一种虚拟现实教学系统及教学互动方法

本发明涉及虚拟现实教学，具体为一种虚拟现实教学系统及教学互动方法。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，虚拟现实作为新兴的交互式教学技术，逐渐成为探索未来教育的新途径。虚拟现实教学是指利用虚拟现实技术为学生提供一个全新的、沉浸式的学习环境，使学生能够通过身临其境的体验来获取知识、技能和情感体验。虚拟现实教学具有沉浸式学习体验、互动性强、个性化学习、安全性高和可拓展性强的特点。虚拟现实技术可以为学生提供一个真实感极强的虚拟环境，使学生能够身临其境地参与到学习过程中。这种沉浸式的学习体验有助于提高学生的学习兴趣和积极性，从而提高学习效果。学生可以通过与虚拟环境中的物体、场景和人物进行互动来获取知识。这种强互动性有助于培养学生的动手能力和创造力，同时也有助于提高学生的沟通能力和团队协作能力。虚拟现实教学方法根据每个学生的兴趣、需求和能力进行个性化设计，为学生提供定制化的学习资源和教学方案。这种个性化学习有助于激发学生的学习潜能，提高学生的学习成绩。针对生物化学知识教学，虚拟现实教学可以模拟各种危险环境和实验操作，使学生在安全的虚拟环境中进行学习和实践。这种安全性高的特点有助于降低实验成本，减少实验风险，同时也有助于培养学生的安全意识和自我保护能力。虚拟现实技术具有很强的可扩展性，能够根据教学内容和教学目标进行灵活调整和优化。这种可扩展性强的特点有助于教师根据学生的实际情况进行教学改革，提高教学质量。虚拟现实教学作为一种新型的教育方式，具有很高的潜力和价值。随着虚拟现实技术的不断发展和完善，相信虚拟现实教学将在未来的教育领域发挥越来越重要的作用，为培养更多优秀人才提供有力支持。

2、目前，传统虚拟现实教学系统设备成本较高，无法匹配到每个班级每个学生，设备普及率低导致学生在虚拟环境之间的互动仍然有限，无法像在真实环境中进行丰富的社交互动，沉浸式学习效果不理想，并且在使用虚拟现实设备时，学生需要固定在一个位置上，限制了移动性和灵活性。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种虚拟现实教学系统及教学互动方法，具备沉浸式交互学习效果佳、灵活打卡教学点学习效率高等优点，解决了传统虚拟现实教学系统设备普及率低沉浸式效果不佳，使用设备移动不灵活的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种虚拟现实教学系统，包括任务管理模块、虚拟教学模块和综合测试模块；

5、所述任务管理模块包括教师单元和学生单元，所述教师单元通过网络连接教师端管理设备采集任务数据集，并通过网络传输至任务管理模块，所述任务管理模块根据任务数据集特征对其进行编号，并通过网络传输至学生单元，所述学生单元通过网络连接学生端虚拟现实设备采集学生数据集，并通过网络传输至任务管理模块，所述任务管理模块根据学生数据集特征对其进行编号，所述任务管理模块通过网络连接虚拟教学模块；

6、所述虚拟教学模块通过网络连接数据库建立参考数据集，并进行编号，所述参考数据集由参考学科数据集、参考测试数据集和参考评分数据集组成，所述虚拟教学模块包括并列教学单元和从属教学单元，所述并列教学单元根据学生数据集和参考数据集，计算生成并列集合bljh，并保存至虚拟教学模块，所述从属教学单元根据学生数据集和参考数据集，计算生成从属集合cojh，并保存至虚拟教学模块，所述虚拟教学模块通过网络连接教师端管理设备、学生端虚拟现实设备和综合测试模块；

7、所述综合测试模块包括测试单元和评分单元，所述测试单元根据任务数据集、参考数据集、并列集合bljh和从属集合cojh，计算生成测试数据组cesj，并通过网络传输至学生端虚拟现实设备，所述评分单元通过网络连接学生端虚拟现实设备采集答卷数据集进行编号，对比参考数据集进行评分，并通过网络传输至教师端管理设备和学生端虚拟现实设备。

8、优选的，所述任务管理模块根据任务数据集特征对其进行编号，所述任务数据集编号为rw1、rw2、rw3、...rwn，所述任务管理模块根据学生数据集特征对其进行编号，所述学生数据集编号为xs1、xs2、xs3、...xsn。

9、优选的，所述虚拟教学模块根据参考数据集特征对参考学科数据集、参考测试数据集和参考评分数据集进行编号，所述参考数据集编号为ckxk、ckcs和ckpf。

10、优选的，所述并列教学单元根据学生数据集和参考学科数据集，计算生成并列集合bljh，其计算公式如下：

11、

12、公式中，bljh表示并列集合，表示学生数据集中任意一名学生完成参考学科数据集并列知识点1的进度集合，表示学生数据集中任意一名学生完成参考学科数据集并列知识点2的进度集合，表示学生数据集中任意一名学生完成参考学科数据集并列知识点3的进度集合。

