基于虚拟现实场景的生物课程教学方法

摘要

本发明公开了基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，涉及智能学习技术领域，用于解决在线监督人工依赖性强、智能化程度低、对立体实物教学效果差的问题。所述方法，包括：为在虚拟现实生物课程教室入座的各学生端提供虚拟现实场景下的生物课程学习内容；向已完成虚拟现实场景下的生物课程学习内容的学生端提供在线配套习题，并获取学生端对所述在线配套习题的作答情况；根据学生端对所述在线配套习题的作答情况，检测学生端学生是否持续在线；调整未持续在线的学生端标识在教师端的显示优先级。本发明能能够自动监测学生端学生是否持续在线，并将未持续在线的学生端标识根据优先级排序显示在教师端。

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生物课程教学方法。

背景技术

目前的在线教学中，学生、教师分别通过自身客户端登录服务器，通过网络连接客户端和服务器实现在线教学。相对于线下教学方式，远程在线教学方式具有上课方便灵活，节省学生往返学校的时间的优点。

但是，现有的在线教学系统中，学生端能看到教师的教学直播视频，但是教师端无法看到或无法同时看到多个在线学生端的学生视频，因此教师无法得知学生端的学生是否真正在线，教师只能通过在线点名的方式确认远程学生端的学生是否实际在线，对学生的在线监督完全依赖于教师的人工确认，教学系统的智能化程度不高。

此外，生物课程的教学不同于语文数学英语等课程，生物课程教学需要通过结合大量的立体实物来进行讲解，才能达到很好的教学效果。但是，由于在线教学是基于电子设备显示屏的教学，因此教师的课件内容大都是基于平面的文字、图形展示，不利于立体实物的讲解，虽然有部分生物老师可以手持立体实物录制视频来进行教学，但是由于视频清晰度有限以及录制距离等个方面因素限制，在线录制的关于立体实物的教学视频往往效果不是特别理想。为解决该问题，有部分生物教师在在线教学中播放一些具有立体图形的视频短片，虽然能够给学生更为直观的视觉效果，但是不方便对不是自己拍摄的视频进行编辑，只能以画外音的形式进行教学，也不利于教学中对需要讲解的立体实物局部进行指示。

因此，现有的在线生物课程教学系统存在着对学生的在线监督人工依赖性强、智能化程度低、对立体实物教学效果差的问题。

发明内容

本发明提供基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，用于解决现有的在线生物课程教学系统存在着对学生的在线监督人工依赖性强、智能化程度低、对立体实物教学效果差的问题。本发明提供基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，通过构建虚拟化的生物课程教学场景提供有现实感的生物教学材料，而且能够自动监测学生端学生是否持续在线，并将未持续在线的学生端标识根据优先级排序显示在教师端。

本发明提供的基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，包括：

为在虚拟现实生物课程教室入座的各学生端提供虚拟现实场景下的生物课程学习内容；

向已完成虚拟现实场景下的生物课程学习内容的学生端提供在线配套习题，并获取学生端对所述在线配套习题的作答情况；

根据学生端对所述在线配套习题的作答情况，检测学生端学生是否持续在线；

调整未持续在线的学生端标识在教师端的显示优先级。

在一可选实施例中，在所述向已完成虚拟现实场景下的生物课程学习内容的学生端提供在线配套习题之后，还包括：

根据所有学生端对所述在线配套习题的作答情况，计算各在线配套习题的难度系数，以使教师端针对难度系数高的习题进行集中讲解。

在一可选实施例中，所述向已完成虚拟现实场景下的生物课程学习内容的学生端提供在线配套习题，并获取学生端对所述在线配套习题的作答情况，包括：

对于第k个学生端，按序向所述第k个学生端提供第g个在线配套习题； g＝1,2,…,G，G为所述在线配套习题的习题总数；k＝1,2,…,N，N为在所述虚拟现实生物课程教室入座的学生端总数；

对第k个学生端对第g个在线配套习题的答题时间进行计时，直至所述第k 个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止，得到第k个学生端对第g 个在线配套习题的最终答题时长；

其中，所述根据学生端对所述在线配套习题的作答情况，检测学生端学生是否持续在线，包括：

根据所述第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长，检测所述第k个学生端学生是否持续在线。

在一可选实施例中，所述根据所述第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长，检测所述第k个学生端学生是否持续在线，包括：

