【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及智慧教學，具體涉及一種基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)。
技術介紹
1、隨著計算機網絡技術的繁榮，大數據、云計算、物聯(lián)網等技術在越來越多的行業(yè)和領域中得到了應用。物聯(lián)網技術為數據的傳輸和共享提供了良好支撐，而vr技術則提供了沉浸式的交互體驗。將物聯(lián)網技術與vr技術結合，可以構建基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，實現智慧教學，將3d實驗模型以虛擬現實的方式展示給學生，更加形象生動，極大地提高授課質量，且不受實驗條件和實驗設備的約束。
2、現有技術中，例如專利公開號cn109637219a公開了一種基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，通過進行相應3d模型展示，能夠代替實驗設備的部署。但物聯(lián)網與vr的結合也能模擬實驗過程，讓學生在虛擬現實中進行實驗，取替高成本的實驗器材或耗材，例如通過機器人vr模擬進行微創(chuàng)手術訓練等。虛擬現實中實驗除能夠減少實驗器材或耗材成本外，由于實驗過程是模擬的，因此能夠對現有的實驗過程進行增強，達到更好的實驗效果。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術提供一種基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，能夠通過vr模擬教學實驗過程，使教師能夠通過拖動虛擬現實時間軸進行更好的指導。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，包括：
3、vr模塊：用于通過佩戴獲取vr場景；
4、實驗模擬模塊：用于構造教學實驗的vr場景進行虛擬實驗，虛擬實
5、操作交互模塊：包括若干模擬器材，模擬器材用于模擬手持使用的實驗器材，模擬器材上設有慣性傳感器和陀螺儀，虛擬實驗中設有虛擬器材，虛擬器材的控制基于模擬器材上慣性傳感器和陀螺儀的檢測數據；
6、學生端：用于使用模擬器材進行虛擬實驗，學生端用于存儲虛擬實驗過程；
7、教師端：用于獲取學生端的虛擬實驗實時影像和虛擬實驗過程影像。
8、采用上述方案有以下有益效果：
9、1、本方案中，教師與學生均通過vr模塊進行教學。其中學生使用學生端進行，而教師使用教師端。實驗模擬模塊用于構建虛擬的實驗環(huán)境，學生能夠通過vr進行實驗操作。其中模擬引擎能夠模擬化學、物理和生理變化，會隨實驗時間改變而產生變化，例如化學試劑反應、混凝土凝固和物理運動等。操作交互模塊提供模擬器材，模擬器材根據實驗的不同具有不同的構造，但均用于手部操作邏輯模擬，學生能夠通過模擬器材進行信號輸入，通過模擬器材上慣性傳感器和陀螺儀的檢測數據控制虛擬器材進行虛擬實驗。虛擬實驗基于實驗模擬模塊的軟件程序進行，無需提供對應緊密儀器且無需耗材，多種不同實驗類型均能夠通過改變預設程序以及模擬器材進行，且與常規(guī)實驗相比存在危險事故的概率更小。
10、2、本方案中，在虛擬實驗過程中，使用者能夠拖動時間軸，從而改變實驗進行的步驟和階段，使操作者在因模擬器材使用出錯而導致錯誤操作時，能夠通過拉動回溯修正實驗過程。并能夠通過不斷的嘗試新操作手段，探尋正確實驗步驟，培養(yǎng)學生自我思考探索能力。而時間軸向后拉動虛擬實驗仍受模擬引擎在時間尺度上的作用，該過程能夠減少實驗時長，例如等待化學試劑反應和混凝土凝固等需要等待12h以上的時間，通過拖動時間軸使模擬引擎繼續(xù)作用快速度過等待時間。使用者能夠通過拖動時間軸，使部分實驗過程快速進行，從而達到現實實驗室無法帶來的效果，能夠減少部分實驗在時間跨度上的割裂感，且能夠觀察到長時間段內的反應大致變化，提高對相應過程的掌握度。
11、3、本方案，教師端能夠隨意切換至學生端的視角，便于教師對學生的實驗過程進行觀察，了解各學生的操作細節(jié)。此外，由于能夠通過時間軸拉動進行回溯，教師能夠通過拉動時間軸觀察不同時間點的學生操作，使教師能夠更加細化的對學生進行指導且不會錯過學生實驗的操作細節(jié)。
12、進一步，教師端獲取的虛擬實驗過程影像以若干倍速播放。
13、有益效果：倍速播放使得教師能夠快速瀏覽學生操作過程，從而迅速完成對多個學生操作的查看。
14、進一步，學生端與教師端之間通過語音、文字、圖案、影像中的一種或多種形式進行通訊。
15、有益效果：教師端與學生端之間能夠進行通訊，便于教師隨時指出學生的操作錯誤或進行步驟提示。
16、進一步，教師端還用于使用模擬器材代替學生端的模擬器材在學生端的虛擬實驗中操作。
17、有益效果：教師能夠使用模擬器材在學生端上演示實驗，能夠協(xié)同時間軸的運用，將學生端錯誤操作部分進行消除，便于展示正確操作流程而非補救流程，并在完成演示后消除演示部分，使學生通過學習模擬進行操作復現。
18、進一步，模擬引擎還用于模擬實驗事故，學生端觸發(fā)實驗事故事故時，教師端生成提示。
19、有益效果：虛擬實驗即使實驗步驟出錯僅是數據演算結果不同，并不會產生安全隱患，因此能夠用于對實驗事故進行模擬，使學生了解錯誤操作帶來的隱患。同時在教師端生成提示，以便使教師著重對產生相關實驗事故的學生操作情況進行關注。
