(lián)網(wǎng)更新存儲于教學信息數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)信息；所述臺架設置有反應課程內(nèi)容的實際設備裝備和教學設備，并根據(jù)所述觸摸演示屏或所述平板電腦發(fā)送的控制命令進行相應的操作。本發(fā)明提供的技術方案通過大屏-小板-臺架組合、三維立體動態(tài)仿真、二維平面動態(tài)描寫、實操訓練動態(tài)傳真、網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新、局域網(wǎng)世界網(wǎng)連接、教學信息數(shù)據(jù)庫等軟硬件電子信息技術將教學完整的集成一體，形成了一個易于二次開發(fā)且教學內(nèi)容易于更新的全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，從而實現(xiàn)各種專業(yè)的全信息化教學。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明的具體實施方式
提供全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本具體實施方式
提供的具體實施方式
提供了一種全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，如圖I所示，包括觸摸演示屏I、平板電腦2、系統(tǒng)服務器3和臺架4 ;相應的觸摸演示屏I包括三維立體動態(tài)仿真模塊11，用于通過三維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)進行立體動態(tài)描述，所述立體動態(tài)描述包括通過三維建模技術建立目標模型，并通過虛擬現(xiàn)實技術建立仿真場景，通過把操作者置身于虛擬場景來對目標對象進行模擬操作；二維平面動態(tài)描寫模塊12，用于通過二維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)和原理進行平面動態(tài)描述，所述平面動態(tài)描述包括通過建立二維目標對象來展現(xiàn)工作原理、結(jié)構(gòu)，并且把二維對象、三維對象與web頁面相結(jié)合，形成一維文字描述、平面二維對象描寫、三維立體對象的仿真混合；相應的系統(tǒng)服務器3包括實操訓練動態(tài)傳遞模塊31，用于通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)在觸摸演示屏I和平板電腦2之間實時傳輸實際操作過程；網(wǎng)絡鏈接模塊32，用于建立系統(tǒng)服務器3與平板電腦2之間的局域網(wǎng)以及相應的局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接；教學信息數(shù)據(jù)庫模塊33，用于通過數(shù)據(jù)庫開發(fā)將培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、課程設置、實踐環(huán)節(jié)、教學計劃、教學大綱、教材、作業(yè)及其安排、考核試卷及其評價以數(shù)據(jù)信息的形式存儲，并根據(jù)操作命令對相應的數(shù)據(jù)信息進行修改；網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新模塊34，用于通過互聯(lián)網(wǎng)更新存儲于教學信息數(shù)據(jù)庫模塊32中的數(shù)據(jù)信息；相應的臺架4設置有反應課程內(nèi)容的實際設備裝備和教學設備，并根據(jù)觸摸演示屏I或平板電腦2發(fā)送的控制命令進行相應的操作。具體的，在由觸摸演示屏I、平板電腦2、系統(tǒng)服務器3和臺架4組成的全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)中，將可替代黑(白)板的大觸摸屏、方便攜帶的小平板電腦和實踐教學所需的實驗臺架集成為一個全信息化教學硬件系統(tǒng)，從而實現(xiàn)有效的信息化教學出發(fā)，該系統(tǒng)可以組合為大屏-小板子系統(tǒng)、大屏-臺架子系統(tǒng)、小板-臺架子系統(tǒng)。相應的三維立體動態(tài)仿真模塊11可通過Direct3D或OpenGL等三維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)進行立體動態(tài)描述，包括動態(tài)分解、動態(tài)集成和立體透視，以及模擬實 操的屏幕操作。本具體實施方式
可以根據(jù)用戶需要，采用交互式三維虛擬軟件制作的三維立體動態(tài)模擬教學課件，并且三維立體動態(tài)仿真課件也可由用戶通過二次開發(fā)完成。例如視頻呈現(xiàn)交互式發(fā)動機構(gòu)造分解和組裝的虛擬過程。首先，一臺發(fā)動機由遠及近地呈現(xiàn)在屏幕中央，隨著文字說明和手工屏幕操作，發(fā)動機開始分解和組裝等內(nèi)容。二維平面動態(tài)描寫模塊12可通過FLASH、Flex等二維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)和原理進行平面動態(tài)描述，包括平面動態(tài)分解、平面動態(tài)集成、平面原理演示，以及模擬實操的屏幕操作。本具體實施方式
