一种面向智慧教育的多功能教学终端主板

技术领域

本发明涉及教学终端主板技术领域，更具体地说，涉及一种面向智慧教育的多功能教学终端主板。

背景技术

多功能教学终端主板是为智慧教育而设计的，具备多种功能和应用。该主板整合了先进的教育技术和智能化功能，能够提供全面的教学支持和个性化学习体验。通过该主板，教师可以实现远程教学、互动教学、在线评估等功能，同时学生可以通过终端进行在线学习、资源共享和交流互动。该技术的背景为教育领域提供了一种创新的工具，以提升教育质量，促进教学效果的提高，同时为教育行业的数字化转型和智能化发展提供了有力支持。

现有的面向智慧教育的多功能教学终端主板在设计，针对在残障人群的教学应用上时，单一的硬件设备难以适应不同残障人群的个性学习需求；教学模式过于单一，仅限于传统课堂形式，难以扩展到实操和生活交流；普通平板等终端难以为视障和听障学生提供有效的位置指引和内容理解辅助；同时学生在校外活动和生活中难以获得及时的指导帮助。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种面向智慧教育的多功能教学终端主板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向智慧教育的多功能教学终端主板，以解决上述的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种面向智慧教育的多功能教学终端主板，包括母教学终端主板、子教学终端主板和手持器，所述母教学终端主板安装在讲桌内，且母教学终端主板上安装有智能教学系统，所述母教学终端主板一侧设置有黑板，且母教学终端主板一侧设置有多个均匀分布的学习座，所述黑板上安装有投影屏；所述学习座包括学习桌和学习椅，所述学习桌上安装有子教学终端主板，所述子教学终端主板上安装有智能控制系统；所述手持器的数量设置为多个，且手持器内安装有智能反馈系统。

作为本发明的进一步改进，所述智能教学系统包括：

母处理模块：负责各模块间的通信协调与信息处理；

界面输出模块：实现图像化和多模式的输出形式；

控制模块：用于实现对子教学终端主板和手持器的控制和交互；

传输模块：用于支持对子教学终端主板和手持器的数据传输和连接；

连接模块：用于连接教学人员手持终端；

母云服务器模块：用于后台数据的上传存储。

作为本发明的进一步改进，所述子教学终端主板包括固定板，所述固定板安装在学习桌顶端，所述固定板上通过阻尼转轴转动连接有球形转动杆，所述球形转动杆一端转动连接有学习屏。

作为本发明的进一步改进，所述学习屏两端均固定连接有调节块，左侧所述调节块顶端固定连接有第一伺服电机，所述第一伺服电机输出端固定连接有第一丝杆，所述第一丝杆远离第一伺服电机一端与左侧调节块内壁转动连接，且第一丝杆外包围安装有第一螺套，所述第一螺套一端固定连接有移动框。

作为本发明的进一步改进，所述移动框底端固定连接有移动块，所述移动块顶端且位于移动框一侧固定连接有，所述与右侧调节块滑动连接。

作为本发明的进一步改进，所述移动块一端固定连接有第二伺服电机，所述第二伺服电机输出端固定连接有第二丝杆，所述第二丝杆远离第二伺服电机一端与移动块内壁转动连接，且第二丝杆外包围安装有第二螺套，所述第二螺套顶端固定连接有卡接块。

