基于虚拟现实的教学互动系统的制作方法

1.本发明涉及vr教学技术领域，具体是基于虚拟现实的教学互动系统。


背景技术：

2.虚拟现实，就是虚拟和现实相互结合，从理论上来讲，虚拟现实技术(vr)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中，虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象；
3.随着vr技术的迅猛发展，“vr+教育”将加快教育信息化的步伐，让整个教学过程的沉浸感和互动性得到增强，学生可以更好地感受到学习的乐趣，真正实现一个能对话的课堂，值得一提的是，虚拟现实教育对于传统教育方式它不是一个完全的取代，它是对传统教育方式的一个补充；统的互动交流教学方式普遍是理论知识或是通过多媒体播放视频、ppt等，内容枯燥无味，缺乏动手能力，操作不规范而容易发生危险；为规避误操作，减少甚至禁止学生动手操作，大大降低了学习兴趣；为此，本发明提出基于虚拟现实的教学互动系统。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于虚拟现实的教学互动系统。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于虚拟现实的教学互动系统，包括教员端、学员端、虚幻引擎控制模块、学员提问模块、请求分析模块、互动答疑模块、互动追踪模块、课程训练模块以及训练评估模块；
6.所述教员端和学员端分别与教学认证模块相连接；所述教学认证模块用于接收并审核教员端和学员端的接入请求，向通信连通的教员端和学员端实时发送所述虚拟三维教学场景；所述虚幻引擎控制模块包括三维动画人物设置单元；所述三维动画人物设置单元用于设置教员和学员人物，并依据教员手指运动姿态和人体头部运动姿态、以及学员移动速度和方向同步设置显示相应人物的运动姿态至虚拟三维教学场景中；
7.所述学员提问模块用于学员编辑、上传答疑请求至教学平台；所述请求分析模块用于对接收到的答疑请求进行答优值dy分析，生成答疑请求的处理优先表；所述互动答疑模块用于教员按照答疑请求在处理优先表中所处的序列位置依次对答疑请求进行处理，并对学员进行一对一互动答疑；答疑结束后，学员对教员的答疑服务进行评分；
8.所述课程训练模块用于学员课后进行模拟题训练，并记录训练信息；所述训练信息包括训练课程、训练时长和对应的训练成绩；
9.所述训练评估模块与课程训练模块相连接，用于获取学员的训练信息并进行训练优化指数xy分析；若训练优化指数xy＜预设优化阈值，则表明学员当前自主训练的效果差，生成训练提醒信号；以建议学员改变学习方式，并通过互动答疑模块与教员进行沟通。
10.进一步地，所述请求分析模块的具体分析步骤为：
11.获取上传答疑请求的学员身份；自动从云平台中调取对应学员的互动热度值dr以及训练优化指数xy；利用公式dy＝dr
×
a1+xy
×
a2计算得到所述答疑请求的答优值dy，其中a1、a2均为系数因子；
12.将答疑请求按照答优值dy大小进行排序，生成答疑请求的处理优先表；所述请求分析模块用于将答疑请求的处理优先表反馈至教学平台。
13.进一步地，所述互动答疑模块用于将答疑开始时刻、答疑结束时刻以及学员评分进行融合得到学员互动记录并将学员互动记录打上时间戳存储至数据库。
14.进一步地，所述互动追踪模块用于根据数据库存储的带有时间戳的学员互动记录对学员进行互动热度值dr分析，具体分析步骤为：
15.根据时间戳，采集学员在系统当前时间前六十天内的学员互动记录；
16.统计学员的答疑互动次数为互动频次p1；将每个学员互动记录中的答疑时长标记为zti，学员评分标记为xpi；利用公式hdi＝zti
×
d1+xpi
×
d2计算得到互动系数hdi，其中d1、d2均为系数因子；
17.将互动系数hdi与预设互动阈值相比较；统计互动系数hdi大于预设互动阈值的次数占比为lb；当hdi大于预设互动阈值时，获取hdi与预设互动阈值的差值并求和得到超互总值cz；
