技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于課堂輔助教學(xué)的電子系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
目前的交互式教學(xué)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是一個(gè)電子投票系統(tǒng)，由主機(jī)和多個(gè)投票器組成。主機(jī)一般采用電腦，設(shè)置在講臺上。每個(gè)學(xué)生持有一只投票機(jī)，投票機(jī)上至少包括有三個(gè)選擇開關(guān)，代表三種表態(tài)：正面回答（懂、明白、理解、支持等），反面回答（不懂、不明白、不理解、不支持等），和棄權(quán)不回答。投票機(jī)和主機(jī)之間采用信號線或射頻進(jìn)行信號連接。教堂上老師根據(jù)教學(xué)需要詢問學(xué)生，比如“懂了嗎”、“理解嗎”等等，學(xué)生在投票機(jī)上操作開關(guān)發(fā)出信號，而主機(jī)接收這些信號后經(jīng)過軟件統(tǒng)計(jì)處理，將學(xué)生的回答的情況以百分比或柱狀圖或餅狀圖等等進(jìn)行顯示出來，供老師及時(shí)了解學(xué)生情況并調(diào)整教學(xué)。

現(xiàn)有的交互式教學(xué)系統(tǒng)，只能將所有回答表態(tài)的學(xué)生的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和顯示，但無法清楚了解到具體每個(gè)學(xué)生的回答情況。老師要知道各個(gè)學(xué)生的具體回答，仍然需要由學(xué)生舉手或口頭回答。而在中小學(xué)階段，往往有部分同學(xué)由于害羞或者不希望在全班同學(xué)面前說自己不懂不明白，所以選擇了沉默，造成老師在需要時(shí)無法準(zhǔn)確了解各個(gè)學(xué)生的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是公開這樣一種交互式教學(xué)系統(tǒng)，它能夠幫助老師直觀了解到各個(gè)具體學(xué)生的投票情況，且能夠保護(hù)學(xué)生的隱私。

對于解決上述問題，可以在現(xiàn)有交互式教學(xué)系統(tǒng)上，在主機(jī)的電腦上模擬出學(xué)生的座位圖，然后讀取各個(gè)學(xué)生的位置編碼和投票情況，運(yùn)算后再定位在座位圖上顯示出來，不過實(shí)現(xiàn)起來非常復(fù)雜，而且老師觀察時(shí)也很不直觀，還要解決使用投票機(jī)的學(xué)生的變化和學(xué)生座位調(diào)整等非常困難的問題。所以，本發(fā)明采用另一種簡單而巧妙的方法。

本發(fā)明包括現(xiàn)有設(shè)置在講臺的主機(jī)和由學(xué)生持有的投票機(jī)；投票機(jī)包括有輸入鍵盤、編碼電路和發(fā)送電路，輸入鍵盤至少包括有三個(gè)供學(xué)生選擇投票的選擇開關(guān)；主機(jī)包括有接收電路和電腦；投票機(jī)和主機(jī)之間采用有線或射頻方式進(jìn)行信號連接；其特征在于：投票機(jī)還包括有能夠向外發(fā)出紅外光（或稱為紅外線）的紅外發(fā)光管，紅外發(fā)光管的發(fā)光受選擇開關(guān)控制；主機(jī)還包括有能夠拍攝可見光和紅外光的攝像頭；攝像頭安裝在教室上方，朝向?qū)W生方向，用于拍攝學(xué)生圖像和投票機(jī)紅外發(fā)光管發(fā)出的紅外光；攝像頭的視頻輸出連接到電腦的輸入端，使視頻信號能夠在顯示器上顯示。

所述投票機(jī)的三只選擇開關(guān)，其中一只打開時(shí)投票機(jī)的紅外發(fā)光管以連續(xù)方式發(fā)出紅外光，另一只打開時(shí)紅外發(fā)光管以閃爍方式發(fā)出紅外光，第三只打開時(shí)紅外發(fā)光管不發(fā)光。在實(shí)際使用中，為了便于觀察，發(fā)光管連續(xù)發(fā)光時(shí)一般用來表示正面回答，（懂、明白、理解、支持等等），發(fā)光管閃爍發(fā)光時(shí)一般用來表示反面回答，（不懂、不明白、不理解、不支持等等），發(fā)光管不發(fā)光時(shí)則用來表示棄權(quán)、不表態(tài)，也即沒有投票。

