[0001] 本发明涉及教学设备技术领域，特别是涉及一种互动教学课桌及互动教学方法。

[0002] 随着以物联网为基础的智慧教室快速发展，远程互动教学也在不断发展，然而现有的远程互动教学工具仍集中在课堂上，且需要使用不同的教学工具，复杂繁琐，课外便不能够进行良好的教学。学生课外学习时，一般采用平板电脑或者智能手机来帮助学习，然而，平板电脑或者智能手机的辅助学习方式与学生惯有的“桌面”学习方式不大相同，长期近距离使用平板电脑或智能手机容易导致眼睛近视，且采用平板电脑或者智能手机属于被动接受学习，并不能真正的进行互动学习。另外，家长一般从孩子的作业及考试成绩来了解孩子的学习情况，并不能够全面了解学生的课堂学习情况。

[0003] 现有的课桌基本都具备桌面升降功能，以适应不同年龄段的孩子学习使用，并且还具备桌面倾斜功能，用来满足孩子在不同用途情况下如绘画、阅读时的使用，以保持最佳视角预防近视。但是，大多数课桌均为手动操作，操作繁琐，且只是按照学生的学习习惯调整，并不能够对学生的不良坐姿进行矫正。

[0043] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

[0044] 图1至图4示出了根据本发明的实施方式提供的互动教学课桌的示意图。如图1至图4所示,本发明提供的互动教学课桌包括设有桌面1的桌体2和用于支撑所述桌体2的桌腿3，桌体2和桌腿3为一体式结构，桌面1包括固定的第一桌面11和可倾斜的第二桌面12，第一桌面11为凹型桌面，第一桌面11的中部设有延伸至桌体2内的第一槽体111，第一槽体111内设有第一升降器4以及安装在所述第一升降器4上的中心一体机5，第一桌面11的一侧设有延伸至桌体2内的第二槽体112，第二槽体112内设有第二升降器6以及安装在第二升降器6上的互动学习仪7，第一桌面11上靠近第一槽体111的一侧设有智能控制器8，第一升降器4、中心一体机5、第二升降器6和互动学习仪7分别与智能控制器8电连接。

[0045] 第二桌面12的为可动桌面，设置在桌体2的中部，使用者坐下时能够正对第二桌面12。第二桌面12的底部通过曲柄连杆机构与桌体2相连接，第二桌面12与所述智能控制器8电连接。第二桌面12既可以手动翻转倾斜也可以自动翻转倾斜，以更好地适应读书和写字等学习要求，第二桌面12的倾斜角度为0-90°。桌体2内还设有与曲柄连杆机构相连接的液压缸，当液压缸运动时，带动曲柄连杆机构做伸张，从而可以调节第二桌面12的高度和倾斜角度。

[0046] 智能控制器8包括设置在第一桌面11上的控制面板和设置在桌体2内与控制面板电连接的控制单元，用于对课桌进行整体控制。智能控制器8上设有桌面调节装置和坐姿检测装置，桌面调节装置包括桌面升降装置和桌面倾斜装置，并且智能控制器8的控制面板上设有相应的桌面调节开关和控制按钮，用于手动控制和调节第二桌面12的高度和倾斜角度。

[0047] 坐姿检测装置包括图像传感器91和测距传感器92，能够对坐在课桌前的用户进行坐姿检测、坐姿提醒以及坐姿统计等，智能控制器8的控制面板上设有坐姿调整按钮和相应的提示单元。

[0048] 图像传感器91设置在第二桌面12的一侧正对人体的位置，具体实施中，可在第二桌面12上不同的位置设置多个图像传感器91，使其能够采集到人体的全部坐姿，例如，可以在正对人体的第二桌面12的侧面设置一图像传感器91，在第二桌面12的上部设置另一图像传感器91，对人体坐姿进行全面采集。

