一种自适应课程控制方法和系统与流程

本发明涉及控制领域，具体涉及一种自适应课程控制方法和系统。

背景技术：

虚拟现实技术具有交互性、构想性以及沉浸性等多重显著特征，理想的虚拟现实环境使用户难以分辨真假，从而全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，如同在现实世界中的感觉一样。

随着虚拟现实技术的不断发展，虚拟现实技术在教育教学中的应用也日益广泛。针对于教育事业来说，虚拟现实技术能够将三维空间的概念清楚地表示出来，使学习者直接、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互作用，并通过多种形式参与到对象的发展变化过程中去，从而获得最大的控制和操作整个环境的自由度。这种呈现多维度信息的虚拟学习和培训环境，将为参与者以最直观、最有效的方式掌握一门新知识、新技能提供前所未有的新途径。

然而，现有的虚拟现实管理系统，仅能够对虚拟产品对象进行通用的设置与控制，完成基本的管理，不能专门针对课堂发挥出虚拟现实技术交互性的优势。因此，现有虚拟现实课堂，课堂内容千篇一律，组织形式单一，通常由老师用统一的课堂控制软件开关设备来达到课堂控制的目的，并未发挥出虚拟现实技术交互性的优势，从而导致现有虚拟现实课堂不具备分层教学、自适应学习的教学模式，不能使学生获得更加人性化、更加具有针对性的课堂学习体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种自适应课程控制方法和系统，解决了现有虚拟现实技术在教育教学领域的应用过程中，无法发挥虚拟现实技术的交互性优势，使得虚拟场景中的对象处理过程受现有数据传递模型局限，从而不能使学生获得更加人性化、更加具有针对性的课堂学习体验的问题。

本发明实施例提供的一种自适应课程控制方法包括：

通过课程脚本形成课程，根据预置分组策略，建立完成相应课程的课堂组织结构；

根据课堂组织结构，虚拟现实管理系统初始化课程的教学场景，并与学生进行交互；

根据课程进行中反馈的交互数据进行课程进程调度；

收集课程脚本的执行数据，形成课程全局数据，对每个课程的执行结果预分类；

根据课程的预分类数据的分类概率，形成学生的综合素质评价信息。

本发明实施例提供的一种自适应课程控制系统包括：

生成组织架构模块100，用于通过课程脚本形成课程，根据预置分组策略，建立完成相应课程的课堂组织结构。

实际执行模块200，用于根据课堂组织结构，虚拟现实管理系统初始化课程的教学场景，并与学生进行交互。

判定模块300，用于根据课程进行中反馈的交互数据进行课程进程调度。

分类预处理模块400，用于收集课程脚本的执行数据，形成课程全局数据，对每个课程的执行结果预分类。

综合素质评价模块500，用于根据课程的预分类数据的分类概率，形成学生的综合素质评价信息。

本发明实施例提供的自适应课程控制方法和系统，充分应用了虚拟现实技术的交互性的优势，使虚拟现实课堂中的教学对象处理过程具备多态适应性，具备了分层教学、自适应学习的教学模式，从而使学生获得更加人性化、更加具有针对性的课堂学习体验。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的一种自适应课程控制方法的流程示意图。

图2所示为本发明一实施例提供的一种自适应课程控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明一实施例提供的一种自适应课程控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明一实施例提供的一种自适应课程控制方法的具体步骤包括：

步骤10：通过课程脚本形成课程，根据预置分组策略，建立完成相应课程的课堂组织结构。

步骤20：根据课堂组织结构，虚拟现实管理系统初始化课程的教学场景，并与学生进行交互。

步骤30：根据课程进行中反馈的交互数据进行课程进程调度。

步骤40：收集课程脚本的执行数据，形成课程全局数据，对每个课程的执行结果预分类。

步骤50：根据课程的预分类数据的分类概率，形成学生的综合素质评价信息。

在本发明实施例中，通过根据实际情况建立课堂组织结构，利用虚拟现实管理系统进行交互教学，教学完毕后对学生作出评价的方式，充分发挥虚拟现实技术交互性的优势，使虚拟现实课堂具备了分层教学、自适应学习的教学模式。

