一种交互式体育教学系统的制作方法

1.本发明涉及体育训练技术，更具体地说，它涉及一种交互式体育教学系统。


背景技术：

2.体育课教学内容的编排和组织，充分发挥各项目的特点，把德育根植其中，使学生的道德素质得到进一步的锻炼和提高，球类运动培养学生的协调性和适应力，集体项目培养学生的团结观念和进取意识，适度提高难度从而激发学生顽强的意志和坚韧不拔的毅力，同时规范化的学校体育竞赛、评比等也将助力学生的规则意识、竞争意识、合作意识、大局意识。
3.体育教育在推广上具有极其重要的作用，但每个人对不同的体育活动有不同的接受程度不同，并且每个人的体质也存在差异，而教师或教练在集体训练时，难以顾及所有学生或学员，尤其例如游泳此类的体育活动进行教学时，由于学员较多，且集中位于游泳池内，在学员出现体力不支或其他意外情况时，容易出现缺氧、溺毙等情况，存在安全隐患。
4.因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种交互式体育教学系统。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种交互式体育教学系统，包括服务器，所述服务器通信连接有教师端、学生端、家长端以及监测模块，所述学生端包括实时状态视频监测模块和实时体感信息采集模块；
7.实时状态视频监测模块，设置于教学场所的边角，用于获取实时视频影像以监测学生的运动状况；
8.实时体感信息采集模块，用于采集各学生运动时体质特征的变化以输出体质数据；
9.所述家长端通过服务器与学生端通信连接，所述家长端包括学生运动状况接收模块和紧急外呼发送模块；
10.学生运动状况接收模块通过服务器与实时体感信息采集模块连接，用于获取学生体质数据以获悉学生运动状态；
11.紧急外呼发送模块，通过服务器与教师端通信，响应于家长端操作输送关注信号至教师端以提示开课教师留意指定学生的状况；
12.所述监测模块设置于教学场所，用于获取游泳池内的水质状况以输出水质数据至家长端或教师端。
13.通过采用上述技术方案，实施状态视频监测模块对教学场地，尤其游泳池等场地，能获取实时视频影像，而服务器实现学生端、教师端以及家长端的通信，实现家长以及教师能访问服务器获悉学生在体育教学过程中的表现，并且通过实时体感信息采集模块，能对学生运动时体质的变化进行采集，例如体温、心率等情况，以体质数据的形式输送至服务
器，有利于教师对学生运动情况进行把控，避免体质较弱的学生在运动时出现超负荷的情况，尤其在进行游泳等教学时，避免了由于体力不支、溺水的情况，提高体育教学的安全性，同时，紧急外呼发送模块的设置，能在家长观看实时的教学情况时，对教师起到监督作用，且能起到辅助作用，在学生出现意外状况时，家长能通过紧急外呼发送模块提醒教师，并且检测模块对游泳池内的水质进行检测，并发送至教师端和家长端，有利于家长端和教师端获悉水质情况，从而调整教学计划，保护学生身体。
14.本发明进一步设置为：所述教师端包括紧急外呼接收模块，所述紧急外呼接收模块与紧急外呼发送模块连接，响应于关注信号以输出图文信号提示开课教师。
15.通过采用上述技术方案，教师端通过紧急外呼接收模块与紧急外呼发送模块连接，实现家长和教师在教学过程中的交互，有利于教师与家长之间的互动，且通过图文信号的方式，能在家长发现学生出现意外状况时，对开课的老师进行提醒。
16.本发明进一步设置为：所述教师端还包括教师任务发布模块，所述教师任务发布模块用于发布体育课程的安排表至学生端和家长端。
17.通过采用上述技术方案，教师任务发布模块能对体育课程进行发布，通过服务器输送给学生端和家长端，实现学生能接收教师安排的课程，并且家长能同步跟进学生的运动计划，有助于家长了解学生的在校情况。
18.本发明进一步设置为：所述监测模块包括水质检测模块以及身份核验模块，所述身份核验模块用于获取教师和学生课程签到签退情况。
19.通过采用上述技术方案，水质检查模块能实现对游泳池内水液的质量检测，并且通过身份核验模块，对使用游泳池的教师以及学生的身份进行核验，在上课以及下课时，实现签到签退，便于教学管理。
20.本发明进一步设置为：所述水质检测模块包括溶解氧传感器、氨氮离子传感器、浊度传感器以及温湿度传感器，用于获悉游泳池内水质状况。
