[發明專利]一種電化情景教學模型及教學方法

在審

• 申請號: 201810243733.6
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108389452A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 楊曉琳;鞏煜;陳誠;田原;劉擂擂;鄧光磊;冷偉;茍釗源
• 申請（專利權）人: 四川科華天府科技有限公司
• 主分類號: G09B5/14
• 分類號: G09B5/14
• 代理公司: 成都拓荒者知識產權代理有限公司 51254
• 代理人: 鄒廣春;李靜

本發明的一種電化情景教學模型，包括：實體對象單元，可用作情景化教學的實物對象；對象識別單元，可用作對實體對象進行影像獲取；特征提取單元，可用作分析所述實體對象的影像數據，以獲取所述實體對象的特征參數；特征跟蹤單元，可用作分析所述實體對象的特征參數的狀態變化，以獲取跟蹤所述實體對象的調整參數。本發明的電化情景教學模型，結合增強現實(AR)技術，將互動性極強的實體對象教學模型實時虛擬化成為可顯示的虛擬互動對象，并將知識庫中知識點設計為能作用于任意對象的知識引擎。教師可操作知識引擎與被識別的虛擬化的實體對象相互作用，實現虛擬化的將知識作用于對象的現象生動展現出來，突破了現有課堂呈現方式的限制。

技術領域

本發明涉及基于信息技術的現代化教學技術領域，涉及一種情景化教學技術，具體涉及一種電化情景教學模型及教學方法。

背景技術

增強現實技術(Augmented Reality，簡稱AR)，是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度并加上相應圖像、視頻、3D模型的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。這種技術1990年提出。隨著隨身電子產品CPU運算能力的提升，預期增強現實的用途將會越來越廣。

早在很多年以前，包括微軟在內的企業就在探索增強現實應用于教育的技術方案。這種方案不僅充分尊重了教師課堂講解的字體語言發揮，也讓知識點通過動畫、視頻等方式在增強現實技術的作用下得以生動呈現。

教育的需求隨著社會知識的積累日益增加。傳統知識講解和傳播的方法難以滿足當下的知識傳播需求。伴隨多媒體技術逐步成熟的過程，形成了多媒體教學。多媒體技術引入課堂后，課堂可以展示大量豐富的平面圖像的形象化知識，增加了視頻、動畫及聲音等知識表達方式，更加推進了知識的形象化。課堂教學，仍然是知識傳播尤其是義務教育/普及教育的知識傳播的主要形式。

被高度抽象化的知識本身能夠以其本來的形象化形式展現出來，成為教學工作力求實現的目標，以求學生學習過程的直觀化。這一努力貫穿著整個教學歷史。比如傳統教學模式中的板書模式，教師通常會根據自己對知識的理解，通過板書推演將知識的形成過程及內在邏輯進行充分形象展現，如果圖示能夠更好的展示其形象性，也會進行附圖展示。對于較為復雜及信息量較大的知識點，在板書教學模式中衍生出了教學用具，即將復雜的知識模型通過預先制作的復雜的模具進行形象化展示。

但是，增強現實技術高互動性的呈現方式在教學過程的具體應用中還存在一定問題。一方面，社會長期的知識積累過程形成了巨大的知識庫，如何將數量龐大的知識點快速呈現為增強現實可展示的知識點，工作量和呈現方式都是不小的挑戰；另一方面，考慮到實驗教學對知識學習的重要性，預先設定的知識講解過程難以滿足現代化教學的需求，學生學習過程對互動性的要求越來越高。比如對于碰撞的講解，傳統教學可能采用具有教學典型特征的教學專用碰撞小球，但是對于任意(種類)物體的碰撞過程呈現，將對學生更深入的理解知識點本身意義更大。也就是說知識點本身和實體對象的分離，將為教學過程帶來更多的靈活性。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提出一種電化情景教學模型及教學方法，使AR技術切實應用于情景化教學，增強了課堂互動的性，進一步提升教學質量。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種電化情景教學模型，其特征在于，包括：

實體對象單元，可用作情景化教學的實物對象；

對象識別單元，可用作對實體對象進行影像獲取；

特征提取單元，可用作分析所述實體對象的影像數據，以獲取所述實體對象的特征參數；

特征跟蹤單元，可用作分析所述實體對象的特征參數的狀態變化，以獲取跟蹤所述實體對象的調整參數；

知識庫單元，所述知識庫單元可用于存儲可用于所述電化情景教學的知識數據；