基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法技术

本发明专利技术公开了基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，涉及智能学习技术领域，用于解决现有虚拟现实的化学实验实操教学方法无法及时提醒学生实验操作规范程度的问题。所述方法，包括：实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；根据此躯体坐标信息，计算当前学生保持安全实验操作距离的次数；根据当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算当前学生正确保持教师指导角度的次数；根据当前学生保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给当前学生实验试剂的份量并展示给当前学生。本发明专利技术能及时的提醒学生化学实验操作的规范程度。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法
本专利技术涉及智能学习
，尤其涉及基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法。
技术介绍
化学是一门以实验为基础的自然科学，通过化学实验，可以激发学生学习的兴趣，培养学生的观察、分析和解决问题的能力，也有助于学生对化学基本概念、化学反应原理的理解。但是，化学实验中使用的化学试剂往往是有一定危险性的，有的有腐蚀性，毒性，被皮肤或者口鼻吸收都会导致生命安全，同时学生实验过程中，操作不规范也将导致危险事情的发生。为了避免化学实验危险事件的发生，随着虚拟技术的快速发展，虚拟现实的化学实验实操教学方法应运而生，由于此方法能有效地降低安全事故的发生，得到了广大师生的认可。但是，目前的虚拟现实的化学实验实操教学方法智能化程度低，不能对实验过程中学生的实操进行有效地安全分析和统计，无法及时的提醒学生规范实验操作。
技术实现思路
本专利技术提供基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，用于解决现有虚拟现实的化学实验实操教学方法不够智能化，无法及时提醒学生规范实验操作的问题。本专利技术提供基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，根据实时采集到的化学实验中学生的躯体位置信息，智能化的分析得到下一次实验供给学生实验试剂的份量并展示，学生可以间接通过此实验试剂份量获知本次实验操作规范的程度。本专利技术提供的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，包括：实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数；根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数；根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量并展示给所述当前学生。在一可选实施例中，所述实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息之前，还包括：以当前学生化学实验操作实验台的正中心为坐标原点、平行所述实验台长边方向向右为X轴正方向、垂直于所述实验台长边方向向上为Y轴正方向构建二维坐标系；将所述二维坐标系作为预设二维坐标系。在一可选实施例中，所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，包括：所述当前学生在当前实验操作过程中的鼻尖和腰部中心坐标；所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，包括：根据以下公式计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数：其中，W表示为当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中第t时刻时鼻尖坐标；表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中第t时刻时腰部中心坐标；u()表示为阶跃函数，αmin表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中鼻尖与实验台桌面之间的最小安全操作距离值，αmax表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中鼻尖与实验台桌面之间的最大安全操作距离值，βmin表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中腰部与实验台桌面之间的最小安全操作距离值，βmax表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中腰部与实验台桌面之间的最大安全操作距离值，T表示所述当前实验操作过程规定时长。在一可选实施例中，所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数，包括：根据以下公式计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数：其中，F表示为所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数，δ()表示单位冲激函数，Ct表示为所述当前学生在当前化学实验操作过程中第t时刻时虚拟教师指导信息对应的人体姿势角度值。在一可选实施例中，所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量，包括：根据以下公式计算下一次实验对所述当前学生实验试剂的供给量：其中，G表示下一次实验对所述当前学生实验试剂的供给量；Gmax表示为下一次实验对所述当前学生实验操作在安全范围内的实验试剂最大供给量。在一可选实施例中，所述实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息之前，还包括：采用虚拟现实技术构建虚拟化的化学实验场景作为当前学生当前化学实验操作的环境。本专利技术提供的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，根据实时采集到的化学实验操作中的学生躯体位置信息，计算获得学生保持安全实验操作距离的次数及正确保持教师指导角度的次数，然后根据前述两个次数信息，计算获得下一次实验供给学生实验试剂的份量并展示学生，学生间接通过此实验试剂份量即可获知在实验操作过程中操作规范程度，若份量越少则表示实验操作越不规范，同时在学生实验操作越不规范的情况下，给学生更少的实验试剂，不仅能保证学生实验的安全，还可以避免浪费实验试剂。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例中基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法实施例一的流程图。图2为二维坐标系的建立方法流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为本专利技术实施例中基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法实施例一流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤S101-S104：S101：实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；本实施例中，采用虚拟现实技术构建虚拟化的化学实验场景作为当前学生当前化学实验操作的环境，不仅保证了实验环境真实性，也不会让学生在实验过程中存在安全隐患。在这个虚拟场景中，学生将会在一个房间内，每个学生的面前都有一张空桌子，然后学生通过带上虚拟现实眼镜，也就是俗称的VR，然后眼镜通过识别桌子上的一些标志以及教师的设定会在桌子上显示对应剂量的化学试剂，然后让学生来进行做实验，所以学生始终都在房间内进行做实验的，学生躯体坐标信息(例如鼻尖和腰部中点坐标)就通过在房间内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，其特征在于，包括以下步骤：/n实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；/n根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数；/n根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数；/n根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量并展示给所述当前学生。/n

【技术特征摘要】
1.基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；
根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数；
根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数；
根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量并展示给所述当前学生。


2.如权利要求1所述的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，其特征在于，所述实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息之前，还包括：
以当前学生化学实验操作实验台的正中心为坐标原点、平行所述实验台长边方向向右为X轴正方向、垂直于所述实验台长边方向向上为Y轴正方向构建二维坐标系；
将所述二维坐标系作为预设二维坐标系。


3.如权利要求2所述的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，其特征在于，所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，包括：所述当前学生在当前实验操作过程中的鼻尖和腰部中心坐标；
所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，包括：
根据以下公式计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数：



其中，W表示为当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中第t时刻时鼻尖坐标；表示所述当前学生在当前化学实验操作过程中第t时刻时腰部中心坐标；u()表示为阶跃函数，αmin表示所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，
申请(专利权)人：上海松鼠课堂人工智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31