基于云平台的在线教学方法、系统及设备

技术领域

本发明涉及课堂教学技术领域，具体为基于云平台的在线教学方法、系统及设备。

背景技术

云课堂是一种通过互联网技术实现的在线教育模式，可以在任何时间和地点进行学习，云课堂通常由学习平台、教学内容和教师三部分组成，学生可以通过互联网访问学习平台，观看各种形式的教学内容，并与教师和其他学生进行交流互动，直播是一种通过互联网实时传输音视频内容的技术，使观众可以在网络上实时观看到正在发生的活动；

传统的教学方式需要学生和教师在同一时间和地点进行面对面的授课，这限制了教学的时间和灵活性，学生可能需要花费大量时间和精力在通勤上，而教师也需要在特定时间去教室上课，这对于一些远程学习或个别学习需求的学生来说可能不太方便，并且在传统教学中，学生的互动和参与度受到限制。通常情况下，学生只能在特定的时机提问，而且课堂时间有限，无法充分满足每个学生个体化的学习需求，一些学生可能因为害羞或者人数众多的班级而不敢提问，导致他们对知识的理解不够深入，并且在传统教学中，教学资源可能受到限制，某些实验设备、图书资料等可能无法满足所有学生的需求，而且教室的座位数量也有限，无法容纳过多的学生，从而可能导致资源不足、学习环境拥挤等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于云平台的在线教学方法、系统及设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于云平台的在线教学方法，包括以下步骤：

S1、教师用户启动直播平台，在所述直播平台上进行课堂直播，并对所述课堂直播进行录制获取课堂视频，并将获取的所述课堂视频存储至直播平台服务器中的资源数据库中；

S2、基于所述资源数据库存储的所述课堂视频，提取所述课堂视频的课堂音频；

S3、学生用户启动直播平台，在所述直播平台上进行所述课堂直播观看，当所述学生用户在观看过程中遇到疑难点时，通过点击所述直播平台上的发言图标来进行疑难点发言，基于所述疑难点发言，获取所述疑难点发言的发言音频；

S4、基于所述课堂音频进行语义转换，将所述课堂音频转换为课堂文本，基于所述发言音频进行语义转换，将所述发言音频转换为发言文本，基于所述发言文本进行语义分析，获取若干个关键词；

S5、基于所述若干个关键词通过语义相似度匹配算法与所述课堂文本进行语义位置匹配，通过匹配的语义位置在所述课堂文本中进行位置标记，基于所述学生用户的疑难点发言的时间戳和所述位置标记确定课堂视频回放起始点，且将所述课堂视频回放起始点传输至所述直播平台服务器中，语义相似度匹配算法具体为：

x＝(x

y＝(y

其中，Z(x)表示归一化系数，f(x,y

S6、所述直播平台服务器接收所述课堂视频回放起始点，并将所述课堂视频回放起始点后的课堂视频推送至所述学生用户的直播平台，所述学生用户根据自身需要判断是否观看推送的课堂视频。

优选的，所述S1中教师用户启动直播平台，在所述直播平台上进行课堂直播，并对所述课堂直播进行录制获取课堂视频，并将获取的所述课堂视频存储至直播平台服务器中的资源数据库中，包括以下步骤：

S101、教师用户启动直播平台，创建课堂直播，且将所需教学材料上传至直播平台服务器中的资源数据库中；

S102、教师用户进行课堂直播录制获取课堂视频，且将课堂视频实时存储至直播平台服务器中的资源数据库中。

优选的，所述S2中中基于所述资源数据库存储的所述课堂视频，提取所述课堂视频的课堂音频，包括以下步骤：

S201、从资源数据库中确定要提取音频的课堂视频，并获取课堂视频的相关信息和存储位置；

S202、通过视频处理工具执行课堂视频的音频提取操作，将提取到的课堂音频保存为课堂音频文件；

S203、将提取得到的课堂音频存储到直播平台服务器中的资源数据库中。

优选的，所述S3中学生用户启动直播平台，在所述直播平台上进行所述课堂直播观看，当所述学生用户在观看过程中遇到疑难点时，通过点击所述直播平台上的发言图标来进行疑难点发言，基于所述疑难点发言，获取所述疑难点发言的发言音频，包括以下步骤：