[0049] 图像传感器91能够迅速采集人体坐姿图像，并将采集到的坐姿图像传输至智能控制器8的控制单元，控制单元能够对坐姿图像进行快速切割并提取坐姿关键点与标准坐姿进行比对，实现坐姿的快速、准确的检测。当出现身体左倾或右倾、趴在桌面上等不良坐姿时，设置在控制面板上的提示单元会进行语音提示，促使用户纠正坐姿。

[0050] 采用图像传感器91进行坐姿图像采集，图像清晰、精确度高，并且图像不受光照、背景等外部环境的影响，可随时调整坐姿，有助于用户纠正不良坐姿习惯，有效预防腰椎、颈椎疾病等。

[0051] 测距传感器92设置在第一桌面11上，用于测量人体头部或背部距离桌面的距离，并将距离信息传输至智能控制器8的控制单元，控制单元对用户的坐姿状态进行检测，当距离太近时，提醒使用者注意身体与桌面的距离，纠正不良坐姿，有助于用户与桌面形成一定距离，保持良好的坐姿习惯，进而避免用户形成驼背和近视。测距传感器92可采用红外传感器或超声波传感器，本发明不具体限定。

[0052] 坐姿检测装置还能够对每一次学习时的坐姿进行统计，统计每种姿势出现的时间和频率，记录用户的坐姿习惯并进行数据分析，根据每一用户的最佳坐姿调整桌面1到最佳位置。当用户坐在课桌前，开启智能控制器8上坐姿检测装置的开关后，即可自动对课桌前的用户进行坐姿检测，学习过程中，坐姿检测装置会对学习者的不良坐姿及时提醒，促使用户纠正坐姿，并且坐姿检测装置会根据用户的最佳坐姿习惯自动调整第二桌面12的高度和倾斜角度，实现桌面的自动调节(图4中虚线部分所示)。

[0053] 另外，智能控制器8的控制面板上还设有用户识别按钮，用于对使用者进行用户识别，防止非法用户使用，识别按钮具体包括指纹或人脸识别。此外，智能控制器8上还设有定时提醒装置，能够根据需要，对学生的学习时间、作业等进行提醒。

[0054] 第一升降器4和第二升降器6均为电动升降器，固定安装在桌体2的槽体内，第一升降器4和第二升降器6均包括电动马达和竖直的螺杆，连接电动马达的转子的前端设置有与螺杆上的螺纹相啮合的齿轮，第一升降器4和第二升降器6的电动马达分别与智能控制器8电连接。第一升降器4的第一螺杆的一端与中心一体机5的底部相连接，第一螺杆的另一端与第一升降器4的第一电动马达连接；第二升降器6的第二螺杆的一端与互动学习仪7的底部相连接，第二螺杆的另一端与第二升降器6的第二电动马达相连接。

[0055] 当智能控制器8控制电动马达进行旋转时，通过螺杆与齿轮之间的作用力可以使第一升降器4或第二升降器6进行升降，进而带动中心一体机5或互动学习仪7进行升降，调节中心一体机5或互动学习仪7的放置高度。使用时，智能控制器8控制中心一体机5或互动学习仪7向上伸出至桌面1；不使用时，智能控制器8控制中心一体机5或互动学习仪7放置在槽体内，第一桌面11和第二桌面12组成一完整的平面。第一升降器4和第二升降器6还能够水平旋转，通过智能控制器8只需控制升降器即可控制中心一体机5和互动学习仪7的转动角度，可以适应不同用户的高度和角度需求。

[0056] 第一槽体111和第二槽体112的顶部均设有盖板，当不使用时，盖板盖上，其上表面与桌面11构成平面，盖板为可旋转或可推拉式盖板，能够在不使用课桌进行学习的时候起到遮盖的作用，保护中心一体机5或互动学习仪7，而且上表面还可以充当桌面使用，节省桌面空间。

