一种基于VR的虚拟课堂教学实现方法、系统、介质和设备

本发明涉及vr交互领域，具体涉及一种基于vr的虚拟课堂教学实现方法、系统、介质和设备。

背景技术：

1、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。

2、然而，现有的虚拟课堂存在以下问题：虚拟课堂的课堂内容基于每一节课堂的学习目标设置，在与用户的交互过程中，无法根据不同学习水平的用户进行单独的交互内容的调整，使得整个虚拟课堂的交互特性无法得到最大化利用，课堂教学质量提升缓慢。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明提供了一种基于vr的虚拟课堂教学实现方法、系统、介质和设备，解决了现有的虚拟课堂的课堂内容无法根据不同学习水平的用户进行单独的交互内容的调整。

2、为实现上述目的，在第一方面，本发明提供一种基于vr的虚拟课堂教学实现方法，包括：

3、获取用户信息，根据用户信息生成虚拟角色以及与用户信息相匹配的虚拟关卡组，用户信息包括当前用户在当前课堂的学习目标要求、当前用户的学习水平以及当前用户的历史学习评估成绩，虚拟关卡组包括预设数量的按照学习难度顺序排列的虚拟关卡，每一虚拟关卡内含有多个任务内容，每一任务内容对应一个任务分值，任务内容中包含有多个任务交互组，每一任务交互组包含有与虚拟角色相匹配的一个交互内容，交互内容为语音交互、动作交互或文字交互中的至少一项；

4、实时获取虚拟角色在当前虚拟关卡中交互所产生的交互数据，并记为第一交互数据，第一交互数据包括虚拟用户的语音表达信息、动作表达信息以及文字表达信息中的至少一项；

5、根据第一交互数据确定当前用户对应的虚拟角色正在执行的任务内容以及任务交互组；以及

6、构建与每一任务内容相关联的任务数据库，任务数据库包含有当前任务内容的学习项目，学习项目包含有句段、词汇信息、字母、语法中的至少一项；

7、当第一交互数据包含有文字表达信息和/或语音表达信息时，对文字表达信息和/或语音表达信息进行语言评估，生成当前虚拟角色的学习强度预测值；

8、根据当前虚拟角色的学习强度预测值对当前的任务交互组的学习难度进行调整，以更新当前任务交互组的交互内容，并从任务数据库中获取学习难度调整后的任务交互组进行更新，以及实时接收当前虚拟角色与调整后的任务交互组进行交互时生成的第二交互数据；

9、获取虚拟角色完成单个任务内容所需要的时间，并根据时间生成相应的任务分值；以及获取虚拟角色完成单个任务内容对应的全部的交互数据，记为第三交互数据，根据第三交互数据生成当前任务内容的学习分值，并根据任务分值以及学习分值生成当前虚拟关卡的总分分值；

10、判断当前虚拟角色完成的虚拟关卡是否为虚拟关卡组中的最后一个关卡，若否则根据虚拟角色完成当前虚拟关卡的总分分值调整下一虚拟关卡的学习难度；

11、若为最后一个关卡，则获取当前课堂的学习目标要求，以及获取当前虚拟角色在完成虚拟关卡组中每一虚拟关卡的学习分值，基于当前虚拟角色在完成虚拟关卡组中每一虚拟关卡的学习分值生成当前虚拟角色的实际学习进度，判断实际学习进度是否满足当前课堂的学习目标要求；

12、若满足则将当前用户对应的实际学习进度上传；

13、若不满足则在当前虚拟关卡组中的最后一个关卡之后新增若干虚拟关卡，并根据当前虚拟角色完成当前虚拟关卡组中的虚拟关卡的总分分值，设定新增的若干虚拟关卡对应的学习难度。

14、在一些实施例中，当第一交互数据包含有文字表达信息和/或语音表达信息时，对文字表达信息和/或语音表达信息进行语言评估，生成当前虚拟角色的学习难度预测值包括：

15、判断第一交互数据是否包含文字表达信息，若是，则将文字表达信息记为第一文字表达信息，以及

16、判断第一交互数据是否包含语音表达信息，若是，则将语音表达信息转换成第二文字表达信息；

17、将第一文字表达信息与第二文字表达信息按照交互时间顺序整合形成待拆解文字表达信息；

18、对待拆解文字表达信息进行句段拆解，得到多个实际句段；

19、获取每一实际句段中的词汇信息以及当前实际句段的实际语法运用方式，词汇信息包括词组、单词的至少一项；

20、判断当前实际语法运用方式是否为当前词汇信息的正确语法运用方式；

21、若否，则校对实际语法运用方式与正确语法运用方式，得到第一失分点；以及

22、获取当前任务交互组的正确句段，并对当前实际句段进行校对，得到第二失分点；

23、根据第一失分点以及第二失分点生成学习强度预测值。

24、在一些实施例中，根据当前虚拟角色的学习强度预测值对当前的任务交互组的学习难度进行调整，以更新当前任务交互组的交互内容，并从任务数据库中获取学习难度调整后的任务交互组进行更新，以及实时接收当前虚拟角色与调整后的任务交互组进行交互时生成的第二交互数据包括：

