一种琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法

申请号 CN202011240323.X 申请日 2020-11-09 公开(公告)号 CN112165612B 公开(公告)日 2021-05-11
申请人 佳木斯大学; 发明人 薛瑾;
摘要 本 发明 公开了一种 钢 琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法,包括话筒、高清摄像头、显示屏、录 制模 块 、网络分析模块、音色比对模块以及智能提醒模块,所述钢琴本体上方且位于钢琴架上装配有高清摄像头,所述钢琴架上侧放置有话筒,所述收纳盒内部装配有显示屏,所述录制模块用于对钢琴教学音视频进行录制,并将录制成功的钢琴教学音视频存储至 数据库 中;所述音色比对模块用于对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对;所述网络分析模块用于对钢琴远程教学所用网络进行分析;所述智能提醒模块用于对学生端和教师端的网络异常情况进行提醒;本发明避免将因网络因素出现失真的钢琴音视频传输给学生用户,保障了钢琴远程教学的教学 质量 。
权利要求

1.一种琴远程教学装置,包括钢琴架(4)和放置在钢琴架(4)上的钢琴本体(1),其特征在于,所述钢琴架(4)的一侧固定安装有放置板(9),所述放置板(9)上放置有钢琴本体(1),所述钢琴本体(1)上侧安装有琴盖(2),所述钢琴架(4)的一侧且位于放置板(9)的下方安装有固定板(10),所述放置板(9)下端两侧对称固定有支撑杆(8),所述支撑杆(8)贯穿固定板(10),所述钢琴本体(1)上方且位于钢琴架(4)上装配有高清摄像头(5),所述钢琴架(4)上侧放置有话筒(3),所述钢琴架(4)上且位于钢琴本体(1)的相对侧面固定安装有收纳盒(7),所述收纳盒(7)上端面开设有进出口(11),所述收纳盒(7)内部装配有升降机构,所述升降机构上侧装配有显示屏(6),所述显示屏(6)通过进出口(11)进出收纳盒(7);
所述升降机构包括连接件(12)和伸缩气缸(13),所述收纳盒(7)内部装配有伸缩气缸(13),所述显示屏(6)下端两侧对称安装有连接件(12),伸缩气缸(13)通过连接件(12)与显示屏(6)相连接,所述固定板(10)内部开设有通孔,且通孔与支撑杆(8)相匹配;
钢琴远程教学装置还包括控制器、学生端、数据库数据采集、需求发布模块、录制模块、教师端、网络分析模块、音色比对模块以及智能提醒模块;
钢琴架(4)内部装配有控制器,控制器通讯连接有数据库,所述控制器通讯连接有若干个学生端,所述控制器通讯连接有教师端,所述数据库用于存储钢琴远程教学资料,所述学生端用于学生用户登录钢琴远程教学系统,所述教师端用于教师用户登录钢琴远程教学系统;
所述数据采集模块用于获取钢琴教学音视频,并将钢琴教学音视频发送至控制器;所述录制模块用于对钢琴教学音视频进行录制,并将录制成功的钢琴教学音视频存储至数据库中;所述需求发布模块用于学生用户发布钢琴教学请求;所述音色比对模块用于对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对;所述网络分析模块用于对钢琴远程教学所用网络进行分析;所述智能提醒模块用于对学生端和教师端的网络异常情况进行提醒;
网络分析模块还用于对教师端所用移动设备进行网络分析,具体分析过程如下:
W1:选取教师端的移动设备,并将移动设备记为i,i=1,……,n;
W2:根据教师端所用移动设备接收钢琴教学音视频的下载速度和下载时长计算得到下载速度均值,并将下载速度均值标记为Xi;
W3:根据教师端所用移动设备发送钢琴教学音视频至网络分析模块的上传速度和上传时长计算得到上传速度均值,并将上传速度均值标记为Si;
W4:对教师端所用移动设备的信号强度、ping值计算平均值得到信号强度均值、ping均值,并依次标记为Qi和Ri;
W5:获取教师端所用移动设备的信号基站,并将该信号基站发射的信号扇区按照顺序分为j,j=1,……,n;将信号基站发射的信号距离按照顺序依次分为k,k=1,……,n;则将信号基站发送的信号区域表示为(j,k);设定该信号区域的预设下载速度均值记为Xjk;设定该信号区域的预设上传速度均值记为Sjk;设定该信号区域的预设信号强度记为Qjk;设定该信号区域的预设ping均值记为Rjk;
W6:利用公式 计算得到教师端所用移动设备的网速
异常值Wi;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;
W7:当教师端所用移动设备的网速异常值Wi大于设定阈值,则判断该教师端所用移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器;
W8:控制器控制智能提醒模块对教师端的网络异常情况进行通知;
