本發(fā)明涉及虛擬教學輔助，特別是涉及一種基于虛擬技術的輔助教學系統(tǒng)。

背景技術：

1、在教育信息化的背景下，傳統(tǒng)的教學模式正逐步向數(shù)字化、個性化轉(zhuǎn)變。輔助教學系統(tǒng)是一種利用計算機技術和軟件工具來輔助教師和學生的教學和學習過程的系統(tǒng)，它能夠提供多種功能和工具，包括課程管理、在線學習、學生成績分析等，以提高教學效果、促進學生的學習興趣和提升學習成績。然而，盡管這一技術前景廣闊，但目前存在一些顯著的技術缺點，限制了其在實際應用中的效果和推廣。

2、現(xiàn)有技術中，輔助教學系統(tǒng)在個性化定制方面、用戶體驗和界面設計方面、數(shù)據(jù)隱私和安全保障方面等還存在一定不足。雖然系統(tǒng)能夠收集大量的學習數(shù)據(jù)，但大多數(shù)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理和分析方面仍顯不夠智能化，缺乏深層次的數(shù)據(jù)挖掘和個性化推薦算法，難以根據(jù)不同學生的學習特點和需求提供精準的學習建議和輔助，無法真正實現(xiàn)個性化教學的目標；部分系統(tǒng)存在操作復雜、功能混亂等問題，降低了教師和學生使用系統(tǒng)的積極性和效率，制約了系統(tǒng)在實際教學中的應用；系統(tǒng)收集大量的學習數(shù)據(jù)和個人信息，容易引發(fā)數(shù)據(jù)泄露和隱私泄露等問題，嚴重影響用戶的信任和系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

3、因此，針對上述技術問題，需要提出一種基于虛擬技術的輔助教學系統(tǒng)，提供功能全面、操作簡便、綜合性、高效便捷的教學和學習平臺，提升輔助教學系統(tǒng)的智能化水平和用戶體驗。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬技術的輔助教學系統(tǒng)，能夠提供功能全面、操作簡便、綜合性、高效便捷的教學和學習平臺，提升輔助教學系統(tǒng)的智能化水平和用戶體驗。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種基于虛擬技術的輔助教學系統(tǒng)，包括：信息管理模塊、虛擬教學模塊、學習管理模塊、效果反饋模塊；

4、所述信息管理模塊，用于管理用戶的身份信息，并根據(jù)所述身份信息分配使用權限；

5、所述虛擬教學模塊，用于根據(jù)教學內(nèi)容和教師虛擬形象構建虛擬課堂；

6、所述學習管理模塊，用于記錄學生在所述虛擬課堂的學習過程和學習結(jié)果；

7、所述效果反饋模塊，用于根據(jù)所述學習過程和學習結(jié)果評價所述虛擬課堂的教學效果，并將所述教學效果反饋給所述虛擬教學模塊對所述虛擬課堂進行優(yōu)化。

8、可選地，所述信息管理模塊包括：信息存儲單元、用戶登錄單元；

9、所述信息存儲單元，用于用戶輸入身份信息進行注冊，將所述用戶信息存儲到數(shù)據(jù)庫并為所述用戶分配唯一標識和使用權限，其中，所述身份信息包括賬戶名稱、密碼以及用戶基礎信息；

10、所述用戶登錄單元，用于用戶輸入所述賬戶名稱、密碼進行登錄，系統(tǒng)根據(jù)所述賬戶名稱、密碼在所述數(shù)據(jù)庫中尋找所述用戶的唯一標識，若找到，則登錄成功；若未找到，則返回登錄失敗。

11、可選地，所述用戶基礎信息包括教師用戶基礎信息和學生用戶基礎信息，所述教師用戶基礎信息包括教師個人基礎信息以及所教學的班級和科目，所述學生用戶基礎信息包括學生個人基礎信息以及所在班級、學號和所學科目。

12、可選地，所述虛擬教學模塊包括：教學內(nèi)容獲取單元、虛擬教師構建單元、虛擬課堂構建單元；

13、所述教學內(nèi)容獲取單元，用于根據(jù)科目構建教學大綱，所述教學大綱內(nèi)包含若干教學點，所述教學點中包括教學內(nèi)容和考核內(nèi)容；