继续参照图1，在本发明一实施例中，步骤10还包括具体步骤如下：

步骤11：建立与教学场景的对象关联的课程脚本。

在步骤11中，课程脚本的具体表现形式根据教学内容由教师根据实际情况自由设置，不同的学科可能涉及不同的课程脚本。比如，语文老师要根据《遥远的恐龙世界》的课文内容上一堂语文课，该语文课中包含识字任务，具体识字内容为“翼龙、梁龙、霸王龙”，此时，在课程脚本的设置中，教师可以设定识字任务的先后顺序为先学习“翼龙”、再学习“梁龙”、最后学习“霸王龙”，并在相应的课程脚本中分别设置多组关于翼龙、梁龙、霸王龙的影像资料，以充分调动学生的积极性，加强学生的认知能力，使学生的记忆更加深刻。

又比如，数学老师要上一堂关于加减法的数学课，该数学课中包含十以内加减法和二十以内加减法的算数任务，教师在课程脚本的设置中设定十以内加减法和二十以内加减法两个学习模块，每一学习模块中都包含足够的讲解内容及相应的练习题，学生首先学习十以内加减法，合格之后再学习二十以内加减法。

在本发明一实施例中，教师可以根据具体的实际情况(包括课程大纲和个人关注点)设计课程脚本的每一个步骤，以及每一个步骤中的场景对象，避免了教学场景千篇一律的现象，使教学场景以及其组织形式更加丰富，更加人性化，能够充分达到因材施教的目的。

步骤12：设置课程脚本执行过程的关键参数；形成课程的知识点列表。

步骤12中提及的知识点列表根据课程脚本执行过程的关键参数去形成，关键参数包括当前知识点传递率、留存率、预加权系数等参数，其中，传递率根据相应步骤执行结果设置，留存率根据后续步骤数量设置，预加权系数根据本课程脚本复杂程度设置。具体地，传递率指的是知识点的变换速率。传递率的值由教师主观设定，其具体值与学生机敏程度成正比，比如，待上课的学生群组中的学生反应速度均值很高，则传递率的值可相应设定的高一些；待上课的学生群组中的学生反应速度均值一般，则传递率的值可相应设定的低一些。

留存率指的是知识点的留存量与总量的比值。在实际应用过程中，知识点可以在展示过一遍或数遍之后自动删除或者始终保留，删除或保留由学生的学习情况以及留存率决定。其中，留存率的值由教师主观设定，其具体值与学生记忆能力成反比，比如，待上课的学生群组中的学生记忆能力均值很高，则留存率的值可相应设定的低一些；待上课的学生群组中的学生记忆能力均值一般，则留存率的值可相应设定的高一些。

预加权系数值也是由教师主观设定，比如，教师可以根据知识点的具体情况，将疑难知识点的预加权系数设定的高一些，将简单知识点的预加权系数设定的低一些。另外，其他有助于充分适应学生学习的、需要教师主观设定的数值，都可以通过预加权系数实现。

在本发明一实施例的具体应用过程中，建立知识点列表为x＝{x1,x2,x3,……xn}，xi(i＝1,2,……n)表示具体知识点的特征值，xi的具体值由公式xi＝sum(xai*xpai+xbi*xpbi+……)得出，其中xai表示传递率，xbi表示留存率，xpji表示预加权系数。

