一种磁性组合式智能教学演示控制系统

技术领域

本发明涉及教学演示技术领域，具体为一种磁性组合式智能教学演示控制系统。

背景技术

随着人工智能技术、计算机技术等相关技术的发展，对智能机器人的研究越来越多。在教育领域，许多大、中、小学院校已在学生中开设了机器人学方面的有关课程。机器人课程作为一种科学知识与实践课程，可以锻炼学生的创新能力、电子设计能力、程序编写能力，对学生科学素养的培养和提高起到了积极的作用，在众多大、中、小学学校得以推广，并以其“玩中学”的特点深受青少年的喜爱，机器人走入学校已经成为必定的趋势。

但现有的智能机器人教学演示，主要是采用投影仪将老师演示的过程呈现给学生，学生观看老师的演示方法，进而进行训练，由于学生数量较多，老师无法一一对学生进行指导，因此会存在学生无法及时了解错误的内容，无法自我纠正，从而会导致学生训练效果较差，导致教学效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁性组合式智能教学演示控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种磁性组合式智能教学演示控制系统，包括演示模块、个人终端、模型扫描模块、数量分析模块、原理分析模块和数据输出模块，所述演示模块用于老师进行教程演示，所述个人终端用于学生对教学程序的选择，所述模型扫描模块用于对学生搭建的结构模型进行扫描，所述数量分析模块用于对所述模型扫描模块所扫描的结构模型进行数量故障分析，所述原理分析模块用于对所述模型扫描模块所扫描的结构模型进行原理故障分析，所述数据输出模块用于对所述数量分析模块和所述原理分析模块分析得到的数据结果进行输出，所述演示模块的输出端与所述个人终端的输入端电性连接，所述个人终端的输出端所述模型扫描模块的输入端电性连接，所述模型扫描模块的输出端与所述数量分析模块和所述原理分析模块的输入端电性连接，所述数量分析模块和所述原理分析模块的输出端均分别与所述数据输出模块的输入端电性连接，所述数据输出模块的输出端与所述个人终端的输入端电性连接。

进一步的，所述演示模块包括音频采集单元、显示单元和储存单元，所述音频采集单元用于对老师的教程进行录入采集，所述显示单元用于对录入的教程进行显示，所述储存单元用于对录入的教程进行存储。

进一步的，所述个人终端包括触摸显示屏、教程调用单元和执行单元，所述触摸显示屏用于学生控制所述个人终端的运行，所述教程调用单元用于对所述演示模块内部储存的教程进行选择使用，所述执行单元用于对所述教程调用单元所选择的教程执行演示命令。

进一步的，所述模型扫描模块包括摄像头、建模单元和坐标值标记单元，所述摄像头用于对学生所述搭建的结构模型进行图像录入，所述建模单元用于对结构模型进行三维建模，所述坐标值标记单元用于对所述建模单元建立的三维模型进行坐标值标记。

进一步的，当学生搭建的结构模型无法执行相对应的命令时，使用所述摄像头对学生搭建的结构模型进行图像录入，所述建模单元将所述摄像头录入的学生搭建的结构模型进行三维建模，并使用所述坐标值标记单元对生成的三维模型进行坐标点标记，Q＝{(x

进一步的，所述数量分析模块包括坐标值提取单元、第一数据分析单元和故障原因确定单元，所述坐标值提取单元用于对所述模型扫描模块所标记的坐标值进行提取，所述第一数据分析单元对所述坐标值提取单元所提取到的坐标值数据进行分析，所述故障原因确定单元用于对故障点的故障原因进行确定。

进一步的，所述坐标值提取单元将所述模型扫描模块内生成的学生结构模型的坐标值集合Q＝{(x

a＝︱k︱-︱l︱；

b＝︱i+j︱-︱i-j︱；

其中a表示在故障点范围内老师教程中结构件数量，k表示老师教程中的第k块结构件，l表示老师教程中的第l块结构件，b表示在故障点范围内学生搭建的结构件数量，i+j表示学生搭建的结构模型中的第i+j块结构件，i-j表示学生搭建的结构模型中的第i-j块结构件；

并使用所述故障原因确定单元对所述第一数据分析单元得到的数据进行分析：

若a＝b时，则说明结构模型的故障点原因不是结构件的数量不符；

若a≠b时，则说明学生搭建的结构件数量不符，并将F

利用以上公式可计算出故障点范围内的结构件，并与对应的老师教程中的结构件数进行对比，进而对其故障原因进行分析。

进一步的，所述原理分析模块包括功能调取单元、功能模拟单元和第二数据分析单元，所述功能调取单元用于对结构模型中不同颜色所对应的功能数据进行调取，所述功能模拟单元用于根据调取的功能数据进行结构模型的命令模拟，所述第二数据分析单元用于对模拟的结构模型进行数据分析。

