一种线上互动教学方法、系统

技术领域

本发明涉及一种线上教学技术领域，更具体涉及一种线上互动教学方法、系统。

背景技术

当前线上教学已成为一种重要的教学授课方式。这种方式打破了时空限制，提高了时空利用率，是未来教学的主要发展方向之一。但这种方式也有其缺点，其中最主要的一个问题是难以实现师生互动，信息的流动是单向的。这导致线上教学的用户体验较差，比如教师无法直观全面掌握学生的学习状况，学生无法及时向老师进行反馈操作。原因一方面是空间的隔离，另一方面是教学系统的不完备和操作困难。前者是客观现实无法改变，而后者可以通过技术进步来不断改进完善。

线上教学系统由一个教师端和多个学生端组成，都配置有音视频输入和输出装置(摄像头/屏幕，麦克风/扬声器)。教师端和学生端通过网络互联，教师端采集的音视频数据广播发送给每个学生端，每个学生端采集的音视频数据统一发送到教师端。教师端屏幕可以看到每个学生端发送的视频，扬声器可以播放每个学生端发送的音频。首先教师端屏幕尺寸有限，每个学生端视频只能以小窗口方式展示，教师没办法一眼就了解清楚每个学生的状况。其此，提问是线下教学的一个重要环节。在线上教学系统中，老师通常只能通过文字聊天方式得到学生反馈，然后再从中随机选中一个学生端来回答问题。学生端在获得教师端许可后，通常还需要去操作打开麦克风才能回答问题，这对于低龄学生来说还是比较困难的。在回答问题之后还需要去关闭麦克风。此外，课堂教学中还需要所有同学都来现场回答问题或者做练习，这在线上教学中通常都是以文字聊天方式来实现，对于低龄学习者来说这也是比较困难的。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种线上互动教学方法、系统，其克服了现有的线上教学系统交互操作较为复杂的问题，简化了学生端的操作，更适合低龄学生使用，还原了线下教学的互动逻辑，具有更好的教学效果。

其技术方案是这样的：一种线上互动教学方法，其特征在于，包括以下步骤：

教师端发出互动请求；

响应于教师端的互动请求，学生端发出教学互动数据；

教师端接收教学互动数据，转发教学互动数据至互动数据解析装置；

互动数据解析装置对教学互动数据进行解析，将解析结果反馈给教师端；

教师端根据解析结果向学生端进行反馈操作。

进一步的，所述教学互动数据包括视频数据，所述互动数据解析装置采用AI计算装置。

进一步的，还包括以下步骤：教师端预定义姿态和动作以及姿态和动作对应的含义，并将定义的姿态和动作及其含义告知给学生端。

进一步的，还包括以下步骤：所述教师端将预定义的姿态和动作与控制操作进行关联。

进一步的，所述学生端发出教学互动数据包括：采集互动请求发出后学生端的视频数据，所述AI计算装置解析学生端发出的视频数据是否发生预定义的姿态或动作，并将解析到的姿态或动作反馈给所述教师端，所述教师端按照接收到的姿态或动作执行设置好的控制操作。

进一步的，所述AI计算装置上存储有多组识别模型及其对应的推理机，所述AI计算装置能够通过视频片段来识别出是否包含预定义的姿态和动作。

进一步的，所述教师端预定义举手动作，在答题的互动请求发出后，采集学生端的视频数据，AI计算装置解析学生端发出的视频数据是否包含举手动作，将做出举手动作的学生端与答题申请关联，在教师端上显示对应的学生端闪烁举手图标，教师端能够自主或随机选择学生端答题。

进一步的，所述教师端预定义姿态或动作与答题的答案选项相关联，在问题的互动请求发出后，学生端做出与答案相对应的姿态或动作进行答题反馈，采集学生端的视频数据，AI计算装置解析学生端发出的视频数据中包含的答题反馈，发送给教师端，用于供教师端了解学生端的答题情况，教师端根据答题情况给予学生端对应的答题反馈。

一种线上互动教学系统，其特征在于，包括相连接的：教师端装置、学生端装置和互动数据解析装置；

所述教师端装置能够发出互动请求，所述学生端装置能够响应所述教师端装置发出的互动请求，所述教师端装置接收学生端装置发出的教学互动数据并转发至所述互动数据解析装置，所述互动数据解析装置解析教学互动数据并将解析结果反馈给所述教师端装置，所述教师端装置根据解析结果给予所述学生端装置反馈。

一种计算机装置，其特征在于，其包括：包括处理器、存储器以及程序；

所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的线上互动教学方法。

一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质用于存储程序，所述程序用于执行上述的线上互动教学方法。