可以根據(jù)用戶需要，采用交互式二維虛擬軟件制作的二維立體動態(tài)模擬教學課件，并且二維立體動態(tài)模擬課件也可由用戶通過二次開發(fā)完成。例如視頻呈現(xiàn)交互式曲軸位置傳感器工作原理的虛擬過程。首先，電磁感應式曲軸位置傳感器由遠及近地呈現(xiàn)在屏幕中央，隨著文字說明和手工屏幕操作，曲軸位置傳感器信號轉(zhuǎn)子先慢后快地旋轉(zhuǎn)，隨著傳感器探頭接近和離開信號轉(zhuǎn)子凸齒部分，傳感器線圈中磁通發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生正弦波電壓信號等內(nèi)容。實操訓練動態(tài)傳遞模塊31通過視頻或音頻信號在無線網(wǎng)絡中實現(xiàn)在觸摸演示屏I和平板電腦2之間實時傳輸實際操作過程，實現(xiàn)課堂理論教學和現(xiàn)場實踐教學理實結(jié)合的無縫鏈接。例如一臺發(fā)動機臺架(設備或場地不足)，教師做檢修操作，如檢測電源狀況、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)傳、排氣系統(tǒng)等等，通過無線攝像裝置將操作過程采集為圖像信息并通過無線網(wǎng)絡傳遞到多個理論課堂或?qū)嵱栒n堂。網(wǎng)絡鏈接模塊32建立系統(tǒng)服務器3與平板電腦2之間的局域網(wǎng)以及相應的局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，以實現(xiàn)遠程教學。網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新模塊34通過互聯(lián)網(wǎng)更新存儲于教學信息數(shù)據(jù)庫模塊33中的數(shù)據(jù)信息，以保證教學內(nèi)容的實時性。教學信息數(shù)據(jù)庫模塊33能夠?qū)⑴囵B(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、課程設置、實踐環(huán)節(jié)、教學計劃、教學大綱、教材、作業(yè)及其安排、考核試卷及其評價等信息全面信息化，使信息化教學發(fā)生了本質(zhì)的變化。網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新模塊34用于通過互聯(lián)網(wǎng)更新存儲于教學信息數(shù)據(jù)庫模塊33中的數(shù)據(jù)信息。通過無線射頻波形的發(fā)射和接收，以及有線連接方式，實現(xiàn)本系統(tǒng)局域網(wǎng)與internet網(wǎng)的連接,從而實現(xiàn)網(wǎng)絡鏈接和動態(tài)刷新。臺架4能夠通過采集系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡傳輸技術，對實驗/實訓設備運行工況參數(shù)進行采集和分析并實時動態(tài)地傳輸?shù)奖镜鼗虍惖卣n堂大觸摸屏和小平板，實現(xiàn)在本地或異地的理論課堂或?qū)嶒炚n堂對現(xiàn)場設備運行狀態(tài)的觀察，實現(xiàn)課堂教學與現(xiàn)場實踐教學實時無滯后的理實結(jié)合。例如一臺發(fā)動機在運行，技術人員做檢測線路連接，以檢測凸輪軸和曲軸位置傳感器的輸出信號。通過LABVIEW平臺采集系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡傳輸接收技術，將發(fā)動機運行工況傳輸?shù)蕉鄠€理論課堂或?qū)嵱栒n堂。另外，還需要配置反應課程科技的實訓臺架，包括實際設備和教學裝備，實現(xiàn)實訓教學?；趯嶋H臺架設備的實訓教學是職業(yè)學院不可或缺的環(huán)節(jié)，因此本具體實施方式
在提供的強大的虛擬教學方法和手段中的“臺架”，同時也是實訓設備，是實訓系 統(tǒng)，是實訓教室。在進行遠程教學和實訓的過程中，可通過無線網(wǎng)絡流媒體技術，講行遠程教學和實訓，包括遠程發(fā)送和遠程接收。如汽車4S店的維修過程可以實時地接收到課堂，成為課堂實訓的案例。在北京的授課，可以發(fā)送到上海、廣州等多個課堂，并且在一個學院內(nèi)一個教室的授課，可以發(fā)送到多個教室(適用于學生人數(shù)較多的情形)；一臺實訓設備的實操訓練和實時監(jiān)測過程和信號，可以提供給多個教室課堂分享(適用于實訓設備或場地不足的情況)。網(wǎng)絡遙控臺架4通過無線網(wǎng)絡傳輸和音頻視頻技術，可以實現(xiàn)對“臺架”的操作，這一功能可以遙控現(xiàn)場設備開展實訓教學。結(jié)合圖像采集技術，可以遙控實物設備進入理論課堂，并在課堂開展實驗教學和實訓教學。二次開發(fā)平臺?？紤]用戶獨有的資源和教學系統(tǒng)需要不斷更新，本具體實施方式
的特征之一是易于二次開發(fā)，用戶在專業(yè)和課程上多年積累的教學資源，易于集成于本系統(tǒng)；同時二次開發(fā)功能，確保教學內(nèi)容及時得到更新。采用本具體實施方式
