技术领域
[0001] 本发明属于智慧教学领域，具体的说是一种基于API集成的智慧授课系统及方法。
相关背景技术
[0002] 随着信息技术的迅猛发展，教育领域正经历着一场深刻的变革。智慧授课系统作为这场变革的重要产物，集成了多种前沿技术，旨在提升教学质量与效率，实现个性化、智能化的教学服务。现有发明专利CN202010907874.0，提供了一种智慧教学系统，目的是解决传统教学方式存在的不足，对传统的教学方式进行改进，并将传统的教学方式与线上教育进行结合，保障教学质量和学习效率，但是该发明主要是提供教学视频供学生进行观看，功能比较单一，与学生的互动性也较差，对教室内环境也无法掌握。而且现有学校各类教学软件较多，授课中切换多种软件手续比较繁琐，不便于管理。
具体实施方式
[0015] 本发明一种基于API集成的智慧授课系统，包括教师端和学生端，教师端包括用户登录模块、资源库模块、授课工具模块、分享模块、交互模块、随堂测试模块、录制模块、环境控制模块、集成模块；学生端用于学生登录系统参加随堂测试、查看教师分享的教学资源；学生端在移动端使用，移动端包括手机、平板、答题器；还配有为教师端和学生端进行支持的后台服务器。教师端可采用计算机、触摸一体机等。
[0016] 用户登录模块支持账号密码登录、扫码登录、验证码登录，教师登录系统即可进行授课；资源库模块管理各类教学资源，教师可以上传并使用自己的资源，资源类型包括素材、微课、教案、课件、试卷，题库，教师选择教材或知识点上传资源，教材信息包括学段、学科、版本、分册，知识点信息包括学科及所有知识点，资源分类上传成功后，教师进行授课时可以随时调用出进行教学；
授课工具模块内置各种基础工具及教学工具，基础工具包括移动、选择、擦除、粉笔、撤销、截图、缩放、搜索，内置语文工具包括拼音、音标、笔画，数学工具包括公式等常用工具；设置了快捷操作，在触摸屏操作时采用单指书写、双指擦除、三指移动；
分享模块支持分享全部板书（即教师端显示屏幕所显示的内容），也可以截取部分内容分享，分享方式包括邮件发送、二维码扫码分享；
交互模块支持屏幕广播、屏幕拾取、屏幕锁定、解锁，所述屏幕广播为教师白板显示内容下发到学生平板上；屏幕拾取指的是指选择学生的平板屏幕在白板上显示；屏幕锁定/解锁指的是将学生平板锁定，学生无法操作平板，待允许学生操作平板时进行解锁；在授课过程中通过交互模块可以更好的实现互动，也能够避免学生使用平板做与课程无关的事情。
[0017] 交互模块包括命令单元、截图处理单元、数据传送单元、服务端、截图显示单元，命令单元用于接收屏幕广播和屏幕拾取的命令，明确传送对象。截图处理单元用于接收命令后将目前显示界面实时截图。数据传送单元用于将截图及发送对象等信息传送到服务端。服务端进行信息分析，然后将信息传送给平板或教师白板。截图显示单元将收到的截图在桌面显示。
[0018] 屏幕锁定/解锁，通过学生id建立联系，通过数据传输来实现锁屏/解锁的功能。具体来说，教师端会将命令操作记录下来，并将这些操作通过网络传输到后台服务器上，然后在远程计算机上对学生端的平板进行控制。
[0019] 随堂测试模块包括试题选择、出题方式、推送试题、多种答题方式以及答题结果统计，教师选择试题下发测试试卷，学生在平板上或答题器答题，形成统计结果；试题选择方式包括从资源库中选择、新建试题、拍照出题；推送方式包括集中推送、分组推送、单人推送。
[0020] 录制模块对屏幕显示内容及课堂声音进行录制并保存；也支持外接录播装置进行录课和直播；录制的视频能够同步推送给学生端。
[0021] 环境控制模块：利用物联网技术对智慧设备远程监管，实现黑板灯、学生灯、空调、窗帘等多种设备的智能化控制，提供全方位的信息交互功能。
[0022] 环境控制模块实时显示多种传感器数据，包括温度、湿度、光照度、PM2.5浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度，当发现教室环境不合适时，能够及时进行调控。
[0023] 模块内置多种运用场景，包括白天上课、下课、午休、晚自习、视频、板书等，用户通过点击对应场景，将教室内的灯光调整到合适的状态，通过传感器数据自动将空调、窗帘调整到合适状态；系统还提供了自定义的场景模式，用户能实现自定义场景。
[0024] 环境控制模块的具体实现方式为：通过传感器获得周围环境的各种数据，将采集到的数据通过无线或有线方式传输给后台服务器，数据传输可以通过WIFI、蓝牙、Zigbee通信协议实现。后台服务器对数据进行处理和分析，判断当前的环境信息是否合适，可根据设定的条件做出相应的控制操作。后台服务器通过智能控制器控制灯具、窗帘、空调，实现设备的实际调节和控制。
[0025] 在内置了多种场景的基础上，为用户提供基于场景模式下的设备参数微调功能，如：在白天上课场景下，用户依然可以关闭灯光、调整灯光亮度到20%、关闭窗帘并设置空调为制冷24度等。
[0026] 光照度传感器可以检测教室内的光线水平。根据预设的光线亮度阈值，传感器可以自动调节灯光的亮度。当环境光线较暗时，传感器会触发灯光的开启或增加亮度，以提供足够的照明。当环境光线变亮时，传感器会触发灯光的关闭或降低亮度，以节省能源。