18.利用公式dr＝f
×
p1
×
(lb
×
d3+cz
×
d4)计算得到所述学员的互动热度值dr，其中f为预设补偿因子；所述互动追踪模块用于将学员的互动热度值dr打上时间戳并存储至云平台。
19.进一步地，所述训练评估模块的具体分析步骤为：
20.在预设时间段内，统计所述学员的训练次数为训练频次c1；将每个训练信息中的训练时长标记为xti，训练成绩标记为bi；利用公式xli＝(bi
×
g2)/(xti
×
g1)计算得到训练值xli，其中g1、g2均为系数因子；
21.对训练值xli进行等级评判得到评价信号，具体为：将训练值xli与预设训练阈值相比较；所述预设训练阈值包括x1、x2，且x2＜x1；
22.当xli≥x1时，此时评价信号为优秀信号；当x2≤xli＜x1时，此时评价信号为中等信号；当xli＜x2时，此时评价信号为一般信号；
23.统计优秀信号、中等信号、一般信号各自相较于评价信号次数的占比，并将占比依次标记为zb1、zb2、zb3；
24.利用公式xy＝μ
×
c1
×
(zb1
×
3+zb2-zb3
×
2)计算得到所述学员的训练优化指数xy，其中μ为预设补偿因子；所述训练评估模块用于将学员的训练优化指数xy打上时间戳并存储至云平台。
25.进一步地，所述数据库用于存储教学资源和虚拟三维教学场景；所述教学资源包括已授课程和预约课程；所述数据库与教学认证模块相连接。
26.进一步地，所述教员端包括语音录入单元；语音录入单元用于教员输入教学讲课语音并实时传递至虚幻引擎控制模块添加入虚拟三维教学场景中。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
28.1、本发明中所述教学认证模块用于接收并审核教员端和学员端的接入请求，向通信连通的教员端和学员端实时发送所述虚拟三维教学场景；所述虚幻引擎控制模块包括三
维动画人物设置单元；所述三维动画人物设置单元用于设置教员和学员人物，并依据教员手指运动姿态和人体头部运动姿态、以及学员移动速度和方向同步设置显示相应人物的运动姿态至虚拟三维教学场景中；使教员和学员都有身临其境的感受，可间接的对学员发挥督导作用，提高在线学习效率；
29.2、本发明中学员提问模块用于学员编辑、上传答疑请求；请求分析模块用于对接收到的答疑请求进行答优值dy分析，生成答疑请求的处理优先表；互动答疑模块用于教员按照答疑请求在处理优先表中所处的序列位置依次对答疑请求进行处理，并对学员进行一对一互动答疑；答疑结束后，学员对教员的答疑服务进行评分；提高答疑效率，加强与学员间的互动，从而提高教学质量；
30.3、本发明中所述互动答疑模块用于将答疑开始时刻、答疑结束时刻以及学员评分进行融合得到学员互动记录；所述互动追踪模块用于根据数据库存储的带有时间戳的学员互动记录对学员进行互动热度值dr分析；所述课程训练模块用于学员课后进行模拟题训练，并记录训练信息；所述训练评估模块用于获取学员的训练信息并进行训练优化指数xy分析；若训练优化指数xy＜预设优化阈值，则表明学员当前自主训练的效果差，生成训练提醒信号，以建议学员改变学习方式，并通过互动答疑模块与教员进行沟通，提高学习效率。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明基于虚拟现实的教学互动系统的系统框图。
具体实施方式
33.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做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。
34.如图1所示，基于虚拟现实的教学互动系统，包括数据库、教学认证模块、教员端、学员端、虚幻引擎控制模块、学员提问模块、教学平台、请求分析模块、互动答疑模块、互动追踪模块、云平台、课程训练模块以及训练评估模块；
35.数据库用于存储教学资源和虚拟三维教学场景；教学资源包括已授课程和预约课程；数据库与教学认证模块相连接；