作为本发明的进一步改进，所述手持器由佩戴软条和交互曲屏构成，所述佩戴软条和交互曲屏中间处均安装有磁铁，一对所述磁铁互为异名磁极，所述交互曲屏与卡接块相卡合。

作为本发明的进一步改进，所述智能控制系统包括：

子处理模块：接收母教学终端主板传输过来的控制指令和内容数据；

交互接收模块：支持多种包括语音识别和手势识别交互方式；

教学输出模块：将教学内容转化为声音和视觉输出；

无线充电模块：用于对手持器的无线充电；

驱动模块：接收控制指令驱动手持器移动；

子云服务器模块：缓存内容数据。

作为本发明的进一步改进，所述智能反馈系统包括：

辅助模块：用于辅助学习人员学习；

触觉反馈模块：根据指令来指导和提醒用户；

传感分析模块：收集和分析用户行为信息；

电源模块：为手持器提供电力；

通信模块：接收控制指令和教学内容，以及多个手持器之间的数据传输；

交互模块：实现多个手持器之间的信息交互。

作为本发明的进一步改进，所述辅助模块包括：

视觉辅助单元：集成摄像头和图像处理算法，用于提供视觉辅助功能；

听觉辅助单元：集成麦克风和声音处理算法，用于提供听觉辅助功能；

文字转语音单元：集成文本到语音合成技术，可以将文本信息转化为语音输出；

手势识别单元：集成传感器和手势识别算法，可以通过学生的手势控制手持器；

所述触觉反馈模块包括：

音频输出单元：依据指令内容输出不同频率的声音；

控制单元：根据指令内容信息和频率，控制振动单元的启动；

调节振动参数单元：调节振动单元的频率、幅度，还原动态触觉效果；

振动单元：用于对使用者提供振动功能。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

本方案通过母子主板间的信息传输与控制，以及手持器提供的多样化辅助功能，它可以实现学习内容的高效传播，并根据不同残障类型定制个性化教学内容与方式。手持器的移动定位还可以给残障学习者更直观的学习提示，不仅适用于课堂，学习模式也可以扩展到实操作课和生活中，学生也可以在外得到指导。通过智能控制系统和智能反馈系统为视障和听障学生提供了有效的位置指引、内容理解辅助和课内外的指导帮助。手持器通过触觉反馈模块的振动功能还可以为学习人员提供学习过程中的引导和提醒，从而提升辅助学习的效果，整体设计利用了主从分布和模块化，利用多终端协同作用，大幅提升了残障教育的效率与体验。采用了前瞻性的设计思路，有望深入满足残障人群的个性需求，且应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明的多功能教学终端主板立体结构示意图；

图2为本发明的子教学终端主板侧面立体结构示意图；

图3为本发明的子教学终端主板局部正面立体结构示意图；

图4为本发明的手持器立体结构示意图；

图5为本发明的智能教学系统示意图；

图6为本发明的智能控制系统示意图；

图7为本发明的智能反馈系统示意图。

图中标号说明：

1、母教学终端主板；2、子教学终端主板；3、手持器；11、黑板；12、投影屏；13、讲桌；14、学习座；21、固定板；22、球形转动杆；23、学习屏；24、调节块；25、第一伺服电机；26、移动框；27、移动块；28、第二伺服电机；29、卡接块；31、佩戴软条；32、交互曲屏。

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1：

请参阅图1，一种面向智慧教育的多功能教学终端主板，包括母教学终端主板1、子教学终端主板2和手持器3，母教学终端主板1安装在讲桌13内，且母教学终端主板1上安装有智能教学系统，母教学终端主板1一侧设置有黑板11，且母教学终端主板1一侧设置有多个均匀分布的学习座14，黑板11上安装有投影屏12；学习座14包括学习桌和学习椅，学习桌上安装有子教学终端主板2，子教学终端主板2上安装有智能控制系统；手持器3的数量设置为多个，且手持器3内安装有智能反馈系统。

请参阅图5，智能教学系统包括：

母处理模块：负责各模块间的通信协调与信息处理；

界面输出模块：实现图像化和多模式的输出形式；

控制模块：用于实现对子教学终端主板2和手持器3的控制和交互；

传输模块：用于支持对子教学终端主板2和手持器3的数据传输和连接；

连接模块：用于连接教学人员手持终端；

母云服务器模块：用于后台数据的上传存储。

其中，母教学终端主板1由处理器、存储装置、显示界面、连接接口和传感器与设备控制器构成，处理器采用高性能低功耗处理器，如ARM架构处理器，存储装置内置大容量闪存或者SSD存储，支持大数据处理和存储教学内容，显示界面包含多点触控显示屏、开放接口等。支持使用多种教学设备，传感器与设备控制器包括集成显示控制器及音频解码等硬件，支持视频教学内容输出。

通过母子主板间的信息传输与控制，以及手持器3提供的多样化辅助功能，它可以实现学习内容的高效传播，并根据不同残障类型定制个性化教学内容与方式。手持器3的移动定位还可以给残障学习者更直观的学习提示，不仅适用于课堂，学习模式也可以扩展到实操作课和生活中，学生也可以在外得到指导。通过智能控制系统和智能反馈系统为视障和听障学生提供了有效的位置指引、内容理解辅助和课内外的指导帮助。手持器3通过触觉反馈模块的振动功能还可以为学习人员提供学习过程中的引导和提醒，从而提升辅助学习的效果，整体设计利用了主从分布和模块化，利用多终端协同作用，大幅提升了残障教育的效率与体验。采用了前瞻性的设计思路，有望深入满足残障人群的个性需求，且应用前景广阔。

请参阅图2-4，子教学终端主板2包括固定板21，固定板21安装在学习桌顶端，固定板21上通过阻尼转轴转动连接有球形转动杆22，球形转动杆22一端转动连接有学习屏23，学习屏23两端均固定连接有调节块24，左侧调节块24顶端固定连接有第一伺服电机25，第一伺服电机25输出端固定连接有第一丝杆，第一丝杆远离第一伺服电机25一端与左侧调节块24内壁转动连接，且第一丝杆外包围安装有第一螺套，第一螺套一端固定连接有移动框26。

移动框26底端固定连接有移动块27，移动块27顶端且位于移动框26一侧固定连接有33，33与右侧调节块24滑动连接，移动块27一端固定连接有第二伺服电机28，第二伺服电机28输出端固定连接有第二丝杆，第二丝杆远离第二伺服电机28一端与移动块27内壁转动连接，且第二丝杆外包围安装有第二螺套，第二螺套顶端固定连接有卡接块29，手持器3由佩戴软条31和交互曲屏32构成，佩戴软条31和交互曲屏32中间处均安装有磁铁，一对磁铁互为异名磁极，交互曲屏32与卡接块29相卡合。