25、获取当前正确句段对应的第一词汇等级，以及获取当前实际句段对应的第二词汇等级；

26、判断第一词汇等级与第二词汇等级是否一致；

27、若是，则获取第一失分点与第二失分点在学习强度预测值中的占比；

28、若第一失分点占比大于第二失分点，则在任务数据库中在线生成与当前正确句段的正确语法运用方式一致的若干语法训练句段；

29、基于若干语法训练句段重新生成并更新任务交互组的交互内容；

30、若第二失分点占比大于第一失分点，则：

31、对正确句段进行拆解，得到第一句段信息，第一句段信息包括当前正确句段的词汇信息；

32、在任务数据库中筛选与第一句段信息语义相同的第一替换词汇信息；

33、基于第一替换词汇信息生成若干第一训练句段，并根据若干第一训练句段重新生成并更新任务交互组的交互内容；

34、若否，则将第一词汇等级对应的词汇库、第二词汇等级对应的词汇库输入至训练完毕的神经网络模型中，神经网络模型的输出结果为第三词汇等级以及第三词汇等级对应的词汇库，第三词汇等级的难度介于第一词汇等级的难度与第二词汇等级的难度之间；

35、将第三词汇等级对应的词汇库补入任务数据库中，对实际句段进行拆解，得到第二句段信息，第二句段信息包括当前实际句段的词汇信息；

36、在任务数据库中筛选与第二句段信息语义相同的第二替换词汇信息；

37、基于第二替换词汇信息生成若干第二训练句段，并根据若干第二训练句段重新生成并更新任务交互组的交互内容。

38、在一些实施例中，根据当前虚拟角色的学习强度预测值对当前的任务交互组的学习难度进行调整，以更新当前任务交互组的交互内容，并从任务数据库中获取学习难度调整后的任务交互组进行更新，以及实时接收当前虚拟角色与调整后的任务交互组进行交互时生成的第二交互数据还包括：

39、获取多个虚拟角色在完成同一虚拟关卡内相邻的两个任务交互组时所产生的两个交互数据的时间差值；

40、将多个时间差值按照时间先后顺序排列，对相邻的两个时间差值再进行作差运算，得到时间差值的变化量；

41、判断时间差值的变化量是否置于预设变化范围内，若否，则根据时间差值的梯度变化适应性增加当前虚拟角色在完成任务交互组时的提示信息数量。

42、在一些实施例中，方法还包括：

43、获取分组标签集合，分组标签集合中包含有多个分组标签，每一分组标签对应于一个分组方式；

44、获取当前课堂的全部虚拟角色的实际学习进度；

45、根据分组标签集合以及多个实际学习进度生成学习小组配置信息，根据学习小组配置信息对所有虚拟角色进行分组，生成多个学习小组，每个学习小组包含有多个虚拟角色；

46、对每个学习小组执行如下步骤：

47、获取当前分组的学习目标，并根据当前分组的学习目标生成当前学习小组对应的任务交互组；

48、执行当前任务交互组时，根据当前学习小组内的虚拟角色的实际学习进度生成虚拟角色的发言顺序表，发言顺序表包括已发言序列以及待发言序列；

49、按照发言顺序表中的待发言序列的顺序抽出第一顺位的虚拟角色进行发言，以及在当前虚拟角色发言结束后将其从待发言序列调入已发言序列顺序；

50、逐一抽取待发言序列中的虚拟角色进行发言，直至待发言序列为空集，再将已发言序列的所有虚拟角色重新调入待发言序列；

51、在当前任务交互组执行完毕后，执行下一任务交互组，并重复以上步骤。

52、在一些实施例中，按照发言顺序表中的待发言序列顺序抽出第一顺位的虚拟角色进行发言还包括：

53、实时记录当前任务交互组中，每一虚拟角色在发言时的发言数据，并将虚拟角色与其对应的发言数据映射存储至当前任务交互组的交互数据中；

54、对每一虚拟角色的发言数据进行语言评估，以生成当前虚拟角色在当前任务交互组中的小组学习分值；

55、在执行下一任务交互组之前还包括：

56、获取前一任务交互组的中每一虚拟角色的小组学习分值，在待发言序列中按照小组学习分值从低到高顺序排列虚拟角色；以及

57、计算小组学习分值最高值与小组学习分值最低值之间的分值差值，若分值差值大于预设分值范围，则增加当前小组学习分值最低值的虚拟角色在剩余任务交互组中的发言次数。

58、在一些实施例中，方法包括：

59、设置待切换镜头集合和已切换镜头集合，待切换镜头集合中包含多个待切换镜头，每一待切换镜头与一个虚拟角色相对应；

60、在第一虚拟角色发言时，从待切换镜头集合中获取第一虚拟角色对应的第一待切换镜头，并在当前学习小组的所有虚拟角色的可穿戴设备中显示第一待切换镜头；

61、检测是否满足镜头切换条件，若是则从待切换镜头集合中选取第二虚拟角色对应的第二待切换镜头在当前学习小组的所有虚拟角色的可穿戴设备中显示，并将第一待切换镜头从待切换镜头集合移入已切换镜头集合；

