[發(fā)明專利]一種面向虛實融合的闖關(guān)交互式實驗方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010908528.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111968470B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮志全;王康
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: G09B23/24
• 分類號: G09B23/24
• 代理公司: 濟南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

本發(fā)明提出了一種面向虛實融合的闖關(guān)交互式實驗方法和系統(tǒng)，該方法首先獲取與實驗操作相關(guān)的用戶意圖集合，根據(jù)用戶意圖集合的不同模態(tài)表達(dá)方式確定在一段時間內(nèi)用戶意圖；根據(jù)用戶操作意圖出現(xiàn)的時間確定在某時刻的用戶意圖。通過在某時刻的用戶意圖對智能化虛實融合實驗儀器的操作進行實驗，在實驗中設(shè)計與實驗內(nèi)容相應(yīng)的關(guān)卡，并根據(jù)用戶對關(guān)卡的不同選擇進行不同實驗步驟或者呈現(xiàn)不同實驗效果。基于該實驗方法，還提出了闖關(guān)交互式實驗系統(tǒng)。本發(fā)明基于多通道信息互補的意圖理解算法根據(jù)上下文交互情境，根據(jù)視覺數(shù)據(jù)、傳感數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)，推測用戶下一步的基本操作，通過闖關(guān)的方式有利于增加在實驗過程中的樂趣，鞏固和實驗相關(guān)的知識。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)實驗教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種面向虛實融合的闖關(guān)交互式實驗方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它主要研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律。化學(xué)實驗是獲取化學(xué)知識的重要方式，能夠幫助學(xué)生快速地記憶和理解化學(xué)知識。調(diào)研并分析現(xiàn)有的中學(xué)化學(xué)實驗的展開形式，我們發(fā)現(xiàn)化學(xué)教學(xué)實驗中存在以下幾點問題。對于傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)(即真實展開的化學(xué)實驗教學(xué))，首先在實驗進行過程中，容易生成污染性、有毒物質(zhì)，同時化學(xué)實驗中還存在一些實驗的試驗周期過長、數(shù)據(jù)不易獲得、實驗器材損耗嚴(yán)重和實驗材料昂貴等問題，這些因素會影響學(xué)生實驗活動的正常展開。其次，對于我國教育資源分布不均衡的現(xiàn)象，教師為了完成教學(xué)安排，或者在實驗材料不充分的制約下，在短時間內(nèi)向?qū)W生灌輸大量的知識點而不進行實驗操作演示，學(xué)生很難有機會動手實踐，只能從教師的講解和書本呈現(xiàn)的知識憑空想象實驗反應(yīng)現(xiàn)象。隨著教育信息化的發(fā)展，其它形式的化學(xué)實驗也被引入的中學(xué)實驗之中，但是也無可避免的帶來其它存一些問題，如以虛擬仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的電腦仿真化學(xué)實驗，雖然很好的降低了實驗的風(fēng)險，節(jié)省了實驗材料和資源，但也使學(xué)生無法真實體會到實驗操作的過程，同時不利于培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力。以VR技術(shù)為支持的化學(xué)實驗，可以帶來很好的用戶體驗和視覺感受，但實驗設(shè)備要求和操作過程往往帶來不便。同時，AR技術(shù)也逐漸在中學(xué)實驗教學(xué)展開，但是目前來說，主要的相關(guān)研究比較少，成型的化學(xué)實驗教學(xué)尚未出現(xiàn)。因此，我們想在有限的條件資源下，充分挖掘?qū)W生教師這些用戶的特點，設(shè)計虛擬與實際相融合的實驗操作方式，，一方面更加真實，客觀的反映實驗現(xiàn)象，使用戶獲得更真實的實驗操作和體驗感；另一方面，整合用戶的多通道有效信息，彌補傳統(tǒng)實驗，虛擬仿真實驗等實驗的不足，探究新型實驗的有效性和可行性。目的是，即達(dá)到新型中學(xué)教學(xué)實驗的要求，又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣和提升自主實驗探究的能力。