其中，通过母教学终端主板1内搭载的界面输出模块以及传输模块实现对母教学终端主板1的教学内容输送至子教学终端主板2上，再通过母教学终端主板1上搭载的控制模块对子教学终端主板2传递交互指令，使得子教学终端主板2上搭载的驱动模块启动，从而启动第一伺服电机25和第二伺服电机28，使得第一伺服电机25和第二伺服电机28分别带动第一丝杆和第二丝杆转动，从而分别同步带动第一螺套和第二螺套移动，第一螺套在移动时能够带动一对移动框26和移动块27上下移动从而同步带动手持器3实现上下移动，通过第二螺套的移动能够同步带动卡接块29实现作用移动从而同步带动手持器3中的交互曲屏32左右移动，通过第一螺套和第二螺套的移动下能够实现交互曲屏32在子教学终端主板2外侧任意位置停留，再配合手持器3内搭载的智能反馈系统实现对残障人群的辅助学习的目的。

请参阅图6-7，智能控制系统包括：

子处理模块：接收母教学终端主板1传输过来的控制指令和内容数据；

交互接收模块：支持多种包括语音识别和手势识别交互方式；

教学输出模块：将教学内容转化为声音和视觉输出；

无线充电模块：用于对手持器3的无线充电；

驱动模块：接收控制指令驱动手持器3移动；

子云服务器模块：缓存内容数据。

智能反馈系统包括：

辅助模块：用于辅助学习人员学习；

触觉反馈模块：根据指令来指导和提醒用户；

传感分析模块：收集和分析用户行为信息；

电源模块：为手持器3提供电力；

通信模块：接收控制指令和教学内容，以及多个手持器3之间的数据传输；

交互模块：实现多个手持器3之间的信息交互。

辅助模块包括：

视觉辅助单元：集成摄像头和图像处理算法，用于提供视觉辅助功能；

听觉辅助单元：集成麦克风和声音处理算法，用于提供听觉辅助功能；

文字转语音单元：集成文本到语音合成技术，可以将文本信息转化为语音输出；

手势识别单元：集成传感器和手势识别算法，可以通过学生的手势控制手持器3；

触觉反馈模块包括：

音频输出单元：依据指令内容输出不同频率的声音；

控制单元：根据指令内容信息和频率，控制振动单元的启动；

调节振动参数单元：调节振动单元的频率、幅度，还原动态触觉效果；

振动单元：用于对使用者提供振动功能。

其中，子处理模块这个模块负责接收来自母教学终端主板1的控制指令和内容数据，并进行处理，它可以解码和解析数据，确保正确地显示和播放教学内容，在残障人群进行实际学习的过程中，通过子教学终端主板2搭载的交互接收模块支持多种交互方式，包括语音识别和手势识别。通过语音识别，学生可以直接与子教学终端主板2进行语音交互，例如提问问题或发出指令，手势识别可以使学生通过手势操作来控制子教学终端主板2，实现更直观的交互体验，并配合教学输出模块，这个模块将教学内容转化为声音和视觉输出。它可以将内容转化为声音输出，以帮助学生听到讲解的内容。同时，它还可以将内容转化为视觉输出，例如显示文字、图像或动画，以满足不同学生的需求。

同时手持器3搭载的智能反馈系统中的辅助模块，用于辅助残障学习人员的学习过程。它可以提供额外的学习资源、学习指导或者其他形式的辅助功能，以帮助学习人员更好地理解和掌握教学内容，对于辅助模块中的视觉辅助单元、听觉辅助单元、文字转语音单元和手势识别单元。这些单元通过集成相应的传感器、处理算法和技术，为学习人员提供视觉、听觉和手势等方面的辅助功能，同时搭配子教学终端主板2中的驱动模块驱动手持器3移动，从而能够将手持器3移动到正在讲解的内容前，以满足不同学习需求和提升学习体验，同时针对每个残障人员的具体病况特征以及学习习惯，通过手持器3中的传感分析模块对使用人员个体学习行为的收集和分析，从而能够在进行辅助学习时起到更好的效果。

同时在手持器3中的交互曲屏32与卡接块29相卡合时，通过子教学终端主板2上搭载的无线充电模块能够实现对手持器3的充电功能，使得在进行课外活动或者是日常休息时均能够保持手持器3的电量。

当在进行课外活动或者是日常生活时，残障学习人员可将放置在子教学终端主板2上的手持器3取下进行佩戴，只需将佩戴软条31折弯即可佩戴在手上，简单便捷，同时当残障学习人员在课外活动需要接收一些消息时，例如紧急集合以及相关指令时，可通过教学人员直接通过手持终端连接母教学终端主板1或者直接通过母教学终端主板1下发指令，从而控制手持器3中的触觉反馈模块，通过触觉反馈模块中的音频输出单元依据指令内容输出不同频率的指令播放声音，同时调节振动参数单元和控制单元依据频率启动振动单元，并依据内容选择振动单元的振动频率，可以帮助残障人员通过触觉感受到释放声音的信息，提供更全面的学习体验和辅助功能。需要注意的是，为了确保触觉反馈的准确性和有效性，可能需要进行一些实验和测试，以找到最适合的振动参数和模式，不仅可用进行户外提醒，同时也可以应用于学习引导。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。