21.通过采用上述技术方案，溶解氧传感器、氨氮离子传感器、浊度传感器以及温湿度传感器，不仅能获悉水质的情况，同时能实时对游泳池内的水温进行检测，便于教师选择适宜的气候开展游泳课程。
22.本发明进一步设置为：所述身份核验模块包括nfc读取器以及nfc配件，所述nfc配件内读取有对应教师和学生的身份信息，所述身份信息包括年龄、性别及身高，所述nfc读取器通过服务器连接至教学任务发布模块，读取nfc配件中的身份信息以核验教师或学生的签到情况。
23.通过采用上述技术方案，选用nfc配件写入各个学生以及教师的身份信息，且通过nfc读取器，能在签到和签退时，对打卡的学生以及教师的身份进行读取，获取年龄能匹配上课的年级端，且获取性别以及身高的特征，对学校上课的学生进行统计，且快捷读取的方式，提高学生以及教师的打卡签到速度。
24.本发明进一步设置为：所述实时状态视频监测模块包括若干视频监控单元、扩音发声单元以及与若干视频监控单元连接的视频录制单元，若干所述视频监控单元和扩音发声单元设置于教学场所的边角处，用于多视角获悉学生及教师的运动情况。
25.通过采用上述技术方案，通过视频监控单元能全面对教学场所，尤其是游泳池，多视角的进行监控拍摄，通过扩音发声单元，便于对教师以及校方进行广播通知，并且通过视
频录制单元能保留教学视频用于日常的考核评估，减轻了人们开展公开课的负担，并且能真实的反应教学质量。
26.本发明进一步设置为：所述扩音发声单元与紧急外呼接收模块连接，接收关注信号以提示教师和学生。
27.通过采用上述技术方案，扩音发声单元于紧急外呼接收模块连接，实现教师端接收家长端发送的关注信号时，对教师以学生进行提示，有助于紧急状况下对学生进行援助。
28.本发明进一步设置为：所述学生端包括佩戴于腕部的智能手环，所述智能手环内置有存储身份信息的nfc芯片，所述智能手环上设置有呼救按钮以及脉冲信号发生电路，所述脉冲信号发生电路响应于呼救按钮持续按压设定时长以输出求救信号至教师端。
29.通过采用上述技术方案，采用智能手环配备nfc芯片能对学生以及教师的身份进行存储，同时智能手环上的呼救按钮，能在学生遇到紧急情况时，进行长按呼救，教师端接收智能手环发送的求救信号，能第一时间做出反馈，进行援助，减小游泳等项目进行教学的风险性。
30.综上所述，本发明具有以下有益效果：
31.实施状态视频监测模块对教学场地，尤其游泳池等场地，能获取实时视频影像，而服务器实现学生端、教师端以及家长端的通信，实现家长以及教师能访问服务器获悉学生在体育教学过程中的表现，并且通过实时体感信息采集模块，能对学生运动时体质的变化进行采集，例如体温、心率等情况，以体质数据的形式输送至服务器，有利于教师对学生运动情况进行把控，避免体质较弱的学生在运动时出现超负荷的情况，尤其在进行游泳等教学时，避免了由于体力不支、溺水的情况，提高体育教学的安全性，同时，紧急外呼发送模块的设置，能在家长观看实时的教学情况时，对教师起到监督作用，且能起到辅助作用，在学生出现意外状况时，家长能通过紧急外呼发送模块提醒教师，并且检测模块对游泳池内的水质进行检测，并发送至教师端和家长端，有利于家长端和教师端获悉水质情况，从而调整教学计划，保护学生身体。
附图说明
32.图1为本发明的系统框图；
33.图2为本发明中监测模块的系统框图；
34.图3为本发明中学生端的系统框图；
35.图4为本发明中教师端的系统框图。
具体实施方式
36.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
37.一种交互式体育教学系统，如图1所示，包括服务器，服务器通信连接有教师端、学生端、家长端以及监测模块，学生端包括实时状态视频监测模块和实时体感信息采集模块，其中实时状态视频监测模块设置于教学场所的边角，用于获取实时视频影像以监测学生的运动状况，而实时体感信息采集模块，用于采集各学生运动时体质特征的变化以输出体质数据，并且家长端通过服务器与学生端通信连接，其中，家长端包括学生运动状况接收模块和紧急外呼发送模块，学生运动状况接收模块通过服务器与实时体感信息采集模块连接，
用于获取学生体质数据以获悉学生运动状态，紧急外呼发送模块，通过服务器与教师端通信，响应于家长端操作输送关注信号至教师端以提示开课教师留意指定学生的状况；监测模块设置于教学场所，实现用于获取游泳池内的水质状况以输出水质数据至家长端或教师端。
