AI教学管理：新教学系统

AI教学管理子系统是针对教师和学生的在线教学而言的，包括教师投影客户端、教师教学客户端和学生学习客户端。各个客户端之间的交互是通过消息总线命令驱动的。下面对各个客户端及消息总线模式的功能进行详细的解析和描述。

6.5.3.1　教室投影客户端

教室投影客户端是AI课堂教学管理子系统的核心组成部分，它部署在各个教室内，负责整个课堂教学过程中的消息管理和教师命令的执行。一般而言，各个教室间的消息服务都是相互独立的，不存在两个教室共用一个消息总线服务的情况。教师投影客户端的功能结构如图6-15所示。

（1）资源管理

资源管理包括课件下载、课件播放、视频录制、文件下载、文件上传和文件广播的功能。其中视频录制是指将投影服务器的运行界面的动态录制下来，存为视频文件。文件广播是指将指定的文件广播到所有的学生机上。课件播放是指AI教师接收到开始上课指令后，打开课件的脚本文件，一边执行脚本一边显示脚本的内容，动作包括屏幕显示、屏幕共享、屏幕同步、翻页、放大、缩小、缩略图、画笔的执行等。

对象：课件、视频、文件、屏幕、画笔。

动作：录制、下载、上传、广播、播放、翻页、放大、缩小、画笔执行。

图6-15　教室投影客户端功能结构图

（2）消息管理

消息管理模块贯穿整个在线课堂中的消息生存期，包括消息的注册和撤销、消息执行、消息池管理和消息服务管理等功能。消息注册和撤销包括消息发布者的注册和撤销与消费者的注册和撤销。消息执行是由消息的执行者负责将消息通知到各个消费者。消息池管理包括将消息放入和移出消息池、将消费者放入和移出消息池、将发布者放入和移出消息池。消息服务管理是针对不在教室内的用户服务的，外部用户可以通过调用该服务来获取消息。

对象：消息、消息池、执行者、服务、发布者。

动作：注册、撤销、消费、发布。

（3）界面服务

界面服务包括智能画板、点评、投票和远程桌面功能。智能画板包括画笔功能、基本图形绘制、文字输入和颜色管理，这些功能都是通过消息来驱动的。点评功能是指教师通过将消息发到投影服务器来获取课堂问题反馈列表，从中选择几个反馈，打开进行点评。远程桌面功能是指教师发出指令，可以将指定学生的终端界面发布到投影服务器上，使其他学生可以看到该学生的作答步骤和细节，方便教师讲解。

对象：画板、点评、投票、远程、画笔、图形、文字、颜色、问题、终端、界面、指令。

动作：绘制、输入、发送、讲解。

（4）AI教师

AI教师是消息的执行者的统称，其具有两个方面的功能：一是解析教案的脚本、执行、解析命令、执行命令；二是接收其他客户端发过来的命令，并执行该命令。

（5）登录／注销

参见6.5.2.1节的描述。

（6）状态监控

状态监控是指对学生及学生终端设备的监控，主要包括点名、在线状态以及举手动作的监控。

对象：学生、终端、在线。

动作：监控、点名、在线状态、举手。

6.5.3.2　教师教学客户端

教师通过教师教学客户端发出控制指令来控制教室投影客户端和学习终端的界面显示，做到和投影服务器界面的同步。当然也有部分功能是不需要和投影服务器同步的。系统的功能结构图如图6-16所示，从中可以看出智能画板、消息服务、状态监控、课堂练习和文件管理模块都是基于消息服务而工作的，需要和教室投影客户端的界面同步，其余模块则不需要数据同步。

（1）智能画板

智能画板包括画笔消息、图形消息、鼠标消息、键盘消息、颜色消息、投票和点评。教师可以设置画笔的粗细、颜色、线型等信息，可以绘制直线、圆、椭圆、四边形和填充的封闭图形，可以发出鼠标的按下、弹起、移动、右键等消息，可以发出按钮的二进制编码，可以针对问题或结果进行投票，也可以对学生提交的答案进行点评等。

对象：画笔、消息、颜色、粗细、图形、键盘、线型、鼠标、编码、问题、投票、答案。

动作：绘制、按下、点评。

（2）消息服务

消息服务包括消息的发送、接收和对接收到的消息进行处理的功能。系统启动后会在后台启动消息类型的监听服务，时刻准备着接收消息。当接收到来自教室投影客户端发过来的消息后，消息处理服务就会依据消息的类型等信息进行处理，触发相应的动作。详见教室投影客户端的消息管理部分。

对象：消息、服务。

动作：发送、接收、监听。

（3）状态监控

图6-16　教师教学客户端的功能结构图

状态监控包括状态查询、远程监控、桌面共享和举手处理的功能。系统会在后台启动一个线程定期向教室投影客户端查询学生的状态信息，如在线与否、是否举手、是否发出提问等状态信息，并将收到的状态信息更新到状态监控界面上。远程监控是指教师可以在任何时间查看某个学生的桌面情况，以实现实时监控的功能。同时教师也可以随时将某个学生的桌面发布到教室投影客户端的投影仪上，让其他学生都能看到该学生的界面，从而实现桌面共享的功能。教师可以通过状态监控面板看到学生的举手状态，并进行处理。

