基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统技术方案

本发明专利技术基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统可以调节触摸屏的高度及俯仰角度，可将VR眼镜与耳麦进行组装拼接为一体，便于不同教学专业及方案的培训应用，设置的蓝牙/WiFi收发器可互换传输触摸屏与耳麦、手套及眼镜的信号；系统包括后台管理、学习内容、角色体验、评价机制和互动交流五个模块，更具开放性、多样性和系统性，且其角色体验、评价机制以及互动交流模块能使学员进行灵活的专业模拟实践训练，且增加学员专业学习的趣味性而不易疲劳，易能使学员学习和掌握相关专业的基本知识技能，有利于提升专业培训教学质量效果。真正为教师和学员提供了一个完整的教学、实战及评价的专业培训系统，并最大限度地提升学员的专业能力、业务及文学素养。业务及文学素养。业务及文学素养。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统


[0001]本专利技术属于专业教学培训
，具体涉及一种基于数字孪生现代高科技信息化的专业教学培训用语境模拟及评价系统。

技术介绍

[0002]随着社会的发展进步，社会分工及专业划分越来越细，而专业知识的掌握都需要长时间的学习培训。比如，英语专业变得越来越重要，有变成我国第二语言的趋势，现在的英语学习，由原来的高中才开始学习，变为现在的小学，甚至幼儿园就开始学习英语，而且英语对于以后出国的深造，毕业找工作都大有影响，可见英语专业的重要性。现有的专业语境信息化教学用语境模拟系统显示装置多数不具有较好的辅助装置，调节方式不够便捷，且使用时不够智能化，不能与学员建立较好直观交流条件，影响教学培训的质量和效果。这些专业教学培训过程其实都涉及多种专业理论知识，比如英语专业教学包括语言学、第二语言习得、词汇学、句法学、文体学、语料库理论、认知心理学等内容，机械工程专业教学涉及工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、制造技术基础等内容。因此，专业教学是一个循序渐进的过程，提高专业教学培训的质量和效果，对于知识爆炸、知识经济的当今信息时代，专业培训及英语等专业学习在全球化快速发展的今天都是至关重要的。
[0003]专业教学培训学习在现代社会发展中有着至关重要的作用，现有专利(CN207993273U)解决了英语专业语境模拟教学培训的问题，但随着信息科技日益发达，其在使用时的不便性逐渐凸显，在进行支撑培训观看学习时，观看角度难以进行合适调节等，使得学员学习存在困难，且对于不同品牌型号的平板电脑，因尺寸差异在固定平板电脑使用时存在不便。随着旅游市场对旅游高等人才的需求逐步升级，旅游专业教学培训也面临着巨大挑战。甚至，中国旅游专业教育的前进步伐已开始显得步履维艰并面临着多方面指责。为此，充分利用教学设计理论和现代信息科技手段培养合格的专业技术人才，能提高专业人员的文化素养、业务素质和分析、决策等能力，也是专业教学培训改革实现跨越式发展的关键。
[0004]然而，目前的教学培训模式往往使得专业培训学习单调乏味，降低了学员的学习兴趣且质量效果不佳。数字孪生是通过智能技术以及数字化仿真技术，克隆出与之对应的虚拟世界，在此虚拟世界中进行各种创新性尝试与改革，以提前知道某种决策的运用是否可行，以大大减少实际运作及试错的成本，并且可不断调优使得决策更加易于实现，也使得存在于虚拟世界中的系统也能以一种直观的方式让我们感知与触碰。为提高学习兴趣和质量效果，本专利技术提出一种基于运用数字孪生技术的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统。