14、所述虛擬教師構建單元，用于獲取教師的外形、聲音、情緒表情，利用建模技術構建所述教師虛擬形象；

15、所述虛擬課堂構建單元，用于根據(jù)教學內(nèi)容創(chuàng)建虛擬場景和教具模型，并結(jié)合所述教師虛擬形象構建所述虛擬課堂。

16、可選地，所述教學內(nèi)容獲取單元包括：教學大綱構建子單元、教學大綱確定子單元；

17、所述教學大綱構建子單元，用于根據(jù)科目自動在互聯(lián)網(wǎng)上獲取初級教學大綱，所述初級教學大綱內(nèi)包含若干初級教學點，所述初級教學點中包括初級教學內(nèi)容和初級考核內(nèi)容；

18、所述教學大綱確定子單元，用于教師根據(jù)個人教學特色和教學計劃對所述初級教學大綱中的初級教學點，以及所述初級教學點中包含的初級教學內(nèi)容和初級考核內(nèi)容進行重構和修改，形成最終教學大綱。

19、可選地，所述虛擬教師構建單元包括：外觀構建子單元、交互構建子單元；

20、所述外觀構建子單元，用于采集所述教師的外觀形象、聲音及語言習慣、表情及對應的動作、情緒，利用建模技術分別構建所述教師的2d和3d虛擬形象；

21、所述交互構建子單元，用于根據(jù)所述教學內(nèi)容構建交互問答庫，所述交互問答庫用于所述教師虛擬形象在教學過程中進行隨機提問，以及學生在學習過程中實時打斷并提問。

22、可選地，所述虛擬課堂構建單元包括：模型創(chuàng)建子單元、疊加融合子單元；

23、所述模型創(chuàng)建子單元，用于采集各種場景的實景數(shù)據(jù)并創(chuàng)建虛擬場景，對所述虛擬場景賦予標簽后存儲到場景庫；以及采集各種教具的實體數(shù)據(jù)并創(chuàng)建教具模型，對所述教具模型賦予標簽后存儲到教具庫；

24、所述疊加融合子單元，用于將所述教學內(nèi)容、教具模型和教師虛擬形象疊加到所述虛擬場景中，生成所述虛擬課堂。

25、可選地，所述學習管理模塊包括：學習狀態(tài)監(jiān)測單元、學習結(jié)果分析單元；

26、所述學習狀態(tài)監(jiān)測單元，用于在學生學習過程中，通過預設時間間隔采集學生的面部信息和眼動信息，監(jiān)測并記錄學生的學習狀態(tài)；

27、所述學習結(jié)果分析單元，用于記錄學生的交互問答結(jié)果、考核結(jié)果，并結(jié)合學生的學習狀態(tài)進行分析，獲取學習效果。

28、可選地，所述效果反饋模塊包括：教學效果評價單元、虛擬課堂優(yōu)化單元；

29、所述教學效果評價單元，用于根據(jù)每個班級每個科目下所有學生的學習效果評價所述虛擬課堂的平均教學效果；

30、所述虛擬課堂優(yōu)化單元，用于根據(jù)所述平均教學效果對所述虛擬課堂進行疑點和不感興趣點分析，并根據(jù)所述疑點和不感興趣點對所述虛擬課堂進行改進優(yōu)化。

31、可選地，所述效果反饋模塊還包括：二次教學單元、主動反饋單元；

32、所述二次教學單元，用于找出學習效果低于所述平均教學效果的學生，并分析原因，根據(jù)分析出的原因構建二次教學內(nèi)容；

33、所述主動反饋單元，用于學生在學習結(jié)束后，對未理解的教學內(nèi)容進行主動反饋，并根據(jù)反饋的內(nèi)容返回給學生一對一教學內(nèi)容。

34、本發(fā)明的有益效果為：

35、本發(fā)明通過構建科目的教學點及教學內(nèi)容，并根據(jù)學生的實際學習情況調(diào)整教學內(nèi)容和教學方式，制定個性化教學，從而提升學生的學習效果和成績；本發(fā)明構建虛擬教師形象，并結(jié)合虛擬場景構建虛擬課堂，能夠使學生更加深入地沉浸在虛擬環(huán)境中，增強學習的沉浸感和趣味性，虛擬場景可以直觀地展示各種元素的屬性和行為規(guī)則，降低實驗和操作的風險，保障學生的安全，從而能夠提供沉浸式學習體驗；本發(fā)明提供功能全面、操作簡便、綜合性、高效便捷的教學和學習平臺，提升輔助教學系統(tǒng)的智能化水平和用戶體驗。