本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)估，具體涉及一種基于科技特派員場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今快速發(fā)展的科技時(shí)代，高等教育與職業(yè)教育面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。傳統(tǒng)的教學(xué)方法往往側(cè)重于理論知識(shí)的傳授，而忽視了實(shí)踐技能的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的激發(fā)。為了培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)社會(huì)需求的高素質(zhì)科技人才，探索一種將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的教學(xué)模式顯得尤為重要。

2、通過(guò)構(gòu)建多個(gè)模擬的科技特派員工作場(chǎng)景，如農(nóng)業(yè)科技推廣、企業(yè)技術(shù)升級(jí)、社區(qū)科技服務(wù)等，每個(gè)場(chǎng)景均包含真實(shí)或虛擬的項(xiàng)目任務(wù)和挑戰(zhàn)。結(jié)合科技特派員的工作流程，學(xué)員通過(guò)角色扮演，深入體驗(yàn)生產(chǎn)一線場(chǎng)景，包括需求調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)實(shí)施、效果評(píng)估等環(huán)節(jié)。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，還沒(méi)有一種基于科技特派員場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及系統(tǒng)來(lái)通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景來(lái)對(duì)學(xué)員的技能進(jìn)行訓(xùn)練和培養(yǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于科技特派員場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法及系統(tǒng)：解決現(xiàn)有方案在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中缺乏科技特派員場(chǎng)景等一線場(chǎng)景，不能夠?qū)W(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作日志進(jìn)行及時(shí)評(píng)估并做出實(shí)驗(yàn)反饋，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一方面，一種基于科技特派員場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，方法包括：

4、獲取實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容融合創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景；

5、將實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景上傳至云端分發(fā)中心，云端分發(fā)中心獲取學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，基于節(jié)點(diǎn)信息生成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值，云端分發(fā)中心基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值判斷學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)是否滿足實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景接收要求；

6、學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)接收實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，學(xué)員基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行操作，基于學(xué)員操作記錄生成實(shí)驗(yàn)操作日志；

7、獲取學(xué)員基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景生成的操作視頻，讀取操作視頻，基于學(xué)員人臉識(shí)別模型對(duì)操作視頻進(jìn)行學(xué)員人臉識(shí)別，得到學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果；

8、基于學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果確定該學(xué)員對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作日志，基于實(shí)驗(yàn)操作日志生成學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作得分判斷是否生成實(shí)驗(yàn)診改報(bào)告。

9、進(jìn)一步地，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容融合創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景具體包括以下過(guò)程：

10、基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容確定實(shí)驗(yàn)元件庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)元件，其中，實(shí)驗(yàn)元件包括實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、低值易耗品、實(shí)驗(yàn)材料、數(shù)據(jù)庫(kù)類型的元器件，其中，不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容對(duì)應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)元件庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)元件；

11、實(shí)驗(yàn)元件庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)元件通過(guò)選擇指令顯示于搭建界面，并通過(guò)搭建指令組合實(shí)驗(yàn)元件得到虛擬實(shí)驗(yàn)流程：

12、接收科技特派員虛擬實(shí)驗(yàn)搭建指令并執(zhí)行顯示實(shí)驗(yàn)元件庫(kù)界面及搭建界面；

13、實(shí)驗(yàn)元件庫(kù)界面中的實(shí)驗(yàn)元件接收到選擇指令或拖拽指令后顯示于搭建界面中；搭建界面中實(shí)驗(yàn)元件接收屬性選擇指令后顯示元件屬性并通過(guò)確定指令確定元件屬性得到確認(rèn)元件屬性的實(shí)驗(yàn)元件；確認(rèn)元件屬性的實(shí)驗(yàn)元件接收連接指令后連接實(shí)驗(yàn)元件得到虛擬實(shí)驗(yàn)流程；

14、將虛擬實(shí)驗(yàn)流程發(fā)布，得到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。

15、進(jìn)一步地，基于節(jié)點(diǎn)信息生成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值具體包括以下過(guò)程：

16、基于節(jié)點(diǎn)信息獲取節(jié)點(diǎn)的負(fù)載率；

17、基于節(jié)點(diǎn)信息獲取節(jié)點(diǎn)算力量，并統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)算力量，計(jì)算節(jié)點(diǎn)算力量與預(yù)測(cè)算力量的差值，將差值記為算力冗余量a；

18、基于節(jié)點(diǎn)信息獲取節(jié)點(diǎn)的延時(shí)b和節(jié)點(diǎn)至云端分發(fā)中心的數(shù)據(jù)傳輸距離c；

19、將負(fù)載率、算力冗余量a、延時(shí)b和數(shù)據(jù)傳輸距離c代入實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值計(jì)算公式，得到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值，該計(jì)算公式如下：

20、；

21、其中，為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值，e的取值為2.72。

22、進(jìn)一步地，云端分發(fā)中心基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值判斷學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)是否滿足實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景接收要求具體包括以下過(guò)程：

23、獲取實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值閾值，其中，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值閾值存儲(chǔ)于云端分發(fā)中心，判斷實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值是否超過(guò)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值閾值，若是，則判定學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)滿足實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景接收要求，若否，則判定學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)不滿足實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景接收要求。

24、進(jìn)一步地，基于學(xué)員人臉識(shí)別模型對(duì)操作視頻進(jìn)行學(xué)員人臉識(shí)別，得到學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果具體包括以下過(guò)程：