进一步的，使用所述功能调取单元将学生搭建的结构模型所使用的结构件的功能数据调取出来，同时也将老师教程中搭建的结构模型所使用的结构件的功能数据调取出来，并通过所述功能模拟单元根据搭建的结构模型将相对应的功能数据导入，并模拟结构模型执行的命令，使用所述第二数据分析单元，对故障点模块的执行命令进行分析，并与老师教程中故障点模块所对应的结构件的功能进行对比，确定学生使用的结构件是否与老师教程使用的结构件的功能相符；

若对比失败，则说明故障原因在于学生所使用的结构件功能不对，并显示应该使用的正确的结构件；

若对比成功，则说明故障原因在于学生所使用的该结构件故障，并建议更换相同功能的结构件进行搭建。

进一步的，所述数据输出模块包括数量故障输出单元和原理故障输出单元，所述数量故障输出单元用于对所述数量分析模块所得到的数据进行输出，所述原理故障输出单元用于对所述原理分析模块所得到的数据进行输出。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、本发明通过设置演示模块、个人终端、模型扫描模块、数量分析模块、原理分析模块和数据输出模块，可对学生搭建的结构模型所出现的故障原因进行快速分析，并将故障原因以及纠正方法及时反馈给学生个人，使其可以在学习过程中快速的自我纠错，提高其学习效率，通过数量分析模块，可对是否因结构件的数量不符而出现故障进行确定，并可以快速分析出增加或缺少的结构件，通过原理分析模块，可对是否因结构件的功能使用不符而出现故障进行确定，并可以将具有正确功能的结构件进行输出。

2、本发明可快速分析学生的故障原因并提出正确的修改方式，从而大大减少了老师的教学负担，提高老师的教学效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明整体的模块连接图；

图中：1、演示模块；2、个人终端；3、模型扫描模块；4、数量分析模块；5、原理分析模块；6、数据输出模块。

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。

请参阅图1，本发明提供技术方案：一种磁性组合式智能教学演示控制系统，包括演示模块1、个人终端2、模型扫描模块3、数量分析模块4、原理分析模块5和数据输出模块6，所述演示模块1用于老师进行教程演示，所述个人终端2用于学生对教学程序的选择，所述模型扫描模块3用于对学生搭建的结构模型进行扫描，所述数量分析模块4用于对所述模型扫描模块3所扫描的结构模型进行数量故障分析，所述原理分析模块5用于对所述模型扫描模块3所扫描的结构模型进行原理故障分析，所述数据输出模块6用于对所述数量分析模块4和所述原理分析模块5分析得到的数据结果进行输出，所述演示模块1的输出端与所述个人终端2的输入端电性连接，所述个人终端2的输出端所述模型扫描模块3的输入端电性连接，所述模型扫描模块3的输出端与所述数量分析模块4和所述原理分析模块5的输入端电性连接，所述数量分析模块4和所述原理分析模块5的输出端均分别与所述数据输出模块6的输入端电性连接，所述数据输出模块6的输出端与所述个人终端2的输入端电性连接。

所述演示模块1包括音频采集单元、显示单元和储存单元，所述音频采集单元用于对老师的教程进行录入采集，所述显示单元用于对录入的教程进行显示，所述储存单元用于对录入的教程进行存储。

所述个人终端2包括触摸显示屏、教程调用单元和执行单元，所述触摸显示屏用于学生控制所述个人终端2的运行，所述教程调用单元用于对所述演示模块1内部储存的教程进行选择使用，所述执行单元用于对所述教程调用单元所选择的教程执行演示命令。

所述模型扫描模块3包括摄像头、建模单元和坐标值标记单元，所述摄像头用于对学生所述搭建的结构模型进行图像录入，所述建模单元用于对结构模型进行三维建模，所述坐标值标记单元用于对所述建模单元建立的三维模型进行坐标值标记。

当学生搭建的结构模型无法执行相对应的命令时，使用所述摄像头对学生搭建的结构模型进行图像录入，所述建模单元将所述摄像头录入的学生搭建的结构模型进行三维建模，并使用所述坐标值标记单元对生成的三维模型进行坐标点标记，Q＝{(x

所述数量分析模块4包括坐标值提取单元、第一数据分析单元和故障原因确定单元，所述坐标值提取单元用于对所述模型扫描模块3所标记的坐标值进行提取，所述第一数据分析单元对所述坐标值提取单元所提取到的坐标值数据进行分析，所述故障原因确定单元用于对故障点的故障原因进行确定。