S301、学生用户启动直播平台，进入正在进行的课堂直播；

S302、学生用户在观看过程中，如果遇到疑难点，点击直播平台上的发言图标，直播平台服务器接收到学生用户的疑难点发言请求后，且提供语音输入的界面，通过麦克风输入设备录制疑难点发言的声音；

S303、学生用户结束录制疑难点发言的声音后，直播平台将录制的发言音频发送到直播平台服务器中的资源数据库中，并与对应的课堂直播视频相关联。

优选的，所述S4中基于所述课堂音频进行语义转换，将所述课堂音频转换为课堂文本，基于所述发言音频进行语义转换，将所述发言音频转换为发言文本，基于所述发言文本进行语义分析，获取若干个关键词，包括以下步骤：

S401、通过使用语音识别算法将课堂音频和发言音频转换为对应的课堂文本和发言文本，语音识别算法具体为：

其中，

S402、对转换得到的课堂文本和发言文本进行清洗和预处理，课堂文本和发言文本清洗和预处理包括去除特殊字符、标点符号和统一大小写；

S403、通过使用关键词提取算法对发言文本进行处理，提取其中的关键词，并基于词频、词性和语义相关性进行关键词计算和排序，以获取具有重要意义的关键词，关键词提取算法具体为：

其中，cord(t

优选的，所述S5中基于所述若干个关键词通过语义相似度匹配算法与所述课堂文本进行语义位置匹配，通过匹配的语义位置在所述课堂文本中进行位置标记，基于所述学生用户的疑难点发言的时间戳和所述位置标记确定课堂视频回放起始点，且将所述课堂视频回放起始点传输至所述直播平台服务器中，包括以下步骤：

S501、使用语义相似度匹配算法，计算关键词与课堂文本中的每个短语之间的语义相似度；

S502、根据语义相似度的计算结果，确定与关键词语义匹配度最高的位置，且采用滑动窗口方法，找到匹配度最高的子序列作为语义位置的标志；

S503、将匹配得到的语义位置在课堂文本中进行标记，以便后续定位视频回放起始点；

S504、将学生用户的疑难点发言的时间戳与标记的语义位置进行匹配，确定对应的视频回放起始点；

S505、将确定的课堂视频回放起始点信息传输至直播平台服务器中，以便后续回放时能够准确定位到相应的位置。

优选的，所述S6中所述直播平台服务器接收所述课堂视频回放起始点，并将所述课堂视频回放起始点后的课堂视频推送至所述学生用户的直播平台，所述学生用户根据自身需要判断是否观看推送的课堂视频，包括以下步骤：

S601、直播平台服务器接收到确定的课堂视频回放起始点信息；

S602、根据回放起始点，从完整的课堂视频中提取对应的课堂视频回放片段；

S603、将提取得到的课堂视频回放片段推送给学生用户所使用的直播平台；

S604、学生用户在直播平台上接收到推送的课堂视频回放片段后，根据自身需求判断是否观看该视频；

S605、如果学生用户决定观看，通过点击播放按钮来开始观看课堂视频回放。

本发明还提供如下技术方案：基于云平台的在线教学系统，包括语义分析模块、语义匹配模块和视频回放模块，还包括；

直播平台模块，所述直播平台模块用于启动直播、创建课堂直播、上传教学材料、录制课堂视频、实时存储课堂视频、存储课堂音频和推送课堂视频回放片段；

资源数据库模块，所述资源数据库模块用于存储所需教学材料、存储课堂视频和存储课堂音频；

语音处理模块，所述语音处理模块用于对提取到的课堂音频和发言音频进行语音转换，将其转换为相应的文本，将课堂音频转换为课堂文本、将发言音频转换为发言文本。

优选的，所述语义分析模块用于对转化得到的文本进行语义分析，提取若干个关键词，并计算它们在课堂文本中的位置，且对发言文本进行关键词提取、计算关键词在文本中的重要性、计算关键词在课堂文本中的位置；

所述语义匹配模块用于通过语义相似度匹配算法将关键词与课堂文本进行匹配，并通过匹配的位置标记课堂文本中的对应位置，且计算关键词与课堂文本中短语之间的语义相似度、确定语义匹配度最高的位置、在课堂文本中标记匹配得到的语义位置；