技术实现思路

[0005]为解决现有教学培训技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种专业教学培训用信
息化语境模拟系统，包括硬件系统和软件系统，其硬件具有可便捷调节高度、显示装置倾斜度，其软件系统由多个可独立也可组合的模块组成，便于不同专业或方案的自由组合，更利于师生交流、环境友好、身临其境的特点。本专利技术旨在解决传统的专业学习培训系统的功能单一、使用效果差的技术问题，用以提升专业培训教学质量效果并可评价学员学习质量效果的系统。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统，硬件系统包括光电传感器、双目摄像头、轴承滑套、平衡支架、工作台、蓝牙/wifi收发器、气味发生器、步进电机、电源、处理器、信号收发器、教具柜、控制器、联轴器、升降螺母、高度调节螺杆、VR眼镜、语音编解器、耳麦、角度调节螺栓数据手套及触摸屏；软件系统包括后台管理模块、学习内容模块、角色体验模块、评价机制模块和互动交流五个模块。
[0008]所述触摸屏的上端设置有双目摄像头，所述触摸屏下方设置有教具柜，所述教具柜的外侧一端设置有蓝牙/WiFi收发器及气味发生器，所述教具柜的外侧的另一端设置有控制器，所述教具柜的后面设置有两个平衡支架和用于升降触摸屏的步进电机，所述触摸屏的后侧固定连接有轴承滑套和升降螺母，所述触摸屏通过后侧的两个轴承滑套与固定于教具柜后面的两个平衡支架滑动连接，并通过其后侧的升降螺母与高度调节螺杆连接，所述高度调节螺杆通过联轴器与步进电机连接，所述步进电机接收控制器的信号转动并带动触摸屏升降，所述教具柜的顶部设置有工作台，所述耳麦由耳机及其上端的麦克风一体连接组成。
[0009]本专利技术语境模拟系统包括后台管理、学习内容、互动交流、角色体验与评价机制模块，并与所述处理器进行电气连接。所述后台管理模块包括管理员、培训师、学员用户三个子模块；应用该系统前都必须先注册登录帐号，管理员通过管理员子模块对系统进行维护和管理，培训师通过培训师子模块创建班级，培训师和学员用户注册都采用一人一帐号如实填写信息，帐号通过管理员审核后固定不变，用户身份不同其帐号所拥有的权限也不同，可以查看到的信息也不同。
[0010]所述学习内容模块包括培训目的、培训内容和练习作业子模块；培训师通过后台管理和培训内容模块按学期添加、编辑课程的培训目的、培训内容和练习作业，培训内容包括对应课程的教案以及进行PPT课件图文授课资料等，并分别置于培训目的子模块、培训内容子模块和练习与作业子模块中，方便学员用户学习；培训师根据本门课程按日期在练习与作业子模块中发布作业，学员用户可匿名查阅也可登录帐号后查阅，学员用户完成作业后可上传到对应的子模块中。所述学习内容、互动交流模块可涵盖不同的单元，如语言文史(旅游、购物、交通、爱好、运动等)、机械专业(装配、零件、汽车、摩托车、发动机、底盘等)，每个单元中又都包括有教学培训子内容。
[0011]所述角色体验模块设置不同的角色，学员用户通过该语境下不同角色的体验巩固专业知识和掌握专业技能。
[0012]所述评价机制模块包括测评汇总和评价主体两个子模块；测评汇总又包括评价标准和分析建议子模块，评价主体又包括模拟系统、培训师和学员用户互评子模块；培训师可以在线浏览批改学生的作业，给出相应的作业等级或是是评语等；学员用户可查看自己的作业等级或是评语，进而提高作业质量。所述测评汇总子模块也可包括分析解决问题下级
子模块、专业知识应用下级子模块、学员团队协作下级子模块、学员交往下级子模块、专业知识应用下级子模块和专业素养下级子模块。