20、進一步，模擬引擎用于將虛擬實驗中關鍵的化學、物理和生理變化節(jié)點進行標記，實驗模擬模塊基于標記將虛擬實驗分為多個階段，教師端用于顯示學生端的虛擬實驗當前進行階段。
21、有益效果：將虛擬實驗分為多個階段能夠方便教師管控，教師能夠通過查看學生端實驗的進行階段了解學生的實驗進程，從而便于決定獲取實驗實時影像和虛擬實驗過程影像的對象。利用變化節(jié)點進行標記實驗階段，能夠省去對學生的操作動作進行識別，減少運算計算量。
22、進一步，操作交互模塊還用于通過慣性傳感器和陀螺儀的檢測數據，記錄學生端在每個虛擬實驗階段的操作量。
23、有益效果：通過變化節(jié)點進行標記實驗階段雖減少了計算量，但卻缺失對學生的操作過程進行監(jiān)督的功能。通過慣性傳感器和陀螺儀的檢測數據能夠還原學生的運動軌跡，通過運動量對學生的操作量進行評估。教師能夠基于學生的操作量，評判學生在單個階段內的操作錯誤或操作卡頓量，從而間接得知學生的操作流程度。
24、進一步，教師端用于收集顯示學生端操作量和實驗事故數量超出預設值的階段統(tǒng)計圖。
25、有益效果：在單個階段內學生端操作量產過預設值的比例越大，說明學生對該階段的操作熟練度較低，在單個階段內學生端實驗事故數量超出預設值，則代表該階段難度較大，容易出現錯誤操作。通過收集顯示統(tǒng)計圖，使教師能夠了解實驗過程中學生在各階段實驗的掌握程度，從而規(guī)劃重點演示以及教學方向。
26、進一步，模擬器材上還設有若干壓力傳感節(jié)點，壓力傳感節(jié)點位于模擬器材的手持部，虛擬器材的控制還基于壓力傳感節(jié)點的檢測數據。
27、有益效果：壓力傳感節(jié)點能夠檢測到使用者的握持狀態(tài)，在部分實驗中，除本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，教師端獲取的虛擬實驗過程影像以若干倍速播放。
3.根據權利要求2所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，學生端與教師端之間通過語音、文字、圖案、影像中的一種或多種形式進行通訊。
4.根據權利要求3所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，教師端還用于使用模擬器材代替學生端的模擬器材在學生端的虛擬實驗中操作。
5.根據權利要求4所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，模擬引擎還用于模擬實驗事故，學生端觸發(fā)實驗事故事故時，教師端生成提示。
6.根據權利要求5所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，模擬引擎用于將虛擬實驗中關鍵的化學、物理和生理變化節(jié)點進行標記，實驗模擬模塊基于標記將虛擬實驗分為多個階段，教師端用于顯示學生端的虛擬實驗當前進行階段。
7.根據權利要求6所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教
8.根據權利要求7所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，教師端用于收集顯示學生端操作量和實驗事故數量超出預設值的階段統(tǒng)計圖。
9.根據權利要求8所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，模擬器材上還設有若干壓力傳感節(jié)點，壓力傳感節(jié)點位于模擬器材的手持部，虛擬器材的控制還基于壓力傳感節(jié)點的檢測數據。
10.根據權利要求9所述的基于物聯(lián)網的VR云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，模擬器材上均設有防掉落系環(huán)。
...【技術特征摘要】
1.一種基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，教師端獲取的虛擬實驗過程影像以若干倍速播放。
3.根據權利要求2所述的基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，學生端與教師端之間通過語音、文字、圖案、影像中的一種或多種形式進行通訊。
4.根據權利要求3所述的基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，教師端還用于使用模擬器材代替學生端的模擬器材在學生端的虛擬實驗中操作。
5.根據權利要求4所述的基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，模擬引擎還用于模擬實驗事故，學生端觸發(fā)實驗事故事故時，教師端生成提示。
6.根據權利要求5所述的基于物聯(lián)網的vr云端一體化智慧教學系統(tǒng)，其特征在于，模擬引擎用于將虛擬實...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊穎，郎玲玲，袁潤余，易麗娜，孫九峰，
申請(專利權)人：廣東省公共衛(wèi)生研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。