[發(fā)明專利]一種具有偏離度自動反饋數(shù)據(jù)閉環(huán)糾偏控制的專業(yè)技能實訓輔助教學系統(tǒng)及輔助教學方法

有效

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• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110364049B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 毛雨霄
• 申請（專利權(quán)）人: 石虹
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G06Q50/20
• 代理公司: 上海精晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 肖愛華

1.一種具有偏離度自動反饋數(shù)據(jù)閉環(huán)糾偏控制的專業(yè)技能實訓輔助教學系統(tǒng)，其特征在于，

該專業(yè)技能實訓輔助教學系統(tǒng)包括：智能化實訓教材、技能訓練專用設施、現(xiàn)場信息采集設備、系統(tǒng)服務器、輔助教學終端；系統(tǒng)服務器包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器、云端服務器；輔助教學終端包括現(xiàn)場智能教學終端、智能學習終端；

技能訓練專用設施設置于實訓教學現(xiàn)場，用于實訓操作；現(xiàn)場信息采集設備設置于技能訓練專用設施上或附近，用于采集現(xiàn)場實訓操作數(shù)據(jù)信息，包括圍繞技能訓練專用設施進行操作訓練時的操作信息和思維判斷信息；現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器附帶前置采集終端，與現(xiàn)場信息采集設備連接，裝有與現(xiàn)場信息采集設備配套的專業(yè)數(shù)據(jù)采集卡和配套的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換軟件；現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器用于與現(xiàn)場信息采集設備之間的交互響應，以及對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)的預處理和轉(zhuǎn)換；

智能學習終端上安裝有供學習者學習的應用軟件，即智能學習終端APP；現(xiàn)場智能教學終端上，安裝有供專業(yè)教師教學的應用軟件，即智能教學終端APP；智能學習終端APP通過wifi無線網(wǎng)絡或者Internet與現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器、云端服務器連接；現(xiàn)場智能教學終端通過網(wǎng)線與現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器連接，并且通過Internet與云端服務器連接；

智能化實訓教材按照針對訓練科目的訓練路線導航圖設計，是一個或多個技能實訓科目的集合；它將每一個技能實訓科目內(nèi)容作為一個獨立的章節(jié)，每一個章節(jié)，具有相同的架構(gòu)設計；架構(gòu)中包含了以下幾個部分的內(nèi)容：1)、專業(yè)知識點、技能點基礎(chǔ)學習準備；2)、技能實訓科目專業(yè)環(huán)境使用方法學習準備；3)、技能實訓科目訓練要求與評價標準；4)、技能實訓科目訓練步驟學習與示范；5)、技能實訓科目訓練跟蹤評估反饋建議；各部分的內(nèi)容均按照樹狀索引結(jié)構(gòu)編排，每一條索引設置有一個隱形的和唯一性的ID標識即隱形鏈接地址；各ID標識均與預存在云端服務器中的相關(guān)實訓教學資源信息相對應；

云端服務器設置于實訓教學現(xiàn)場或者通過租用的形式設置于運營商機房；云端服務器中預存有實訓教學資源信息，這些實訓教學資源信息具有與智能化實訓教材相對應的資源架構(gòu)和ID標識鏈接地址；云端服務器，用于實現(xiàn)與智能化實訓教材中的ID標識即隱形鏈接地址的交互響應，以及對現(xiàn)場采集上傳的數(shù)據(jù)進行深度識別處理、比較和跟蹤評估，并且根據(jù)評估結(jié)果進行信息反饋，提供針對性的學習資源推送服務；

云端服務器包括依次連接的以下功能模塊：

1)人工智能識別模塊：對現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器上傳的過程采集信號進行識別，包括移動軌跡、體態(tài)、體感、骨骼、語音、圖像、表情、交互、檢測圖像、面部矢量、肢體動作和專業(yè)設施變位數(shù)據(jù)信息；

2)相似度比較模塊：對現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器上傳的訓練過程采集的各技能點屬性關(guān)注點數(shù)據(jù)進行識別，并且與對應的樣板數(shù)據(jù)進行相似度比較；這種比較是在同一個時間軸標志下，針對預定的技能點區(qū)域內(nèi)的信息評價結(jié)果進行的；進行相似度比較的方法包括：對各技能點區(qū)域內(nèi)采集的數(shù)據(jù)按“一次特征改進雷達圖”評價方法進行評價；對科目訓練全流程中各個技能點評價結(jié)果按“二次特征改進雷達圖”評價方法進行結(jié)果性評價；