判断第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长是否超过第一预设时长；

若第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长超过第一预设时长，则根据第一公式计算所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值；

判断所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值是否等于预设值；

若第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值等于预设值，则判定所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后未持续在线；

其中，所述第一公式为：

A(i，j)＝[i-i*δ(T％120)-1]*m+j-j*δ(T％120)

(i，j)为第k个学生端在虚拟现实生物课程教室中的座位号，表示在虚拟现实生物课程教室中坐在第i排第j列，i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，m；n为所述虚拟现实生物课程教室中预设座位的行数，m为所述虚拟现实生物课程教室中预设座位的列数；T为所述第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长；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；％表示取余符号；A(i，j)为所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值。

在一可选实施例中，所述预设值为0。

在一可选实施例中，所述对第k个学生端对第g个在线配套习题的答题时间进行计时，直至所述第k个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止，得到第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长，还包括：

根据第k个学生端对所述第g个在线配套习题的实时答题时长，通过第二公式计算警示信息控制值；

实时根据所述警示信息控制值，控制指定警示设备发出警示信息，直至所述第k个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止；

其中，所述第二公式为：

σ＝u(65-t)*u(t-60)+u(t-120)

σ为警示信息控制值，当σ＝1时，控制所述指定警示设备发出所述警示信息，σ＝0时，控制所述指定警示设备不发出所述警示信息；u()为阶跃函数，当括号内的值大于等于0时，函数值输出1，括号内的值小于0时，函数值输出 0；t为所述第k个学生端对第g个在线配套习题的实时答题时长。

在一可选实施例中，所述对第k个学生端对第g个在线配套习题的答题时间进行计时，直至所述第k个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止，得到第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长，还包括：

记录所述第k个学生端对第g个在线配套习题的回答错误次数；

所述根据所有学生端对所述在线配套习题的作答情况，计算各在线配套习题的难度系数，包括：

计算所有学生端对第g个在线配套习题的总回答次数；

根据第三公式计算第g个在线配套习题的难度系数；

其中，所述第三公式为：

f

本发明提供的基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，首先为学生提供虚拟现实场景下的生物课程学习内容，并在学生完成学习后，继续提供在线配套习题，然后获取学生对此在线配套习题的作答情况，并根据此作答情况，检测学生是否持续在线并展示给老师。不仅能够提供有现实感的生物教学材料，解决现有技术对立体实物教学效果差的问题，还能自动监测学生端学生是否持续在线，并将未持续在线的学生端标识根据优先级排序显示在教师端，提高了在线教学系统的智能性减少教师在线管理的人力和时间成本。

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

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中基于虚拟现实场景的生物课程教学方法实施例一的流程图；

图2为获取学生端习题作答情况的方法流程图；

图3为向学生提供警示信息的方法流程图；

图4为获取习题难度系数的方法流程图。

具体实施方式

由于虚拟现实场景能够使人体会身临其境的感觉，远比现有的抽象的传统教学方法更具说服力，因此本发明提出基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，通过虚拟现实技术构建虚拟化的生物课程教学场景，融合课程内容为学生提供有现实感的生物教学材料，为学生提供了良好的互动体验，并在教学过程中形成与学生的问答互动，可以让学生更好的消化课堂知识，老师作为督促、引导的作用，帮助学生学习，同时老师可以对难度系数高的问题进行有针对性的讲解，从而提高教学质量。

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例中基于虚拟现实场景的生物课程教学方法实施例一的流程图。参见图1，该方法包括以下步骤S101-S104：

S101：为在虚拟现实生物课程教室入座的各学生端提供虚拟现实场景下的生物课程学习内容。

在本实施例提供的方法实施之前，首先建立基于虚拟现实技术构建生物课程教室，教室中预设有成矩阵形式的学生座位，学生通过基于虚拟现实技术的客户端(例如VR眼镜)进入基于虚拟现实技术的生物课程教室后，可以选择没有人占用的座位“坐下”，然后通过该客户端可以进行基于虚拟现实技术的生物课程学习，相比于现有的通过手机或平板电脑等在线学习的方式，基于虚拟现实的智能教学方式可以使用户具有身临其境的学习体验感。在本发明实施例中，教室和座位都是虚拟的，例如“教室”在该教学系统后台记录为一个二维矩阵，每个学生的“座位”即为学生在虚拟教室中选择的座位在该二维矩阵的行、列位置。