25、使用mtcnn網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)操作視頻中的學(xué)員第一幀人臉位置，根據(jù)第一幀人臉位置初始化粒子濾波器，并進(jìn)行隨機(jī)粒子重采樣，更新粒子的權(quán)重分配，根據(jù)分配的不同權(quán)重和采用的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，通過(guò)粒子群預(yù)測(cè)人臉預(yù)選框，將預(yù)選框作為人臉推薦區(qū)域輸入到r-net和o-net網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)識(shí)別，得到學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果。

26、進(jìn)一步地，根據(jù)分配的不同權(quán)重和采用的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，通過(guò)粒子群預(yù)測(cè)人臉預(yù)選框，具體包括以下過(guò)程：

27、；

28、其中，為下一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的粒子位置，為當(dāng)前時(shí)刻對(duì)應(yīng)的粒子位置，、為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，為粒子對(duì)應(yīng)的權(quán)重，為控制輸入；

29、通過(guò)n個(gè)粒子位置確定粒子群的位置，并基于粒子群的位置確定人臉預(yù)選框的位置。

30、進(jìn)一步地，基于實(shí)驗(yàn)操作日志生成學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分具體包括以下過(guò)程：

31、基于實(shí)驗(yàn)操作日志獲取學(xué)員實(shí)際操作的流程步驟數(shù)和學(xué)員應(yīng)操作的流程步驟數(shù)，計(jì)算學(xué)員實(shí)際操作的流程步驟數(shù)占學(xué)員應(yīng)操作的流程步驟數(shù)的比例；

32、基于實(shí)驗(yàn)操作日志獲取學(xué)員實(shí)際使用的元器件數(shù)目和學(xué)員應(yīng)使用的元器件數(shù)目，計(jì)算學(xué)員實(shí)際使用的元器件數(shù)目占學(xué)員應(yīng)使用的元器件數(shù)目的比例；

33、基于實(shí)驗(yàn)操作日志獲取學(xué)員操作開(kāi)始時(shí)刻t0和操作結(jié)束時(shí)刻t1，并計(jì)算t0時(shí)刻至t1時(shí)刻的時(shí)段t；

34、基于實(shí)驗(yàn)操作日志獲取學(xué)員實(shí)際操作的流程步驟順序，判斷學(xué)員實(shí)際操作的流程步驟順序是否與預(yù)定的操作的流程步驟順序一致，若是，則學(xué)員的操作得分系數(shù)r為1，若否，則學(xué)員的操作得分系數(shù)r為0；

35、將比例、比例、時(shí)段t和學(xué)員的操作得分系數(shù)r代入學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分lms計(jì)算公式，得到學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分lms，該計(jì)算公式如下：

36、；

37、其中，為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的得分基礎(chǔ)值，不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的不同的得分基礎(chǔ)值，由科技特派員設(shè)置。

38、進(jìn)一步地，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作得分判斷是否生成實(shí)驗(yàn)診改報(bào)告具體包括以下步驟：

39、加載實(shí)驗(yàn)操作得分閾值，判斷學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分是否超過(guò)預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)操作得分閾值，若是，則不生成實(shí)驗(yàn)診改報(bào)告，若否，則生成實(shí)驗(yàn)診改報(bào)告。

40、另一方面，一種基于科技特派員場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)景創(chuàng)建模塊、云端分發(fā)中心、實(shí)驗(yàn)操作日志記錄模塊、人臉識(shí)別模塊和實(shí)驗(yàn)操作得分計(jì)算模塊；

41、實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)景創(chuàng)建模塊，用于獲取實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容融合創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景；

42、云端分發(fā)中心用于將實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景上傳至云端分發(fā)中心，云端分發(fā)中心獲取學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息，基于節(jié)點(diǎn)信息生成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值，云端分發(fā)中心基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值判斷學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)是否滿足實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景接收要求；

43、實(shí)驗(yàn)操作日志記錄模塊，用于學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)接收實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，學(xué)員基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行操作，基于學(xué)員操作記錄生成實(shí)驗(yàn)操作日志；

44、人臉識(shí)別模塊，用于獲取學(xué)員基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景生成的操作視頻，讀取操作視頻，基于學(xué)員人臉識(shí)別模型對(duì)操作視頻進(jìn)行學(xué)員人臉識(shí)別，得到學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果；

45、實(shí)驗(yàn)操作得分計(jì)算模塊，用于基于學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果確定該學(xué)員對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作日志，基于實(shí)驗(yàn)操作日志生成學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作得分判斷是否生成實(shí)驗(yàn)診改報(bào)告。

46、相比于現(xiàn)有方案，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的有益效果：

47、本發(fā)明能夠基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容融合創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景；基于節(jié)點(diǎn)信息生成實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值，云端分發(fā)中心基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景激活值判斷學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)是否滿足實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景接收要求；獲取學(xué)員基于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景生成的操作視頻，讀取操作視頻，基于學(xué)員人臉識(shí)別模型對(duì)操作視頻進(jìn)行學(xué)員人臉識(shí)別，得到學(xué)員人臉識(shí)別結(jié)果；能夠?qū)W(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行研判，能夠保證學(xué)員實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景操作節(jié)點(diǎn)滿足實(shí)驗(yàn)操作要求，進(jìn)一步地提高實(shí)驗(yàn)的效率。

48、本發(fā)明能夠基于實(shí)驗(yàn)操作日志生成學(xué)員的實(shí)驗(yàn)操作得分，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作得分判斷生成實(shí)驗(yàn)診改報(bào)告，通過(guò)科技特派員實(shí)驗(yàn)教學(xué)真實(shí)場(chǎng)景和模擬角色扮演，學(xué)員能夠更好地掌握生產(chǎn)一線所需專業(yè)技能和操作方法。