智能提醒模块还用于对钢琴远程教学进行上课提醒,具体提醒过程如下:
P1:获取学生用户钢琴远程教学的上课时间,并将上课时间标记为T0;
P2:利用系统获取当前时间Td,利用上课时间减去当前时间得到等待时间T1;
P3:若等待时间T1小于等待预设时间TY1,获取学生端所用移动设备的联系方式,通过短信形式发送至学生端的移动设备;
P4:若等待时间T1小于等待预设时间TY1/2,获取学生端所用移动设备的联系方式,通过通话形式发送至学生端的移动设备;
P5:若当前时间Td达到上课时间T0,获取学生端所用移动设备的联系方式,通过拨打该学生用户监护人的联系方式。
2.根据权利要求1所述的一种钢琴远程教学装置,其特征在于,所述网络分析模块还可以对学生端进行分析,具体分析过程如下:
SS1:选取学生端的移动设备,并将移动设备记为u,u=1,……,n;
SS2:根据学生端所用移动设备接收钢琴教学音视频的下载速度和下载时长计算得到下载速度均值,并将下载速度均值标记为Xu;
SS3:根据学生端所用移动设备发送钢琴教学音视频至网络分析模块的上传速度和上传时长计算得到上传速度均值,并将上传速度均值标记为Su;
SS4:对学生端所用移动设备的信号强度、ping值计算平均值得到信号强度均值、ping均值,并依次标记为Qu和Ru;
SS5:获取学生端所用移动设备的信号基站,并将该信号基站发射的信号扇区按照顺序分为o,o=1,……,n;将信号基站发射的信号距离按照顺序依次分为p,p=1,……,n;则将信号基站发送的信号区域表示为(o,p);设定该信号区域的预设下载速度均值记为Xop;设定该信号区域的预设上传速度均值记为Sop;设定该信号区域的预设信号强度记为Qop;设定该信号区域的预设ping均值记为Rop;
SS6:利用公式 计算得到学生端所用移动设备的
网速异常值Wu;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;
SS7:当学生端所用移动设备的网速异常值Wu大于设定阈值,则判断该学生端所用移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器;
SS8:控制器控制智能提醒模块对学生端的网络异常情况进行通知。
3.根据权利要求1所述的一种钢琴远程教学装置,其特征在于,所述音色比对模块的具体比对过程如下:
S1:获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的音频图,并将该音频图设定为第一音频图;
S2:钢琴远程音视频通过数据采集模块进行采集传输至学生端,获取远程传输后钢琴曲目的音频图,并将音频图设定为第二音频图;
S3:随机在第一音频图上截取一段音频片段A1,相应的在第二音频图上截取与第一音频图相同起止时间的音频片段A2;
S4:遍历音频片段A1获取得到振幅上限值ZA1max和振幅下限值ZA1min;遍历音频片段A2获取得到振幅上限值ZA2max和振幅下限值ZA2min;
S5:遍历音频片段A1中所有的音频波长,获取得到音频片段A1中波长上限值BA1max和波长下限值BA1min;遍历音频片段A2中所有的音频波长,获取得到音频片段A1中波长上限值BA2max和波长下限值BA2min;
S6:利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值PC,具体计算过程如下:
式中α和β均为预设比例;
S7:若钢琴教学音视频的偏差值PC超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常。
4.一种钢琴远程教学方法,其特征在于,钢琴远程教学方法具体包括以下步骤:
步骤一:钢琴本体(1)搁置在钢琴架(4)一侧的放置板(9)上,琴盖(2)遮盖在钢琴本体(1)上侧,放置板(9)下侧设置有支撑杆(8),放置板(9)通过支撑杆(8)实现稳定支撑,当进行钢琴远程教学时,教师用户开启琴盖(2),并通过教师端登录钢琴远程教学系统开启钢琴远程教学,学生用户通过学生端登录钢琴远程教学系统进行钢琴远程学习,显示屏(6)上用于显示多个学生用户的上课情形;
步骤二:教师用户依据钢琴曲目弹奏钢琴架(4)上的钢琴,并进行钢琴授课讲解,高清摄像头(5)将钢琴教学视频进行拍摄上传,话筒(3)将授课信息和钢琴声音进行记录上传,学生用户通过学生端观看钢琴远程教学;
步骤三:音色比对模块对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对,获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的第一音频图和传输至学生端钢琴曲目的第二音频图,在第一音频图和第二音频图上截取一段相同的音频片段,分别遍历得到两个音频片段的振幅上限值、振幅下限值、波长上限值和波长下限值,利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值,若钢琴教学音视频的偏差值超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常;
