一种基于增强现实的教学系统技术方案

本发明专利技术的一种基于增强现实的教学系统，包括电连接的显示系统、信息处理单元、存储单元和/或云存储单元、输入输出接口单元，包括以软件模型存在于所述存储单元和/或云存储单元的教学模型，所述教学模型包括可调整的多组自定义参数，所述自定义参数为教学模型中的变量参数中的一种或多种；所述显示系统包括增强现实显示系统，用于使教学模型和/或教学模型的组件与指定现实对象组合显示。本发明专利技术的有益效果在于，在保持多媒体教学将能将知识点足够形象化，以降低学生对高度抽象化的知识的理解难度的优势的前提下，将传统教学过程中的教师临场能力及创新能力进行充分发挥，实现因材施教。

A teaching system based on Augmented Reality

One of the invention enhance teaching system based on the reality, including display system, information processing unit, storage unit and / or cloud storage unit, input and output interface unit is connected with the teaching model, including the model of software exists in the storage unit and / or cloud storage unit, the teaching model includes custom set of adjustable parameters, the custom parameters for one or more variables in the model of teaching; the display system includes an augmented reality display system for teaching model components and / or teaching model with the specified object reality combined display. The invention has the advantages of multimedia teaching will be able to keep on knowledge enough image, in order to reduce the height of students on the premise of abstraction of the knowledge difficulty understanding the advantages, teachers will spot the ability and the innovation ability in the process of traditional teaching to full play, with the realization of.

【技术实现步骤摘要】
一种基于增强现实的教学系统
本专利技术属于教学
，涉及一种基于现代电子电气技术的教学辅助系统，具体涉及一种基于增强现实的教学系统。
技术介绍
教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动。通过这种活动，教师有目的、有计划、有组织地引导学生学习和掌握文化科学知识和技能，促进学生素质提高，使他们成为社会所需要的人。而文化科学知识和技能大多来源于前人的实践探索经验及推演，并通过总结提炼被高度抽象化形成教学内容。教学工作也在力求尽可能的将上述被高度抽象化的知识本身能够以其本来的形象化形式展现出来，以求学生学习过程的直观化。这一努力贯穿着整个教学历史。比如传统教学模式中的板书模式，教师通常会根据自己对知识的理解，通过板书推演将知识的形成过程及内在逻辑进行充分形象展现，如果图示能够更好的展示其形象性，也会进行附图展示。对于较为复杂及信息量较大的知识点，在板书教学模式中衍生出了教学用具，即将复杂的知识模型通过预先制作的复杂的模具进行形象化展示。虽然，在不少地方已经实现了电气化的教学设备引入，使得课堂生动有趣，学生学习效率很高。但是现有的电气化教学设备使用技术门槛较高，操作复杂。教学过程中对与设备操作及知识点的讲解连贯性把控对教师提出了新的需求，也是电气化设备难以全面普及使用的原因之一。另外，教学资源存在严重的配置不平衡问题，不仅包括硬件资源的不平衡，也包括软件资源如师资配置的不平衡。比如农村、城乡结合部与城市之间存在的普遍差异。为了知识讲解的标准化和优秀教师经验的普及推广，缩小因资源配置不平衡的不足，在多媒体技术逐步成熟的过程中，形成了多媒体教学。多媒体技术引入课堂后，课堂可以展示大量丰富的平面图像的形象化知识，并增加了视频、动画及声音等知识表达方式，更加推进了知识的形象化。但是，教学的目的不光是把知识形象化的向学生进行广播，好的教学过程应该“因材施教”，即注重学生的个体因素，以学生学到知识为目的及标准。形象化的多媒体教学能够将知识进行形象化展示，提高知识被学生快速理解的可能性。但是，多媒体教学的素材通常是制作者通过预测教学过程进行预先设计，教学流程、进度、特定问题的讲解等难以实现个性化。比如在多媒体教案中，对统计意义上的大概率知识难点进行了细化深入的讲解，而对于统计意义上的小概率知识难点一笔带过；而恰好，这被一笔带过的该小概率知识难点，就是某特定学生甚至某特定学生群体的大概率知识难点；这种情况下，传统多媒体教学的弊端就会显露。与此同时，被预先设计的教学过程，也会在一定程度上阻碍一名教师的创新潜能及临场应变能力。也在一定程度上阻碍了教学方法的进步。此外，随着人类知识的不断积累，教学过程变得越来越系统化且长期化。以国内通行教育为例，从3-5岁开始进入学校到20-30岁结束。由于知识体系系统，前后关联性强，覆盖了一个学生的整个懵懂期、叛逆期，如何让长期系统的教学过程持续的吸引学生主动学习求知，也是教学任务的重要研究课题之一。
技术实现思路
本专利技术的为了解决现有的教学辅助系统包括电气化/多媒体等教学系统使用技术难度大、标准不统一、操作复杂、形象化不够等诸多不足，提出了一种基于增强现实的教学系统。本专利技术的技术方案是，一种基于增强现实的教学系统，包括电连接的显示系统、信息处理单元、存储单元和/或云存储单元、输入输出接口单元，包括以软件模型存在于所述存储单元和/或云存储单元的教学模型，其特征在于，所述教学模型包括可调整的多组自定义参数，所述自定义参数为教学模型中的变量参数中的一种或多种；所述显示系统包括增强现实显示系统，用于使教学模型和/或教学模型的组件与指定现实对象组合显示。优选方案，所述教学模型中的变量参数包括组成所述教学模型的各个组件、组件间的相对位置关系、各个组件的位置坐标、组件及模型整体的外观尺寸、颜色中的一种或多种的组合。优选方案，系统还包括操作信号输入单元，所述操作信号输入单元通过与所述输入输出接口单元相连接，用于对教学模型的自定义参数进行修改。优选方案，所述教学系统包括教学评估系统，教学评估系统用于评估学生的学情，所述学情结果为所述教学系统采集的学生课堂行为、习题完成过程、习题答复情况、教师主观意见中的一种或多种数据的函数。优选方案，所述作业系统，与所述教学评估系统电逻辑连接，用于生成根据教学评估结果输出不同而不同的作业任务；用于实现因学生自身学情不同而不同的个性化的作业布置。优选方案，所述教学系统包括人工智能子系统，所述人工智能子系统包括课堂评分系统，所述课堂评分系统用于评价指定课堂和/或当前课堂的教学综合效果。优选方案，所述评分参数来自学生数据反馈，包括学生答题平均速度、答题正确率、答题速度分布中的一种或多种组合。优选方案，所述教学系统包括助理交互系统，所述助理交互系统包括语音单元，用于通过语音与外部交互。优选方案，所述教学系统包括团体学情可视化统计系统，所述团体学情可视化统计系统包括可视化模型库及模型，模型成长参数，所述模型成长参数为影响所述模型成长的参数。优选方案，所述模型成长参数以常态化教学任务及预期结果为参考，如果与参考值相匹配，反应到模型为正常成长并输出模型相对于当前状态成长后的结果，如果存在优于常态的参数，则反应到模型为优质生长；如果某些参数劣于常态参数，则反应到模型为劣质生长。优选方案，所述模型包含病态模型，所述系统设定特定参数阈值，如果所述参数低于所述阈值，则系统输出模型的病态。基于此类直观方式展现，可以通过观察所述模型的健康程度及成长状态，就可以快速了解到该学习团体的整体水平，也会反应到该团体的集体荣誉感，有利于提升学习动力及形成相互监督互帮互助的学习氛围机制。其中的参数包括学生完成学习任务的平均时间、个体时间、正确率，所述学习任务包括课堂任务以及家庭作业。所述语音交互子系统，在与用户(学生)交互时，也会以该团体形象为虚拟对象进行交流，设置此种方式的目的在于增加团体中的个体对该形象的认知及认可度，对于形成集体荣誉感，进而互帮互助有益。教学模型可以以平面显示或者虚拟现实等方式被直观图像化显示，对其参数的操作修改也可以被实时的以上述显示方式被同步执行。比如需要了解心脏的内部结构，则需要对心脏模型进行解剖并将解剖的部分分离开，该过程可以通过模拟解剖的手势动作对所述参数进行修改(操作)。本专利技术的有益效果在于，提供了一种基于增强现实的教学系统。使得，在保持多媒体教学将能将知识点足够形象化，以降低学生对高度抽象化的知识的理解难度的优势的前提下，将传统教学过程中的教师临场能力及创新能力进行充分发挥，实现因材施教。系统充分利用当下迅速发展的增强现实(AR)、物联网技术及计算机数据处理等先进技术，使教学过程标准化及量化，进一步提升教学质量。通过数据分析，形成学生个性化教学，比如针对不同学生的个性化作业及个人难点强化训练作业系统等。就教学过程中增加学生学习兴趣及积极性方面，本系统提出了一种虚拟助手的方案，虚拟助手可以作为系统与外界(主要对象为学生)交互的主要交互接口成为学生的学习伴侣。基于对学生学情的数据化统计，将学生学情以班级化或其他组织的形式为对象，进行联合统计并形象化展示，具体的展示方式包括但不限于能根据学生个体学习情况进行生长(成长)的宠物形象、其他生物(如树)或其他虚拟形象本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于增强现实的教学系统，包括电连接的显示系统、信息处理单元、存储单元和/或云存储单元、输入输出接口单元，包括以软件模型存在于所述存储单元和/或云存储单元的教学模型，其特征在于，所述教学模型包括可调整的多组自定义参数，所述自定义参数为教学模型中的变量参数中的一种或多种；所述显示系统包括增强现实显示系统，用于使教学模型和/或教学模型的组件与指定现实对象组合显示。

