一种基于教育元宇宙的教学互动方法及系统

技术领域

本发明涉及教育元宇宙应用技术领域，尤其涉及一种基于教育元宇宙的教学互动方法及系统。

背景技术

随着科技发展元宇宙的虚拟世界和现实世界的信息对接互动越来越真实丰富，能够极大推动不同用户，不同领域之间的信息传递效率，打破信息壁垒同时提供用户更多维更便捷的生活、学习方式。

教育元宇宙的开发在虚拟世界中有着极广的应用场景，但目前的教育元宇宙中系统应用中存在着虚拟课堂流程不完备、交互性能单一，知识互动多由教师本身在客户端进行，缺少多种互动模式，以及目前的虚拟化身难以彼此之间产生教学互动，从而缺少一定的真实性，难以以更快速的响应速度进行更丰富形式的教学体验。因此对于教育元宇宙中的教育课堂呈现方式和虚拟化身交互行为提出更丰富的模式。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种基于教育元宇宙的教学互动方法及系统解决虚拟课堂流程不完备、交互性能单一，知识互动多由教师本身在客户端进行，缺少多种互动模式，以及目前的虚拟化身难以彼此之间产生教学互动，难以以更快速的响应速度进行更丰富形式的教学体验的问题。

第一方面，本发明提供了一种基于教育元宇宙的教学互动方法，包括：

创建虚拟形象，包括教学者与被教学者；

所述虚拟形象签到，并进行随机或指定分组；

对教学课件进行两层转化，并进行空间投射；

所述教学者与被教学者进行学习任务互动，所述学习任务包括虚拟层的语言深度学习和互动关系检测；还包括显示层的课件实时同步和任务立体化互动。

作为本发明所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的一种优选方案，所述教学用户签到，包括，教学用户从各自端口进入房间后，生成登录信息，所述登录信息随即转化为轻量级数据格式发送至服务器端生成第一信息集；若判断第一信息集为教学者生成信息，则向教学者发送待设置签到密码弹窗，当教学者进行签到密码设置后弹窗关闭，当教学者发送签到指令后，被教学者同一时间收到待签到弹窗；

服务器端调取数据库数据，与所述第一信息集进行匹配，若信息匹配则发送签到成功记录，若信息不匹配则发送签到失败记录，并对失败记录进行计数统计，且统计数据与学生登录信息绑定，并发送至后台服务器，当后台检测同一节课签到失败记录大于三次时，后台禁用此被教学者进入课堂的权力。

作为本发明所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的一种优选方案，所述随机或制指定分组包括，

基于教学者创建的房间名称列表，将所述名称按分组数据配对分类，定义分组类型为集合N{n1,，n2，n3……}；

所述分组数据可以为手动设定或通过随机模型设定；

分组后的被教学者声音频道通过分轨传输至不同的组内音频轨道。

作为本发明所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的一种优选方案，所述对教学课件进行两层转化，包括，

第一层转化为将课件文档转化为超文本格式，增加webscoket协议，实时与接口通信，记录监听当前对应的课件操作行为；

在超文本格式下根据服务端逻辑进行行为判断做出响应，包括，

对课件增加可编辑属性，若整个页面均可编辑，则将需要编辑的文档放入一个元素中，所述元素能够实现超级编辑框的作用，拖动元素时即可增加并监听对应的编辑属性的相关信息；若部分页面可编辑，则直接对可编辑的部分设置编辑属性并监听编辑属性的相关信息。

作为本发明所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的一种优选方案，第二层转化为调用加密客户端程序进入许可证权限页面，创建许可证权限；依次填写权限信息，在保护文档设置中启用数字加密，并增设静态水印；若课件为视频文档，则使用动态水印。

作为本发明所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的一种优选方案，所述学习任务包括虚拟层的语言深度学习和互动关系检测，具体为包括，

虚拟层为不在教育用户视角显示的信息层；

所述语言深度学习通过语音识别后进行语义理解，将对话状态进行跟踪后模拟对话活动；

通过多次跟踪模拟后依据知识图谱建立策略模型，所述策略模型包括通用模型和领域模型，以此生成教学者的虚拟语言系统；

所述互动关系检测通过接受第三方端的人体信息或服务器端的输入信息，进行强弱交互的判断；

当接收到的信息解析其应用对象为虚拟形象，则判断为强交互，并对应用形象进行标记，调动所需要的虚拟语言系统，并向显示层发送行动信息；

当接收到的信息解析其应用对象为虚拟世界中固定元素，则判断为弱交互，此时判断发出的信息类型直接调出反馈结果，并向显示层发送反馈结果。

作为本发明所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的一种优选方案，所述显示层的课件实时同步和任务立体化互动包括，

