一种基于VR技术的教学知识挖掘方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于VR技术的教学知识挖掘方法及系统，涉及知识挖掘技术领域，包括：构建3D教学模型，采用自然语言处理技术，将教学内容转化为结构化的教学知识数据；收集教学知识数据，对教学知识数据进行分类和标注；根据3D教学模型的特性和教学知识数据的分类结果，建立模型与数据的关联；采用VR技术，将3D教学模型和教学知识数据整合到虚拟的教学环境中；根据行为数据，自动评估知识挖掘效果，根据评估结果调整教学内容。本发明专利技术提供的基于VR技术的教学知识挖掘方法提供了更直观和互动的教学方式，有效地组织和表达了教学知识数据，实现了教学内容和策略的自动评估和优化，实现了个性化的教学调整和知识点的有效挖掘。了个性化的教学调整和知识点的有效挖掘。了个性化的教学调整和知识点的有效挖掘。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VR技术的教学知识挖掘方法及系统


[0001]本专利技术涉及知识挖掘
，具体为一种基于VR技术的教学知识挖掘方法及系统。

技术介绍

[0002]随着信息技术和互联网的发展，在线教育和远程教育变得越来越普遍。然而，传统的在线教育平台主要依赖于文本和视频教学，这种方式不够直观和互动，使得学习者在理解复杂和抽象的知识点方面可能会遇到困难。此外，传统的教学方式通常无法有效地评估和优化教学内容和策略，以满足不同学习者的学习需求和喜好。因此，如何提供一种更直观、互动和个性化的教学方式，成为当前教育
需要解决的问题。
[0003]因此亟需一种基于VR技术的教学知识挖掘方法，结合自然语言处理、知识图谱、强化学习、遗传算法、联邦学习、对抗性生成网络和元学习，将教学内容转化为结构化的教学知识数据，结合3D教学模型和VR技术，提供了一种更直观、互动和个性化的教学方式。同时，该方法通过收集和分析学习者在VR教学环境中的行为数据，自动评估和优化教学内容和策略，以提高教学效果和学习者的学习兴趣和动力。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术解决的技术问题是：如何提供一种更直观、互动和个性化的教学方式，以满足不同学习者的学习需求和喜好。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于VR技术的教学知识挖掘方法，包括：构建3D教学模型，采用自然语言处理技术，将教学内容转化为结构化的教学知识数据；收集教学知识数据，对教学知识数据进行分类和标注；根据3D教学模型的特性和教学知识数据的分类结果，建立模型与数据的关联；采用VR技术，将3D教学模型和教学知识数据整合到虚拟的教学环境中；根据VR教学环境中的行为数据，自动评估知识挖掘效果，根据评估结果调整教学内容。
[0008]作为本专利技术所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法的一种优选方案，其中：所述构建3D教学模型包括根据教学内容确定3D模型内容，设计3D模型的结构，创建3D模型，对构建的3D模型进行优化调整，确定3D教学模型；所述分类包括对教学知识数据按照领域分为三级，基于分类结构构建知识图谱，每个知识点在知识图谱中有具体的位置，通过知识图谱表示与其他知识点的关系；所述标注包括为每个知识点生成标签，通过标签表达知识点的内容和属性；使用自然语言处理技术进行自动分类和标注，将分类和标注的结果添加到知识图谱中；所述分为三级包括第一层由主题领域组成，第二层由学科分类组成，第三次由具
体知识点组成。
[0009]作为本专利技术所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法的一种优选方案，其中：所述建立模型与数据的关联包括根据3D教学模型的三级领域属性和教学知识数据的标签；所述教学知识数据的标签包括每个属性和标签都与三级领域分类相对应；使用匹配算法计算匹配度，若匹配度大于等于预设阈值，判断3D教学模型和教学知识数据的关联成功，将3D教学模型和对应的知识数据整合在虚拟教学环境中，通过探索3D模型和查询相关知识点的信息进行学习；若总匹配度小于预设阈值，判断关联失败，对3D教学模型的属性或教学知识数据的标签进行优化；当3D教学模型和教学知识数据成功关联后，根据用户在VR环境中的行为和学习进度，推理出用户可能需要的知识点，动态调整虚拟教学环境中的内容。
[0010]作为本专利技术所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法的一种优选方案，其中：所述整合到虚拟的教学环境包括构建3D教学模型和知识图谱的结构化数据嵌入VR环境，解析知识点查询和操作接口，对学习者行为进行响应，监控学习者的操作，在数据库中查询相关知识点，以最适合学习者的方式展示，理解学习者的行为，根据学习者的行为动态调整知识图谱。
[0011]作为本专利技术所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法的一种优选方案，其中：所述评估知识挖掘效果包括采集学习者在VR教学环境中的行为数据，所述行为数据包括学习者的探索路径、探索时间、教学次数和反馈数据，利用时间序列分析和多模态特征融合算法，从学习者的行为数据中提取出高级特征，得出对知识点的热度评分H；采用视觉注意力建模方法，通过收集和处理学习者的眼球运动数据，所述眼球运动数据包括眼球运动速度、扫视和注视的时间和频率，计算出学习者在VR环境中对知识点的关注度，得出学习者对知识点的理解度评分S；所述热度评分表示为，