62、在待切换镜头集合中所有待切换镜头都被移入已切换镜头集合中后，将所有已切换镜头集合中的镜头重新移入待切换镜头集合；

63、镜头切换条件包括以下情形中的任一项：

64、第一虚拟角色的发言持续时间超过预设时长；

65、第一虚拟角色发言结束；

66、除第一虚拟角色以外的其他虚拟角色进行发言；

67、学习小组中新增或减少小组虚拟角色对应的虚拟角色。

68、在第二方面，本发明还提供一种基于vr的虚拟课堂教学实现系统，包括服务端以及可穿戴设备，服务端用于执行第一方面所述的方法；可穿戴设备与服务端建立通讯连接，可穿戴设备用于供用户与服务端进行交互。

69、在第三方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器执行时实现在第一方面所述的方法。

70、在第四方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机程序指令，其中，所述一条或多条计算机程序指令被所述处理器执行以实现在第一方面所述的方法。

71、区别于现有技术，上述技术方案中，获取用户信息，根据用户信息生成虚拟角色以及与用户信息相匹配的虚拟关卡组，虚拟关卡组包括预设数量的按照学习难度顺序排列的虚拟关卡，每一虚拟关卡内含有多个任务内容，每一任务内容对应一个任务分值，任务内容中包含有多个任务交互组，每一任务交互组包含有与虚拟角色相匹配的一个交互内容，交互内容为语音交互、动作交互或文字交互中的至少一项；实时获取虚拟角色在当前虚拟关卡中交互所产生的交互数据，当第一交互数据包含有文字表达信息和/或语音表达信息时，对文字表达信息和/或语音表达信息进行语言评估，生成当前虚拟角色的学习强度预测值；根据当前虚拟角色的学习强度预测值对当前的任务交互组的学习难度进行调整，以更新当前任务交互组的交互内容，并从任务数据库中获取学习难度调整后的任务交互组进行更新，以及实时接收当前虚拟角色与调整后的任务交互组进行交互时生成的第二交互数据；获取虚拟角色完成单个任务内容所需要的时间，并根据时间生成相应的任务分值；以及获取虚拟角色完成单个任务内容对应的全部的交互数据，记为第三交互数据，根据第三交互数据生成当前任务内容的学习分值，并根据任务分值以及学习分值生成当前虚拟关卡的总分分值；判断当前虚拟角色完成的虚拟关卡是否为虚拟关卡组中的最后一个关卡，若否则根据虚拟角色完成当前虚拟关卡的总分分值调整下一虚拟关卡的学习难度；若为最后一个关卡，则获取当前课堂的学习目标要求，以及获取当前虚拟角色在完成虚拟关卡组中每一虚拟关卡的学习分值，基于当前虚拟角色在完成虚拟关卡组中每一虚拟关卡的学习分值生成当前虚拟角色的实际学习进度，判断实际学习进度是否满足当前课堂的学习目标要求；若满足则将当前用户对应的实际学习进度上传；若不满足则在当前虚拟关卡组中的最后一个关卡之后新增若干虚拟关卡，并根据当前虚拟角色完成当前虚拟关卡组中的虚拟关卡的总分分值，设定新增的若干虚拟关卡对应的学习难度。上述技术方案中通过对用户的第一交互数据进行评估得到学习强度预测值，基于学习强度预测值对当前虚拟角色正在进行的任务交互组进行更新，以实现虚拟角色在交互过程中对学习强度的实时调节，不仅如此，针对虚拟关卡组，通过对总分分值的判断实现对同一虚拟关卡组中下一虚拟关卡的难度调节，以及对同一虚拟关卡组中虚拟关卡数量的动态调节，使得每个虚拟角色都能够获得符合自己学习效率的虚拟关卡组，并在这一虚拟关卡组中进行交互式学习，提高每个虚拟角色的课堂学习效率，做到因材施教，兼顾各个虚拟角色的实际学习能力，发挥虚拟课堂的交互优势。

72、上述技术实现要素：相关记载仅是本发明技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本发明的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本发明的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本发明的具体实施方式及附图进行说明。