[发明专利]一种基于多虚拟化身的沉浸式翻转课堂教学系统及其工作方法

说明书

本发明属于信息技术的教学应用领域，提供一种基于多虚拟化身的沉浸式翻转课堂教学系统及其工作方法，包括沉浸式教学环境生成模块、多虚拟化身的沉浸式翻转教学模块和教学服务模块；本发明借助VR技术创建一系列虚拟教学空间构建工具；根据主干学科的需要，生成具有知识树的虚拟教学资源与虚拟化身库，提供一系列虚拟场景与虚拟化身的编辑工具，支持交互式场景的生成和虚拟化身的定制，通过热更新将经过适配的资源包推送到师生终端，为翻转课堂提供一种新的互动方式和呈现形态。

技术领域

本发明属于信息技术的教学应用领域，更具体地，涉及一种基于多虚拟化身的沉浸式翻转课堂教学系统及其工作方法。

背景技术

翻转课堂作为一种高效、便利、灵活的课堂教学模式，在中小学教学实践中得到较为广泛的应用，也暴露了一些低效、缺乏联接等缺陷。沉浸式翻转课堂教学系统利用VR技术的沉浸性、交互性、想象性和智能性的特征，构建超越屏幕限制的教学空间，创设具备高度沉浸感、自然高效的交互方式和视听效果的新型情境化教学环境。使用虚拟化身作为师生在虚拟教学环境中的代表，可提高学习者的专注度和参与感，有助于激发学习兴趣。借助沉浸式翻转课堂教学系统，在虚拟教学资源中引入不同功能的虚拟化身，教师能够创设不同的虚拟教学情境，开展课前备课、课中讲解、答疑和交流，课后考核等教学活动；学习者能够课前自主预先，课中提问、展示和讨论，课后复习等教学活动。沉浸式翻转课堂教学系统有利于推进课堂教学改革，提高翻转课堂的教学效率，拥有广阔的应用前景。

现有翻转课堂教学系统主要是从在线教学系统转换而来，存在如下问题：(1)教学绩效不明显：现有在线视频直播教学下师生被分隔在屏幕两端，学习者容易产生孤独感，易分心，在教学活动中教师较难针对学习者的个性和共性问题展开针对性的教学改进；(2)情境化教学环境不够逼真：受网络带宽和渲染能力的影响，现有VR技术、资源、终端和应用均将大量的渲染工作放在用户终端，较难营造出一个师生互动、生生互动的沉浸式教学环境；(3)互动性不足：学习者通过导学方案等文字、图片形式开展预习、讨论和复习，缺乏实时、多样化的多模态交互方式，难以满足信息化教学模式的创新需要。这些缺陷限制翻转课堂在实际教学场景中的应用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多虚拟化身的沉浸式翻转课堂教学系统及其工作方法，为翻转课堂提供一种新的互动方式和呈现形态。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

本发明提供一种基于多虚拟化身的沉浸式翻转课堂教学系统，包括沉浸式教学环境生成模块、多虚拟化身的沉浸式翻转教学模块和教学服务模块；

所述沉浸式教学环境生成模块，包括虚拟教学资源管理子模块、虚拟教学空间创建子模块和沉浸式教学资源发布与推送子模块；根据中学物理、化学、生科、小学科学主干学科的需要，构建具有知识树的虚拟教学资源与虚拟化身库，创建一系列虚拟场景与虚拟化身的编辑工具，支持交互式场景的生成和虚拟化身的定制，利用VR技术创建一系列虚拟教学空间构建工具；支持沉浸式教学资源的发布，通过热更新的形式将经过适配的资源包推送到师生终端；

所述虚拟教学资源管理子模块，根据中学物理、化学、生科、小学科学主干学科的需要，构建一套虚拟教学资源库以及虚拟化身模型库，支持师生动态定制虚拟化身模型；基于学科知识树为虚拟教学资源和虚拟化身模型添加知识标签；

所述虚拟教学空间创建子模块，通过虚拟场景编辑工具，构建虚拟教学空间中的交互式场景；师生使用虚拟化身定制工具，生成形态各异的虚拟化身；利用VR技术开发一系列虚拟空间构建工具，创设虚拟教学空间；

所述沉浸式教学资源发布和推送子模块，用于教师通过设置输出参数，将虚拟资源发布成沉浸式教学资源；根据师生显示终端的属性，提供不同分辨率的资源版本，实现教学资源的多终端内容适配；根据权限，可将沉浸式教学资源数据包推送到师生终端；