[0012]其中，、、分别表示特征权重，表示学习者的探索路径，表示学习者的探索时间，表示学习者的教学次数；所述理解度评分表示为，
[0013]其中，、、分别表示特征权重，表示学习者的眼球运动速度，表示学习者扫视和注视的时间，表示学习者扫视和注视的频率。
[0014]作为本专利技术所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法的一种优选方案，其中：所述评估知识挖掘效果还包括，设置热度评分阈值h1，h2，h3，理解度评分阈值s1，s2，s3；当h1≤H＜h2时，热度评分为H1级；当h2≤H＜h3时，热度评分为H2级；当H≥h3时，热度评分为H3级；当s1≤S＜s2时，理解度评分为S1级；当s2≤S＜s3时，理解度评分为S2级；当S≥s3时，理解度评分为S3级。
[0015]作为本专利技术所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法的一种优选方案，其中：所述调整教学内容包括根据热度评分和理解度评分，进行教学内容和方式的个性化调整；当H1=S1时，启动自适应教学模式，通过实时收集和分析学习者的行为和反馈数据，自动调整教学内容，使教学内容符合学习者的学习需求；当H2=S2时，会启动3D教学模型生成模式，通过学习者的行为数据和眼动跟踪数据，自动生成与学习者学习状态相匹配的3D教学模型，利用知识图谱，将知识点进行关联；当H3=S3时，启动元学习教学模式，根据学习者的学习策略，
自动生成新的学习策略，引导学习者探索知识点；当H评分高于S评分，且S的评分低于S3时启动基于VR技术的互动教学模式，提供实时反馈，指导教学；当S评分高于H评分，且H的评分低于H3时，启动基于游戏化学习的教学方式，通过提高教学的趣味性和互动性，刺激学习者的学习兴趣和提升学习的参与度；当H和S的评分均未达到H1和S1时，启动MR教学模块，结合3D教学模型和真实环境，提供沉浸式的学习体验。
[0016]本专利技术的另外一个目的是提供一种基于VR技术的教学知识挖掘系统，其能通过利用3D教学模型、知识图谱和各种先进的机器学习技术，解决了传统教学方式在知识传达直观性、互动性以及个性化教学策略优化方面的问题。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于VR技术的教学知识挖掘系统，包括：数据处理模块、模型构建模块、VR教学模块、以及学习分析模块；所述数据处理模块用于接收并处理输入的教学内容，执行知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的教学知识挖掘方法，其特征在于，包括：构建3D教学模型，采用自然语言处理技术，将教学内容转化为结构化的教学知识数据；收集教学知识数据，对教学知识数据进行分类和标注；根据3D教学模型的特性和教学知识数据的分类结果，建立模型与数据的关联；采用VR技术，将3D教学模型和教学知识数据整合到虚拟的教学环境中；根据VR教学环境中的行为数据，自动评估知识挖掘效果，根据评估结果调整教学内容。2.如权利要求1所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法，其特征在于：所述构建3D教学模型包括根据教学内容确定3D模型内容，设计3D模型的结构，创建3D模型，对构建的3D模型进行优化调整，确定3D教学模型；所述分类包括对教学知识数据按照领域分为三级，基于分类结构构建知识图谱，每个知识点在知识图谱中有具体的位置，通过知识图谱表示与其他知识点的关系；所述标注包括为每个知识点生成标签，通过标签表达知识点的内容和属性；使用自然语言处理技术进行自动分类和标注，将分类和标注的结果添加到知识图谱中；所述分为三级包括第一层由主题领域组成，第二层由学科分类组成，第三次由具体知识点组成。3.如权利要求2所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法，其特征在于：所述建立模型与数据的关联包括根据3D教学模型的三级领域属性和教学知识数据的标签；所述教学知识数据的标签包括每个属性和标签都与三级领域分类相对应；使用匹配算法计算匹配度，若匹配度大于等于预设阈值，判断3D教学模型和教学知识数据的关联成功，将3D教学模型和对应的知识数据整合在虚拟教学环境中，通过探索3D模型和查询相关知识点的信息进行学习；若总匹配度小于预设阈值，判断关联失败，对3D教学模型的属性或教学知识数据的标签进行优化；当3D教学模型和教学知识数据成功关联后，根据用户在VR环境中的行为和学习进度，推理出用户可能需要的知识点，动态调整虚拟教学环境中的内容。4.如权利要求3所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法，其特征在于：所述整合到虚拟的教学环境包括构建3D教学模型和知识图谱的结构化数据嵌入VR环境，解析知识点查询和操作接口，对学习者行为进行响应，监控学习者的操作，在数据库中查询相关知识点，以最适合学习者的方式展示，理解学习者的行为，根据学习者的行为动态调整知识图谱。5.如权利要求4所述的基于VR技术的教学知识挖掘方法，其特征在于：所述评估知识挖掘效果包括采集学习者在VR教学环境中的行为数据，所述行为数据包括学习者的探索路径、探索时间、教学次数和反馈数据，利用时间序列分析和多模态特征融合算法，从学习者的行为数据中提取出高级特征，得出对知识点的热度评分H；采用视觉注意力建模方法，通过收集和处理学习者的眼球运动数...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏春玲，
申请(专利权)人：魏春玲，
类型：发明
国别省市：