[0013]所述互动交流模块分为即时交流和课后留言两部分。学员用户实训时将光电传感器固定在手指上用以采集其人体生理信号，根据光波的传递机制，将接收到的反映血氧浓度、并经心理压力指数测量单元处理的光波信号，发送到处理器；双目摄像头用于采集学员用户面部表情视频和场景视频并发送到处理器；耳麦用于学员用户与系统交流及回答问题，学员用户的发音通过麦克、语音编解器输送至处理器，经运算处理后，再通过处理器、耳机传送至学员用户；处理器接收学员用户通过触摸屏发出的专业能力测评请求后，会启动相关模块及其子模块，并将接收到的专业能力测评答题数据传输给给测评汇总模块，并将经处理器运算后的结果建议显示于触摸屏上或VR眼镜上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统，包括双目摄像头(14)、轴承滑套(1)、平衡支架(2)、工作台(3)、蓝牙/wifi收发器(5)、气味发生器(4)、步进电机(7)、电源、电源开关(15)、光电传感器、处理器、信号收发器、语音编解器、控制器(9)、高度调节螺杆(12)、VR眼镜(53)、耳麦(33)、角度调节螺栓(6)、数据手套(26)及触摸屏(13)，其特征在于：该系统还包括后台管理、学习内容、角色体验、评价机制和互动交流五个模块，并与硬件的所述处理器进行电气连接；所述触摸屏(13)的上端设置有双目摄像头(14)，下方设置有教具柜(8)；所述教具柜(8)的外侧一端设置有蓝牙/WiFi收发器(5)及气味发生器(4)，其外侧的另一端设置有控制器(9)，所述教具柜(8)的后面设置有两个平衡支架(2)和用于升降触摸屏的步进电机(7)；所述触摸屏(13)的后侧固定连接有轴承滑套(1)和升降螺母(11)，所述触摸屏(13)通过后侧的两个轴承滑套(1)与固定于教具柜(8)后面的两个平衡支架(2)滑动连接，并通过其后侧的升降螺母(11)与高度调节螺杆(12)连接，所述高度调节螺杆(12)通过联轴器(10)与步进电机(7)连接，所述步进电机(7)接收控制器(9)的信号转动并驱动触摸屏(13)升降，所述教具柜(8)的顶部设置有工作台(3)，所述耳麦(33)由耳机(36)及其上端的麦克风(35)一体连接组成；所述后台管理模块包括管理员、学员用户和培训师三个子模块；所述学习内容模块包括培训目的、培训内容和练习作业子模块；所述角色体验模块设置有不同的角色；所述评价机制模块包括测评汇总和评价主体两个子模块，评价主体包括模拟系统、培训师和学员用户互评，测评汇总包括评价标准和分析建议子模块；所述互动交流模块分为即时交流和课后留言两部分。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统，其特征在于：所述光电传感器、双目摄像头(14)与处理器(22)进行电气连接，处理器(22)也与耳麦(33)、语音编解器、触摸屏(13)等进行电气连接；所述耳麦(33)上设置有耳麦信号收发器(36)和用于连接VR接头卡槽(31)的连接环(51)，其耳机(37)的一端设置有麦克风(35)且麦克风(35)的距离和方向可以调节，耳麦(33)与语音编解器进行电气连接，耳麦信号收发器(36)与蓝牙/WiFi收发器(5)双向传输蓝牙/WiFi信号；所述VR眼镜(53)的一端一体成型有VR接头卡槽(31)，通过VR接头卡槽(31)和连接环(51)可将VR眼镜(53)与耳麦(33)卡合连接为一体；VR眼镜(53)、耳麦(33)上均设置有蓝牙/WiFi收发器。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统，其特征在于：所述平衡支架(2)、轴承滑套(1)、升降螺母(11)、及步进电机(7)的安装均采用加强结构。4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的模块化专业教学培训语境模拟及评价系统，其特征在于：所述后台管理模块包括管理员、培训师、学员用户三个子模块，管理员通过管理员子模块对系统进行维护和管理，培训师通过培训师子模块创建班级，培训师和学员用户注册都采用一人一帐号如实填写信息，用户身份不同所拥有的权限和查看的信息不同；所述学习内容模块下设培训目的子模块、培训内容子模块和练习与作业子模块，以置放培训内容包括对应课程的教案以及进行PPT课件图文授课资料等；培训师通过后台管理和学习内容模块按学期添加、编辑课程的培训目的、培训内容和练习作业，并可根据本门课程按日期在练习与作业子模...

【专利技术属性】
技术研发人员：董立立，夏爽，卢建苹，路欣，陈艳红，张莹，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：