基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法

摘要

本发明公开了基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，涉及智能学习技术领域，用于解决现有虚拟现实的化学实验实操教学方法无法及时提醒学生实验操作规范程度的问题。所述方法，包括：实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；根据此躯体坐标信息，计算当前学生保持安全实验操作距离的次数；根据当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算当前学生正确保持教师指导角度的次数；根据当前学生保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给当前学生实验试剂的份量并展示给当前学生。本发明能及时的提醒学生化学实验操作的规范程度。

说明书

技术领域

本发明涉及智能学习技术领域，尤其涉及基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法。

背景技术

化学是一门以实验为基础的自然科学，通过化学实验，可以激发学生学习的兴趣，培养学生的观察、分析和解决问题的能力，也有助于学生对化学基本概念、化学反应原理的理解。但是，化学实验中使用的化学试剂往往是有一定危险性的，有的有腐蚀性，毒性，被皮肤或者口鼻吸收都会导致生命安全，同时学生实验过程中，操作不规范也将导致危险事情的发生。

为了避免化学实验危险事件的发生，随着虚拟技术的快速发展，虚拟现实的化学实验实操教学方法应运而生，由于此方法能有效地降低安全事故的发生，得到了广大师生的认可。但是，目前的虚拟现实的化学实验实操教学方法智能化程度低，不能对实验过程中学生的实操进行有效地安全分析和统计，无法及时的提醒学生规范实验操作。

发明内容

本发明提供基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，用于解决现有虚拟现实的化学实验实操教学方法不够智能化，无法及时提醒学生规范实验操作的问题。本发明提供基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，根据实时采集到的化学实验中学生的躯体位置信息，智能化的分析得到下一次实验供给学生实验试剂的份量并展示，学生可以间接通过此实验试剂份量获知本次实验操作规范的程度。

本发明提供的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，包括：

实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；

根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数；

根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数；

根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量并展示给所述当前学生。

在一可选实施例中，所述实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息之前，还包括：

以当前学生化学实验操作实验台的正中心为坐标原点、平行所述实验台长边方向向右为X轴正方向、垂直于所述实验台长边方向向上为Y轴正方向构建二维坐标系；

将所述二维坐标系作为预设二维坐标系。

在一可选实施例中，所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，包括：所述当前学生在当前实验操作过程中的鼻尖和腰部中心坐标；

所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，包括：

根据以下公式计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数：

其中，W表示为当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，

在一可选实施例中，所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数，包括：

根据以下公式计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数：

其中，F表示为所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数，δ()表示单位冲激函数，C

在一可选实施例中，所述根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量，包括：

根据以下公式计算下一次实验对所述当前学生实验试剂的供给量：

其中，G表示下一次实验对所述当前学生实验试剂的供给量；G

在一可选实施例中，所述实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息之前，还包括：

采用虚拟现实技术构建虚拟化的化学实验场景作为当前学生当前化学实验操作的环境。

本发明提供的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，根据实时采集到的化学实验操作中的学生躯体位置信息，计算获得学生保持安全实验操作距离的次数及正确保持教师指导角度的次数，然后根据前述两个次数信息，计算获得下一次实验供给学生实验试剂的份量并展示学生，学生间接通过此实验试剂份量即可获知在实验操作过程中操作规范程度，若份量越少则表示实验操作越不规范，同时在学生实验操作越不规范的情况下，给学生更少的实验试剂，不仅能保证学生实验的安全，还可以避免浪费实验试剂。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法实施例一的流程图。

图2为二维坐标系的建立方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例中基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法实施例一流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤S101-S104：

S101：实时采集当前学生在当前化学实验操作过程中，躯体在预设二维坐标系中的坐标信息；

本实施例中，采用虚拟现实技术构建虚拟化的化学实验场景作为当前学生当前化学实验操作的环境，不仅保证了实验环境真实性，也不会让学生在实验过程中存在安全隐患。在这个虚拟场景中，学生将会在一个房间内，每个学生的面前都有一张空桌子，然后学生通过带上虚拟现实眼镜，也就是俗称的VR，然后眼镜通过识别桌子上的一些标志以及教师的设定会在桌子上显示对应剂量的化学试剂，然后让学生来进行做实验，所以学生始终都在房间内进行做实验的，学生躯体坐标信息(例如鼻尖和腰部中点坐标)就通过在房间内放置的摄像头进行采集得到。

优选地，如图2所示，本步骤S101之前，还包括：

S201：以当前学生化学实验操作实验台的正中心为坐标原点、平行所述实验台长边方向向右为X轴正方向、垂直于所述实验台长边方向向上为Y轴正方向构建二维坐标系；

S202：将所述二维坐标系作为预设二维坐标系。

S102：根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数；

优选地，所述躯体坐标信息包括鼻尖和腰部中心坐标，则可根据如下公式(1)计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数：

其中，W表示为当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离的次数，次数越多，表示当前学生实验操作越规范；

S103：根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中的躯体坐标信息，计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数；

优选地，根据以下公式(2)计算所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数：

其中，F表示为所述当前学生在当前化学实验操作过程中正确保持教师指导角度的次数，δ()表示单位冲激函数，当括号内的值等于0时函数值为1，当括号内的值不等于0时函数值为0，C

S104：根据所述当前学生在当前化学实验操作过程中保持安全实验操作距离和正确保持教师指导角度的次数，计算下一次实验供给所述当前学生实验试剂的份量并展示给所述当前学生。

优选地，根据以下公式(3)计算下一次实验对所述当前学生实验试剂的供给量：

其中，G表示下一次实验对所述当前学生实验试剂的供给量；G

本发明实施例提供的基于虚拟现实场景的化学实验实操教学方法，根据实时采集到的化学实验操作中的学生躯体位置信息，计算获得学生保持安全实验操作距离的次数及正确保持教师指导角度的次数，然后根据前述两个次数信息，计算获得下一次实验供给学生实验试剂的份量并展示，学生通过此实验试剂份量即可获知在实验操作过程中操作规范程度，若份量越少则表示实验操作越不规范，同时在学生实验操作越不规范的情况下，给学生更少的实验试剂，不仅能保证学生的安全，还可以避免实验试剂的浪费。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。