课件实时同步设定为虚拟形象的视野同步，将不同平台的显示功能进行抽象封装，再将浏览器添加至虚拟空间中；

设置网页视图在虚拟空间内的3D矩形框值，在虚拟空间找那个创建界面组件，并赋予界面组件链接，与所述网页视图互通；

通过设定监听委托发送网页视图的使用信号，使用信号若在使用中则可直接传递给在同一房间的其余虚拟形象显示层；

所述任务立体化互动为虚拟形象接收到所述行动信息后，通过第三端的动作反馈使得自身形象做出立体行动反应或通过可视化检索调度平面资源立体化呈现。

第二方面，本发明提供了一种基于教育元宇宙的教学互动系统，包括，

创建模块，用于创建虚拟形象，包括教学者与被教学者；

分组模块，用于所述虚拟形象签到，并进行随机或指定分组；

转化模块，用于对教学课件进行两层转化，并进行空间投射；

交互模块，用于所述教学者与被教学者进行学习任务互动，所述学习任务包括虚拟层的语言深度学习和互动关系检测；还包括显示层的课件实时同步和任务立体化互动。

第三方面，本发明提供了一种计算设备，包括：

存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述基于教育元宇宙的教学互动方法的步骤。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述基于教育元宇宙的教学互动方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明能够提供多元化的多维教学手段，创设了强交互性的学习情境，创建高自由的学习社交元宇宙社区，用户能够通过不同的多端入口进行交互。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例所述的基于教育元宇宙的教学互动方法的整体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种基于教育元宇宙的教学互动方法，包括：

S1：创建虚拟形象，包括教学者与被教学者；

S2：虚拟形象签到，并进行随机或指定分组；

更进一步的，教学用户签到，包括，

教学用户从各自端口进入房间后，生成登录信息，所述登录信息随即转化为轻量级数据格式发送至服务器端生成第一信息集；若判断第一信息集为教学者生成信息，则向教学者发送待设置签到密码弹窗，当教学者进行签到密码设置后弹窗关闭，当教学者发送签到指令后，被教学者同一时间收到待签到弹窗；

服务器端调取数据库数据，与所述第一信息集进行匹配，若信息匹配则发送签到成功记录，若信息不匹配则发送签到失败记录，并对失败记录进行计数统计，且统计数据与学生登录信息绑定，并发送至后台服务器，当后台检测同一节课签到失败记录大于三次时，后台禁用此被教学者进入课堂的权力。

应说明的是，此签到步骤能够完全自动化匹配至虚拟课堂，无需人工手动进行点名，其信息传递过程轻量化且简单快速。

更进一步的，随机或制指定分组包括，

基于教学者创建的房间名称列表，将名称按分组数据配对分类，定义分组类型为集合N{n1,，n2，n3……}；

分组数据可以为手动设定或通过随机模型设定；

分组后的被教学者声音频道通过分轨传输至不同的组内音频轨道。

应说明的是，随机模型可为Random，分组后的学生声音频道为每一组不同的频道，这样避免分组讨论的互相干扰。

S3：对教学课件进行两层转化，并进行空间投射；

更进一步的，第一层转化为将课件文档转化为超文本格式，增加webscoket协议，实时与接口通信，记录监听当前对应的课件操作行为；

在超文本格式下根据服务端逻辑进行行为判断做出响应，包括，

对课件增加可编辑属性，若整个页面均可编辑，则将需要编辑的文档放入一个元素中，元素能够实现超级编辑框的作用，拖动元素时即可增加并监听对应的编辑属性的相关信息；若部分页面可编辑，则直接对可编辑的部分设置编辑属性并监听编辑属性的相关信息。

更进一步的，第二层转化为调用加密客户端程序进入许可证权限页面，创建许可证权限；依次填写权限信息，在保护文档设置中启用数字加密，并增设静态水印；若课件为视频文档，则使用动态水印。

应说明的是，第一层转化为确保教学课件在虚拟空间的可互动性，能够通过简单的操作，实现虚拟形象对其的可编辑性；第二层转化能够确保教学课件在开放环境下的保密性和安全性。