本發(fā)明在使用時(shí)，投票系統(tǒng)的使用跟原來是一樣的，當(dāng)老師詢問學(xué)生是否聽懂或是否理解時(shí)，學(xué)生可根據(jù)自己情況，在投票機(jī)上操作選擇開關(guān)，發(fā)送投票信號，主機(jī)接收這些信號后經(jīng)過軟件統(tǒng)計(jì)處理，將學(xué)生的回答的統(tǒng)計(jì)情況以百分比或柱狀圖或餅狀圖等等進(jìn)行顯示，供老師及時(shí)了解學(xué)生的整體情況。但是，如果老師需要進(jìn)一步了解到具體的各個(gè)學(xué)生的投票情況，也即了解具體各個(gè)學(xué)生懂不懂，明白不明白的情況，老師可以讓學(xué)生投票時(shí)舉起投票機(jī)或?qū)⑼镀睓C(jī)放在書桌上面，然后老師操作主機(jī)電腦，將攝像頭所拍攝到學(xué)生的視頻信號在顯示器上顯示出來。由于紅外光（紅外線）不會被人眼看到，所以每個(gè)學(xué)生發(fā)出的紅外光信號不會被其他學(xué)生看到，能夠保護(hù)學(xué)生隱私，也使學(xué)生能夠更大膽表達(dá)自己對老師講課的理解情況。而電子攝像頭既能夠拍攝到各個(gè)學(xué)生的可見光圖像（普通圖像），又能夠拍攝到各個(gè)學(xué)生投票機(jī)發(fā)出的紅外光信號，并使兩者同時(shí)在講臺的電腦顯示器上顯示出來。老師看一下顯示器，便能夠在顯示器里面同時(shí)看到各個(gè)學(xué)生的圖像及該學(xué)生的投票機(jī)發(fā)出的紅外光信號，所以能夠非常迅速且直觀地了解各個(gè)具體學(xué)生表達(dá)的理解情況，知道有哪些學(xué)生聽懂，哪些學(xué)生聽不懂，哪些學(xué)生沒有表態(tài)，以此來決定是否需要再次講解，或課后對某個(gè)具體學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)，所以有利于提高教學(xué)質(zhì)量。而且，本發(fā)明巧妙地利用人眼看不到紅外光而攝像頭能夠同時(shí)看到可見光和紅外光的特點(diǎn)來進(jìn)行工作，相比于如果采用編碼來傳送信號的其他技術(shù)，持有各個(gè)投票機(jī)的學(xué)生的改變、和學(xué)生座位的調(diào)整都不影響使用，老師了解各個(gè)學(xué)生情況既直觀有又迅速，而且技術(shù)更簡單、實(shí)施更容易、工作更穩(wěn)定。

作為改進(jìn)，投票機(jī)的選擇開關(guān)跟紅外發(fā)光管之間，還連接有延時(shí)控制電路。延時(shí)控制電路在接收到選擇開關(guān)的觸發(fā)信號時(shí)打開輸出使紅外發(fā)光管發(fā)光，經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)后，關(guān)閉輸出使紅外發(fā)光管停止發(fā)光。延時(shí)時(shí)間可以設(shè)置十幾秒到1分鐘。這樣的改進(jìn)既能夠使發(fā)光管具有足夠的發(fā)光時(shí)間以確保老師能夠從顯示器了解各個(gè)學(xué)生投票情況，又可以在學(xué)生每一次操作后，延時(shí)一定時(shí)間后自動關(guān)閉發(fā)光管發(fā)光，避免在下一次發(fā)生沒按選擇開關(guān)而發(fā)光管卻還在發(fā)光的誤導(dǎo)現(xiàn)象，使用更可靠。

