[发明专利]一种虚拟仿真智慧教学系统

说明书

本发明涉及一种虚拟仿真智慧教学系统，其特征是，包括：VR头盔，头盔上装有拍摄眼部图像的第一摄像模块和拍摄嘴部图像的第二摄像模块；教学云端平台，其包括图像分析单元和教学评估模型；图像分析单元用于对佩戴者的眼部和嘴部图像进行分析，提取佩戴者的面部表情变化特征；教学评估模型用于根据佩戴者面部表情的变化特征并结合当前传输至VR头盔的知识点标签评估佩戴者对当前知识点的理解程度并输出评估结果。该教学系统可以实时评估佩戴者对当前传授的各个知识点的是否可能出现理解困难，有利于获知教学效果；且可以实时验证评估结果的准确性，并根据验证结果自适应调节评估模型，使评估过程更为科学合理，提高评估结果的可参考性。

技术领域

本发明涉及虚拟现实教学技术领域，具体涉及一种虚拟仿真智慧教学系统。

背景技术

随着互联网技术的飞速发展，远程教育模式正在向大众化、国际化、网络化和集体化的趋势发展，远程教育系统将教学改变成了学教，更加强调学生的自主学习能力的培养。老师也不再枯燥地传递知识，老师现在更多充当着知识纽带的作用，将一个个知识串起来呈现给学生。这样不仅增强了学习的趣味性，还提高了学生的学习热情。

虚拟仿真技术应用于远程教学是大势所趋，例如申请号为CN202110473065.8的中国专利公开了一种沉浸式VR教学系统，包括：服务器和沉浸式教育设备；沉浸式教育设备与服务器通讯连接；沉浸式教育设备包括：穿戴式VR设备，用于播放VR课程；模拟设备，用于接收用户的动作；控制设备，分别与穿戴式VR设备和模拟设备电连接；控制设备通过穿戴式VR设备播放VR课程，当进入实操环节时，通过模拟设备接收用户的动作，将动作反馈给服务器；服务器基于动作确定模拟设备需反馈给用户的现象并生成用于模拟设备的控制信息；服务器将控制信息发送至控制设备；控制设备执行控制信息。该沉浸式VR教学系统，使学生能沉浸于教学的VR场景中。

但是现有的虚拟仿真教学系统，并不能预估学生对各个知识点是否可能有理解困难，不利于获知教学效果，有待改进。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种虚拟仿真智慧教学系统，以解决现有的虚拟仿真教学系统不能预估学生是否对当前知识点可能有理解困难的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：。

一种虚拟仿真智慧教学系统，其特征在于，包括：

VR头盔，其包括与教学云端平台连接的头盔本体，所述头盔本体用于向佩戴者输出音视频信息以及供佩戴者进行人机交互，在头盔本体上装有用于拍摄佩戴者眼部图像的第一摄像模块和用于拍摄佩戴者嘴部图像的第二摄像模块，所述VR头盔将拍摄到的眼部图像数据和嘴部图像数据上传至教学云端平台；教学云端平台，其包括数据存储单元、数据标记单元、数据筛选单元、图像分析单元和教学评估模型；所述数据存储单元用于存储课程数据；所述数据标记单元用于对课程数据的知识点打标签；所述数据筛选单元用于根据VR头盔的请求从数据筛选单元中筛选出所需的课程数据，并由教学云端平台的服务器将筛选出的课程数据传输至VR头盔；所述图像分析单元用于对佩戴者的眼部和嘴部图像进行分析，提取佩戴者的面部表情变化特征；所述教学评估模型用于根据佩戴者面部表情的变化特征并结合当前传输至VR头盔的知识点标签评估佩戴者对当前知识点的理解程度并输出评估结果。

作为优选方案：所述面部表情变化特征包括眨眼频次、皱眉频次、抿嘴频次；当在传授某一知识点时，若佩戴者眨眼频次、皱眉频次或抿嘴频次中任一项高于其预设频次，教学评估模型认为佩戴者不能完全理解当前知识点，并根据眨眼频次与其预设频次之差、皱眉频次于其预设值之差以及抿嘴频次与其预设值之差这三个维度结合打分公式对佩戴者的理解程度打分，从而得到佩戴者对每一个知识点的理解程度。

作为优选方案：所述打分公式具体为：S＝a×(J-J0)+b×(K-K0)+c×