[0027] 比如白天上课场景，黑板灯和学生灯都需要开启；测得打开窗帘关上灯的光照度A（是白天上课模式的最小光照度），打开窗帘灯光开最大的光照度B；设置此场景下最合适的光照度G1（G介于A与B之间），并记录G1下的黑板灯亮度为R1，学生灯亮度为R2；
测得关闭窗帘关上灯的光照度C，关闭窗帘灯光开最大的光照度D（是白天上课场景的最大光照度）；设置此场景下最合适的光照度G2（G2介于C与D之间），并记录G2下的黑板灯亮度为R3，学生灯亮度为R4；
当检测到教室的光照度为N时，首先判断窗帘是否打开，窗帘若已打开，判断N与G1的大小，若N＜G1，则需要将灯光调亮，将黑板灯与学生灯亮度分别调至R1与R2；若N＞G1，需要将灯光调暗，将黑板灯与学生灯亮度分别调至R1与R2；
如果窗帘是关闭状态，判断N与G2的大小，若N＜G2，则需要将灯光调亮，将黑板灯与学生灯亮度分别调至R3与R4，若N＞G2，需要将灯光调暗，将黑板灯与学生灯亮度分别调至R3与R4；
若为晚自习场景，窗帘关闭，黑板灯关闭，只开启学生灯；
测的学生灯亮度最大为F，设置最合适的光照度阈值为E（0＜E≤F），并，执行此场景，首先将窗帘和黑板灯关闭，若此时传感器测得光照度为G3，判断G3与E的大小，若E＞G3，则需要将学生灯调亮至E，若E＜G3，需要将学生灯调暗至E。
[0028] 午休场景是关闭黑板灯与学生灯，打开窗帘，无需传感器数据，此场景下，控制灯光关闭与窗帘打开即可。
[0029] 后台服务器通过温度传感器来判断教室环境温度，根据实验发现一般室内适宜的温度在19‑24度，本发明以此温度为基准，但是该设置也可以人为自动调控。不管何种场景模式下都设置为舒适温度首先通过传感器检测室内温度，后台服务器进行温度判断，如果温度低于19度，通过智能控制器开启空调制热模式，制热阈值设置为19度，如果≥19度，再判断是否大于24度，如果小于等于24度，不开启空调，如果大于24度，通过智能控制器开启空调制冷模式，制冷阈值设置为24度。
[0030] 集成模块；可以配置三方应用，配置完成后通过系统直接打开三方应用。集成方式是通过API集成，将多个系统融合在一个系统中，进行统一账号和权限的管理，实现一次登录所有系统通行。
[0031] 具体实现方式为假设我们有两个独立的系统。通过API实现数据的共享，一个系统负责用户管理。一个系统负责订单处理。创建一个用户管理系统，定义一个user类表示用户信息，并提供API接口用于获取和更新用户信息。再创建一个订单处理系统。定义一个order类表示订单信息。并通过API接口调用用户管理系统的接口实现用户信息的获取和更新。通过主程序实现集成。
[0032] 系统使用方法如下：第一步：教师进入教师端登录页面，选择账号密码登录、扫码登录、验证码登录任一方式进行登录。
[0033] 第二步：进入资源库系统，教师将收集到的各类教学资源按照学科、学段、分册、知识点、资源类型进行分类保存。教学资源包括素材、微课、教案、课件、题库、试卷。
[0034] 第三步：教师进入教室后，通过系统的环境控制模块查看控制环境，能够看到教室的温度、湿度、光照度、pm2.5浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度。通过提前预设的场景，点击上课场景，教室内的灯光、空调、窗帘会调整到合适状态。另外教师在上课场景下，也可实时调整灯光、空调、窗帘。
[0035] 第四步：教师调用资源库模块的各种资源进行教学。教师可直接在触摸白板上书写，在触摸屏（白板）操作时单指书写、双指擦除、三指移动，调用授课工具模块的工具进行板书操作。基础工具包括移动、选择、擦除、粉笔、撤销、截图、缩放、搜索，内置语文工具包括拼音、音标、笔画，数学工具包括公式等常用工具。
[0036] 授课中想要分享板书时，采用分享模块分享，既可以分享全部板书也可以截取部分内容分享，分享方式包括邮件发送、二维码扫码分享；教学过程中，教师通过交互模块将白板内容分享给全部或部分学生，也能够拾取学生的平板内容进行展示，并对学生的平板进行屏幕锁定/解锁操作。
[0037] 交互模块包括命令单元、截图处理单元、数据传送单元、服务端、截图显示单元，命令单元用于接收屏幕广播和屏幕拾取的命令，明确传送对象。截图处理单元用于接收命令后将目前显示界面实时截图。数据传送单元用于将截图及发送对象等信息传送到服务端。服务端进行信息分析，然后将信息传送给平板或教师白板。截图显示单元将收到的截图在桌面显示。
[0038] 屏幕锁定/解锁，通过学生id建立联系，通过数据传输来实现锁屏/解锁的功能。具体来说，教师端会将命令操作记录下来，并将这些操作通过网络传输到后台服务器上，然后在远程计算机上对学生端的平板进行控制。
[0039] 教师通过录制模块对授课过程进行录制，支持对屏幕显示内容及课堂声音进行录制并保存，也直接外接录播装置进行录课和直播，录制的视频可同步推动到学生端。
[0040] 在授课中如果想要调用学校的其他系统。通过集成模块的API 技术实现。
[0041] 第五步：教学完成后，想要检测授课效果。可进行随堂测试，通过随堂测试模块实现。随堂测试试题来源于资源库中的试卷、试题，答题方式包括集中式答题和分布式答题，将试题推送给学生，推送方式包括集中推送、分组推送、单人推送，学生在平板上进行答题。答题完成后，在线统计结果，结果包括排名、每道题的对错率、知识点掌握率。