附圖說明圖1是現(xiàn)有交互式教學(xué)系統(tǒng)的工作原理示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例新加裝電路的原理圖。圖3是投票機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的在教室的安裝示意圖。圖5是本發(fā)明加上延時(shí)控制電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式以下為對本發(fā)明的原理和具體實(shí)施的敘述。

現(xiàn)有交互式教學(xué)系統(tǒng)的工作原理如圖1。包括設(shè)置在講臺的主機(jī)和由學(xué)生持有的投票機(jī)；投票機(jī)包括有輸入鍵盤、編碼電路和發(fā)送電路，輸入鍵盤至少包括有三個(gè)選擇開關(guān)；主機(jī)包括有接收電路和電腦，電腦也即一般的個(gè)人電子計(jì)算機(jī)，包括有顯示器和電腦主機(jī)，可安裝和運(yùn)行需要的軟件系統(tǒng)；投票機(jī)和主機(jī)之間采用有線或射頻方式進(jìn)行信號傳送。這些都屬于現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)。

圖2是本發(fā)明新加裝電路的原理圖。本發(fā)明同樣包含圖1的電路組成，但為了簡明跟圖1相同的電路在圖2沒有畫出。投票機(jī)的輸入鍵盤包括有三只選擇開關(guān)k1、k2和k3，k1代表正面回答（懂、明白、理解等），k2代表反面回答（不懂、不明白、不理解等），k3代表?xiàng)墮?quán)不回答。選擇開關(guān)采用普通開關(guān)，由學(xué)生根據(jù)需要而打開或關(guān)閉。本發(fā)明的投票機(jī)還包括有能夠向外發(fā)出紅外光（或稱為紅外線）的紅外發(fā)光管led，紅外發(fā)光管的發(fā)光受選擇開關(guān)控制。當(dāng)選擇開關(guān)k1接通時(shí)，電源e通過k1和限流電阻r1使紅外發(fā)光管led連續(xù)發(fā)光，當(dāng)選擇開關(guān)k2接通時(shí)，電源e通過k2接通閃光電路，閃光電路的輸出通過r2使紅外發(fā)光管led以閃爍方式進(jìn)行發(fā)光。閃光頻率大概1到10赫茲。閃光電路是電子技術(shù)領(lǐng)域的簡單技術(shù)。這樣，當(dāng)學(xué)生投票操作（打開）選擇開關(guān)k1時(shí)，除了向編碼電路輸入正面投票信號之外，還使紅外發(fā)光管led以連續(xù)發(fā)光的方式發(fā)出紅外光，當(dāng)學(xué)生投票操作（打開）選擇開關(guān)k2時(shí)，除了向編碼電路輸入反面投票信號之外，還使紅外發(fā)光管以閃爍方式發(fā)出紅外光，當(dāng)學(xué)生投票操作（打開）選擇開關(guān)k3時(shí)，則紅外發(fā)光管不發(fā)光。

投票機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3，投票機(jī)5包括有外殼51，外殼里面包含有電池、編碼電路和發(fā)送電路，并設(shè)置有輸入鍵盤52。在外殼的頂部位置向上設(shè)置有小孔54，小孔54里面安裝有紅外發(fā)光管53，紅外發(fā)光管也即圖2的led，可采用紅外遙控器所用的那種紅外發(fā)射管。紅外發(fā)光管的前面可安裝有透明的玻璃罩或玻璃片用于保護(hù)紅外發(fā)光管。