36.教员端和学员端分别与教学认证模块相连接；教学认证模块用于接收并审核教员端和学员端的接入请求，向通信连通的教员端和学员端实时发送虚拟三维教学场景；
37.教员端包括语音录入单元；语音录入单元用于教员输入教学讲课语音并实时传递至虚幻引擎控制模块添加入虚拟三维教学场景中；
38.虚幻引擎控制模块包括三维动画人物设置单元；三维动画人物设置单元用于设置教员和学员人物，并依据教员手指运动姿态和人体头部运动姿态、以及学员移动速度和方
向同步设置显示相应人物的运动姿态至虚拟三维教学场景中；使教员和学员都有身临其境的感受，可间接的对学员发挥督导作用，提高在线学习效率；
39.学员提问模块用于学员编辑、上传答疑请求至教学平台；请求分析模块与教学平台相连接，用于对接收到的答疑请求进行答优值dy分析，生成答疑请求的处理优先表，具体分析步骤为：
40.获取上传答疑请求的学员身份；自动从云平台中调取对应学员的互动热度值dr以及训练优化指数xy；利用公式dy＝dr
×
a1+xy
×
a2计算得到答疑请求的答优值dy，其中a1、a2均为系数因子；
41.将答疑请求按照答优值dy大小进行排序，生成答疑请求的处理优先表；请求分析模块用于将答疑请求的处理优先表反馈至教学平台；
42.互动答疑模块用于教员按照答疑请求在处理优先表中所处的序列位置依次对答疑请求进行处理，并对学员进行一对一互动答疑；提高答疑效率，加强与学员间的互动，从而提高教学质量；
43.答疑结束后，学员对教员的答疑服务进行评分，满分为100分；互动答疑模块用于将答疑开始时刻、答疑结束时刻以及学员评分进行融合得到学员互动记录并将学员互动记录打上时间戳存储至数据库；
44.互动追踪模块与数据库相连接，用于根据数据库存储的带有时间戳的学员互动记录对学员进行互动热度值dr分析，具体分析步骤为：
45.根据时间戳，采集学员在系统当前时间前六十天内的学员互动记录；
46.统计学员的答疑互动次数为互动频次p1；将每个学员互动记录中的答疑时长标记为zti，学员评分标记为xpi；利用公式hdi＝zti
×
d1+xpi
×
d2计算得到互动系数hdi，其中d1、d2均为系数因子；
47.将互动系数hdi与预设互动阈值相比较；统计互动系数hdi大于预设互动阈值的次数占比为lb；当hdi大于预设互动阈值时，获取hdi与预设互动阈值的差值并求和得到超互总值cz；
48.利用公式dr＝f
×
p1
×
(lb
×
d3+cz
×
d4)计算得到学员的互动热度值dr，其中f为预设补偿因子；互动追踪模块用于将学员的互动热度值dr打上时间戳并存储至云平台；
49.课程训练模块用于学员课后进行模拟题训练，并记录训练信息；训练信息包括训练课程、训练时长和对应的训练成绩；
50.训练评估模块与课程训练模块相连接，用于获取学员的训练信息并进行训练优化指数xy分析，具体分析步骤为：
51.在预设时间段内，统计学员的训练次数为训练频次c1；将每个训练信息中的训练时长标记为xti，训练成绩标记为bi；利用公式xli＝(bi
×
g2)/(xti
×
g1)计算得到训练值xli，其中g1、g2均为系数因子；其中训练值xli越大，则表明训练效果越好；
52.对训练值xli进行等级评判得到评价信号，具体为：将训练值xli与预设训练阈值相比较；预设训练阈值包括x1、x2，且x2＜x1；
53.当xli≥x1时，此时评价信号为优秀信号；当x2≤xli＜x1时，此时评价信号为中等信号；当xli＜x2时，此时评价信号为一般信号；
54.统计优秀信号、中等信号、一般信号各自相较于评价信号次数的占比，并将占比依
次标记为zb1、zb2、zb3；利用公式xy＝μ
×
c1
×
(zb1
×
3+zb2-zb3
×
2)计算得到学员的训练优化指数xy，其中μ为预设补偿因子；训练评估模块用于将学员的训练优化指数xy打上时间戳并存储至云平台；