[0057] 盖板的下表面与中心一体机5的上表面、互动学习仪7的上表面之间均留有一定的间距，避免中心一体机5、互动学习仪7和盖板接触造成不必要的磨损。

[0058] 进一步地，第一槽体111和第二槽体112内靠近桌面的内壁上设有限位机构，用于对升降器的升降高度进行限位，并且能够防止中心一体机5和互动学习仪7从升降器上滑落。第一槽体111和第二槽体112内还设有防震结构，防止搬运等动作产生的震动对中心一体机5和互动学习仪7造成影响。

[0059] 将中心一体机5和互动学习仪7置于槽体内，相较于传统的放置在桌面上的显示器更加安全，不容易碰落造成损坏，也能够起到防尘的保护作用。

[0060] 另外，中心一体机5和互动学习仪7均为独立的结构，可独立使用。中心一体机5可拆卸地安装在第一升降器4上，同样地，互动学习仪7可拆卸地安装在第二升降器6上。

[0061] 中心一体机5为触控一体机，集电脑、投影仪、音响和白板功能于一体，中心一体机5的LED触摸屏可作为交互式智能白板，方便教师书写板书以及学生进行演示练习等。另外，中心一体机5通过自身的投影功能即可显示教师和学生的教学白板信息、展示播放多媒体课件等。中心一体机5内设有通信模块，通信模块能够以有线或无线的方式将不同的中心一体机5通信连接，进行数据交互；中心一体机5还可与其他终端设备通信连接，进行数据交互。

[0062] 中心一体机5上设有拾音器和音频播放器，拾音器为无线麦克风，用于获取学生及教师的音频数据，通过无线传输方式将声音信号传输给中心一体机5的主控单元，而主控单元在接收到声音信号后，进行优化滤波转化处理，转化成能够播放的音频信号后再发送至音频播放器播放。

[0063] 音频播放器包括设置在中心一体机5上的扬声器和/或音频输出接口，通过音频输出接口可外接音箱，将音频数据进行放大输出，以提高声音音量，保证一定范围内均可听到，达到良好的听觉效果。例如，将课桌放置在教室内时，距离课桌较远的学生会出现听不清的情况，便可通过音频输出接口外接音箱。

[0064] 互动学习仪7包括采集模块，用于采集教师的教学数据和学生的学习数据并将上述数据信息通过无线网络传输至中心一体机5进行远程互动教学。

[0065] 采集模块包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头为固定摄像头，用于采集桌面1上的视频图像信息，第二摄像头为可动摄像头，用于采集桌面周围的视频图像信息，包括采集课桌前用户的人脸信息和动作信息、中心一体机5上的白板信息和多媒体课件信息等，实现全方位的图像采集。

[0066] 互动学习仪7还包括照明模块，照明模块可充当台灯使用，并设有多级调光按钮能够手动调节照明强度。照明模块还包括光传感器，能够根据课桌周围的环境自动调节照明强度，当光传感器感应到光线较暗时，自动调节照明模块的亮度使其保持在合适的范围内(图4中虚线部分所示)。此外，照明模块还能够为采集模块的摄像头进行补光，保证采集模块采集的图像清晰准确。

[0067] 另外，互动学习仪7还包括但不限于：麦克风拾音模块、音频输出模块、网络通信模块、按键模块以及电源模块等。

[0068] 第一桌面11的左上角位置设有接口槽10，接口槽10内设有电源接口、视频输入输出接口、音频输入输出接口、USB接口、网络接口等，将上述接口进行集中设置，线路导线梳理的更加清晰，有利于走线；通过暗盒的设置，能够更好地节省空间，既安全又方便。另外，接口槽10的顶部设有翻板，在不使用的情况下还可将翻板翻转至与桌面水平，将上述线缆接口隐藏起来，更加安全，且能够防止接口中进灰。优选实施中，翻板采用塑料翻板。

[0069] 本发明还提供了一种利用上述互动教学课桌进行互动教学的方法，教师和学生的教学课桌分别与云端服务器通信连接，构成云端网络教室，进行实时互动教学，具体步骤包括：