圖4是本發(fā)明在教室的安裝示意圖。教室1在講臺2上面安裝有主機(jī)3，主機(jī)包括有接收電路和電腦，電腦包括有顯示器，接收電路可以是外置的或者是內(nèi)置的，這些都是現(xiàn)有技術(shù)。在教室天花板上，大概講臺上方的位置安裝有攝像頭4，（或者稱攝像機(jī)），市面上的普通攝像頭都既能夠拍攝可見光也能夠拍攝到紅外光，所以可用于拍攝學(xué)生圖像和投票機(jī)紅外發(fā)光管發(fā)出的紅外光。攝像頭4采用廣角的攝像頭，攝像角度由上向下朝向?qū)W生的方向，以便能夠拍攝到全班學(xué)生的情況，必要時(shí)也可采用兩只攝像頭，或者采用可以轉(zhuǎn)動的攝像頭，通過老師的控制來改變拍攝角度。攝像頭的視頻輸出連接到教師講臺上的電腦的輸入端，（部分電腦具有直接的視頻輸入端，沒有的可以加裝視頻輸入卡），使得攝像頭的視頻信號能夠在電腦顯示器上顯示出來。投票機(jī)5由各個(gè)學(xué)生持有，投票時(shí)可放置在書桌6上面，靠近學(xué)生的書桌一側(cè)，既方便學(xué)生操作，又能夠避免投票機(jī)發(fā)出的紅外光被前排學(xué)生身體阻擋到?；蛘咄镀睍r(shí)老師讓學(xué)生舉起投票機(jī)，讓紅外發(fā)光管的發(fā)射窗口向著攝像頭的方向。

這樣，當(dāng)學(xué)生在投票機(jī)上操作選擇開關(guān)進(jìn)行投票時(shí)，投票機(jī)還同時(shí)通過紅外發(fā)光管以不同方式發(fā)出紅外光。老師既可以在電腦上了解學(xué)生回答的整體情況，（以百分比或柱狀圖或餅狀圖等等進(jìn)行顯示），需要時(shí)還可以將電腦顯示器切換到顯示攝像頭的視頻信號，進(jìn)一步了解到具體的各個(gè)學(xué)生的投票情況。由于紅外光不會被人眼看到，所以每個(gè)學(xué)生發(fā)出的紅外光信號不會被其他學(xué)生看到，能夠保護(hù)學(xué)生隱私。而攝像頭既能夠拍攝到各個(gè)學(xué)生的可見光圖像（普通圖像），又能夠拍攝到各個(gè)學(xué)生投票機(jī)發(fā)出的紅外光信號，兩者同時(shí)在講臺的主機(jī)顯示器里面顯示出來。老師便能夠在顯示器里面同時(shí)看到各個(gè)學(xué)生的圖像及該學(xué)生的投票機(jī)發(fā)出的紅外光信號，所以能夠非常迅速且直觀地了解各個(gè)具體學(xué)生對講課的理解情況，知道哪些學(xué)生聽懂聽明白，哪些學(xué)生不懂不明白，哪些學(xué)生沒有回答，以此來決定是否需要再次講解，或課后對某個(gè)具體學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。

圖5是本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，投票機(jī)的選擇開關(guān)k1和k2采用按鈕開關(guān)，（k3空置沒有畫出），在選擇開關(guān)跟紅外發(fā)光管led之間，還連接有延時(shí)控制電路。延時(shí)控制電路在接收到選擇開關(guān)的觸發(fā)信號時(shí)打開輸出使紅外發(fā)光管發(fā)光，（當(dāng)接收到k1的觸發(fā)信號則輸出使發(fā)光管led連續(xù)發(fā)光，當(dāng)接收到k2的觸發(fā)信號則輸出使發(fā)光管led閃爍發(fā)光），經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)后，關(guān)閉輸出使發(fā)光管停止發(fā)光。延時(shí)時(shí)間可以設(shè)置十幾秒到1分鐘，足夠供老師從顯示器了解情況。這樣在學(xué)生每一次操作使發(fā)光管發(fā)光后，延時(shí)一定時(shí)間后自動關(guān)閉發(fā)光管發(fā)光，避免在下一次發(fā)生學(xué)生沒有操作選擇開關(guān)而發(fā)光管卻還在按之前的狀態(tài)進(jìn)行發(fā)光的誤導(dǎo)現(xiàn)象。延時(shí)控制電路是電子領(lǐng)域的普通技術(shù)，也可以跟原有投票機(jī)的電路結(jié)合在一起，電子領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上面的描述便可用各種電路來實(shí)現(xiàn)其功能，這里不做敘述。