55.在本实施例中，训练评估模块还包括：将训练优化指数xy与预设优化阈值相比较；若训练优化指数xy＜预设优化阈值，则表明学员当前自主训练的效果差，则生成训练提醒信号，以建议学员改变学习方式，并通过互动答疑模块与教员进行沟通，提高学习效率。
56.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
57.本发明的工作原理：
58.基于虚拟现实的教学互动系统，在工作时，教学认证模块用于接收并审核教员端和学员端的接入请求，向通信连通的教员端和学员端实时发送虚拟三维教学场景；虚幻引擎控制模块包括三维动画人物设置单元；三维动画人物设置单元用于设置教员和学员人物，并依据教员手指运动姿态和人体头部运动姿态、以及学员移动速度和方向同步设置显示相应人物的运动姿态至虚拟三维教学场景中；使教员和学员都有身临其境的感受，可间接的对学员发挥督导作用，提高在线学习效率；
59.学员提问模块用于学员编辑、上传答疑请求；请求分析模块用于对接收到的答疑请求进行答优值dy分析，生成答疑请求的处理优先表；互动答疑模块用于教员按照答疑请求在处理优先表中所处的序列位置依次对答疑请求进行处理，并对学员进行一对一互动答疑；提高答疑效率，加强与学员间的互动，从而提高教学质量；
60.答疑结束后，学员对教员的答疑服务进行评分；互动答疑模块用于将答疑开始时刻、答疑结束时刻以及学员评分进行融合得到学员互动记录；互动追踪模块用于根据数据库存储的带有时间戳的学员互动记录对学员进行互动热度值dr分析；课程训练模块用于学员课后进行模拟题训练，并记录训练信息；训练评估模块用于获取学员的训练信息并进行训练优化指数xy分析；若训练优化指数xy＜预设优化阈值，则表明学员当前自主训练的效果差，生成训练提醒信号，以建议学员改变学习方式，并通过互动答疑模块与教员进行沟通，提高学习效率。
61.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
62.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。

技术特征：
1.基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，包括教员端、学员端、虚幻引擎控制模块、学员提问模块、请求分析模块、互动答疑模块、互动追踪模块、课程训练模块以及训练评估模块；所述教员端和学员端分别与教学认证模块相连接；所述教学认证模块用于接收并审核教员端和学员端的接入请求，向通信连通的教员端和学员端实时发送虚拟三维教学场景；所述虚幻引擎控制模块包括三维动画人物设置单元；所述三维动画人物设置单元用于设置教员和学员人物，并依据教员手指运动姿态和人体头部运动姿态、以及学员移动速度和方向同步设置显示相应人物的运动姿态至虚拟三维教学场景中；所述学员提问模块用于学员编辑、上传答疑请求至教学平台；所述请求分析模块用于对接收到的答疑请求进行答优值dy分析，生成答疑请求的处理优先表；所述互动答疑模块用于教员按照答疑请求在处理优先表中所处的序列位置依次对答疑请求进行处理，并对学员进行一对一互动答疑；答疑结束后，学员对教员的答疑服务进行评分；所述课程训练模块用于学员课后进行模拟题训练，并记录训练信息；所述训练信息包括训练课程、训练时长和对应的训练成绩；所述训练评估模块与课程训练模块相连接，用于获取学员的训练信息并进行训练优化指数xy分析；若训练优化指数xy＜预设优化阈值，则表明学员当前自主训练的效果差，生成训练提醒信号；以建议学员改变学习方式，并通过互动答疑模块与教员进行沟通。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，所述请求分析模块的具体分析步骤为：获取上传答疑请求的学员身份；自动从云平台中调取对应学员的互动热度值dr以及训练优化指数xy；利用公式dy＝dr
×
a1+xy
×