在本发明实施例中，通过对知识点的传递率、留存率、预加权系数等一系列参数的设置，充分提高了教学场景的适应性，使学生获得更加人性化、更加具有针对性的课堂学习体验。

步骤13：通过知识点的课程脚本形成课程，根据预置分组策略，建立相应课程的临时教学群组。

在步骤13中，预置分组策略中包括群组规模和分组相性依据，其中，群组规模以人为单位进行计算；分组相性依据包括性格、预接受度等参数。

在本发明一实施例的实际应用过程中，虚拟现实管理系统接受教师导入的学生信息列表，该学生信息列表中包括学生代码、性别、预接受度、性格、固定小组特征码等相关信息，用以作为生成临时教学群组的参考数据。其中，固定小组特征码指的是个体学生在班级或集体中固定的群组标识，比如，全班按照最近一次的考试成绩分为六个组，按照成绩由高到低将每个组按照1、2、……、6的序号来进行标识，每个组中的学生获得与所在组一致的固定小组特征码。

在本发明实施例中，虚拟现实管理系统生成临时教学群组所依据的相性分类原则是在教师提供的分组相性依据的基础上建立的。比如，教师提供的分组相性依据仅有性格一项，则相性分类原则可以是按照学生性格的外向程度降序或升序排列。又比如，教师提供的分组相性依据包括性格和性别两项，则相性分类原则可以根据实际需求对两项分组相性依据进行加权计算后分组，具体情况不再赘述。

根据具体的相性分类原则以及教师提供的分组数据对学生进行分组，有助于针对学生特性建立更加精准、科学的临时教学群组，为更加合理、科学的开展教育教学工作提供了前提。

应当理解，在本发明实施例中，同一学生可以属于多个临时教学群组。比如，一名外向的男学生，在分组过程中，既可以属于按照性格分组的外向组，又可以属于按照性别分组的男生组。同一学生可以属于多个临时教学群组，拓宽了学生的学习面、使学生学到的知识更加丰富，从一定程度上加强了教育教学的有益效果。

步骤14：通过临时教学群组，建立完成相应课程的课堂组织结构。

在本发明一实施例中，建立的课堂组织结构为c{yi}＝{y1,y2,y3,……yn}(i＝1,2,……n)，其中yi表示临时教学群组，群组设计依据包括学生代码yami、性别ybi、预接受度yci、性格ydi、固定小组特征码yei等按照加权系数c(ypji)＝{0,1}组成若干差异化教学小组

应当理解，在本发明一实施例中，各临时教学群组内的学生的vrs(虚拟现实终端)交互呈现内容是一致的，各临时教学群组间的虚拟现实终端交互呈现内容是不一致的。其中，各临时教学群组间的虚拟现实终端交互呈现内容的差异包括提示信息、建模方式、场景元素等方面的差异。比如，建模方式可以分为质量优先的精模、速度优先的简模。不同的临时教学群组设置不同的交互呈现内容，充分利用了虚拟现实技术的交互性在教育教学方面的优势，达到了因材施教的目的。

在本发明一实施例中，步骤20中还包括如下具体步骤：

步骤21：虚拟现实管理系统根据课堂组织结构初始化教学场景，形成课程执行的场景对象。

在本发明一实施例中，初始化教学场景包括对教学场景中的知识点进行赋值，比如，在上述的语文识字任务中，将翼龙赋值为“1”，梁龙赋值为“2”，霸王龙赋值为“3”，从而便于计算机后续的教学处理与计算过程。

步骤22：将场景对象推送至课堂内的虚拟现实终端呈现，虚拟现实终端完成课程的人机交互。

在步骤22中，人机交互的方式包括但不限于坐标匹配、手柄互动、手势识别等方式。

在本发明一实施例中，步骤30中还包括如下具体步骤：

步骤31：虚拟现实管理系统接受虚拟现实终端采集的学生交互信息，当判断交互信息是否正确时，判决结果为正确。

虚拟现实管理系统根据知识点列表、课堂组织结构等课堂实时数据进行计算并得出结果值，与预设场景阈值比较，作为判决进入下一教学场景或重复当前教学场景的依据。比如，临时教学群组中共有六名学生进行识字任务，预设场景阈值为“不少于四人完成”，任务结束后虚拟现实管理系统进行判决，当只有三人完成任务时，不能通过，需要重复当前教学场景进行重新学习；当有五人完成任务时，可以通过，继续进入下一教学场景学习。利用虚拟现实管理系统对教学结果进行判决，可以及时检验学生的学习成效，在发现学生的学习成效不理想时，可以及时重复教学进行补救，真正建立了自适应学习的教学模式。