所述视频回放模块用于基于学生用户的疑难点发言时间戳和位置标记确定课堂视频回放的起始点，从完整的课堂视频中提取对应的回放片段，并将其推送给学生用户。

本发明还提供如下技术方案：基于云平台的在线教学设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述基于云平台的在线教学方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过实时直播和录制，教师可以在任何时间和地点进行教学，学生可以随时观看回放，从而可以大大提高教学效率，同时方便学生及时掌握知识，并且学生可以通过直播平台上的发言图标来进行疑难点发言，教师可以实时解答学生提出的问题，而且基于语义转换和匹配算法，可以自动提取关键词并在课堂文本中进行位置标记，使得学生可以更好地理解教师讲授的内容；

2、本发明中学生用户可以通过直播平台观看回放、重复听取课程、针对自己的疑点进行发言等多种方式，提高了学生的学习积极性和参与度，而且学生可以根据自身需求选择观看课堂视频的时间和地点，方便学习安排，并且通过在线直播和录制，可以减少传统教学中的时间和成本开销，如教室租赁、交通费用、住宿费用等，而且通过回放功能，可以重复观看课程，避免了因为临时事宜而错过教学内容的情况。

附图说明

图1为本发明实施例提供的整体方法流程图；

图2为本发明实施例提供的S1方法流程图；

图3为本发明实施例提供的S2方法流程图；

图4为本发明实施例提供的S3方法流程图；

图5为本发明实施例提供的S4方法流程图；

图6为本发明实施例提供的S5方法流程图；

图7为本发明实施例提供的S6方法流程图；

图8为本发明实施例提供的整体系统流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例一：

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：基于云平台的在线教学方法，包括以下步骤：

S1、教师用户启动直播平台，在直播平台上进行课堂直播，并对课堂直播进行录制获取课堂视频，并将获取的课堂视频存储至直播平台服务器中的资源数据库中；

S2、基于资源数据库存储的课堂视频，提取课堂视频的课堂音频；

S3、学生用户启动直播平台，在直播平台上进行课堂直播观看，当学生用户在观看过程中遇到疑难点时，通过点击直播平台上的发言图标来进行疑难点发言，基于疑难点发言，获取疑难点发言的发言音频；

S4、基于课堂音频进行语义转换，将课堂音频转换为课堂文本，基于发言音频进行语义转换，将发言音频转换为发言文本，基于发言文本进行语义分析，获取若干个关键词；

S5、基于若干个关键词通过语义相似度匹配算法与课堂文本进行语义位置匹配，通过匹配的语义位置在课堂文本中进行位置标记，基于学生用户的疑难点发言的时间戳和位置标记确定课堂视频回放起始点，且将课堂视频回放起始点传输至直播平台服务器中，语义相似度匹配算法具体为：

x＝(x

y＝(y

其中，Z(x)表示归一化系数，f(x,y

S6、直播平台服务器接收课堂视频回放起始点，并将课堂视频回放起始点后的课堂视频推送至学生用户的直播平台，学生用户根据自身需要判断是否观看推送的课堂视频。

S1教师用户启动直播平台，在直播平台上进行课堂直播，并对课堂直播进行录制获取课堂视频，并将获取的课堂视频存储至直播平台服务器中的资源数据库中，包括以下步骤：

S101、教师用户启动直播平台，创建课堂直播，且将所需教学材料上传至直播平台服务器中的资源数据库中；

S102、教师用户进行课堂直播录制获取课堂视频，且将课堂视频实时存储至直播平台服务器中的资源数据库中；

S2基于资源数据库存储的课堂视频，提取课堂视频的课堂音频，包括以下步骤：

S201、从资源数据库中确定要提取音频的课堂视频，并获取课堂视频的相关信息和存储位置；

S202、通过视频处理工具执行课堂视频的音频提取操作，将提取到的课堂音频保存为课堂音频文件；

S203、将提取得到的课堂音频存储到直播平台服务器中的资源数据库中；

S3学生用户启动直播平台，在直播平台上进行课堂直播观看，当学生用户在观看过程中遇到疑难点时，通过点击直播平台上的发言图标来进行疑难点发言，基于疑难点发言，获取疑难点发言的发言音频，包括以下步骤：

S301、学生用户启动直播平台，进入正在进行的课堂直播；

S302、学生用户在观看过程中，如果遇到疑难点，点击直播平台上的发言图标，直播平台服务器接收到学生用户的疑难点发言请求后，且提供语音输入的界面，通过麦克风输入设备录制疑难点发言的声音；