本发明提供的线上互动教学方法，对于学生端而言，可以仅通过做出动作与姿态教师端进行交互，从而实现在线教学互动，简化了学生端的操作，更适合低龄学生使用，教师端可以预定义姿态和动作以及姿态和动作对应的含义并告知学生端达成一致，可以通过学生端做出的预定义的姿态或者动作，了解学生端的情况，还原了线下教学的互动逻辑，具有更好的教学效果。

附图说明

图1为实施例中的一种线上互动教学方法的步骤示意图；

图2为实施例中的一种线上互动教学系统组成框图；

图3为一个实施例中计算机装置的内部结构图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

如背景技术中所示，本发明主要针对线上教学系统的师生互动困难问题，提出一种线上互动教学方法，见图1，包括以下步骤：

步骤S1:教师端预定义姿态和动作以及姿态和动作对应的含义，并将定义的姿态和动作及其含义告知给学生端；

步骤S2:教师端发出互动请求；

步骤S3:响应于教师端的互动请求，学生端发出教学互动数据；

步骤S4:教师端接收教学互动数据，转发教学互动数据至互动数据解析装置；

步骤S5:互动数据解析装置对教学互动数据进行解析，将解析结果反馈给教师端；

步骤S6:教师端根据解析结果向学生端进行反馈操作。

具体在本发明的一个实施例中，在步骤S1中，教师端可以定义两大类互动操作，一类是控制类操作，另一类是符号类操作。每类互动操作包括若干预先定义的姿态或者动作。根据教学需要，教师可以选择并定义每种姿态或者动作的含义，并和学生端达成一致。

在步骤S2中，教师端装置可以根据需要，发起一个互动请求，学生端装置可以参与互动。

在步骤S3中，学生端根据教师端的互动请求参与互动，做出预定义的动作或姿态，学生端录制视频，互动的视频会被发送到教师端。

在步骤S4中，教师端会接收学生端发出的视频数据，转发互动请求发出后特定时间段内的视频数据至互动数据解析装置。

在步骤S5中，互动数据解析装置对教学互动数据进行解析，将解析结果反馈给教师端。本实施例中，互动数据解析装置采用AI计算装置，AI计算装置上存储有多组模型及其对应的推理机，AI计算装置能够通过视频片段来识别出是否包含预定义的姿态和动作，然后把结果反馈给教师端装置。AI计算装置存储的多组模型及其对应的推理机在这里特定地指视频分析识别模型及其配套的识别解码算法，视频分析识别模型基于深度学习技术实现，其先进行目标检测然后再进行目标分类识别，本发明所述AI计算装置之建模和推理采用业内成熟方案，不再赘述。

在步骤S6中，教师端根据解析结果向学生端进行反馈操作，其中的一种方式为：教师端可以将预定义的姿态和动作与控制操作进行关联，在AI计算装置解析学生端发出的视频数据包含预定义的姿态或动作后，教师端会按照接收到的姿态或动作执行设置好的控制操作。

以下给出具体场景下的实施例对本发明的方法进行具体说明。

典型实施例1：

教师端预定义5种姿态和动作，其中2种手势和3种动作。2种手势是“剪刀手”和“OK”，3种动作是“举手”、“点头”和“摇头”。为了远程提问，掌握学生学习状况，教师端可以预先把相应的动作或手势和预先定义的控制操作进行关联，当接收到对应的动作或者手势后，执行一系列后续操作。比如，教师端预先定义“举手”动作和控制屏幕上对应学生端的闪烁相关联。当教师端通过语音发出“请举手回答问题”的互动请求之后，学生端的学生可以根据是否愿意答题选择做出“举手”动作。学生端的设备开始或者持续采集学生的动作发送到教师端，教师端从每个学生端发送的视频流中截取互动请求发生后的特定时间段的视频发给AI计算装置，AI计算装置对视频片段进行分析推理，确定是否包含举手动作，并反馈给教师端装置。如果某个学生端的视频片段检测出了“举手”动作，在教师端的显示屏上，和该视频所对应学生端相对应的小窗口会闪烁“举手”图标，在教师端很容易观察到班级里哪些学生举手，哪些没有。然后教师端可以选定一个学生端来回答问题，或者从举手的学生端中随机选择一个来回答问题。当教师端选定允许回答问题的学生端之后，学生端会收到特定的答题通知消息，然后自动打开麦克风，并调节音量到合适范围进行答题。这样对于学生端来说，就和在线下课堂一样，从“提问“到”举手“再到”回答“，还原了线下教学的互动逻辑，非常自然流畅，不需要学生端再去用鼠标/键盘点击操作电脑，特别适合低龄学生使用