步骤四:网络分析模块对钢琴远程教学所用网络进行分析,选取学生端和教师端的移动设备,计算得到移动设备的下载速度均值、上传速度均值、信号强度均值和ping均值,获取移动设备的信号基站,信号基站发射的信号扇区和信号距离按照顺序进行划分,并将信号基站发送的信号区域进行标识,而后设定该信号区域的预设下载速度均值、预设上传速度均值、预设信号强度和预设ping均值,利用公式计算得到学生端和教师端所用移动设备的网速异常值,
利用公式 计算得到学生端所用移动设备的网速
异常值Wu;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;信号强度均值记为Qu;该信号区域的预设信号强度记为Qop;ping均值记为Ru;该信号区域的预设ping均值记为Rop;下载速度均值标记为Xu;该信号区域的预设下载速度均值记为Xop;上传速度均值标记为Su;该信号区域的预设上传速度均值记为Sop;
利用公式 计算得到教师端所用移动设备的网速异常
值Wi;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;下载速度均值标记为Xi;该信号区域的预设下载速度均值记为Xjk;信号强度均值记为Qi;该信号区域的预设信号强度记为Qjk;ping均值记为Ri;该信号区域的预设ping均值记为Rjk;上传速度均值标记为Si;该信号区域的预设上传速度均值记为Sjk;
当移动设备的网速异常值大于设定阈值,则判断移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器,控制器控制智能提醒模块对学生端和教师端的网络异常情况进行通知;步骤五:在钢琴远程教学过程中,录制模块将钢琴教学音视频进行录制,录制的钢琴教学音视频自动备份存储至数据库中,以供后续学生用户的浏览,学生用户通过需求发布模块发布钢琴教学请求。

说明书全文

一种琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法

技术领域

[0001] 本发明远程教育技术领域,涉及钢琴远程教学技术,具体是一种钢琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法。

背景技术

[0002] 远程教育是采取多种媒体方式进行系统教学和通信联系的教育形式,是将课程传送给校园外的一处或多处学生的教育。现代远程教育则是指通过音频、视频(直播或录像)以及包括实时和非实时在内的计算机技术把课程传送的教育。现代远程教育是随着现代信息技术的发展而产生的一种新型教育方式。计算机技术、多媒体技术、通信技术的发展,特别是因特网的迅猛发展,使远程教育的手段有了质的飞跃,成为高新技术条件下的远程教育。现代远程教育是以现代远程教育手段为主,兼容面授、函授和自学等传统教学形式,多种媒体优化组合的教育方式。
[0003] 钢琴远程教学时,不稳定的网络因素非常容易导致钢琴音视频传输出现失真等情况,不够准确的琴色、音色和音准传输给学生用户,由于学生用户不具备自我判断的能,导致钢琴教学存在偏差,影响了钢琴远程教学效果和质量,为此,我们提出一种钢琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供一种钢琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法。
[0005] 本发明所要解决的技术问题为:
[0006] 钢琴远程教学时,不稳定的网络因素非常容易导致钢琴音视频传输出现失真等情况,不够准确的琴色、音色和音准传输给学生用户,由于学生用户不具备自我判断的能力,导致钢琴教学存在偏差,影响了钢琴远程教学效果和质量。
[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0008] 一种钢琴远程教学装置,包括钢琴架和放置在钢琴架上的钢琴本体,所述钢琴架的一侧固定安装有放置板,所述放置板上放置有钢琴本体,所述钢琴本体上侧安装有琴盖,所述钢琴架的一侧且位于放置板的下方安装有固定板,所述放置板下端两侧对称固定有支撑杆,所述支撑杆贯穿固定板,所述钢琴本体上方且位于钢琴架上装配有高清摄像头,所述钢琴架上侧放置有话筒,所述钢琴架上且位于钢琴本体的相对侧面固定安装有收纳盒,所述收纳盒上端面开设有进出口,所述收纳盒内部装配有升降机构,所述升降机构上侧装配有显示屏,所述显示屏通过进出口进出收纳盒。
[0009] 进一步地,所述升降机构包括连接件和伸缩气缸,所述收纳盒内部装配有伸缩气缸,所述显示屏下端两侧对称安装有连接件,伸缩气缸13通过连接件与显示屏相连接,所述固定板内部开设有通孔,且通孔与支撑杆相匹配。