步骤33：虚拟现实管理系统向虚拟现实终端推送下一教学场景或退出。

举例说明，在幼儿认知练习的一教学场景中具体包括在规定时间内移动翼龙至天空，移动梁龙至水中，移动霸王龙至草丛三个教学任务，若全部按时完成可得a，部分完成得b，全部未完成得c。每一学生在每一教学场景中都获得一相应的评价值，并且根据重要性、难易程度等数据为每一教学场景设置不同的权重，当所有教学场景播放完毕，对每一学生的得分进行综合计算，得出综合素质评价结果。得出的综合素质评价结果可以作为进行下次教学的临时教学群组的分组依据，有助于构建更加合理的课堂组织结构，同时，对于实时了解学生的具体学习情况也能产生积极效果。

在本实施例中，虚拟现实管理系统通过接受教师按照课程大纲及个人关注点设计的课程脚本，以及教师预设的当前知识点相关参数建立相应的知识点列表，以及按照相性分类原则建立临时教学群组，从而建立起课堂组织结构，并将课堂组织结构与虚拟现实技术相结合，生成教学场景与学生进行交互，并对交互结果进行判定，并且在学生通过当前教学场景之后对该学生作出综合素质评价，本发明实施例提供的自适应课程控制方法充分利用了虚拟现实技术的交互性的优势，使学生获得了更具人性化、更具针对性的课堂学习体验。

应当注意，在本发明一实施例中，步骤30中还包括步骤32，具体地为：

步骤32：虚拟现实管理系统对课程形成评估数据，修改课程。

在步骤32中，对课程的评估以虚拟现实终端的反馈特征值和/或虚拟现实管理系统的反馈特征值为依据。通过对课程进行评估操作，有助于使教学场景的设置更加趋于合理，避免教学场景与临时教学群组的不匹配教学，从而降低教学质量的问题。

在本发明一实施例中，根据知识点列表、课堂组织结构、课程评估等课堂实时数据的特征训练值作为判决依据，适时调整教学场景的播放顺序和/或与教学场景相适应的临时教学群组，以充分达到合理、科学地进行分层教学的目的。

在本发明一实施例中，每一教学场景任务通过时，虚拟现实管理系统还需要识别该教学场景中是否包含队尾特征符，以确定是否结束教学。其中，识别队尾特征符的算法包括但不限于哈希算法，容易想到，其他任何能够实现识别功能的算法均可以应用到本发明实施例中，在此不再进行一一赘述。

在上述实施例的基础上，延伸出本发明另一实施例，在本发明另一实施例中，将上述实施例的步骤31进一步延伸为步骤31’(图中未示出)，具体为：

步骤31’：虚拟现实管理系统接受虚拟现实终端采集的学生交互信息，当判断交互信息是否正确时，判决结果为不正确。

此时，虚拟现实管理系统自动重复步骤22，使学生重新进行当前教学场景的学习，并重新进行判定，以及启动后续步骤。

在本实施例中，当学生的考核判决结果为不正确时，通过重复当前教学场景，让学生重新进行学习的方式能够使学生充分掌握当前教学场景的相关知识点，从而为进入下一教学场景作充分准备。

应当理解，本发明实施例提供的自适应课程控制方法中，具有强制暂停或强制退出选项，比如，当正在利用教学场景进行学习的学生突然想去洗手间，此时，可通过强制暂停或强制退出选项暂停或结束当前教学场景，教师的控制端也会同时收到情况通知，直到学生可以继续学习时，教学场景依照指令进行恢复。