38.如图1和图4所示，教师端包括紧急外呼接收模块以及教师任务发布模块，紧急外呼接收模块与紧急外呼发送模块连接，实现紧急外呼接收模块响应于关注信号以输出图文信号提示开课教师，而教师任务发布模块用于发布体育课程的安排表至学生端和家长端，具体的，教师端包括通过局域网或互联网与服务器通信的智能终端设备，例如智能手机、平板电脑、智能手表和蓝牙耳机，其中智能手机或平板电脑通过app获取服务器传输的数据并通过智能手表和蓝牙耳机将图文信号以及声音信号输送至开课教师。
39.如图1和图2所示，监测模块包括水质检测模块以及身份核验模块，身份核验模块用于获取教师和学生课程签到签退情况，具体的，身份核验模块包括nfc读取器以及nfc配件，nfc配件内读取有对应教师和学生的身份信息，身份信息包括年龄、性别及身高，nfc读取器通过服务器连接至教学任务发布模块，读取nfc配件中的身份信息以核验教师或学生的签到情况，学生端包括佩戴于腕部的智能手环，智能手环内置有存储身份信息的nfc芯片，智能手环上设置有呼救按钮以及脉冲信号发生电路，脉冲信号发生电路响应于呼救按钮持续按压设定时长以输出求救信号至教师端，并且水质检测模块包括溶解氧传感器、氨氮离子传感器、浊度传感器以及温湿度传感器，用于获悉游泳池内水质状况，具体的，溶解氧传感器、氨氮离子传感器、浊度传感器以及温湿度传感器分别获取游泳池内水质的含氧量、氨氮离子量、浑浊度以及温湿的情况，经编码器以二进制信号输送至服务器，并通过局域网以及互联网输送至家长端和教师端，便于教师和家长获悉游泳池内水质的状况，起到监督作用。
40.如图3所示，实时状态视频监测模块包括若干视频监控单元、扩音发声单元以及与若干视频监控单元连接的视频录制单元，若干视频监控单元和扩音发声单元设置于教学场所的边角处，用于多视角获悉学生及教师的运动情况，其中扩音发声单元与紧急外呼接收模块连接，接收关注信号以提示教师和学生，具体的，在本实施例中，视频监控单元为数字摄像头，且若干数字摄像头矩形阵列分布在游泳池的外围，且数字摄像头的镜头朝向游泳池方向设置，以捕捉录制视频文件，且扩音发声单元为功放喇叭，功放喇叭和数字摄像头安置与位于教学场所边界的立柱上。
41.工作过程：教师开课时，教师端通过教学任务发布模块将体育运动的课程安排以及课程内容通过服务器发送至学生端和家长端，学生能通过智能手环，家长能通过智能手机、平板电脑获悉教师的课程安排计划，由于服务器连接监测模块，通过监测模块中的身份核验模块，在学生以及教师进入教学场地时，通过带有nfc芯片的智能手环接触nfc读取器，对教师以及学生的身份信息进行核验签到，匹配服务器中存储的学生信息，完成学生以及教师日常的考勤，并且nfc配件写入各个学生以及教师的身份信息，且通过nfc读取器，能在签到和签退时，对打卡的学生以及教师的身份进行读取，获取年龄能匹配上课的年级端，且获取性别以及身高的特征，对学校上课的学生进行统计，且快捷读取的方式，提高学生以及教师的打卡签到速度。
42.在开课前，通过监测模块中的水质检测模块对游泳池内的溶解氧含量、氨氮离子
含量、浊度情况以及温湿度情况进行检测，在发现游泳池内的各项指标存在异常的情况时，家长端和教师端能及时了解游泳池内水液的水质，不仅能获悉水质的情况，同时能实时对游泳池内的水温进行检测，便于教师选着适宜的温度和气候进行课程的教学，且在教学过程中，通过设置在游泳池教学场地边角处的数字摄像头以及扩音发声单元，数字摄像头能实时对游泳池内的实时状况进行监控，并通过视频录制单元能保留教学视频，能在对教师教学质量进行评估时，提供日常的评估材料，促进教师教学水平的提高，并且减轻了人们开展公开课的负担，能真实的反应教学质量，而且家长端能通过智能手机访问服务器内存储的实施视频，获悉学生在上课时候的表现，并且能起到辅助监督的作用，在教师无法照料所有的学生而出现比较危险的情况时，例如学生水中抽筋、乏力的情况时，家长能通过紧急外呼发送模块发送关注信号给教师，对教师进行提醒，并且教师能通过扩音发声单元进行广播，从而对学生进行提醒疏散，及时进行救援的操作，提高例如游泳等教学过程中的安全性。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。