[0010] 一种钢琴远程教学系统,包括控制器、学生端、数据库数据采集、需求发布模块、录制模块、教师端、网络分析模块、音色比对模块以及智能提醒模块;
[0011] 钢琴架内部装配有控制器,所述控制器通讯连接有数据库,所述控制器通讯连接有若干个学生端,所述控制器通讯连接有教师端,所述数据库用于存储钢琴远程教学资料,所述学生端用于学生用户登录钢琴远程教学系统,所述教师端用于教师用户登录钢琴远程教学系统;
[0012] 所述数据采集模块用于获取钢琴教学音视频,并将钢琴教学音视频发送至控制器;所述录制模块用于对钢琴教学音视频进行录制,并将录制成功的钢琴教学音视频存储至数据库中;所述需求发布模块用于学生用户发布钢琴教学请求;所述音色比对模块用于对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对;所述网络分析模块用于对钢琴远程教学所用网络进行分析;所述智能提醒模块用于对学生端和教师端的网络异常情况进行提醒。
[0013] 进一步地,所述网络分析模块的具体分析过程如下:
[0014] SS1:选取学生端的移动设备,并将移动设备记为u,u=1,……,n;
[0015] SS2:根据学生端所用移动设备接收钢琴教学音视频的下载速度和下载时长计算得到下载速度均值,并将下载速度均值标记为Xu;
[0016] SS3:根据学生端所用移动设备发送钢琴教学音视频至网络分析模块的上传速度和上传时长计算得到上传速度均值,并将上传速度均值标记为Su;
[0017] SS4:对学生端所用移动设备的信号强度、ping值计算平均值得到信号强度均值、ping均值,并依次标记为Qu和Ru;
[0018] SS5:获取学生端所用移动设备的信号基站,并将该信号基站发射的信号扇区按照顺序分为o,o=1,……,n;将信号基站发射的信号距离按照顺序依次分为p,p=1,……,n;则将信号基站发送的信号区域表示为(o,p);设定该信号区域的预设下载速度均值记为Xop;设定该信号区域的预设上传速度均值记为Sop;设定该信号区域的预设信号强度记为Qop;设定该信号区域的预设ping均值记为Rop;
[0019] SS6:利用公式 计算得到学生端所用移动设备的网速异常值Wu;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;
[0020] SS7:当学生端所用移动设备的网速异常值Wu大于设定阈值,则判断该学生端所用移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器;
[0021] SS8:控制器控制智能提醒模块对学生端的网络异常情况进行通知。
[0022] 进一步地,所述音色比对模块的具体比对过程如下:
[0023] S1:获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的音频图,并将该音频图设定为第一音频图;
[0024] S2:钢琴远程音视频通过数据采集模块进行采集传输至学生端,获取远程传输后钢琴曲目的音频图,并将音频图设定为第二音频图;
[0025] S3:随机在第一音频图上截取一段音频片段A1,相应的在第二音频图上截取与第一音频图相同起止时间的音频片段A2;
[0026] S4:遍历音频片段A1获取得到振幅上限值ZA1max和振幅下限值ZA1min;遍历音频片段A2获取得到振幅上限值ZA2max和振幅下限值ZA2min;
[0027] S5:遍历音频片段A1中所有的音频波长,获取得到音频片段A1中波长上限值BA1max和波长下限值BA1min;遍历音频片段A2中所有的音频波长,获取得到音频片段A1中波长上限值BA2max和波长下限值BA2min;
[0028] S6:利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值PC,具体计算过程如下:
[0029] 式中α和β均为预设比例;
[0030] S7:若钢琴教学音视频的偏差值PC超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常。
[0031] 一种钢琴远程教学方法,所述钢琴远程教学方法具体包括以下步骤:
[0032] 步骤一:钢琴本体搁置在钢琴架一侧的放置板上,琴盖遮盖在钢琴本体上侧,放置板下侧设置有支撑杆,放置板通过支撑杆实现稳定支撑,当进行钢琴远程教学时,教师用户开启琴盖,并通过教师端登录钢琴远程教学系统开启钢琴远程教学,学生用户通过学生端登录钢琴远程教学系统进行钢琴远程学习,显示屏上用于显示多个学生用户的上课情形;
[0033] 步骤二:教师用户依据钢琴曲目弹奏钢琴架上的钢琴,并进行钢琴授课讲解,高清摄像头将钢琴教学视频进行拍摄上传,话筒将授课信息和钢琴声音进行记录上传,学生用户通过学生端观看钢琴远程教学;
