申请/专利权人：上海松鼠课堂人工智能科技有限公司

申请日：2020-03-02

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN111258433B

主分类号：G06F3/01

分类号：G06F3/01;G06Q50/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2020.09.25#著录事项变更;2020.07.03#实质审查的生效;2020.06.09#公开

摘要：本发明提供了一种基于虚拟场景的教学互动系统，该基于虚拟场景的教学互动系统基于由教学相关数据预加工处理得到的场景构建预备数据，构建得到不同模式的教学虚拟场景，并在该教学虚拟场景运行过程中针对教师和或学生的状态变化数据，对该教学虚拟场景进行适应性的运行状态和或运行参数调整，这样能够根据不同的教学内容和教学需求进行适应性的教学场景的切换，提高教学过程的互动性和场景多变性，并且还通过将虚拟场景技术充分地融合和应用到教学中，以此提高教学效率和教学趣味性。

主权项：1.一种基于虚拟场景的教学互动系统，其特征在于：所述基于虚拟场景的教学互动系统包括实际教学数据获取模块、教学数据加工模块、教学虚拟场景构建模块、虚拟场景运行监测模块和虚拟场景调整模块；其中，所述实际教学数据获取模块用于获取历史教学过程中关于教师对象和或学生对象的教学相关数据；所述教学数据加工模块用于对所述教学相关数据进行预加工处理，以获得相应的场景构建预备数据；所述教学虚拟场景构建模块用于根据所述场景构建预备数据，构建不同模式的教学虚拟场景；所述场景运行对象监测模块用于获取所述教学虚拟场景运行过程中所述教师对象和或所述学生对象的对象状态变化数据；所述虚拟场景调整模块用于根据所述对象状态变化数据，对当前教学虚拟场景进行适应性的运行状态和或运行参数调整；其中，所述场景运行对象监测模块用于获取所述教学虚拟场景运行过程中所述教师对象和或所述学生对象的对象状态变化数据；还包括根据各知识点难度的差异，将所述标准化教学虚拟场景进行精准组合，并在所述教学虚拟场景运行期间，根据学生对象面部表情的变化数据，执行对当前教学虚拟场景进行适应性的运行状态和或运行参数调整的操作，其具体实现步骤如下：步骤A1、根据所述教学相关数据预加工处理得到的场景构建预备数据，按照学科、年级、知识点难度等级特征参数进行初步统计分类处理，以获取标准化教学虚拟场景数据库；步骤A2、将步骤A1获取的所述标准化教学虚拟场景数据库特征参数进行组合，经公式1归一化处理，获取教学虚拟场景集合； 其中，e为自然常数，n表示所述标准化教学虚拟场景数据库中学科的总数量，m表示所述标准化教学虚拟场景数据库中年级的总数量，x表示某学科所对应的编号值，y表示某年级所对应的编号值，z表示知识点编号值，Sx表示编号值为x的某学科S，Gy表示编号值为y的某年级G，Lz表示编号值为z的某知识点L，表示对所述特征参数进行归一化处理，并进行随机组合，VirSx,Gy,Lz表示获取的所述教学虚拟场景集合；步骤A3、在教学虚拟场景运行过程中，根据公式2，获取学生对象的面部表情状态变化数据，并进行核函数赋值处理，获取学生对象面部表情标准值集合； 其中，π为圆周率，exp为以自然常数e为底的指数函数，sin、cos分别为正弦、余弦函数，K表示所述场景运行对象监测模块实时采集图像中面部如眼睑、唇角、额头等有效区域的图像像素点的数量，r表示各像素点对角线的值，i表示所采集各像素点的横向坐标编号值，j表示所采集各像素点的纵向坐标编号值，A0表示以面部表情图像右下角为基准点，向左延伸时，该像素点横向坐标编号值为0时所对应的曲线长度横向空间向量值、B0表示以面部表情图像右下角为基准点，向上延伸时，该像素点纵向坐标编号值为0时所对应的曲线长度纵向空间向量值，Ai表示该像素点横向坐标编号值为i时所对应的曲线长度横坐标空间向量值，Bi表示该像素点纵向坐标编号值为j时所对应的曲线长度横坐标空间向量值，表示对各像素点曲线长度纵向空间向量值进行核函数处理，表示对各像素点曲线长度横向空间向量值进行核函数汇总处理，FAi,Bj表示经核函数处理后，获取的学生对象面部表情如喜悦、疑惑等面部表情标准值集合。步骤A4、将步骤A3获取的所述学生对象面部表情标准值集合，与步骤A2获取的教学虚拟场景集合进行比对，以执行对当前教学虚拟场景进行适应性的运行状态和或运行参数调整的操作； 其中，x0表示经动态调整后的某学科编号值，y0表示经动态调整后的某年级编号值，z0表示经动态调整后的某知识点编号值，表示根据所述学生对象面部表情标准值，对当前教学虚拟场景数据进行动态调整，表示调整后的所述教学虚拟场景数据，当不为1，则表示当前所述教学虚拟场景数据与学生对象所需求的教学虚拟场景数据不匹配，需要执行对当前教学虚拟场景进行适应性的运行状态和或运行参数调整的操作。

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