首先学生打开客户端进入虚拟课堂，学生选择座位后，系统记录其座位号为(i,j)，建立座位号和学生端标识的对应关系，然后学生的姓名按照在真实教室的座位情况依次显示在教师端界面上，然后学生开始在虚拟课堂中听取知识点的讲解。其中，(i,j)表示该学生在虚拟现实生物课程教室中坐在第i排第j列，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；n为所述虚拟现实生物课程教室中预设座位的行数，m 为所述虚拟现实生物课程教室中预设座位的列数，用座位号座位该学生端在所述虚拟现实生物课程教室中的位置唯一标识，同一座位只能坐一个学生，即进入教室的学生端和座位号为一一对应关系。

S102：向已完成虚拟现实场景下的生物课程学习内容的学生端提供在线配套习题，并获取学生端对所述在线配套习题的作答情况。

本实施例中，虚拟现实系统采用基础知识和课后练习相结合的形式，首先动态的展示生物模型配合着知识讲解，以使学生端完成预先设置的虚拟现实场景下的生物课程学习内容，当学生端完成虚拟现实场景下的生物课程学习内容后，向学生端提供预先设置的配套习题让学生作答。或者，也可以在学生端每听完一个知识点后就会出一道对应知识点的题目，让学生开始做题，做错就重新学习该知识点，做对就进入下一个知识点的学习，在教学过程中形成与学生的问答互动，如提供在线配套习题让学生作答，可以让学生更好的消化课堂知识。

优选地，向学生端提供在线配套习题时，学生端回答正确后方可以进入下一阶段的学习，否则重新进行基础知识学习，且不可快进或跳过。具体地，如图2所示，本步骤S102，可以包括S201-S202：

S201：对于第k个学生端，按序向所述第k个学生端提供第g个在线配套习题；

其中，g＝1,2,…,G，G为所述在线配套习题的习题总数；k＝1,2,…,N，N为在所述虚拟现实生物课程教室入座的学生端总数；对于每个学生端，g从初始值1 开始取值，即使每个学生端按照第1-G题的顺序按序作答。

本步骤中，预先设置与本次生物课程学习内容相关的配套习题集，然后从习题集合中为每个学生端选择1个习题，展示给学生作答，增加了互动性。

S202：对第k个学生端对第g个在线配套习题的答题时间进行计时，直至所述第k个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止，得到第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长。

由于学生答题时长可以作为学习情况的指标值，客观的描述学生对知识点的掌握程度，也可以反应学生的当前状态。因此，本步骤中，对于每个学生端，在向其提供每个在线配台习题后，对该学生端的答题时间进行计时，直至该学生端回答正确当前在线配套习题时为止(证明学生端的学生在线)。

S103：根据学生端对所述在线配套习题的作答情况，检测学生端学生是否持续在线。

可选地，可以根据学生端对各在线配套习题的作答时间，来检测学生端学生是否持续在线，例如，若当前学生长时间未作答当前在线配套习题或答题时间超过预定阈值后，则代表该学生端离线或学生离开。

S104：调整未持续在线的学生端标识在教师端的显示优先级。

本实施例中，检测到学生掉线或者离开后，可以将这些检测到掉线或者离开的学生端标识全部并行排列在教师端的第一位，或者按照学生端未持续在线的时长由长到短排列优先级后(未持续在线的时长长的优先级高)，按照优先级高低在教师端显示学生端标识，这样教师就可以根据显示的学生标识的情况知晓有哪些学生掉线或者离开了，从而达到自动监测学生端学生是否持续在线的目的，学生在线检测无人工依赖性，提高了在线教学系统的智能化程度。

在一可选实施例中，步骤S103可以具体根据所述第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长，检测所述第k个学生端学生是否持续在线。其具体步骤如图3所示，包括S301-S304：

S301：判断第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长是否超过第一预设时长，是则执行步骤S302；

优选地，第一预设时长为120秒，第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长超过120秒，则需要对学生座位编号进行重新排列，并上传到教师端，检测该同学是否掉线或者离开。

S302：计算所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值；

其中，可根据如下公式(1)计算所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值：

A(i，j)＝(i-i*δ(T％120)-1)*m+j-j*δ(T％120) (1)