[0034] 步骤三:音色比对模块对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对,获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的第一音频图和传输至学生端钢琴曲目的第二音频图,在第一音频图和第二音频图上截取一段相同的音频片段,分别遍历得到两个音频片段的振幅上限值、振幅下限值、波长上限值和波长下限值,利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值,若钢琴教学音视频的偏差值超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常;
[0035] 步骤四:网络分析模块对钢琴远程教学所用网络进行分析,选取学生端和教师端的移动设备,计算得到移动设备的下载速度均值、上传速度均值、信号强度均值和ping均值,获取移动设备的信号基站,信号基站发射的信号扇区和信号距离按照顺序进行划分,并将信号基站发送的信号区域进行标识,而后设定该信号区域的预设下载速度均值、预设上传速度均值、预设信号强度和预设ping均值,利用公式计算得到学生端和教师端所用移动设备的网速异常值,当移动设备的网速异常值大于设定阈值,则判断移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器,控制器控制智能提醒模块对学生端和教师端的网络异常情况进行通知;
[0036] 步骤五:在钢琴远程教学过程中,录制模块将钢琴教学音视频进行录制,录制的钢琴教学音视频自动备份存储至数据库中,以供后续学生用户的浏览,学生用户通过需求发布模块发布钢琴教学请求。
[0037] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0038] 1、本发明在进行钢琴远程教学时,通过网络分析模块对用户所用移动设备的网速进行分析,通过下载速度均值、上传速度均值、信号强度均值和ping均值,并利用公式计算得到用户所用移动设备的网速异常值,当网速异常值大于设定阈值,则判断移动设备的网速异常,同时生成网络异常指令发送至用户处,该设计通过对网速进行异常判断和提醒,使钢琴远程教学的网速达到要求,避免不够准确的琴色、音色和音准传输给学生用户,保障了钢琴远程教学的教学质量;
[0039] 2、本发明通过音色比对模块对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对,获取教师端教学的第一音频图和传输至学生端的第二音频图,并在第一音频图和第二音频图上截取一段相同的音频片段,遍历获取得到两个音频片段的振幅上限值、振幅下限值、波长上限值以及波长下限值,利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值,若钢琴教学音视频的偏差值PC超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常,该设计在学生用户不具备自我判断能力的前提下,通过音色比对得出钢琴教学是否存在偏差,进一步避免不够准确的琴色、音色和音准传输给学生用户,保障教学质量。附图说明
[0040] 为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0041] 图1为本发明的整体结构示意图;
[0042] 图2为本发明中伸缩机构的结构示意图;
[0043] 图3为本发明的整体系统框图
[0044] 图中:1、钢琴本体;2、琴盖;3、话筒;4、钢琴架;5、高清摄像头;6、显示屏;7、收纳盒;8、支撑杆;9、放置板;10、固定板;11、进出口;12、连接件;13、伸缩气缸。

具体实施方式

[0045] 下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0046] 请参阅图1‑2所示,一种钢琴远程教学装置,包括钢琴本体1、琴盖2、话筒3、钢琴架4、高清摄像头5、显示屏6、收纳盒7、支撑杆8、放置板9、固定板10以及控制器;
[0047] 钢琴架4的一侧固定安装有放置板9,放置板9上放置有钢琴本体1,钢琴本体1上侧安装有琴盖2,钢琴架4的一侧且位于放置板9的下方安装有固定板10,放置板9下端两侧对称固定有支撑杆8,支撑杆8贯穿固定板10,钢琴本体1上方且位于钢琴架4上装配有高清摄像头5,钢琴架4上侧放置有话筒3,钢琴架4上且位于钢琴本体1的相对侧面固定安装有收纳盒7,收纳盒7上端面开设有进出口11,收纳盒7内部装配有升降机构,升降机构上侧装配有显示屏6,显示屏6通过进出口11进出收纳盒7;
[0048] 升降机构包括连接件12和伸缩气缸13,收纳盒7内部装配有伸缩气缸13,显示屏6下端两侧对称安装有连接件12,伸缩气缸13通过连接件12与显示屏6相连接,固定板10内部开设有通孔,且通孔与支撑杆8相匹配;