3)技能點偏離度評價模塊：完成以技能點為依據(jù)的評價結(jié)果與樣板數(shù)據(jù)的偏離度的計算，即采用相對誤差計算公式進行偏離度計算即進行偏離度評價，獲得對各技能點操作的偏離度評價結(jié)果；通常是針對各關(guān)鍵技能點的偏離度進行評價，科目訓練需要時也可針對一般技能點的偏離度進行評價；

4)、科目訓練全流程偏離度評價模塊：完成以科目訓練全流程為依據(jù)的評價結(jié)果與樣板數(shù)據(jù)的偏離度的計算，即采用相對誤差計算公式進行偏離度計算即進行偏離度評價，獲得對科目訓練全流程操作的偏離度評價結(jié)果；

5)、自動反饋與糾偏建議形成及輸出模塊

根據(jù)技能點偏離度評價模塊的輸出結(jié)果，產(chǎn)生以各技能點操作的偏離度評價結(jié)果為依據(jù)的偏離度自動反饋信息及補充學習糾偏建議；根據(jù)科目訓練全流程偏離度評價模塊的輸出結(jié)果，產(chǎn)生以科目訓練全流程偏離度評價結(jié)果為依據(jù)的科目訓練全流程綜合評價成績及反饋信息；該模塊是構(gòu)成科目訓練中依據(jù)對操作數(shù)據(jù)的采集跟蹤，實現(xiàn)以ID標識為紐帶的數(shù)據(jù)閉環(huán)糾偏控制過程的主要流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)生成模塊；

云端服務器還包括依次連接的以下功能模塊：

1)用戶信息驗證管理模塊：實現(xiàn)用戶注冊、登錄、信息采集和運行中的隨機隱形用戶信息驗證功能；

2)ID掃描識別通信響應模塊：完成對智能學習終端、智能教學終端發(fā)出的用戶數(shù)據(jù)請求指令的確認和響應；完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務器發(fā)出的實時交換和靜默推送數(shù)據(jù)交換形式的確認和響應；對發(fā)送到智能學習終端上的資源信息，進行數(shù)據(jù)包壓縮和像素降低處理；

3)實訓教學資源管理模塊：用于對與智能化實訓教材設計的學習路線圖中的ID標識對應的資源信息的存放地址和資源內(nèi)容的維護；

智能學習終端APP或智能教學終端APP，通過掃描或觸摸屏幕中的智能化實訓教材中不同的ID標識，向系統(tǒng)服務器發(fā)出數(shù)據(jù)請求，可以獲得預先上傳到云端服務器中的與專業(yè)教學設計中相關(guān)的實訓教學資源信息，對訓練科目各部分的具體內(nèi)容進行學習，或者指定一個訓練科目操作的跟蹤流程；在系統(tǒng)服務器完成對學習者的訓練操作過程的數(shù)據(jù)采集、處理、比較和跟蹤評估之后，所述終端APP可以接收到從云端服務器發(fā)出的偏離度反饋信息、評估結(jié)果和糾偏學習建議，通過選擇建議中的ID標識，即可獲得針對性的學習資源推送服務；

該輔助教學系統(tǒng)以智能化實訓教材中設計的科目訓練路線導航圖為導航；自動學習示范者的技能訓練操作過程，生成比較評估樣板數(shù)據(jù)庫；自動跟蹤學習者的技能訓練操作過程數(shù)據(jù)，與比較評估樣板數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比較；在系統(tǒng)服務器完成對現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的識別、處理、比較和跟蹤評估后，產(chǎn)生偏離度評估結(jié)果反饋信息和糾偏補充學習建議；學習者通過ID標識關(guān)聯(lián)獲取學習觀摩素材，選擇適用的內(nèi)容進行補充學習；之后，科目訓練再次開始；由此實現(xiàn)“科目訓練開始—訓練過程數(shù)據(jù)采集—樣板數(shù)據(jù)相似度比較—訓練過程跟蹤評估—偏離度糾偏建議推送—ID標識關(guān)聯(lián)學習觀摩素材獲取—科目訓練再開始”的循環(huán)；構(gòu)成技能科目訓練中依據(jù)對現(xiàn)場操作數(shù)據(jù)采集的跟蹤評估，實現(xiàn)以ID標識為紐帶的數(shù)據(jù)閉環(huán)糾偏控制。