提供的技術方案，通過大屏-小板-臺架組合、三維立體動態(tài)仿真、二維平面動態(tài)描寫、實操訓練動態(tài)傳真、網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新、局域網(wǎng)世界網(wǎng)連接、教學信息數(shù)據(jù)庫等軟硬件電子信息技術將教學完整的集成一體，形成了一個易于二次開發(fā)且教學內(nèi)容易于更新的全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，從而實現(xiàn)各種專業(yè)的全信息化教學。需要注意的是，上述系統(tǒng)的實施例中，所包括的各個模塊只是按照功能邏輯進行劃分的，但并不局限于上述的劃分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應的功能即可；另外，各功能模塊的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本發(fā)明的保護范圍。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明實施例揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，其特征在于，包括觸摸演示屏、平板電腦、系統(tǒng)服務器和臺架； 所述觸摸演示屏包括 三維立體動態(tài)仿真模塊，用于通過三維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)進行立體動態(tài)描述，所述立體動態(tài)描述包括通過三維建模技術建立目標模型，并通過虛擬現(xiàn)實技術建立仿真場景，通過把操作者置身于虛擬場景來對目標對象進行模擬操作； 二維平面動態(tài)描寫模塊，用于通過二維動態(tài)開發(fā)軟件對所學設備的結(jié)構(gòu)和原理進行平面動態(tài)描述，所述平面動態(tài)描述包括通過建立二維目標對象來展現(xiàn)工作原理、結(jié)構(gòu)，并且把二維對象、三維對象與web頁面相結(jié)合，形成一維文字描述、平面二維對象描寫、三維立體對象的仿真混合； 所述系統(tǒng)服務器包括 實操訓練動態(tài)傳遞模塊，用于通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)在所述觸摸演示屏和所述平板電腦之間實時傳輸實際操作過程； 網(wǎng)絡鏈接模塊，用于建立所述系統(tǒng)服務器與所述平板電腦之間的局域網(wǎng)以及所述局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接； 教學信息數(shù)據(jù)庫模塊，用于通過數(shù)據(jù)庫開發(fā)將培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格、課程設置、實踐環(huán)節(jié)、教學計劃、教學大綱、教材、作業(yè)及其安排、考核試卷及其評價以數(shù)據(jù)信息的形式存儲，并根據(jù)操作命令對所述數(shù)據(jù)信息進行修改； 網(wǎng)絡鏈接動態(tài)刷新模塊，用于通過互聯(lián)網(wǎng)更新存儲于教學信息數(shù)據(jù)庫模塊中的數(shù)據(jù)信息； 所述臺架設置有反應課程內(nèi)容的實際設備裝備和教學設備，并根據(jù)所述觸摸演示屏或所述平板電腦發(fā)送的控制命令進行相應的操作。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種全信息化理實結(jié)合教學系統(tǒng)，包括觸摸演示屏、平板電腦、系統(tǒng)服務器和臺架；觸摸演示屏用于對所學設備的結(jié)構(gòu)進行立體動態(tài)描述或平面動態(tài)描述；系統(tǒng)服務器用于通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)在觸摸演示屏和平板電腦之間實時傳輸實際操作過程，建立系統(tǒng)服務器與平板電腦之間的局域網(wǎng)以及所述局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接；通過數(shù)據(jù)庫開發(fā)將教學內(nèi)容以數(shù)據(jù)信息的形式存儲，并根據(jù)操作命令對數(shù)據(jù)信息進行修改，通過互聯(lián)網(wǎng)更新存儲的數(shù)據(jù)信息；臺架設置有反應課程內(nèi)容的實際設備裝備和教學設備，并根據(jù)觸摸演示屏或平板電腦發(fā)送的控制命令進行相應的操作。本發(fā)明提供了一種教學信息化平臺，可以適用于任何學校和任何專業(yè)的全信息化教學。
文檔編號G09B5/08GK102903269SQ20121033752
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權日2012年9月12日
發(fā)明者高嵩峰, 陳寶江, 馮欣欣, 陳寶輝, 王通業(yè) 申請人:北京廣達汽車維修設備有限公司, 北京建筑工程學院