所述坐标值提取单元将所述模型扫描模块3内生成的学生结构模型的坐标值集合Q＝{(x

a＝︱k︱-︱l︱；

b＝︱i+j︱-︱i-j︱；

其中a表示在故障点范围内老师教程中结构件数量，k表示老师教程中的第k块结构件，l表示老师教程中的第l块结构件，b表示在故障点范围内学生搭建的结构件数量，i+j表示学生搭建的结构模型中的第i+j块结构件，i-j表示学生搭建的结构模型中的第i-j块结构件；

并使用所述故障原因确定单元对所述第一数据分析单元得到的数据进行分析：

若a＝b时，则说明结构模型的故障点原因不是结构件的数量不符；

若a≠b时，则说明学生搭建的结构件数量不符，并将F

利用以上公式可计算出故障点范围内的结构件，并与对应的老师教程中的结构件数进行对比，进而对其故障原因进行分析。

所述原理分析模块5包括功能调取单元、功能模拟单元和第二数据分析单元，所述功能调取单元用于对结构模型中不同颜色所对应的功能数据进行调取，所述功能模拟单元用于根据调取的功能数据进行结构模型的命令模拟，所述第二数据分析单元用于对模拟的结构模型进行数据分析。

使用所述功能调取单元将学生搭建的结构模型所使用的结构件的功能数据调取出来，同时也将老师教程中搭建的结构模型所使用的结构件的功能数据调取出来，并通过所述功能模拟单元根据搭建的结构模型将相对应的功能数据导入，并模拟结构模型执行的命令，使用所述第二数据分析单元，对故障点模块的执行命令进行分析，并与老师教程中故障点模块所对应的结构件的功能进行对比，确定学生使用的结构件是否与老师教程使用的结构件的功能相符；

若对比失败，则说明故障原因在于学生所使用的结构件功能不对，并显示应该使用的正确的结构件；

若对比成功，则说明故障原因在于学生所使用的该结构件故障，并建议更换相同功能的结构件进行搭建。

所述数据输出模块6包括数量故障输出单元和原理故障输出单元，所述数量故障输出单元用于对所述数量分析模块4所得到的数据进行输出，所述原理故障输出单元用于对所述原理分析模块5所得到的数据进行输出。

具体实施方式为：使用时，通过演示模块1对老师教程进行显示和储存，学生通过使用个人终端2将老师教程进行调取并学习，使用模型扫描模块3对学生搭建的结构模型进行扫描并建模，数量分析模块4对学生搭建的结构模型和老师教程中的结构模型进行对比，以此来确定学生结构模型内的故障是不是因为结构模型的模块数量不符，并做出相对应的修改方法提示，若故障原因不是结构模型的模块数量不符，进而使用原理分析模块5对学生搭建的结构模型所使用的结构件的功能原理进行分析对比，排查是否因学生搭建结构模型所使用的结构件具有的功能不符合老师教程中相对应的结构件的功能，并对其作出正确的修改提示，若模块数量及原理分析均未排查出故障原因，此时建议更换相对应的结构件进行搭建，以此完成结构模型教学任务，使用数据输出模块6对以上分析得到的数据输送至个人终端2上，便于学生查看，通过演示模块1、个人终端2、模型扫描模块3、数量分析模块4、原理分析模块5和数据输出模块6，可对学生搭建的结构模型所出现的故障原因进行快速分析，并将故障原因以及纠正方法及时反馈给学生个人，使其可以在学习过程中快速的自我纠错，提高其学习效率，通过数量分析模块4，可对是否因结构件的数量不符而出现故障进行确定，并可以快速分析出增加或缺少的结构件，通过原理分析模块5，可对是否因结构件的功能使用不符而出现故障进行确定，并可以将具有正确功能的结构件进行输出；可快速分析学生的故障原因并提出正确的修改方式，从而大大减少了老师的教学负担，提高老师的教学效率。

本发明的工作原理：

参照说明书附图1，本发明通过设置演示模块1、个人终端2、模型扫描模块3、数量分析模块4、原理分析模块5和数据输出模块6，可对学生搭建的结构模型所出现的故障原因进行快速分析，并将故障原因以及纠正方法及时反馈给学生个人，使其可以在学习过程中快速的自我纠错，提高其学习效率，通过数量分析模块4，可对是否因结构件的数量不符而出现故障进行确定，并可以快速分析出增加或缺少的结构件，通过原理分析模块5，可对是否因结构件的功能使用不符而出现故障进行确定，并可以将具有正确功能的结构件进行输出；可快速分析学生的故障原因并提出正确的修改方式，从而大大减少了老师的教学负担，提高老师的教学效率。

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。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。