本发明专利技术实施例涉及一种中学实验的交互式教学方法、装置、计算设备及存储介质。其中，方法包括：获取目标学生当前步骤的实验视频；将目标学生实验视频输入至检测模型中，得到目标学生实验视频的四元式序列，其中，检测模型包括动作、实验器材、现象三种检测模型；再将所述四元式序列输入至安全预警算法和教学算法中，得到安全预警结果和教学结果评分，其中，安全预警结果是通过匹配目标学生实验视频和当前实验步骤危险操作视频的四元式序列得到的，教学结果是通过匹配目标学生当前步骤实验视频和标准实验步骤视频的四元式序列得到的。本方案可以提高学生在操作过程中的交互性、安全性和自由性，提升实验视频教学系统的准确度。提升实验视频教学系统的准确度。提升实验视频教学系统的准确度。
【技术实现步骤摘要】
一种中学实验的教学方法、装置、计算设备及存储介质
[0001]本专利技术实施例涉及涉及一种中学实验的教学方法、装置、计算设备及存储介质。
技术介绍
[0002]在现代网络技术的影响下，学校越来越重视以学生为主体开展实验教学。基于移动网络技术的支持和教育水平的快速发展，智能实验教学模式得到了人们的广泛认可。
[0003]基于大时代环境下的中学实验教学模式，就是借助现代化技术形式，为学生营造移动虚拟学习氛围，使得学生不再受时空限制，学生在整个学习的过程中不再被动接受知识内容，而成为实验教学的关键人员，针对实验原理和知识有效学习。但现有的中学实验教学方法是在学生进行完整实验操作后对学生的实验视频进行检测与教学，这种方式生硬且具有相当大的滞后性。并且学生在实验操作的过程中存在安全隐患教师无法及时得知并处理。
[0004]那么，对于中学实验教学受到安全隐患和滞后性这些限制而言，如何提高教学系统在实验操作中的交互性，注重阶段性安全预警和教学，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]针对现有的中学实验视频教学方法的安全隐患和教学滞后性的问题，本专利技术实施例提供了一种中学实验的教学方法、装置、计算设备及存储介质，以改善上述问题。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种交互式实验教学模型框架，包括：
[0007]在交互式智能教师端，教师提出问题并将其发送到学生端；
[0008]学生们在学生端根据提出的问题回忆自己学过的实验知识，思考当前实验与以往试验的相同点与不同点，并将自己的思考与疑问输入至学生端；
[0009]教师对学生的疑问进行解答，然后将录制的正确步骤的实验视频发送至学生端；
[0010]学生根据教材上的知识和学生端的视频进行学习，进行第一步骤的实验操作并将录制的操作视频输入至学生端；
[0011]学生当前步骤的实验视频输入到本专利技术实施例提供的一种中学实验教学方法中，通过检测模型、安全预警模型和教学模型，得到教学结果；
[0012]实验完成后，学生总结自己的操作错误并在学生端输入自己的疑问，教师就疑问进行实验的解答与总结。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供了一种中学实验的教学方法，包括：
[0014]获取目标学生当前步骤的实验视频，所述目标学生实验视频包括中学实验中操作人员的上半身动作和带有识别标签的实验器材；
[0015]将所述目标学生当前步骤的实验视频输入至检测模型中，得到目标学生实验视频的四元式序列。所述检测模型包括：动作检测模型，实验器材检测模型，实验现象检测模型，输出相应的人物动作、参与动作的器材、实验结果，分别得到四元式的op，arg1，arg2，
result项。
[0016]将所述四元式序列输入至安全预警模型中，得到安全预警算法的结果。其中，安全预警结果是通过匹配目标学生当前步骤实验视频和当前实验步骤危险操作视频的四元式序列得到的，只要目标学生实验视频的四元式序列和当前实验步骤危险操作视频中的任一四元式序列相同立刻会向教师端发送目标学生的姓名和实验操作危险通知。
[0017]在所述四元式序列通过安全预警算法后，将其输入至教学模型中，得到教学结果评分。其中，教学结果是通过匹配目标学生当前步骤实验视频和标准实验步骤视频的四元式序列得到的，只有当教学结果评分通过时学生才可以进行下一实验步骤。当教学结果评分未通过时，学生将重新进行当前步骤的实验。
[0018]第三方面，本专利技术实施例提供了一种中学实验的安全预警装置，包括：
[0019]获取单元，用于获取目标学生当前步骤的实验视频和当前步骤对应的危险操作视频；
[0020]检测单元，用于根据所述目标学生实验视频和所述危险操作视频得到四元式序列；
[0021]安全预警单元，用于将上述四元式序列输入至安全预警模型中，安全预警算法用来匹配目标学生当前步骤实验视频的四元式序列和当前实验步骤危险操作视频的四元式序列得到安全预警结果。
[0022]第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算设备，包括：
[0023]存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。