S303、学生用户结束录制疑难点发言的声音后，直播平台将录制的发言音频发送到直播平台服务器中的资源数据库中，并与对应的课堂直播视频相关联；

S4基于课堂音频进行语义转换，将课堂音频转换为课堂文本，基于发言音频进行语义转换，将发言音频转换为发言文本，基于发言文本进行语义分析，获取若干个关键词，包括以下步骤：

S401、通过使用语音识别算法将课堂音频和发言音频转换为对应的课堂文本和发言文本，语音识别算法具体为：

其中，

S402、对转换得到的课堂文本和发言文本进行清洗和预处理，课堂文本和发言文本清洗和预处理包括去除特殊字符、标点符号和统一大小写；

S403、通过使用关键词提取算法对发言文本进行处理，提取其中的关键词，并基于词频、词性和语义相关性进行关键词计算和排序，以获取具有重要意义的关键词，关键词提取算法具体为：

其中，cord(t

S5基于若干个关键词通过语义相似度匹配算法与课堂文本进行语义位置匹配，通过匹配的语义位置在课堂文本中进行位置标记，基于学生用户的疑难点发言的时间戳和位置标记确定课堂视频回放起始点，且将课堂视频回放起始点传输至直播平台服务器中，包括以下步骤：

S501、使用语义相似度匹配算法，计算关键词与课堂文本中的每个短语之间的语义相似度；

S502、根据语义相似度的计算结果，确定与关键词语义匹配度最高的位置，且采用滑动窗口方法，找到匹配度最高的子序列作为语义位置的标志；

S503、将匹配得到的语义位置在课堂文本中进行标记，以便后续定位视频回放起始点；

S504、将学生用户的疑难点发言的时间戳与标记的语义位置进行匹配，确定对应的视频回放起始点；

S505、将确定的课堂视频回放起始点信息传输至直播平台服务器中，以便后续回放时能够准确定位到相应的位置；

S6直播平台服务器接收课堂视频回放起始点，并将课堂视频回放起始点后的课堂视频推送至学生用户的直播平台，学生用户根据自身需要判断是否观看推送的课堂视频，包括以下步骤：

S601、直播平台服务器接收到确定的课堂视频回放起始点信息；

S602、根据回放起始点，从完整的课堂视频中提取对应的课堂视频回放片段；

S603、将提取得到的课堂视频回放片段推送给学生用户所使用的直播平台；

S604、学生用户在直播平台上接收到推送的课堂视频回放片段后，根据自身需求判断是否观看该视频；

S605、如果学生用户决定观看，通过点击播放按钮来开始观看课堂视频回放。

实施例二：

请参阅图8，本发明还提供一种技术方案：基于云平台的在线教学系统，包括语义分析模块4、语义匹配模块5和视频回放模块6，还包括；

直播平台模块1，直播平台模块1用于启动直播、创建课堂直播、上传教学材料、录制课堂视频、实时存储课堂视频、存储课堂音频和推送课堂视频回放片段；

资源数据库模块2，资源数据库模块2用于存储所需教学材料、存储课堂视频和存储课堂音频；

语音处理模块3，语音处理模块3用于对提取到的课堂音频和发言音频进行语音转换，将其转换为相应的文本，将课堂音频转换为课堂文本、将发言音频转换为发言文本。

语义分析模块4用于对转化得到的文本进行语义分析，提取若干个关键词，并计算它们在课堂文本中的位置，且对发言文本进行关键词提取、计算关键词在文本中的重要性、计算关键词在课堂文本中的位置；

语义匹配模块5用于通过语义相似度匹配算法将关键词与课堂文本进行匹配，并通过匹配的位置标记课堂文本中的对应位置，且计算关键词与课堂文本中短语之间的语义相似度、确定语义匹配度最高的位置、在课堂文本中标记匹配得到的语义位置；

视频回放模块6用于基于学生用户的疑难点发言时间戳和位置标记确定课堂视频回放的起始点，从完整的课堂视频中提取对应的回放片段，并将其推送给学生用户。

实施例三：

本发明还提供一种技术方案：基于云平台的在线教学设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现基于云平台的在线教学方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。