課堂教學輔助系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及通信領域，具體而言，設及一種課堂教學輔助系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 中共中央、國務院印發(fā)的《國家中長期教育改革和發(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，把教育資源配置和學校工作重點 集中到強化教學環(huán)節(jié)、提高教育質(zhì)量上來。
[0003] 到課率和課堂參與度無疑是衡量課堂教學質(zhì)量的基礎性指標，而長期W來，國內(nèi) 大部分學校，采取的到課率統(tǒng)計方式仍為任課教師點到運種最為傳統(tǒng)的方式，運種方式雖 然簡單，但是卻直接浪費了教師的課堂授課時間，降低了教學質(zhì)量。課堂上師生互動，也通 常采用教師和學生一對一問答的方式，課堂參與度較低。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的主要目的在于公開了一種課堂教學輔助系統(tǒng)，W至少解決相關技術 中采用傳統(tǒng)課堂互動方式導致學生參與率低的問題。
[0005] 根據(jù)本實用新型，公開了一種課堂教學輔助系統(tǒng)。
[0006] 根據(jù)本實用新型的課堂教學輔助系統(tǒng)包括：多個學生用設備，每個學生用設備均 包括：第一無線收發(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自于學生的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由所述第一無線收發(fā)裝置發(fā)送至教師用設備； 所述教師用設備，包括：第二無線收發(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)由第二無線收發(fā)裝置接收來自于所述第一無線收發(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；上位機，包括：USB接口，其中，所述 USB接口與所述教師用設備的所述USB轉(zhuǎn)串口裝置相連接，所述上位機經(jīng)由所述USB接口接 收來自于所述教師用設備的所述數(shù)據(jù)，對所述數(shù)據(jù)進行處理并顯示處理結(jié)果。
[0007] 通過本實用新型提供的課堂教學輔助系統(tǒng)，解決了相關技術中課堂上師生互動， 采用教師和學生一對一問答的方式，導致課堂參與度較低的問題，采用本實用新型提供的 系統(tǒng)可W使學生在課堂上和教師進行實時無線通訊，對于教師提出的問題、課堂測驗、課堂 競賽等互動式教學內(nèi)容，學生都可W通過該系統(tǒng)做出回答，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機處理和 顯示，因此有效地提高了學生課堂參與度，提高了教學質(zhì)量。
【附圖說明】
[0008] 圖1是根據(jù)本實用新型實施例的課堂教學輔助系統(tǒng)的架構圖；
[0009] 圖2是根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的教師用設備的結(jié)構示意圖；W及
[0010] 圖3是根據(jù)本實用新型優(yōu)選實施例的學生用設備的結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實現(xiàn)方式做一詳細描述。
[0012] 圖1是根據(jù)本實用新型實施例的課堂教學輔助系統(tǒng)的架構圖。如圖1所示，該課 堂教學輔助系統(tǒng)包括：
[0013] 多個學生用設備10,每個學生用設備均包括：第一無線收發(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 自于學生的數(shù)據(jù)，并經(jīng)由上述第一無線收發(fā)裝置100發(fā)送至教師用設備；
[0014] 上述教師用設備12,包括：第二無線收發(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)由第二無線收發(fā)裝置120接收來自于上述第一無 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；
[0015] 上位機14,包括：USB接口 140,其中，上述USB接口 140與上述教師用設備的上述 USB轉(zhuǎn)串口裝置124相連接，上述上位機14經(jīng)由上述USB接口 140接收來自于上述教師用 設備的上述數(shù)據(jù)，對上述數(shù)據(jù)進行處理并顯示處理結(jié)果。
[0016] 相關技術中課堂上師生互動，采用教師和學生一對一問答的方式，導致課堂參與 度較低的問題，采用圖1所示的系統(tǒng)，可W使學生在課堂上和教師進行實時無線通訊，對 于教師提出的問題、課堂測驗、課堂競賽等互動式教學內(nèi)容，學生都可W通過該系統(tǒng)做出回 答，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機處理和顯示，因此有效地提高了學生課堂參與度，提高了教學質(zhì) 量。
[0017] 優(yōu)選地，上述上位機14,還經(jīng)由上述USB接口 140向上述教師用設備發(fā)送控制指 令；上述教師用設備12,還經(jīng)由上述USB轉(zhuǎn)串口裝置124接收來自于上述上位機的控制指 令，并經(jīng)由上述第二無線收發(fā)裝置120將上述控制指令發(fā)送至上述多個學生用設備10 ;上 述多個學生用設備10,還經(jīng)由上述第一無線收發(fā)裝置100接收來自于上述教師用設備12的 上述控制指令。