[0049] 在具体实施时,在本发明实施例提供的上述钢琴远程教学装置中,如图2所示,升降机构具体可以为伸缩气缸13,或者,也可以为电动伸缩杆,或者,还可以为能够进行伸缩的其他装置,在此不做限定;高清摄像头5具体可以为360度全景摄像头,或者,也可以为能够采集钢琴教学视频信息的其他装置,在此不做限定,连接件12具体可以为固定螺丝、螺钉,或者,也可以为带有外螺纹的圆柱体;
[0050] 本发明实施例提供的上述钢琴远程教学装置,钢琴本体1搁置在钢琴架4一侧的放置板9上,琴盖2遮盖在钢琴本体1上侧,放置板9下侧设置有支撑杆8,且支撑杆8经通过穿过固定在钢琴架4上的固定板10,支撑板下端面与地面相接触,放置板9通过支撑杆8实现稳定支撑,当需要进行钢琴远程教学时,开启琴盖2,教师用户通过教师端登录钢琴远程教学系统对学生端登录的学生用户进行钢琴远程教学,此时,伸缩气缸13通电带动显示屏6经进出口11移出收纳盒7,显示屏6上用于显示多个学生用户的上课情形,通过高清摄像头5将教师用户的钢琴教学视频进行拍摄上传,通过话筒3将教师用户的授课信息和钢琴声音进行记录上传,学生用户通过学生端进行钢琴的远程教学,同时钢琴教学音视频会备份存储至数据库中,以供后续学生用户的浏览。
[0051] 请参阅图3所示,基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种钢琴远程教学系统,钢琴远程教学系统包括控制器、学生端、数据库、数据采集模块、需求发布模块、录制模块、教师端、网络分析模块、音色比对模块以及智能提醒模块;
[0052] 钢琴架4内部装配有控制器,控制器通讯连接有用于存储钢琴远程教学资料的数据库,控制器通讯连接有用于学生用户登录钢琴远程教学系统的若干个学生端,控制器通讯连接有用于教师用户登录钢琴远程教学系统的教师端;
[0053] 控制器通讯连接有用于存储钢琴远程教学资料的数据库,控制器通讯连接有用于学生用户登录钢琴远程教学系统的若干个学生端,控制器通讯连接有用于教师用户登录钢琴远程教学系统的教师端;
[0054] 钢琴架4内部装配有控制器,数据库用于存储钢琴远程教学资料;学生端用于学生用户登录钢琴远程教学系统;教师端用于教师用户登录钢琴远程教学系统;
[0055] 需要说明的是,在本发明实施例提供的上述钢琴远程教学系统中,钢琴远程教学资料包括钢琴乐谱、钢琴曲目、钢琴教学录制音视频等;学生端具体为学生用户使用的具备高兼容性的移动设备;教师端具体为教师用户使用的移动设备;移动设备包括个人计算机、平板电脑以及手机等,移动设备支持Windows系统、Linux系统、Android系统以及iOS系统等;
[0056] 数据采集模块用于获取钢琴教学音视频,并将钢琴教学音视频发送至控制器;录制模块用于对钢琴教学音视频进行录制,并将录制成功的钢琴教学音视频存储至数据库中;需求发布模块用于学生用户发布钢琴教学请求;
[0057] 需要说明的是,在本发明实施例提供的上述钢琴远程教学系统中,钢琴教学请求包括钢琴教学曲目、钢琴教学时长、钢琴教学音视频等,钢琴教学曲目为数据库中存储的众多钢琴曲目,教师端可根据学生用户发布的钢琴教学请求选取相应的钢琴教学曲目,并钢琴教学时长合理安排钢琴远程教学,其中,学生端若想对之前学习的钢琴教学曲目进行复习,还可以从数据库中搜索自己所想要的钢琴教学音视频,钢琴教学音视频不仅有钢琴曲目弹奏教学,还有教师用户针对钢琴曲目提出的钢琴学习意见;
[0058] 音色比对模块用于对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对,具体比对过程如下:
[0059] S1:获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的音频图,并将该音频图设定为第一音频图;
[0060] S2:钢琴远程音视频通过数据采集模块进行采集传输至学生端,获取远程传输后钢琴曲目的音频图,并将音频图设定为第二音频图;
[0061] S3:随机在第一音频图上截取一段音频片段A1,相应的在第二音频图上截取与第一音频图相同起止时间的音频片段A2;
[0062] S4:遍历音频片段A1获取得到振幅上限值ZA1max和振幅下限值ZA1min;遍历音频片段A2获取得到振幅上限值ZA2max和振幅下限值ZA2min;
[0063] S5:遍历音频片段A1中所有的音频波长,获取得到音频片段A1中波长上限值BA1max和波长下限值BA1min;遍历音频片段A2中所有的音频波长,获取得到音频片段A1中波长上限值BA2max和波长下限值BA2min;
[0064] S6:利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值PC,具体计算过程如下:
[0065] 式中α和β均为预设比例;
[0066] S7:若钢琴教学音视频的偏差值PC超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常;