其中，(i，j)为第k个学生端在虚拟现实生物课程教室中的座位号，表示在虚拟现实生物课程教室中坐在第i排第j列，i＝1，2，...，n；j＝1，2，...，m；T为所述第k个学生端对第g个在线配套习题的最终答题时长；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；％表示取余符号；A(i，j)为所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值。

S303：判断所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后持续在线的标识值是否等于预设值，是则执行步骤S304。

其中，所述预设值为0。

S304：判定所述第k个学生端学生回答第g个在线配套习题后未持续在线。

本实施例中，当学生端对各在线配套习题的最终答题时长超过第一预设时长后，通过计算学生端学生回答当前在线配套习题后持续在线的标识值，来检测学生端学生是否持续在线。整个判断过程都可以由系统后台计算完成，不依赖于人工，使得教学系统的智能化程度高。

在一可选实施例中，在对第k个学生端对第g个在线配套习题的答题时间进行计时，直至所述第k个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止的过程中，还可以根据学生端的答题情况进行及时的提示，以提高学生的学习效率。具体地，如图4所示，步骤S202还可以包括S401-S402：

S401：根据第k个学生端对所述第g个在线配套习题的实时答题时长，计算警示信息控制值。

本实施例中，根据实时答题时长计算警示信息控制值，并在相应的时机发出警示信息以提示学生端的学生。

优选地，可根据如下公式(2)计算警示信息控制值：

σ＝u(65-t)*u(t-60)+u(t-120) (2)

σ为警示信息控制值，当σ＝1时，控制所述指定警示设备发出所述警示信息，例如控制红灯进行闪烁，σ＝0时，控制所述指定警示设备不发出所述警示信息，例如控制红灯不闪烁；u()为阶跃函数，当括号内的值大于等于0时，函数值输出1，括号内的值小于0时，函数值输出0；t为所述第k个学生端对第g 个在线配套习题的实时答题时长，每一题开始时重新计数。

根据公式(2)可知，当第k个学生端对第g个在线配套习题的实时答题时长超过60秒时，控制所述指定警示设备发出所述警示信息5秒，例如设备亮红灯闪烁5秒提醒，当第k个学生端对第g个在线配套习题的实时答题时长超过 120秒未答题，则系统持续控制所述指定警示设备发出所述警示信息，例如持续点亮警示红灯进行持续提醒，便于让学生尽快答题。

S402：实时根据所述警示信息控制值，控制指定警示设备发出警示信息，直至所述第k个学生端回答正确所述第g个在线配套习题时为止。

本实施例中，在学生端长时间作答不对时，进行相应的警示，能够使学生端的学生了解自身答题情况或加快答题速度，还能够提示离线的学生端或者长时间未学习的未在线学生，以提高学生端的学习效率。

在一可选实施例，步骤S202还可以包括步骤：记录所述第k个学生端对第 g个在线配套习题的回答错误次数。随后，在S402中，先计算所有学生端对第 g个在线配套习题的总回答次数，再跟进以下公式(3)计算第g个在线配套习题的难度系数：

公式(3)中，f

本实施例中，通过记录各学生端对各在线配套习题的回答错误次数，可以自动计算出各在线配套习题的难度系数，从而可将各在线配套习题的难度系数提供给教师，教师可以在后续教学过程中对难度系数高的问题及知识点进行有针对性和集中的讲解，从而提高教学质量。

本发明实施例提供的基于虚拟现实场景的生物课程教学方法，首先为学生提供虚拟现实场景下的生物课程学习内容，能够解决现有技术对立体实物教学效果差的问题，并在学生完成学习后，继续提供在线配套习题，然后获取学生对此在线配套习题的作答情况，然后根据此作答情况，检测学生是否持续在线并展示给老师。通过视听一体的教学模式及互动教学，将会加深学生们对知识的理解，提高教学质量；同时根据学生答题的时长，可自动判断学生学习状态，如果学生不专心，长时间未完成答题，则会通过警示信息提醒学生尽快答题，解决了现有技术中对人工监督的依赖性；另外，通过自动统计获得学生对习题的作答错误次数及回答次数信息，然后根据此信息，获得习题及对应知识点的难度系数，能够提高在线教学系统的智能化程度。

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。