[0018] 其中，上述控制指令包括但不限于：點名指令、答題指令、停止指令，本系統(tǒng)可W設 定為點名、答題和停止等模式，教師可通過上位機（例如，PC機）進行模式選擇。
[0019] 在載波通信過程中，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，教師用設備和多個學生用 設備之間通過無線信道（例如，433MHz頻道）構建成一種星型拓撲結(jié)構的無線微網(wǎng)絡。該 網(wǎng)絡是一個單跳系統(tǒng)，網(wǎng)絡中所有學生用設備都與教師用設備進行雙向通信，各學生節(jié)點 間并不通信。
[0020] 優(yōu)選實施過程中，各學生用設備主要負責收集學生輸入的數(shù)據(jù)然后通過第一無線 收發(fā)裝置上傳到教師用設備。教師用設備一方面負責接收來自各學生用設備上傳的數(shù)據(jù)， 并將數(shù)據(jù)打包把接收到的通過串口通信方式上傳至上位PC機；另一方面接收來自上位機 的控制指令，并將指令下發(fā)至各學生用設備，來完成題目下發(fā)，到課率統(tǒng)計等任務。上位機 一方面負責接收教師用設備上傳的數(shù)據(jù)，并對其進行相應的處理及顯示，另一方面接收教 師的控制指令，并通過教師用設備W廣播方式下發(fā)到學生用設備。
[0021] 優(yōu)選地，各個上述學生用設備均還包括：第一直流電源106,上述教師用設備還包 括：第二直流電源126。
[0022] 優(yōu)選實施過程中，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。考慮到將學生用設備和教師用設備設計為一種手持設備，故低功耗是一個重點考慮因 素。
[0023] 優(yōu)選地，如圖2所示，教師用設備中，上述第一無線收發(fā)裝置包括：無線射頻忍片 nRF905 ;第一微控制器為單片機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，學生用設備中，上述第二無線收發(fā)裝置包括：無線射頻忍片 nRF905 ;第二微控制器為單片機MSP430系列MSP4302553 ;上述USB轉(zhuǎn)串口裝置包括：USB轉(zhuǎn) 串口忍片C冊04 ;化及供電的3. 3V直流電源。
[0025] 微控制器是教師用設備和學生用設備的控制中屯、，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MSP430G2553,該單片機供電范圍為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，運行模式功耗為230 y A，待機模式只有0. 5 y A超低功耗，內(nèi)置的2個16位定時器、1個 通用串行通信接口。
[0026] 無線收發(fā)裝置在系統(tǒng)中負責無線數(shù)據(jù)傳輸，本系統(tǒng)采用挪威Nordic公司的無線 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)射時電流只有IlmA,工作 于接收模式時的電流為12. 5mA。內(nèi)建空閑模式與關機模式，易于實現(xiàn)節(jié)能。該忍片通過SPI 接口和微控制器進行無線數(shù)據(jù)傳送，并利用Nordic公司的化OCkBurst技術和微控制器進 行高速無線數(shù)據(jù)傳送不需要昂貴的高速微控制器來進行數(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，最大傳輸速度可達到100化PS，發(fā)射功率最大可達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，無需用戶對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼。且具有低功耗的化OCkBurst工作模式， 在此模式下可實現(xiàn)自動處理字頭、CRC循環(huán)冗余碼校驗等功能，因此使用非常方便。
[0027] nRF905工作在433/868/915MHzS個頻段，由于國內(nèi)433MHz頻段可W免費使用，所 W本系統(tǒng)優(yōu)選使用433MHz頻道進行無線數(shù)據(jù)通信。nRF905內(nèi)置點對多點通信地址控制， 適用于本系統(tǒng)教師節(jié)點和各個學生節(jié)點間的通信。根據(jù)該應用需求，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和DSP等嵌入式系統(tǒng)之間，W及嵌入式系統(tǒng)與PC機或無線 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)揮計算機和智能設備各自資 源優(yōu)勢。但是現(xiàn)在的計算機，特別是筆記本電腦基本上沒有帶RS232串口，而較廣泛的采用 USB接口。串行通訊模塊主要負責主節(jié)點與上位PC機之間的通信。所W本系統(tǒng)采用USB轉(zhuǎn) 串口忍片C冊40T實現(xiàn)單片機串行口與計算機USB接口之間的通訊功能。
[0029] 教師用設備中的C冊40T是一款接口轉(zhuǎn)換及單片機外圍忍片，支持USB2. 0。忍片內(nèi) 置了電源上電復位電路，內(nèi)置了獨立的收發(fā)緩沖區(qū)，支持單工、半雙工或者全