一种基于VR技术的实景互动教学管理系统及方法与流程

本发明涉及vr实景教学管理，具体为一种基于vr技术的实景互动教学管理系统及方法。

背景技术：

1、随着社会经济的快速发展，科技的飞速进步，人们的生活方式已经发生了改变，传统的教育方式也逐渐被新生代的教育方式所改变，远程教育是指使用电视及互联网等传播媒体的教学模式，它突破了时空的界限，在远程的任意地方，就可以自由的选择需要学习的内容进行学习，目前的远程教育通常由教师通过直播或者录播的方式进行授课，针对教学内容学生并不能联想到课堂中知识点的场景，导致教学积极性不高，现有技术中将vr技术与远程教育相结，能让用户身临其境进入虚拟场景，通过声音、全面影响感受气氛和氛围，空间感、距离感都会更有层次，但由于不同用户的身体素质不同，导致远程教育中预置的教学方案并不一定适用当前学生，进而使得相应教学方案中休息时间设定不合理，降低用户体验感，因此，需要一种基于vr技术的实景互动教学管理系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于vr技术的实景互动教学管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供如下技术方案：

2、一种基于vr技术的实景互动教学管理方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、获取待监测区域内vr教学体验用户的需求信息，结合对应vr教学体验用户的需求信息初步匹配相应教学资源；

4、s2、实时监测vr教学体验用户在体验周期内的状态分析报告，结合监测结果分析相应vr教学体验用户的疲劳情况，根据分析结果判断对应vr教学体验用户的学习效益情况；

5、s3、基于相应vr教学体验用户的学习效益情况，判断第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益达标情况，并结合判断结果分析对应vr教学体验用户与相应教学方案中预置中断时间是否匹配，根据分析结果生成预警信号；

6、s4、实时监测待监测vr教学体验用户的学习效益分析报告，接收分析报告中预警信号，并将对应vr教学体验用户与相应教学方案中预置中断时间进行校准。

7、进一步的，所述s1中的方法包括以下步骤：

8、步骤1001、获取待监测区域内vr教学体验用户的需求信息，将对应vr教学体验用户的需求报告记为集合a，

9、a＝[a1，a2，a3，...，an]，

10、其中an表示第n个vr教学体验用户的需求报告，n表示待监测区域内vr教学体验用户的个数，所述需求报告通过与相应用户进行交互调查得到；

11、步骤1002、提取第n个vr教学体验用户的需求报告，根据所述需求报告中的特征关键词，匹配符合第n个vr教学体验用户的教学方案，所述特征关键词为预设值，结合所述关键词在vr教学资源库中匹配符合第n个vr教学体验用户的教学方案，记为结合bn，

12、

13、其中表示vr教学资源库中符合第n个vr教学体验用户的第m个教学方案，m表示教学方案个数；

14、步骤1003、基于步骤1002匹配结果生成课程体验测试题，基于第n个vr教学体验用户针对课程体验测试题的测试结果捆绑最佳教学方案，其中vr教学资源库中每一个教学方案均标记相应评分区间，针对第n个vr教学体验用户的测试结果进行评分，并在vr教学资源库中筛选出符合第n个vr教学体验用户的最佳教学方案。

15、本发明通过获取待监测区域内vr教学体验用户的需求信息，提取相应需求报告中特征关键词，结合对应vr教学体验用户的初步测试结果匹配最佳教学方案，为后续分析所述最佳教学方案中采取的中断机制是否符合当前vr教学体验用户提供数据参照。

16、进一步的，所述s2中的方法包括以下步骤：

17、步骤2001、设定最佳教学方案体验周期为a天，提取最佳教学方案体验周期中vr教学体验用户任意一天的状态分析报告，将第n个vr教学体验用户第b天状态分析报告中数据信息记为集合其中b∈[1，a]，

18、

19、其中表示第n个vr教学体验用户第b天状态分析报告中第j节课堂中第i个时间节点对应的状态分析结果相应疲劳值，所述状态分析报告中包含多个课程体验监测报告，每个课程体验对应一节课程，将每节课程时长均匀划分成u个时间节点，1≤i≤u，

20、

21、其中表示第n个vr教学体验用户第b天状态分析报告中第j节课堂中重要知识点总时长，所述重要知识点为数据库预设值，表示第n个vr教学体验用户第b天状态分析报告中第j节课堂总时长，表示第n个vr教学体验用户第b天状态分析报告中第j节课堂中第i个时间节点前已学习时长，ω表示比例系数，所述比例系为数据库预设值，表示第n个vr教学体验用户第b-1天的睡眠时长，表示第n个vr教学体验用户平均睡眠时长，所述平均睡眠时长通过历史数据查询得到，表示第n个vr教学体验用户第b天状态分析报告中第j节课堂中的休息时长；

22、步骤2002、循环步骤2001得到第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂中不同时间节点的状态分析结果，

23、以点o为原点，以时间节点为x轴，以疲劳值为y轴，构建第一平面直角坐标系，在第一平面直角坐标系中，将第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂中不同时间节点的对应状态分析结果中相应疲劳值的坐标点进行标注，依次连接相邻两个坐标点，生成第一拟合折线，记为n1(x)，

24、在第一平面直角坐标系中将疲劳边界值所在值进行标注，生成第二拟合曲线，记为n2(x)，所述疲劳边界值为数据库预设值；

25、步骤2003、基于步骤2002的分析结果，判断第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益情况，记为

26、

27、其中表示比例系数，所述比例系数为数据库预设值。

28、本发明通过监测周期监测报告中对应vr教学体验用户的状态情况，计算对应vr教学体验用户在不同时间节点处的疲劳值，结合计算结果生成对应vr教学体验用户周期学习效益情况，为后续判断对应vr教学体验用户的学习效益值是否达标提供数据参照。

