[发明专利]一种基于虚拟现实技术和模式识别技术的教育系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于虚拟现实技术和模式识别技术的教育系统及方法，包括：虚拟现实课程制作模块、信息管理模块、学生互动学习模块；虚拟现实课程制作模块运行在虚拟现实课程制作计算机中；信息管理模块运行在云服务器中，信息管理模块包括模式识别系统和数据库，数据库用于储存虚拟课堂的所有数据，并储存学生的特性信息；学生互动学习模块运行在学生计算机中，学生计算机上安装有学生摄像头、学生麦克风；学生麦克风用于录制学生的提问或者学生对老师提出的问题的回答，学生摄像头用于采集学生的姿态和面部信息；本发明基于模式识别技术设计了提高学习效率的系统，记录学生的特点、分析给出合理的调整和针对性建议，由此给学生呈现更好的教育。

主权项

1.一种基于虚拟现实技术和模式识别技术的教育系统，其特征在于：包括虚拟现实课程制作模块、信息管理模块、学生互动学习模块；虚拟现实课程制作模块运行在虚拟现实课程制作计算机中；信息管理模块运行在云服务器中，信息管理模块包括模式识别系统和数据库，数据库用于储存虚拟课堂的所有数据，并储存学生的特性信息；学生互动学习模块运行在学生计算机中，学生计算机上安装有学生摄像头、学生麦克风；学生麦克风用于录制学生的提问或者学生对老师提出的问题的回答，学生摄像头用于采集学生的姿态和面部信息；虚拟现实课程制作计算机和学生计算机通过网络与云服务器双向通信；虚拟现实课程制作模块进行虚拟课程的制作，虚拟现实课程制作模块包括课程制作模块、注意力唤起模块；课程制作模块首先利用知识碎片化概念，即把一堂课的所有知识点进行碎片化处理，针对每一个知识点采用不同的教学方式进行讲解，录音设备录制教师的语音和相对应的课件，并对课件进行编码，其次把录制的各个教师的语音和相对应的课件进行后期处理，给每种语音捆绑虚拟教师标志位和对应的场景信息；最后把各个知识点进行模块化处理，不同的模块就组成一堂课的内容；注意力唤起模块为每个知识点制作相应的笑话、趣味知识和课外知识；虚拟现实课程制作完成后上传到云服务器，储存在数据库中进行统一管理；模式识别系统，有两个功能，其一是在学生上课进行难易检测过程中对学生的语音进行模式识别，语音包括学生对每个知识点后老师对学生的提问的回答和在课程学习过程中学生主动提出的问题，学生计算机连接的学生麦克风采集学生的语音，然后通过网络上传到云服务器，模式识别系统利用语音识别引擎对学生语音进行识别，使学生语音转化成字符或者文档，然后从数据库中根据关键字匹配的原则进行问题匹配，把匹配出的问题对应的答案在线传输到学生计算机，并且通过学生的回答判断学生对知识点掌握程度信息，并适当选择下一个知识点的讲解方式；其二是在学生上课进行对学生的姿态和面部信息进行情绪识别，首先学生摄像头捕捉学生的信息，包括姿态、面部表情和眼神，在线传输到模式识别系统，模式识别系统采用情绪识别引擎对学生情绪进行识别，然后根据学生情绪适当调整课堂参数，把调整之后的虚拟课堂参数在线传输到学生计算机，通过课堂参数的调整来中和学生情绪，使学生更加专注在虚拟课堂的内容上；学生互动学习模块，包括课程学习环节、难易判断环节和注意力判断环节；课程学习环节中，学生采用虚拟课堂进行上课，虚拟教师在每个知识点后对学生进行提问，根据学生的回答判断学生掌握程度，而且还可以随时穿插注意力判断环节，如果学生在认真听讲，继续课程内容，否则引入制作的注意力唤起模块的内容；课程学习环节，学生用学生计算机连接云服务器后，给学生播放制作的虚拟课程，如果数据库中没有学生的特点信息，则给学生播放常规讲解方式的知识点授课内容，如果数据库上有该学生的特点，则给该学生播放以适合学生特点的授课内容；难易判断环节通过学习过程中学生与虚拟教师之间的互动，对学生给出的答案的可靠程度判断出该学生对该知识点的掌握程度，并进行施教；然后难易判断环节将得到的学生掌握程度的判断储存在数据库中；注意力判断环节通过学生学习过程中适当时间加入，学生摄像头采集的学生姿态、眼神和面部表情信息上传到模式识别系统，模式识别系统判断学生是否在认真听讲，如果学生在认真听讲，则继续课程内容，否则适当穿插制作的注意力唤起模块的内容。