[发明专利]一种虚拟实验中的探究式交互算法

说明书

本发明涉及一种虚拟实验中的探究式交互算法，设置实验内容在实验内容情况下，交互方式采用可探究式交互模式，包括用户意图理解阶段和智能交互阶段，在用户意图理解阶段，用户意图I_k将得到系统反馈r_k，N表示当前实验内容下用户可能表达的意图数量并作为决定当前实验内容是否更新的一个重要依据，当前实验内容会更新为以满足用户的探究性操作，用户的可执行意图集合会随着实验内容的更新而更新。本发明有利于用户意图的灵活表达以便将更多精力集中在对实验内容的探究和学习上，满足了用户的创新性交互意图，对提升用户创新能力和求知欲有极大帮助。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种用于虚拟实验的人机交互方法，具体是指一种虚拟实验中的探究式交互算法。

背景技术

交互的在计算机中的概念是“参与活动的对象，可以相互交流”，即当前活动的参与者之间，存在着信息交流和互动。在传统的教学中，老师将自身的知识、经验和学生分享，学生利用接收到的信息向老师进行答疑，这种老师与学生之间的授课行为可以称之为交互。随着科技革新和发展需求，传统教学中的存在的部分缺陷亟待解决，从而产生了虚拟教学方式。虚拟教学在一定程度上弥补了传统教育方式的一些不足，然而交互双方不再是“人-人”而是“人-电脑”，电脑不像人一样具备灵活的思维，不存在感性的认知，这使“人机”之间的交互变得吃力。

虚拟教学通常被用来帮助学生学习一些科学实验课程，例如化学、物理和生物等学科中包含一些无法实践或者难以实践的实验，以及部分实验的实验现象无法被肉眼观察到的情况，通过虚拟教学能给学生提供学习和理解这些知识的机会。学生能够通过先进的交互技术向系统发出指令，以到达学习实验、验证结果、深化理解的目的。在这个过程中，用户作为交互的发起者具有交互的主导性，计算机作为交互的接受者主要满足发起者的交互意图。

然而在当前的虚拟实验教学中，普遍存在以下问题：首先，计算机作为接受者有点“不聪明”，即计算机对用户的一些意图理解情况使用户失望，用户需要改变自身的表达方式来适应计算机的理解能力，而这项工作显然是计算机的；其次，用户在虚拟实验教学上花费的时间随着实验内容的增多而大幅增加，这同时带了用户单位时间内交互负荷的增长；最后，用户的创新性意图得不到理解和反馈，即用户偏离标准实验流程的意图会使计算机感到困惑，用户的一些设想例如改变实验条件，调整实验反应物等无法得到计算机的支持，极大地损害了用户学习和探究的积极性。

这些问题的共性是灵活性不足和计算机交互模式固化，计算机无法灵活的理解用户，仅被动性地按照固有模式与用户进行交互，导致用户反而需要顾及计算机的理解能力，本末倒置的交互模式造成了交互体验差，教学效果差，用户积极性不足等问题的发生。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种解决了当前虚拟实验教学中普遍存在的上述提到的部分缺陷和不足，又赋予了虚拟教学方法更强的智能性，实用性和普及能力的虚拟实验中的探究式交互算法。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种虚拟实验中的探究式交互算法，设置实验内容Cdata表示包含所有虚拟化学内容的数据库，在实验内容情况下，根据当前信息推测用户当前的操作意图为：

其中表示在时间段[[t₁，t₂]]内,第i个通道的用户交互信息,表示当前实验内容下用户能够执行的意图集合，

交互方式采用可探究式交互模式，包括用户意图理解阶段和智能交互阶段，在用户意图理解阶段，用户意图I_k将得到系统反馈r_k，N表示当前实验内容下用户可能表达的意图数量并作为决定当前实验内容是否更新的一个重要依据，当前实验内容会更新为以满足用户的探究性操作，

用户的可执行意图集合会随着实验内容的更新而更新，