[发明专利]一种基于增强现实的教学系统

说明书

技术领域

本发明属于教学技术领域，涉及一种基于现代电子电气技术的教学辅助系统，具体涉及一种基于增强现实的教学系统。

背景技术

教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动。通过这种活动，教师有目的、有计划、有组织地引导学生学习和掌握文化科学知识和技能，促进学生素质提高，使他们成为社会所需要的人。而文化科学知识和技能大多来源于前人的实践探索经验及推演，并通过总结提炼被高度抽象化形成教学内容。

教学工作也在力求尽可能的将上述被高度抽象化的知识本身能够以其本来的形象化形式展现出来，以求学生学习过程的直观化。这一努力贯穿着整个教学历史。

比如传统教学模式中的板书模式，教师通常会根据自己对知识的理解，通过板书推演将知识的形成过程及内在逻辑进行充分形象展现，如果图示能够更好的展示其形象性，也会进行附图展示。对于较为复杂及信息量较大的知识点，在板书教学模式中衍生出了教学用具，即将复杂的知识模型通过预先制作的复杂的模具进行形象化展示。

虽然，在不少地方已经实现了电气化的教学设备引入，使得课堂生动有趣，学生学习效率很高。但是现有的电气化教学设备使用技术门槛较高，操作复杂。教学过程中对与设备操作及知识点的讲解连贯性把控对教师提出了新的需求，也是电气化设备难以全面普及使用的原因之一。另外，教学资源存在严重的配置不平衡问题，不仅包括硬件资源的不平衡，也包括软件资源如师资配置的不平衡。比如农村、城乡结合部与城市之间存在的普遍差异。

为了知识讲解的标准化和优秀教师经验的普及推广，缩小因资源配置不平衡的不足，在多媒体技术逐步成熟的过程中，形成了多媒体教学。多媒体技术引入课堂后，课堂可以展示大量丰富的平面图像的形象化知识，并增加了视频、动画及声音等知识表达方式，更加推进了知识的形象化。

但是，教学的目的不光是把知识形象化的向学生进行广播，好的教学过程应该“因材施教”，即注重学生的个体因素，以学生学到知识为目的及标准。形象化的多媒体教学能够将知识进行形象化展示，提高知识被学生快速理解的可能性。但是，多媒体教学的素材通常是制作者通过预测教学过程进行预先设计，教学流程、进度、特定问题的讲解等难以实现个性化。比如在多媒体教案中，对统计意义上的大概率知识难点进行了细化深入的讲解，而对于统计意义上的小概率知识难点一笔带过；而恰好，这被一笔带过的该小概率知识难点，就是某特定学生甚至某特定学生群体的大概率知识难点；这种情况下，传统多媒体教学的弊端就会显露。与此同时，被预先设计的教学过程，也会在一定程度上阻碍一名教师的创新潜能及临场应变能力。也在一定程度上阻碍了教学方法的进步。

此外，随着人类知识的不断积累，教学过程变得越来越系统化且长期化。以国内通行教育为例，从3-5岁开始进入学校到20-30岁结束。由于知识体系系统，前后关联性强，覆盖了一个学生的整个懵懂期、叛逆期，如何让长期系统的教学过程持续的吸引学生主动学习求知，也是教学任务的重要研究课题之一。

发明内容

本发明的为了解决现有的教学辅助系统包括电气化/多媒体等教学系统使用技术难度大、标准不统一、操作复杂、形象化不够等诸多不足，提出了一种基于增强现实的教学系统。

本发明的技术方案是，一种基于增强现实的教学系统，包括电连接的显示系统、信息处理单元、存储单元和/或云存储单元、输入输出接口单元，包括以软件模型存在于所述存储单元和/或云存储单元的教学模型，其特征在于，

所述教学模型包括可调整的多组自定义参数，所述自定义参数为教学模型中的变量参数中的一种或多种；

所述显示系统包括增强现实显示系统，用于使教学模型和/或教学模型的组件与指定现实对象组合显示。

优选方案，所述教学模型中的变量参数包括组成所述教学模型的各个组件、组件间的相对位置关系、各个组件的位置坐标、组件及模型整体的外观尺寸、颜色中的一种或多种的组合。

优选方案，系统还包括操作信号输入单元，所述操作信号输入单元通过与所述输入输出接口单元相连接，用于对教学模型的自定义参数进行修改。

优选方案，所述教学系统包括教学评估系统，教学评估系统用于评估学生的学情，所述学情结果为所述教学系统采集的学生课堂行为、习题完成过程、习题答复情况、教师主观意见中的一种或多种数据的函数。

优选方案，所述作业系统，与所述教学评估系统电逻辑连接，用于生成根据教学评估结果输出不同而不同的作业任务；

用于实现因学生自身学情不同而不同的个性化的作业布置。