S4：教学者与被教学者进行学习任务互动，学习任务包括虚拟层的语言深度学习和互动关系检测；还包括显示层的课件实时同步和任务立体化互动。

更进一步的，学习任务包括虚拟层的语言深度学习和互动关系检测，具体为包括，

虚拟层为不在教育用户视角显示的信息层；

语言深度学习通过语音识别后进行语义理解，将对话状态进行跟踪后模拟对话活动；

通过多次跟踪模拟后依据知识图谱建立策略模型，策略模型包括通用模型和领域模型，以此生成教学者的虚拟语言系统；

应说明的是，通过不同语音的训练模型识别和建立优化，将知识图谱融入不同教学对象的使用情景，从而为虚拟化身提供广阔的领域模型，从而在不具备实体教学者或其第三端不在线时仍能够精准对学生的互动情况做出响应的准确反馈。

互动关系检测通过接受第三方端的人体信息或服务器端的输入信息，进行强弱交互的判断；

当接收到的信息解析其应用对象为虚拟形象，则判断为强交互，并对应用形象进行标记，调动所需要的虚拟语言系统，并向显示层发送行动信息；

当接收到的信息解析其应用对象为虚拟世界中固定元素，则判断为弱交互，此时判断发出的信息类型直接调出反馈结果，并向显示层发送反馈结果。

应说明的是，通过双层架构的设计，能够将信息流区分于不同的适用场景，从而将任务量进行简化的同时能够快速判断出交互关系的强弱，从而快速响应显示层的反馈。

更进一步的，显示层的课件实时同步和任务立体化互动包括，

课件实时同步设定为虚拟形象的视野同步，将不同平台的显示功能进行抽象封装，再将浏览器添加至虚拟空间中；

设置网页视图在虚拟空间内的3D矩形框值，在虚拟空间找那个创建界面组件，并赋予界面组件链接，与网页视图互通；

通过设定监听委托发送网页视图的使用信号，使用信号若在使用中则可直接传递给在同一房间的其余虚拟形象显示层；

任务立体化互动为虚拟形象接收到行动信息后，通过第三端的动作反馈使得自身形象做出立体行动反应或通过可视化检索调度平面资源立体化呈现。

应说明的是，无论是实时同步或是立体化互动都是基于双层架构下的行动反馈，此反馈模式可来自隐藏层也可以用于接收现实世界中不同端口产生的信息。

上述为本实施例的一种基于教育元宇宙的教学互动方法的示意性方案。需要说明的是，该基于教育元宇宙的教学互动系统的技术方案与上述的基于教育元宇宙的教学互动方法的技术方案属于同一构思，本实施例中基于教育元宇宙的教学互动系统的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述基于教育元宇宙的教学互动方法的技术方案的描述。

本实施例中基于教育元宇宙的教学互动系统，包括：

创建模块，用于创建虚拟形象，包括教学者与被教学者；

分组模块，用于所述虚拟形象签到，并进行随机或指定分组；

转化模块，用于对教学课件进行两层转化，并进行空间投射；

交互模块，用于所述教学者与被教学者进行学习任务互动，所述学习任务包括虚拟层的语言深度学习和互动关系检测；还包括显示层的课件实时同步和任务立体化互动。

本实施例还提供一种计算设备，适用于教育元宇宙的教学互动的情况，包括：

存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行计算机可执行指令，实现如上述实施例提出的实现基于教育元宇宙的教学互动方法。

本实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例提出的实现基于教育元宇宙的教学互动方法。

本实施例提出的存储介质与上述实施例提出的实现累计爬升高度计算方法属于同一发明构思，未在本实施例中详尽描述的技术细节可参见上述实施例，并且本实施例与上述实施例具有相同的有益效果。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(ReadOnly，Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

实施例2

参照表1，为本发明的一个实施例，提供了一种基于教育元宇宙的教学互动方法及系统，为了验证其有益效果，提供了与现有元宇宙教学系统的对比结果。

表1用户进入教育元宇宙进行互动教学部分数据

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相对于原来的方法，我方互动情况更为完善，对于进入教学互动的签到模式均可以自动记录并进行判断完善；对于交互模块覆盖率，以一个虚拟教学课堂的基础存在为评判指标，整个虚拟空间中能够产生交互的元素覆盖进行统计，我方包括的是虚拟形象彼此本身的强互动，强互动本身除了语言交流外还具有本身形象之间的触碰互动，与虚拟空间的静物的弱互动，以及与教学课件的可编辑互动更为完善，无论是虚拟化身还是教学房间都具有可互动的信息元素；互动情景的基础更为简化，通过双层架构实现信息分流反馈速度也更快。

应说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。