13、优选的，所述从属教学单元根据学生数据集和参考学科数据集，计算生成从属集合cojh，，其计算公式如下：

14、

15、公式中，cojh表示从属集合，表示学生数据集中任意一名学生完成参考学科数据集总知识点的进度集合，学生数据集中任意一名学生完成参考学科数据集细分知识点的进度集合。

16、优选的，所述测试单元根据任务数据集、参考测试数据集、并列集合bljh和从属集合cojh，计算生成测试数据组cesj，其计算公式如下：

17、

18、公式中，cesj表示测试数据组，cojh表示学生数据集中所有学生完成参考学科数据集从属知识点的进度集合，bljh表示学生数据集中所有学生完成参考学科数据集多个并列知识点的进度集合，c表示学科知识点相关的基础题型，表示根据所有学生实际学习进度集合计算得出的参考学科数据集对应的所有测试题型。

19、优选的，所述评分单元根据答卷数据集特征对其进行编号，所述答卷数据集编号为djx1、djx2、djx3、...djxn。

20、优选的，所述评分单元根据答卷数据集，对比参考评分数据集进行评分，其评分算法公式如下：

21、

22、公式中，djxn表示任意一名学生的答卷数据，pfxn表示该学生答卷数据中正确得分部分对应参考评分数据集所得出的具体评分。

23、优选的，一种虚拟现实教学互动方法，包括以下步骤：

24、步骤一、教师通过教师端管理设备设置多个知识点的课堂学习任务，组成任务数据集传输至教师单元和任务管理模块；

25、步骤二、任务管理模块将任务数据集传输至学生单元，每名学生通过学生端虚拟现实设备访问学生单元查看课堂学习任务，同时学生单元根据学生数量采集对应的学生数据集，并进行编号后传输至虚拟教学模块；

26、步骤三、虚拟教学模块通过并列教学单元和从属教学单元根据学生数据集和参考数据集，计算生成并列集合bljh和从属集合cojh，并传输至教师端管理设备、学生端虚拟现实设备和综合测试模块；

27、步骤四、综合测试模块通过测试单元根据任务数据集、参考数据集、并列集合bljh和从属集合cojh，计算生成测试数据组cesj，并通过网络传输至学生端虚拟现实设备，等待学生填写答案数据；

28、步骤五、评分单元通过网络连接学生端虚拟现实设备采集答卷数据集进行编号，对比参考数据集进行评分，并通过网络传输至教师端管理设备和学生端虚拟现实设备。

29、优选的，所述并列教学单元和从属教学单元不具有主次等级关系，所述并列教学单元和从属教学单元均设置有mr投屏设备，所述测试单元优先级高于评分单元。

30、与现有技术相比，本发明提供了一种虚拟现实教学系统及教学互动方法，具备以下有益效果：

31、1、本发明通过教师单元连接教师端管理设备采集任务数据集，并通过网络传输至任务管理模块，任务管理模块通过学生单元连接学生端虚拟现实设备发布课堂学习任务，并根据学生数量采集学生数据集，虚拟教学模块通过并列教学单元和从属教学单元根据学生数据集和参考数据集，计算生成并列集合bljh和从属集合cojh，并传输至教师端管理设备、学生端虚拟现实设备和综合测试模块，方便教师监督管理每名学生学习打卡进度的同时，学生通过更加新颖的灵活打卡式学习，每次打卡都是对自己的肯定和鼓励，增强自信心和成就感，学习积极性更高，系统统计学生是否完整完成所有并列知识点的学习，将总知识点结合细分知识点的互动练习，学生通过虚拟现实设备沉浸式学习参与感强，利用模拟交互方式吸引注意力，更容易理解记忆知识点，沉浸式交互学习效果佳。

32、2、本发明通过并列教学单元和从属教学单元不具有主次等级关系，在虚拟现实设备有限的情况下，每名学生可以根据自己学习习惯灵活打卡不同教学点，避免了过长的排队时间，教学体验感佳吸引力强，灵活打卡教学点学习效率高，综合测试模块计算生成测试数据组cesj，以所有学生实际的学习进度制定测试题型，评分单元通过网络连接学生端虚拟现实设备采集答卷数据集进行编号，对比参考数据集进行评分，学生能够直观了解自己的学习进度和掌握程度，从而调整自己的学习方法和学习计划，更好的自我提升和培养学习能力，测试确保了每堂课所有学生掌握知识点的统一性，高效学习的同时保证了学习质量。