对象：状态、监控、共享、举手、在线、提问、教师、教室客户端、桌面、投影仪、面板。

动作：查询、在线、状态监控。

（4）在线问答

教师可以在线提问并可以回答学生的提问，也可以将提问的内容投影到教室投影屏幕上，进行统一回答，还可以发布问题，让学生来回答。

（5）文件管理

文件管理包括文件服务和远程的文件控制消息服务功能。文件服务包括文件上传、文件下载、文件接收和文件发送的功能，实现教师教学客户端和其他系统的文件交互功能。文件控制包括：打开文件、上一页、下一页、文件关闭。文件打开功能先出现文件选择器，用户选择某一文件后，再发出打开文件的消息。文件被打开之后，会显示在播放区域内，用户可以通过消息和指令进行控制和被控制：屏显（单屏、二屏、四屏）、同步（与大屏同步、与播放着同步）、共享（让自己的屏幕显示到大屏）、翻页控制、画笔功能、画笔颜色、画笔粗细。

对象：文件、服务、消息、控制消息、文件选择器、屏显、同步、共享、翻页、画笔、颜色、粗细。

动作：上传、下载、接收、发送、打开、翻页、关闭、消息、指令。

（6）课堂练习

课堂练习是为教师准备的在课堂上进行快速编辑和批改课堂试题的功能，包括在线编辑、试题发送、试题接收、自动评阅和统计分析的功能。

对象：练习、试题、答案、评卷、分析。

动作：编辑、批改、发送、接收、评阅、统计。

（7）登录／注销

教师也需要登录之后才能使用本系统。(www.xing528.com)

6.5.3.3　学生学习客户端

学生学习客户端是基于学生日常学习和课外学习的需要而研发的，建立在广泛的需求和实地调研之上，包括文件服务、涂鸦服务、测验工具、在线问答和消息服务等功能，系统的功能结构如图6-17所示。

（1）登录／注销

学生必须登录系统后才可以使用系统，系统提供了用户名密码的常规验证、指纹识别和人脸识别三种登录模式。

对象：用户、指纹、人脸数据。

动作：登录、识别、扫描。

（2）文件服务

文件服务提供在线查询资源文件的功能，通过教学资源管理子系统的服务接口进行查询，也提供资源的下载、上传和维护功能。维护是指对文件进行更新、删除等操作。

对象：文件。

动作：上传、下载、更新、删除。

（3）涂鸦服务

涂鸦服务是专门为上课时提供的，供用户答题和教师交流使用，包括画板、画笔功能、基本形状功能、颜色设置功能。

对象：画板、画笔、粗细、形状、颜色。

动作：绘制、设置。

（4）测验工具

测验工具包括课堂测验和在线考试两个功能。课堂测验是指在课堂上教师简单地设置几道测试题，组成课堂测试试卷，学生快速作答，然后教师可以立即对学生提交的答案进行点评的功能。在线考试是为正规的在线考试服务的。

对象：测试、试题、试卷、在线考试。动作：发布测试、作答、点评。

图6-17　学生学习客户端的功能结构图

（5）在线问答

在课堂上学生可以提出自己的问题，教师进行回答。教师也可以提出问题，让所有学生进行回答，可以将问答内容显示到投影大屏上进行点评。

对象：问题、回答。

动作：提出、回答、投影、点评。

（6）消息服务

消息服务是为涂鸦和交流的功能服务的。在系统启动后，消费者注册到教室投影客户端后就一直侦听自己需要的消息类型。消息服务程序会启动消息监听功能，当有新的消息进来时，触发相应的服务，执行消息命令。

对象：消息、消费者、消息类型、消息服务者、服务、消息指令。

动作：注册、启动、侦听、执行。

（7）课件服务

课件服务提供对教学课件的阅读和控制功能，其具有标注、导航、控制的功能。文件被打开之后，会显示在播放区域内，用户可以通过消息和指令进行控制和被控制：屏显（一屏、二屏、四屏）、同步（与大屏同步、与播放同步）、共享（让自己的屏幕显示到大屏）、翻页控制、画笔功能、设置画笔颜色、设置画笔粗细；通过画笔的功能实现标注和记录个人笔记。

对象：课件、标注、导航、文件、消息、指令、屏显、同步、共享、翻页、画笔、颜色、笔记。

动作：阅读、控制、标注、导航、打开、显示、绘制、设置。

（8）课堂服务

课堂服务是针对学生录制课堂环境和记录个人笔记而言的，主要提供对教师讲解课件时提供屏幕录制的功能。学生通过画笔、输入文字等手段可以记录个人笔记或者在课件上直接记录笔记。课后学生可以对录制的内容进行回放，这样方便学生学习。

对象：服务、笔记、屏幕、画笔、文字、学习。

动作：录制、记录、屏幕录制、回放。

6.5.3.4　交互指令功能

在AI交互教学管理子系统中，教室投影客户端、学生学习客户端以及教师教学客户端之间以消息命令的模式为驱动手段，各个客户端既对外提供消息服务也对内提供消息的驱动实现。下面就对三个子系统间的消息格式、驱动方式进行详细描述。

指令／消息的格式：CMD［MSG］＋“：”＋No＋“：”＋CONTENT＋“：”＋SENDER＋“：”＋ROLE＋“：”＋RECIPIENT

CMD：代表指令，MSG：代表消息，两者只能选择其一，不可同时出现。

“：”冒号，是两项之间的分隔符。

NO：指令／消息编号，是数字，不能以0开头；不能重复，在编码中以静态常量定义；每一个编号都是唯一的，代表一定的实际意义。

CONTENT：指令的内容，例如文件路径、文字、颜色、粗细、位置、用户ID等关键信息。

SENDER：消息／指令发出者的IP，是动作的主动发起者。

ROLE：发出者的角色，该属性只应用到有限的几个场景，一般情况下不需要该属性。

RECIPIENT：接收者的IP，多个之间以＃分割。在实际编码中当该指令需要回复消息进行确认或者获取数据时才需要，其他情况下不需要该属性。

表6.1描述了各指令的含义情况。

表6.1　指令列表

续表

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