【技术实现步骤摘要】
一种教育元宇宙中教学系统及其工作方法
[0001]本专利技术属于元宇宙的教学应用领域，更具体地，涉及一种教育元宇宙中教学系统及其工作方法。
技术介绍
[0002]随着虚拟内容加速发展，元宇宙的虚拟与真实、线上与线下融合特征，将极大地推动数字社会的到来。教育元宇宙作为元宇宙在教育行业的垂直应用，其在情境化教学、游戏化学习、个性化学习和教师研修等教育场景具有较好的应用前景。构建支持场景式、协作式教学实践的教育元宇宙教学系统，可创设多用户参与的虚拟教学环境，支持师生在沉浸式教学情境中的异地交互。通过增强教育元宇宙教学系统的智能性，有望进一步提升其应用前景。
[0003]但当前在元宇宙中开展教学活动还存在诸多的问题：（1）现有元宇宙系统可支持多用户接入到同一场景中，但如何依照现有教学形态快速组织教学活动、创设共享空间、同步信息成为构建教育元宇宙中教学系统的一大关键；（2）教育元宇宙中营造情境式教学环境过程中，如何布设不同类型虚拟对象关系到后续教学体验的重要环境，如放置不当，可能造成参与者体验不佳，甚至引发争议和危险；（3）目...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种教育元宇宙中教学系统，其特征在于：包括教学活动组织模块、共享空间创设模块、虚拟对象表示模块、虚拟对象位置评估模块、师生互动模块；所述教学活动组织模块用于实现教学活动通知的推送、教学活动组织形态的构建和参与者身份的精准识别；所述共享空间创设模块用于实现虚拟环境中主视图与他视图模式的构建，参与者位置和状态的更新、共享；所述虚拟对象表示模块用于实现对象的属性设置、图标表示、状态动态更新；所述虚拟对象位置评估模块用于实现对象位置的设置与动态更新时的风险等级评估；所述师生互动模块用于实现教师与学习者的一对一指导服务，学习任务步骤与结果的提示，教学重难点内容的展示。2.一种教育元宇宙中教学系统的工作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：S1，教学活动组织，学生通过点击教师推送的教学活动地址，进入教育元宇宙的教学场所；其他教师可组织本班同学加入该教学活动，形成“1+X”的教学活动组织形态；采用虹膜扫描技术，识别参与者的身份；S2，共享空间创设，提供主视图与他视图两种模式，主视图模式下记录交互操作、行为轨迹与对话信息；他视图模式终止时消除其它参与者相应的记录；根据传感器信息，获取、更新参与者的位置和状态；S3，虚拟对象表示，设置教学场所中对象的公有、私有与可见性属性；在导航图上使用图标显示参与者的位置，运用不同动画效果表示参与者与查询对象的远近距离；使用高亮提示学习者发起的通话状态；S4，虚拟对象位置评估，设置教具和学具放置和收藏的位置；针对候选位置的危险、易争议和体验不佳的风险等级，给出评估分数；结合视觉和惯性组件，动态更新虚拟对象位置的潜在风险；S5，师生互动，教师开辟多个独立讨论空间，使用虚拟化身与学习者开展一对一的指导服务；将解决方案叠加在学习者的视野画面上，提示学习任务的执行步骤与结果；支持教师操纵虚拟对象，展示操作难点或不易理解的教学内容。3.根据权利要求2所述的教育元宇宙中教学系统的工作方法，其特征在于步骤S1中所述教学活动组织具体包括以下步骤：S1.1，教学活动通知，教师通过SMS短信或其他即时软件消息将教学活动的超链接地址推送给本班学生，学生在其平板或VR终端上点击该链接，即可进入教师所设定的教育元宇宙中的教学场所；S1.2，多教学单位组织，其他教师接受到教学活动的动态QR码，依据教学需要，通知本班同学加入到该教学活动中，以班级为活动组织单位，在教育元宇宙中形成“1+X”的教学活动组织形态；S1.3，师生身份识别，采用虹膜扫描技术，识别参与教学活动的学习者身份，令主持教学活动的教师实时掌握与之对话的学习者真实身份，依据云端存储的学习者数据，为其提供有针对性的指导和服务。4.根据权利要求2所述的教育元宇宙中教学系统的工作方法，其特征在于步骤S2中所述共享空间创设具体包括以下步骤：
S2.1，主视图模式设置，主视图模式下，参与者根据教学活动的要求，观看、探究虚拟场景中的知识展示和交流讨论，记录执行任务过程中的交互操作、行为轨迹与对话信息；S2.2，他视图模式设置，参与者进入其他用户组织的教学活动中，移动、隐藏虚拟教学环境中教具、物品时，临时记录、保存移动、隐藏的操作记录，一旦他视图模式终止，该参与者的操作记录及其引起的场景变化都被清除；S2.3，共享空间建立，当参与者进入教师所设定的教学场所时，根据其终端GPS与WIFI确定的位置信息与陀螺仪获得的朝向信息，计算、获取终端的6自由度，设定固定的时间间隔参数，将参与者的位置和状态共享给其他用户。5.根据权利要求2所述的教育元宇宙中教学系统的工作方法，其特征在于步骤S3中所述虚拟对象表示具体包括以下步骤：S3.1，对象表示，教学场所中的对象属性分为公有和私有类型，私有对象属于参与者个人所有，可设置相对全体、分组或个别参与者的可见性，教师基于距离阈值查找虚拟教学场所中公有对象或可见私有对象；S3.2，地图提示，在参与者主视图的右前方显示一幅鸟瞰导航图，使用星号显示自身的位置、实心圆显示其它参与者的位置，参与者查询教学场所中可见对象时，使用不同烟花动画效果表示远近关系；S3.3，高亮提示，教学活动中若有学习者需要向教师提问，可发起消息、语音或视频通话，教师终端的导航图上该学生的圆形图标将高亮、闪烁显示；通话过程中，该图标一直高亮显示。6.根据权利要求2所述的教育元宇宙中教学系统的工作方法，其特征在于步骤S4中所述虚拟对象位置评估具体包括以下步骤：S4.1，设置虚拟对象的位置，参照导航图中虚拟校园、操场、道路、建筑物的布局情况，设置虚拟对象放置和收藏的位置，避免将虚拟对象放置在危险、易引起争议或体验不佳之处，为各个虚拟对象添加物理效果；S4.2，位置风险等级评估，针对虚拟对象候选位置的危险、易争议和体验不佳的风险等级，评估候选位置的分数，依据分数将候选位置分为可用、有风险、难以判断和应排除四个类型，若结果为后两种，则不应选择该位置；S4.3，动态评估位置风险，基于高精度三维地图定位系统，结合视觉和惯性组件，采集、更新参与者在虚、实世界的位置和方向，智能识别真实教学环境，收集用户反馈信息，动态更新虚拟对象位置的潜在风险。7.根...
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