[0070] 步骤S1:教师和学生分别从教师端课桌和学生端课桌的中心一体机登录教学系统；

[0071] 步骤S2：教师在教师端创建课堂，通过网络直播的方式授课；

[0072] 步骤S3：学生根据自己的需求，进入相应的教学课堂进行学习；

[0073] 步骤S4：教师在教师端的中心一体机上进行课件演示进行教学，并接收学生端的互动学习仪采集的学生学习信息，与学生进行教学互动；

[0074] 步骤S5：学生接收教师端的互动学习仪采集的教师教学视频，并在学生端的中心一体机上观看教师的教学视频，并与教师进行课堂互动；

[0075] 步骤S6：授课结束后，教师和学生退出教学系统。

[0076] 具体地，步骤S1中首次登录时，需要先申请注册用户账号并填写用户班级信息、学籍号等用户信息。用户二次登录进行识别时，可采用指纹识别、人脸识别以及账号识别等。

[0077] 采用指纹识别时，智能控制器8上设有相应的指纹识别按钮。指纹识别也可设置在中心一体机5的LED触摸屏上，当用户碰触LED触摸屏时即可对用户进行识别验证，防止非法用户登录。

[0078] 人脸识别通过互动学习仪7和中心一体机5配合完成，当用户坐在课桌前时，互动学习仪7的摄像头启动采集课桌前的人脸图像并将其传输至中心一体机5，中心一体机5的主控单元将采集到的人脸图像与标准数据库中存储的该用户的人脸图像进行匹配比对，并在LED触摸屏上显示用户的人脸图像及匹配结果，若比对通过则识别通过，用户即可登录教学系统，无需输入账号密码，同时采用人脸识别进行的登录更加安全可靠。

[0079] 步骤S3中还包括云端网络教室的教学系统自动识别用户该时段的教学科目，并进入相应的课堂进行远程学习。如图7所示，学生登录教学系统后，系统会根据学生的学籍或班级情况，判断该时段是否有正在进行的学习课堂，若有，则自动进入学习课堂进行学习；若该时段没有正在进行的学习课堂，学生可自主选择学习课堂进入学习。设有学习课堂选择模块，使学生的学习方式更加的灵活，学生可以自由选择时间上课，更加合理的安排自己的时间，提高学习兴趣和学习效率。

[0080] 步骤S4中教师端的教学互动包括课件演示、课堂问答、随堂测试、作业辅导等。其中，教师的课件演示包括多媒体课件演示和教师的板书演示。教师接收学生端的互动学习仪7采集的学生学习信息，与学生进行互动包括教师通过中心一体机5对学生的学习信息进行多屏互动展示。即中心一体机5的LED触摸屏上能够同时显示多个不同的学习画面，例如，可同时显示教师的板书和头像画面，学生的白板演示和头像画面，其他互动教室的白板和头像画面等，并且LED触摸屏上的图像能够任意切换。教师可以通过切换学生的解题画面，来了解学生的解题情况，并可将某一个或多个学生的解题过程实时输出到教师的中心一体机5上显示。

[0081] 如图8所示，一实施方式中，多个学生的学习画面在LED触摸屏的左、右两侧显示，教师与学生互动时，被选中的学生的学习画面在LED触摸屏的中部放大显示。另一实施方式中，多个学生的学习画面在LED触摸屏的左、右两侧显示，教师的课件演示过程在LED触摸屏的中部放大显示。

[0082] 步骤S5中学生端的课堂互动包括课堂讨论、解题演示、课堂实验、作业展示等。教师的教学视频在学生端的中心一体机5上显示，学生在学习教学视频的过程中，对于不理解的地方可添加批注并上传至云端服务器，云端服务器将接收到的批注传输至教师端的中心一体机5，教师接收到学生的批注后可及时进行解答。