[0067] 智能提醒模块用于对学生端和教师端的网络异常情况进行提醒;网络分析模块接收音色比对模块的比对结果,当判定钢琴远程教学音视频传输异常时,网络分析模块对钢琴远程教学所用网络进行分析;网络分析模块用于对钢琴远程教学所用网络进行分析,具体分析过程如下:
[0068] SS1:选取学生端的移动设备,并将移动设备记为u,u=1,……,n;
[0069] SS2:根据学生端所用移动设备接收钢琴教学音视频的下载速度和下载时长计算得到下载速度均值,并将下载速度均值标记为Xu;
[0070] SS3:根据学生端所用移动设备发送钢琴教学音视频至网络分析模块的上传速度和上传时长计算得到上传速度均值,并将上传速度均值标记为Su;
[0071] SS4:对学生端所用移动设备的信号强度、ping值计算平均值得到信号强度均值、ping均值,并依次标记为Qu和Ru;
[0072] SS5:获取学生端所用移动设备的信号基站,并将该信号基站发射的信号扇区按照顺序分为o,o=1,……,n;将信号基站发射的信号距离按照顺序依次分为p,p=1,……,n;则将信号基站发送的信号区域表示为(o,p);设定该信号区域的预设下载速度均值记为Xop;设定该信号区域的预设上传速度均值记为Sop;设定该信号区域的预设信号强度记为Qop;设定该信号区域的预设ping均值记为Rop;
[0073] SS6:利用公式 计算得到学生端所用移动设备的网速异常值Wu;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;
[0074] SS7:当学生端所用移动设备的网速异常值Wu大于设定阈值,则判断该学生端所用移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器;
[0075] SS8:控制器控制智能提醒模块对学生端的网络异常情况进行通知;
[0076] 在具体实施时,在本发明实施例提供的上述钢琴远程教学系统中,网络分析模块不光可以对学生端所用移动设备进行网络分析,还可以对教师端所用移动设备进行网络分析,具体分析过程如下:
[0077] W1:选取教师端的移动设备,并将移动设备记为i,i=1,……,n;
[0078] W2:根据教师端所用移动设备接收钢琴教学音视频的下载速度和下载时长计算得到下载速度均值,并将下载速度均值标记为Xi;
[0079] W3:根据教师端所用移动设备发送钢琴教学音视频至网络分析模块的上传速度和上传时长计算得到上传速度均值,并将上传速度均值标记为Si;
[0080] W4:对教师端所用移动设备的信号强度、ping值计算平均值得到信号强度均值、ping均值,并依次标记为Qi和Ri;
[0081] W5:获取教师端所用移动设备的信号基站,并将该信号基站发射的信号扇区按照顺序分为j,j=1,……,n;将信号基站发射的信号距离按照顺序依次分为k,k=1,……,n;则将信号基站发送的信号区域表示为(j,k);设定该信号区域的预设下载速度均值记为Xjk;设定该信号区域的预设上传速度均值记为Sjk;设定该信号区域的预设信号强度记为Qjk;设定该信号区域的预设ping均值记为Rjk;
[0082] W6:利用公式 计算得到教师端所用移动设备的网速异常值Wi;式中,a1、a2、a3和a4均为预设比例系数固定数值;
[0083] W7:当教师端所用移动设备的网速异常值Wi大于设定阈值,则判断该教师端所用移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器;
[0084] W8:控制器控制智能提醒模块对教师端的网络异常情况进行通知。
[0085] 在具体实施时,在本发明实施例提供的上述钢琴远程教学系统中,智能提醒模块还可以用于对钢琴远程教学进行上课提醒,具体提醒过程如下:
[0086] P1:获取学生用户钢琴远程教学的上课时间,并将上课时间标记为T0;
[0087] P2:利用系统获取当前时间Td,利用上课时间减去当前时间得到等待时间T1;
[0088] P3:若等待时间T1小于等待预设时间TY1,获取学生端所用移动设备的联系方式,通过短信形式发送至学生端的移动设备;
[0089] P4:若等待时间T1小于等待预设时间TY1/2,获取学生端所用移动设备的联系方式,通过通话形式发送至学生端的移动设备;
[0090] P5:若当前时间Td达到上课时间T0,获取学生端所用移动设备的联系方式,通过拨打该学生用户监护人的联系方式。
[0091] 基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种钢琴远程教学方法,钢琴远程教学方法包括以下步骤:
[0092] 步骤一:钢琴本体1搁置在钢琴架4一侧的放置板9上,琴盖2遮盖在钢琴本体1上侧,放置板9下侧设置有支撑杆8,放置板9通过支撑杆8实现稳定支撑,当进行钢琴远程教学时,教师用户开启琴盖2,并通过教师端登录钢琴远程教学系统开启钢琴远程教学,学生用户通过学生端登录钢琴远程教学系统进行钢琴远程学习,显示屏6上用于显示多个学生用户的上课情形;
[0093] 步骤二:教师用户依据钢琴曲目弹奏钢琴架4上的钢琴,并进行钢琴授课讲解,高清摄像头5将钢琴教学视频进行拍摄上传,话筒3将授课信息和钢琴声音进行记录上传,学生用户通过学生端观看钢琴远程教学;
[0094] 步骤三:音色比对模块对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对,获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的第一音频图和传输至学生端钢琴曲目的第二音频图,在第一音频图和第二音频图上截取一段相同的音频片段,分别遍历得到两个音频片段的振幅上限值、振幅下限值、波长上限值和波长下限值,利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值,若钢琴教学音视频的偏差值PC超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常;
[0095] 步骤四:网络分析模块对钢琴远程教学所用网络进行分析,选取学生端和教师端的移动设备,计算得到移动设备的下载速度均值、上传速度均值、信号强度均值和ping均值,获取移动设备的信号基站,信号基站发射的信号扇区和信号距离按照顺序进行划分,并将信号基站发送的信号区域进行标识,而后设定该信号区域的预设下载速度均值、预设上传速度均值、预设信号强度和预设ping均值,利用公式计算得到学生端和教师端所用移动设备的网速异常值,当移动设备的网速异常值大于设定阈值,则判断移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器,控制器控制智能提醒模块对学生端和教师端的网络异常情况进行通知;
[0096] 步骤五:在钢琴远程教学过程中,录制模块将钢琴教学音视频进行录制,录制的钢琴教学音视频自动备份存储至数据库中,以供后续学生用户的浏览,学生用户通过需求发布模块发布钢琴教学请求。
[0097] 一种钢琴远程教学装置及其教学系统及其教学方法,工作时,首先将钢琴本体1搁置在钢琴架4一侧的放置板9上,琴盖2遮盖在钢琴本体1上侧,放置板9下侧设置有支撑杆8,且支撑杆8经通过穿过固定在钢琴架4上的固定板10,支撑板下端面与地面相接触,放置板9通过支撑杆8实现稳定支撑;
[0098] 钢琴远程教学时,教师用户开启琴盖2,并通过教师端登录钢琴远程教学系统对学生端登录的学生用户进行钢琴远程教学,此时,伸缩气缸13通电带动显示屏6经进出口11移出收纳盒7,显示屏6上用于显示多个学生用户的上课情形,教师用户的钢琴教学视频通过高清摄像头5进行拍摄上传,教师用户的授课信息和钢琴声音通过话筒3进行记录上传,学生用户通过学生端对钢琴教学视频、授课信息和钢琴声音进行听讲;
[0099] 通过音色比对模块对远程传输的钢琴教学音视频进行音色比对,获取教师用户在钢琴远程教学中所教钢琴曲目的第一音频图和传输至学生端钢琴曲目的第二音频图,在第一音频图和第二音频图上截取一段相同的音频片段,分别遍历得到两个音频片段的振幅上限值、振幅下限值、波长上限值和波长下限值,利用公式计算得出钢琴教学音视频的偏差值PC,若钢琴教学音视频的偏差值PC超过设定的偏差阈值,则判定钢琴远程教学音视频传输异常;
[0100] 通过网络分析模块对钢琴远程教学所用网络进行分析,选取学生端和教师端的移动设备,获取得到移动设备的下载速度均值、上传速度均值、信号强度均值和ping均值,获取移动设备的信号基站,该信号基站发射的信号扇区和信号距离按照顺序划分,并将信号基站发送的信号区域进行标识,设定该信号区域的预设下载速度均值、预设上传速度均值、预设信号强度和预设ping均值,利用公式计算得到所用移动设备的网速异常值,当所用移动设备的网速异常值大于设定阈值,则判断移动设备的网速异常,同时生成网速异常指令加载至控制器,控制器控制智能提醒模块对学生端和教师端的网络异常情况进行通知;
[0101] 在进行钢琴远程教学过程中,钢琴教学音视频也会实时备份存储至数据库中,以供后续学生用户的浏览,学生用户还可以通过需求发布模块发布钢琴教学请求。
[0102] 上述公式均是去量纲取其数值计算,公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式,公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
[0103] 以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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