在本发明一实施例中，步骤40中对课程的执行结果进行预分类时，采用朴素贝叶斯算法进行分类预处理，朴素贝叶斯算法的快速、易于训练优势运用到本发明实施例提供的自适应课程控制方法中能够为课程快速适应对象人群提供有力保障，提高了本发明实施例的自适应课程控制方法的实用性。

图2所示为本发明一实施例提供的一种自适应课程控制系统的结构示意图。如图2所示，本发明一实施例提供的自适应课程控制系统包括：

生成组织架构模块100，用于通过课程脚本形成课程，根据预置分组策略，建立完成相应课程的课堂组织结构。

实际执行模块200，用于根据课堂组织结构，虚拟现实管理系统初始化课程的教学场景，并与学生进行交互。

判定模块300，用于根据课程进行中反馈的交互数据进行课程进程调度。

分类预处理模块400，用于收集课程脚本的执行数据，形成课程全局数据，对每个课程的执行结果预分类。

综合素质评价模块500，用于根据课程的预分类数据的分类概率，形成学生的综合素质评价信息。

继续参照图2，在本发明一实施例中，本发明一实施例提供的自适应课程控制系统的生成组织架构模块100具体包括：

生成课程脚本模块110，用于建立与教学场景的对象关联的课程脚本。

建立知识点列表模块120，用于设置课程脚本执行过程的关键参数；形成课程的知识点列表。

生成临时教学群组模块130，用于通过知识点的课程脚本形成课程，根据预置分组策略，建立相应课程的临时教学群组。

建立课堂组织结构模块140，用于通过临时教学群组，建立完成相应课程的课堂组织结构。

继续参照图2，在本发明一实施例中，本发明一实施例提供的自适应课程控制系统的实际执行模块200具体包括：

初始化教学场景模块210，用于虚拟现实管理系统根据课堂组织结构初始化教学场景，形成课程执行的场景对象。

交互呈现模块220，用于将场景对象推送至课堂内的虚拟现实终端呈现，虚拟现实终端完成课程的人机交互。

继续参照图2，在本发明一实施例中，本发明一实施例提供的自适应课程控制系统的判定模块300具体包括：

判决模块310，用于虚拟现实管理系统接受虚拟现实终端采集的学生交互信息，当判断交互信息是否正确时，判决结果为正确。

执行判决模块330，用于虚拟现实管理系统向虚拟现实终端推送下一教学场景或退出。

在本发明一实施例中，判定模块300还包括：

评估模块320，用于虚拟现实管理系统对课程形成评估数据，修改课程。

在上述实施例的基础上，延伸出本发明另一实施例，在本发明另一实施例中，将上述实施例的判决模块310进一步延伸为判决模块310’(图中未示出)，具体为：

判决模块310’，用于虚拟现实管理系统接受虚拟现实终端采集的学生交互信息，当判断交互信息是否正确时，判决结果为不正确。

此时，虚拟现实管理系统自动重复交互呈现模块220，使学生重新进行当前教学场景的学习，并重新进行判定，以及启动后续模块。

应当注意，尽管出于简化说明的目的将本发明所述的方法表示和描述为一连串动作，但是应理解和认识到要求保护的主题内容将不受这些动作的执行顺序所限制，因为一些动作可以按照与这里示出和描述的顺序不同的顺序出现或者与其它动作并行地出现，同时一些动作还可能包括若干子步骤，而这些子步骤之间可能出现时序上交叉执行的可能。

应当理解，尽管在上文的详细描述中提及了装置的若干模块或单元，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本发明的示例性实施方式，上文描述的两个或更多模块/单元的特征和功能可以在一个模块/单元中实现，反之，上文描述的一个模块/单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块/单元来实现。此外，上文描述的某些模块/单元在某些应用场景下可被省略。

还应当理解，为了不模糊本发明的实施方式，说明书仅对一些关键、未必必要的技术和特征进行了描述，而可能未对一些本领域技术人员能够实现的特征做出说明。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。