[0083] 通过学生与教师的课堂互动可以实现教师和学生的远程“面对面”交流、一对一交流以及一对多交流，提高课堂互动的积极性与及时性，教师与学生能够实时同步进行互动，实现了智能化教学，提高了教师教学质量和学生学习效率。

[0084] 另外，步骤S4和S5的远程互动教学过程中，可以对学生进行疲劳度检测，实现远程监督和督促，防止学生在学习过程中注意力不集中或过度学习造成疲劳，提高学习效率，若学生长时间维持某一动作，智能控制器8会提示学生休息；若学生左顾右盼，则会提示学生集中注意力。通过互动学习仪7采集的学生视频图像和坐姿检测装置采集的学生坐姿图像，能够对用户进行疲劳度检测和注意力集中度判断，并将上述课堂表现数据传输至教师的中心一体机5，教师可根据学生到的视频图像数据进行教学优化改进，使学生能够更集中精力、更高效地接收教师的教学内容，提高教学质量。

[0085] 互动教学方法还包括：授课结束后教师在教师端布置作业，学生在学生端完成作业并提交，教师在教师端对学生的作业进行批改。

[0086] 一实施方式中，学生在收到老师布置的作业后，直接在线完成作业并发送至教师的中心一体机5，待老师对作业进行批阅后，直接在线温习、修改作业。

[0087] 另一实施方式中，学生也可在课下完成作业，并通过互动学习仪7的采集模块将采集学生的作业信息并发送至教师的中心一体机5，教师可在线对学生作业进行批改。通过在线作业管理与温习，可提高学生的学习效率以及老师的批阅效率。

[0088] 教师还将可将中心一体机5接收的互动作业数据回放给课堂上的全体学生，同时对作业数据进行评估讲解，进行新的作业辅导互动教学过程，作业批改与讲解的互动过程与上述实时互动教学的流程基本相似，在此不再一一赘述。

[0089] 互动教学课堂的授课结束后，教师的教学数据和学生的学习数据均上传至云端服务器300保存，用户可通过终端设备访问云端服务器来获取相应的教学信息，终端设备包括手机、平板电脑或PC电脑中的一种或多种。

[0090] 例如，家长可在终端设备上随时观看学生的学习、作业以及课堂表现等，了解学生的学习状态，对学生的学习做到督促。另外，在互动教学过程中，家长也可在终端设备上远程旁观整个云端网络教室的教学过程，对学生的学习状况进行远程监督。

[0091] 当学生无法实时到课堂上课时，可以利用互动教学课桌从云端服务器获取课堂内容(包括同学的演示、老师的授课等)在课堂外自学。已经完成实时课堂学习的学生，也可通过云端服务器观看课堂教学的录播内容进行回放复习。

[0092] 授课结束后教师还可对学生的课堂表现进行汇总分析，并不断优化和改进教学质量。教师可以对班级人数、到课人数、学生的活跃度、学生的学习集中度以及作业的完成质量等进行记录、分析及总结。通过提供多元的分析统计以及可视化展现方式，方便教师对课堂教学的整体掌控，对学生进行合理管理，及时解决学生的问题，提高教学效率。

[0093] 本发明的互动教学课桌符合人体工程学设计，使用舒适，而且能够配合多种附件进行多种方式的学习，且桌面高度和倾斜角度均可调节，适用于大多数人使用，尤其适用于不用年龄段的孩子学习使用。本发明集成多个摄像头以及触控一体机、投影单元、语音输入输出单元可以全方位、多角度还原现实教学场景，实现实时远程互动教育的需求。另外，本互动教学课桌具有一键开机功能，用户通过指纹或者账号登录，自动进入该时间段学习课堂，进行远程互动学习，可以进行远程授课、远程作业辅导等，并记录全部的学习过程，家长也可通过远程旁听关注学生的学习情况，更好的监督和督促学习，提高学生的学习效率。

[0094] 需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”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。

[0095] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。