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实的教学系统，包括电连接的显示系统、信息处理单元、存储单元和/或云存储单元、输入输出接口单元，包括以软件模型存在于所述存储单元和/或云存储单元的教学模型，其特征在于，所述教学模型包括可调整的多组自定义参数，所述自定义参数为教学模型中的变量参数中的一种或多种；所述显示系统包括增强现实显示系统，用于使教学模型和/或教学模型的组件与指定现实对象组合显示。2.根据权利要求1所述的一种基于增强现实的教学系统，其特征在于，所述教学模型中的变量参数包括组成所述教学模型的各个组件、组件间的相对位置关系、各个组件的位置坐标、组件及模型整体的外观尺寸、颜色中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1或2所述的一种基于增强现实的教学系统，其特征在于，系统还包括操作信号输入单元，所述操作信号输入单元通过与所述输入输出接口单元相连接，用于对教学模型的自定义参数进行修改。4.根据权利要求1-3之任一项权利要求所述的一种基于增强现实的教学系统，其特征在于，所述教学系统包括教学评估系统，教学评估系统用于评估学生的学情，所述学情结果为所述教学系统采集的学生课堂行为、习题完成过程、习题答复情况、教师主观意见中的一种或多种数据的函数。5.根据权利要求4所述的一种基于增强现实的教学系统，其特征在于，所述作业系统，与所述教学评估系统电逻辑连接，用于生成根据教学评估结果输出不同而不同的作业任务；用于实...

【专利技术属性】
技术研发人员：苟伟，巩煜，陈诚，
申请(专利权)人：北京善学云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11