基于物联网的智慧课堂智能信息接收处理装置设计

程嘉伟

山东省利津县一中257400

摘要：现代中学生课业压力繁重，课堂上对于知识内容的记录量大，学生与老师之间的知识交流频繁。结合对物联网、Zigbee组网方式以及语音文字转化系统的组合应用开发的智能信息接收处理装置可以有效提高学生记录课堂笔记效率，教师可以随时查看和批阅学生的笔记和作业，实现师生之间的实时交流，显著提高学习效率，实现智慧课堂。

关键词：智慧课堂物联网Zigbee组网方式语音文字转化系统

关于学生对上课记录课堂笔记的态度调查报告显示，大部分学生在上课记录课堂笔记方面存在诸多问题。部分学生表示难以跟上老师的上课节奏，记笔记的同时难以保证上课的听课效率，随堂记录的笔记下课之后看不懂等。显然，传统的记录课堂笔记方式很难满足现代中学生的学习需要，而现在市面上缺少相关方面的设计和产品。

在学生的课堂学习中，老师和学生之间的交流互动显得尤为重要。老师需要了解学生的问题所在来调整自己的授课内容。但就目前国内的教育模式来看，老师很难保证解决每一个学生的问题。这就导致了很多学生的课堂问题得不到及时的解决。传统的基于语言文字的沟通方式显得效率低下，尤其不适合课业繁重的高中生活，而利用手机等移动终端进行师生之间的交流并不适用于现在的高中管理模式。

物联网技术的发展为我们解决上述诸多问题提供了新的思路。可通过3D扫描仪、摄像头、语音接收器等接收设备完整地记录课堂内容，同时可以以文本、音频、视频等格式存储，还可以借助内部的语音文字转换器实现语音与文本之间的转化。同时可以通过物联网技术将该装置与家中和老师的手机电脑等终端相联系，实现文件的发送和文本的提交，老师也可以通过网络即时对学生提交的作业或问题作出答复。

一、方案设计

本装置的控制系统选用Zigbee技术作为学校内部组网，以方便节点进入和离开，省去了布线的麻烦。同时采用Zigbee技术实现师生间、学生之间的交流具有简单、易操作、易控制、低成本的特点，很好地契合了学校的实际需要。

1.Zigbee技术简介

Zigbee技术主要应用于距离短、数据传输速率不高的各种电子设备之间的信息传递。其目标市场主要有PC外设（鼠标、键盘、游戏控制杆）、消费类电子设备（TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备的遥控装置）、家庭内智能控制（照明、煤气计量和报警等）、玩具（电子宠物）、医疗护理（监视器和传感器）和工业控制（监视器、传感器和自动控制设备）等领域。通常,凡符合下列条件之一的应用,都可以考虑采用Zigbee技术。（1）设备间距较小;（2）设备成本低,传输数据量很小;（3）设备体积小,不允许放置较大的电源模块;（4）无法频繁地更换电池或反复充电;（5）需要覆盖的范围较大,网络内需要容纳的设备较多,网络主要用于监测或控制。

2.系统结构功能概述

①语音，视频录制功能。该装置可以借助内置的录音机、摄像头对视频和音频进行录制，学生可以根据自己的需要，选择适合的记录方式，方便快捷，无需再用纸笔进行记录。

②语音文字转换功能。为增加大型系统数据输入方式的多样化和灵活性，提出一种基于片上可编程系统（SystemOnProgrammableChip，SOPC）的语音文本转化方法，通过采用SOPC软硬协同设计实现基于线性预测编码（LinearPredictiveCoding，LPC）算法的语音信号处理。该方法可大大节约系统硬件资源，具有更优的处理性能，适用于大型系统用户数据输入源。学生可以随时将老师授课的音频转化为文本信息，便于日后的学习和复习。

③基于Zigbee技术的传输系统。学生和教师终端可以通过Zigbee技术组网，实现信息的快速共享。教师可以对学生提交文件进行批改和答疑，还可以以管理员的身份实时查看学生作业的完成情况，便于老师对课堂进度的把握。

④基于物联网的对外信息传输模块。物联网，可简单定义为物物相连的互联网具体包含两层涵义：第一，物联网是互联网的核心和基础，是互联网的进一步深化和扩展；第二，物联网用户终端延伸和扩展到了任何物品与物品、物品与人之间进行信息传播。因此，可以说物联网是通过射频识别、各类传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照特定的协议，把各种物品与互联网实现连接，进行信息处理、传递和交换，以实现物品的智能化和信息化的一种网络。为了实现物联网的功能目标，其中的“物”应该具备：（1）要有唯一的身份标识码；（2）要有存储功能；（3）要有被感知的数据接U;（4）要有处理数据的能力;（5）要有数据传输通道（含协议）。否则，难以实现互联互通、资源共享。学生可以利用物联网技术将课堂记录的视频、音频等文件传输到家中的手机、电脑等终端。

二、结论

该装置可以有效地提高中学生的课堂听课和学习效率，完全记录老师的授课内容，实现学生和老师间的实时交流答疑，同时便于教师了解学生的学习情况、把握自己的授课节奏，推动了智慧课堂的不断完善，弥补了市面上这类产品的空白，具有很强的实用性。

参考文献

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[2]胡虹余毅基于物联网的高校学报信息传播[J].四川理工学院学报：社会科学版，2012，27，（6），102-105。

[3]陈瑞一种基于SOPC的语音—文本转换技术[J].西安邮电大学学报，2011，16，（1），70-71