类似地，教师端可以定义“剪刀手”手势表示学生端已经成功完成某个任务，定义“OK”手势表示学生端已经准备好做某事，定义“点头”表示听懂了或者同意，定义“摇头”表示没听懂或者不同意等。这些手势和动作的含义只需要教师端和学生端达成一致即可。在定义上述手势和动作之后，教师端就可以借助AI计算装置自动检测学生端是否发生这些手势和动作，并自动统计对应学生端的数量和身份。最终，基于一段时间(比如一堂课)自动统计形成更为全面的学生端学习状态报告，比如回答问题积极性、课堂知识点掌握程度、学生参与度等。譬如，教师端在完成一个知识点的讲解后，可以直接提问是否已经明白相应的教学内容，学生端只要做出对应的动作，教师端即可了解到课堂知识点掌握程度、学生参与度等。

典型实施例2：

在远程线上教学中，教师端可以模拟线下教学，请学生现场做练习，当场统计学生的学习状况，进行针对性讲解。预定义6种符号类操作的检测和分类，分别是“A”、”B”、”C”、”D”、“√”、“ⅹ”，AI计算装置对应支持预定义的符号类操作的解析。教师端预先把上述动作和预先定义的控制操作进行关联，当接收到对应的动作后，执行一系列后续操作。比如，教师端预先定义选择题的可选项有“A”、”B”、”C”、”D”四种，并预先设定标准答案。当教师端向学生端发布选择题之后，学生端在规定时间内通过四种动作来做出选择，摄像头采集学生端视频流到教师端。教师端从每个学生端发送的视频流中截取特定时间段的视频发给AI计算装置。AI计算装置对视频片段进行分析推理，判断是否有四种动作，并确定是四种动作中的哪一个，最后把结果反馈给教师端。教师端拿到AI计算装置的反馈结果后，自动和标准答案进行比对，得到每个学生端装置的回答结果：“正确”，“错误”，“未回答”。然后，教师端可以自动给每个学生端发送一个练习结果反馈。进一步，教师端可以自动统计所有学生端的练习情况，包括：正确率，错误率，未回答率，最易混选择等指标。更进一步，基于一段时间内的多组练习，教师端还可以统计更为全面深入的学习状况信息，比如：正确率最高的学生，正确率最高的题目，表现最差的学生，错误率最高的题目等。学生端和教师端就上述动作及其含义的对应关系必须实现达成一致。

基于本发明专利，系统能够支持的动作和手势不限于上述种类。可根据教学需要进行扩展定制，这只需要AI计算装置所加载模型支持。

本发明提供的一种通过视频的在线教学互动的方法，可以自定义、可扩展互动操作的在线教学互动，包括自动举手提问的互动、基于手势动作的自动在线练习，对于学生端而言，可以仅通过做出动作与姿态教师端进行交互，从而实现在线教学互动，简化了学生端的操作，更适合低龄学生使用，教师端可以预定义姿态和动作以及姿态和动作对应的含义并告知学生端达成一致，可以通过学生端做出的预定义的姿态或者动作，了解学生端的情况，还原了线下教学的互动逻辑，具有更好的教学效果。

见图2，在本发明的实施例中，还提供了一种线上互动教学系统，包括相连接的：教师端装置1、学生端装置2和AI计算装置3，可以是一个教师端装置1、一个AI计算装置3和多个学生端装置2组成，教师端装置1包括触摸显示屏，用于给予学生端装置2反馈，学生端装置2包括摄像头，用于采集响应互动请求的教学互动数据。

教师端装置1是控制中心，发起教学互动操作，学生端装置2参与教学互动，AI计算装置3用来辅助教师端装置1实现互动。教师端装置1发起一个互动，学生端装置2参与互动，互动音视频发送到教师端装置1，教师端装置1把特定时间的音视频片段数据发到AI计算装置3，AI计算装置3对音视频数据进行分析，把分析结果反馈给教师端装置1，教师端装置1据此自动或者半自动地给学生端装置2进行反馈操作。

教师端装置1能够发出互动请求，学生端装置2能够响应教师端装置1发出的互动请求，教师端装置1接收学生端装置2发出的教学互动数据并转发至互动数据解析装置，互动数据解析装置解析教学互动数据并将解析结果反馈给教师端装置1，教师端装置1根据解析结果给予学生端装置2反馈。

在本发明的实施例中，还提供了一种计算机装置，其包括：包括处理器、存储器以及程序；

程序存储在存储器中，处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的在线上互动教学方法。

该计算机装置可以是终端，其内部结构图可以如图3所示。该计算机装置包括通过总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机装置的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机装置的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机装置的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现线上互动教学方法。该计算机装置的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机装置的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机装置外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

存储器可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称：RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称：ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，简称：PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称：EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，简称：EEPROM)等。其中，存储器用于存储程序，处理器在接收到执行指令后，执行程序。

处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称：CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称：NP)等。该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机装置的限定，具体的计算机装置可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序，程序用于执行上述的线上互动教学方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、计算机装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、计算机装置、或计算机程序产品的流程图来描述的。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图中指定的功能。

以上对本发明所提供的线上互动教学方法、系统、计算机装置、计算机可读存储介质的应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。