29、进一步的，所述s3中的方法包括以下步骤：

30、步骤3001、获取步骤2003中第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益分析结果，判断第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益达标情况，

31、若则表明第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益不达标，

32、若则第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益达标，其中τ和σ为数据库预设参数；

33、步骤3002、基于步骤3001的分析结果，判断对应vr教学体验用户与相应教学方案中预置中断时间是否匹配，结合判断结果生成预警信号，

34、当第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益不达标情况时，则表明第n个vr教学体验用户在第b天状态分析报告中存在疲劳学习状态，发出预警信号；

35、当第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益达标情况时，则表明第n个vr教学体验用户在第b天状态分析报告中不存在疲劳学习状态，不发出预警信号。

36、本发明通过判断对应vr教学体验用户的学习效益达标情况，并结合判断结果生成预警信号，为后续针对不达标情况对应的中断机制进行校准提供数据参照。

37、进一步的，所述s4中的方法包括以下步骤：

38、步骤4001、实时接收步骤3002中的分析结果，将对应vr教学体验用户与相应教学方案中预置中断时间进行校准，

39、以第j节课堂开始时间节点为起点，以预置休息时间为长度，构建线段x1，获取第j节课堂中重要知识点时间区段，并在线段x1中进行标记，

40、获取第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益不达标时的起始时间节点，以第j节课堂开始时间节点至所述时间节点对应的时间作为新的长度参考校准线段x1的时间节点，并以所述时间节点为切断点将线段x1划分成多个片段，将校准后的时间节点对第j节课堂中重要知识点时间区段的影响情况记为

41、

42、其中g(x1)表示线段切断个数，表示第e个片段对应的时间区段与第j节课中重要知识点时间区段的交集结果，若则若则表示第e个片段对应的时间区段中与第j节课中相应重要知识点时间区段交集个数，

43、表示第e个片段对应的时间区段是否真包含第j节课中相应重要知识点时间区段的判断结果，表示第j节课中第h个重要知识点时间区段中结束节点对应的时间与第e个片段对应时间区段中结束节点对应的时间的差值运算结果，若则若则

44、当时，反之

45、步骤4002、获取步骤4001的分析结果，若的运算结果等于与第j节课中相应重要知识点时间区段存在交集的片段个数，则将校准后的时间节点作为第n个vr教学体验用户的教学调整方案，

46、若的运算结果不等于与第j节课中相应重要知识点时间区段存在交集的片段个数，则将第n个vr教学体验用户第b天中第j节课堂的学习效益不达标时的起始时间节点向前推移s值，所述s为数据库预设值，循环步骤4001直至的运算结果等于第j节课堂中重要知识点时间区段的个数。

47、本发明通过实时校准对应vr教学体验用户相应教学方案中的中断机制，进而对相应vr教学体验用户的教学方案进行调整。

48、一种基于vr技术的实景互动教学管理系统，所述系统包括以下模块：

49、教学资源匹配模块：所述教学资源匹配模块用于获取待监测区域内vr教学体验用户的需求信息，结合对应vr教学体验用户的需求信息初步匹配相应教学资源；

50、用户状态分析模块：所述用户状态分析模块用于实时监测vr教学体验用户在体验周期内的状态分析报告，结合监测结果分析相应vr教学体验用户的疲劳情况，根据分析结果判断对应vr教学体验用户的学习效益情况；

51、预警信号生成模块：所述预警信号生成模块用于基于相应vr教学体验用户的学习效益情况，判断对应vr教学体验用户相应课堂的学习效益达标情况，并结合判断结果分析对应vr教学体验用户与相应教学方案中预置中断时间是否匹配，根据分析结果生成预警信号；

52、中断时间校准模块：所述中断时间校准模块用于实时监测待监测vr教学体验用户的学习效益分析报告，接收分析报告中预警信号，并将对应vr教学体验用户与相应教学方案中预置中断时间进行校准。

53、进一步的，所述教学资源匹配模块包括数据获取单元以及初步方案匹配单元：

54、所述数据获取单元用于获取待监测区域内vr教学体验用户的需求信息，提取所述vr教学体验用户的需求信息中特征关键词，并对提取的数据进行预处理；

55、所述初步方案匹配单元用于结合数据获取单元的分析结果，并结合对应vr教学体验用户初步测试结果匹配最佳教学方案。

56、进一步的，所述用户状态分析模块包括疲劳程度分析单元以及学习效益计算单元：

57、所述疲劳程度分析单元用于分析对应vr教学体验用户周期状态分析报告中不同时间节点的疲劳值；

58、所述学习效益计算单元用于结合疲劳程度分析单元的分析结果计算相应vr教学体验用户的课堂学习效益。

59、进一步的，所述预警信号生成模块包括效益判断单元以及预警信号生成单元：

60、所述效益判断单元用于实时监测学习效益计算单元的分析结果，结合监测结果判断对应vr教学体验用户的学习效益达标情况；

61、所述预警信号生成单元用于结合效益判断单元的分析结果生成预警信号。

62、进一步的，所述中断时间校准模块包括中断节点校准单元以及校准数据核验单元：

63、所述中断节点校准单元用于预警信号生成单元的分析结果实时校准中断节点；

64、所述校准数据核验单元用于结合中断节点校准单元的分析结果判断校准后的数据是否达标。

65、本发明通过监测vr教学体验用户在体验周期时上课状态，结合所述用户自身休息情况实时调整课堂中断休息机制，进而不仅提高了用户学习的效率，而且能够实现一次播放实现效益最大化，提高资源利用率。