[0024]第五方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。
[0025]本专利技术有益效果为：
[0026]本专利技术提供了一种交互式中学实验教学方法，在中学实验教学中以互动式展开教学，教师以多种形式与学生开展互动，教学模式变得更加丰富，可以激发学生动手实验的兴趣，使得学生更加主动地参与到教学中来，提升学生实验理论应用能力和自主学习能力。本专利技术通过将目标学生当前步骤的实验视频进行处理，得到包含行为动作、实验器材、实验现象的四元式序列，安全预警算法通过匹配目标学生实验视频和当前实验步骤危险操作视频的四元式序列得到安全预警结果，只要目标学生实验视频的四元式序列和当前实验步骤危险操作视频中的任一四元式序列相同立刻会发出实验操作危险通知，教学算法通过匹配目标学生当前步骤实验视频和标准实验步骤视频的四元式序列得到教学结果评分，只有教学结果评分通过时才能够进行下一步骤的实验，本方法使用SlowFast
‑
Faster RCNN检测模型替换了传统目标检测模型，减轻了评分系统对于移动轨迹的依赖，提高了学生在操作过程中的自由度，使用安全预警模型对学生实验的安全进行实时预警可以减轻教师的压力有效遏制实验室安全事故，使用分步教学的方法对实验关键节点逐个教学，提升交互式实验视频教学系统的安全性、实时性和准确性。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0028]图1是本专利技术一实施例提供的一种交互式中学实验教学设计模型。
[0029]图2是本专利技术一实施例提供的一种中学实验的教学方法流程图。
[0030]图3是本专利技术一实施例提供的学生实验危险行为原因归类。
[0031]图4是本专利技术一实施例提供的一种安全预警模型。
[0032]图5是本专利技术一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]如前所述，在相关技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种中学实验的教学方法，其特征在于，包括：获取目标学生当前步骤的实验视频；将目标学生当前步骤的实验视频输入到检测模型中，得到目标学生实验视频的四元式序列，其中，检测模型是由动作、实验器材、实验现象三种检测模型构成的；将所述四元式序列输入至安全预警模型中，得到安全预警算法的结果。其中，安全预警结果是通过匹配目标学生当前步骤实验视频和当前实验步骤危险操作视频的四元式序列得到的，只要目标学生实验视频的四元式序列和当前实验步骤危险操作视频中的任一四元式序列相同立刻会向教师端发送目标学生的姓名和实验操作危险通知。在所述四元式序列通过安全预警算法后，将其输入至教学模型中，得到教学结果评分。其中，教学结果是通过匹配目标学生当前步骤实验视频和标准实验步骤的四元式序列得到的，只有当教学结果评分通过时学生才可以进行下一实验步骤。当教学结果评分未通过时，学生将重新进行当前步骤的实验。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在目标学生当前步骤的实验视频输入到检测模型得到四元式序列后，在其进入安全预警模型之前，还包括：收集实验中每一步骤可能存在的危险操作视频并对危险行为的原因进行归类；将与所述目标学生实验视频名称和步骤名称均对应的危险操作视频输入到检测模型中，得到它们的四元式序列，然后输入到对应的安全预警模型中。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述安全预警模型是通过如下方式进行构建的：针对每个实验步骤，均执行：获取当前实验的若干个数据集，所述数据集来自于标准实验步骤的演示视频，包括动作视频、实验器材和实验现象图片；利用当前实验的所述数据集对应的神经网络进行训练，构建得到当前实验步骤的检测模型，检测模型输出安全预警和实验教学所需要的四元式序列。获取当前实验每个步骤危险操作的若干个数据集，所述数据集来自于当前实验步骤危险操作的演示视频，包括动作视频、实验器材和危险现象图片；输入至已经训练完成的检测模型中得到安全预警所需要的四元式序列。将目标学生当前步骤实验视频的四元式序列和所有当前步骤危险操作视频的四元式序列输入到安全预警模型中，安全预警算法依次比较目标学生当前步骤实验视频的四元式序列与每一个当前实验步骤危险操作视频的四元式序列的匹配程度，若两个四元式序列相同，安全预警结果将不通过，表示存在安全隐患会立刻向教师端发送目标学生的姓名并发出危险预警通知，若两个四元式序列不相同，安全预警结果将通过，表示学生的实验视频不存在这一危险操作隐患，安全预警算法将继续比较目标学...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵允学，张媛媛，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。