a2计算得到所述答疑请求的答优值dy，其中a1、a2均为系数因子；将答疑请求按照答优值dy大小进行排序，生成答疑请求的处理优先表；所述请求分析模块用于将答疑请求的处理优先表反馈至教学平台。3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，所述互动答疑模块用于将答疑开始时刻、答疑结束时刻以及学员评分进行融合得到学员互动记录并将学员互动记录打上时间戳存储至数据库。4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，所述互动追踪模块用于根据数据库存储的带有时间戳的学员互动记录对学员进行互动热度值dr分析，具体分析步骤为：根据时间戳，采集学员在系统当前时间前六十天内的学员互动记录；统计学员的答疑互动次数为互动频次p1；将每个学员互动记录中的答疑时长标记为zti，学员评分标记为xpi；利用公式hdi＝zti
×
d1+xpi
×
d2计算得到互动系数hdi，其中d1、d2均为系数因子；将互动系数hdi与预设互动阈值相比较；统计互动系数hdi大于预设互动阈值的次数占比为lb；当hdi大于预设互动阈值时，获取hdi与预设互动阈值的差值并求和得到超互总值cz；利用公式dr＝f
×
p1
×
(lb
×
d3+cz
×
d4)计算得到所述学员的互动热度值dr，其中f为预设补偿因子；所述互动追踪模块用于将学员的互动热度值dr打上时间戳并存储至云平台。5.根据权利要求2所述的基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，所述训练评估模
块的具体分析步骤为：在预设时间段内，统计所述学员的训练次数为训练频次c1；将每个训练信息中的训练时长标记为xti，训练成绩标记为bi；利用公式xli＝(bi
×
g2)/(xti
×
g1)计算得到训练值xli，其中g1、g2均为系数因子；对训练值xli进行等级评判得到评价信号，具体为：将训练值xli与预设训练阈值相比较；所述预设训练阈值包括x1、x2，且x2＜x1；当xli≥x1时，此时评价信号为优秀信号；当x2≤xli＜x1时，此时评价信号为中等信号；当xli＜x2时，此时评价信号为一般信号；统计优秀信号、中等信号、一般信号各自相较于评价信号次数的占比，并将占比依次标记为zb1、zb2、zb3；利用公式xy＝μ
×
c1
×
(zb1
×
3+zb2-zb3
×
2)计算得到所述学员的训练优化指数xy，其中μ为预设补偿因子；所述训练评估模块用于将学员的训练优化指数xy打上时间戳并存储至云平台。6.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，所述数据库用于存储教学资源和虚拟三维教学场景；所述教学资源包括已授课程和预约课程；所述数据库与教学认证模块相连接。7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的教学互动系统，其特征在于，所述教员端包括语音录入单元；所述语音录入单元用于教员输入教学讲课语音并实时传递至虚幻引擎控制模块添加入虚拟三维教学场景中。

技术总结
本发明公开了基于虚拟现实的教学互动系统，涉及vr教学技术领域，包括教学认证模块、学员提问模块、请求分析模块、互动答疑模块以及训练评估模块；所述教学认证模块用于接收并审核教员端和学员端的接入请求，向通信连通的教员端和学员端实时发送所述虚拟三维教学场景；所述学员提问模块用于学员编辑、上传答疑请求至教学平台；所述请求分析模块用于对接收到的答疑请求进行答优值分析，生成答疑请求的处理优先表，提高答疑效率，从而提高教学质量；所述训练评估模块用于根据训练信息进行训练优化指数分析；若训练优化指数＜预设优化阈值，则表明学员当前自主训练的效果差，生成训练提醒信号，以建议学员改变学习方式，提高学习效率。提高学习效率。提高学习效率。


技术研发人员：吴正
受保护的技术使用者：广州市昱德信息科技有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/8/24