一种学生成长可视化展示系统及展示方法

技术领域

本发明涉及智慧校园领域，尤其涉及一种学生成长可视化展示系统及展示方法。

背景技术

可视化展示系统在近十年来取得了相当多的发展，特别是在智慧校园的建设过程中，越来越多的和教学相关的可视化展示系统被运用到日常教学过程中，比如各类包含科学技术原理的展示性教具，实验装置，讲解性质的电子展示板等。

随着教育理念的变化，从知识教育转向素质教育，学校教育的关注点放在了学生的能力成长而不是知识的过度累积，尤其当前社会处于知识爆炸状态，通过学校教育来让学生了解和掌握大量知识本身即不可能，也已经不具备任何意义。学校教育应当以能力培养为主，教会学生获取所需知识的能力，而不是获取知识本身。

当前的学生成长可视化展示空间设计大多以校园实体环创设计、展示空间搭建、纸质版或电子版的学生画像手册为主，其设计材料多为实体的装饰活动材料或建筑材料，且展示内容十分固定有限，不能实现动态的过程展示，且制作普遍较高。内容陈旧也降低了学生空间的体验性，比如，学生成长展示借助墙饰与活动素材呈现，没有空间体验性，展示形式需要通过纸质媒介，没有成长场景数据服务指导建议，展示形式单一、纸质学生成长素材只能展示特定的场景下的成长结果，只能呈现学生成长的结果，但难以呈现成长的过程。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种学生成长可视化展示空间，特别是涉及一种学生成长数据及素材采集系统，一种学生成长可视化展示空间和人工智能交互装置，使它贯穿在整个校园教学的各个环节中，完成记录教学过程，指导教与学的互动关系，反馈教育成果等多个功能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何采用技术手段助力素质教育，让整个素质教育的过程，被量化，被可视化，且具备不断改进修正的内在动力和功能。

为实现上述目的，本发明提供了一种学生成长可视化展示系统，包括展示空间和后台业务子系统，所述展示空间包括互动展示屏、人工智能设备、身份识别装置，所述后台业务子系统包括学生成长数据的采集模块和数据处理模块，所述展示空间包括多个立面包围而成的三维立体空间，在其中一个所述立面上设置出入口，所述身份识别装置设置在所述出入口的外部，所述互动展示屏设置在所述展示空间的内部，位于至少一个所述立面上，所述人工智能设备设置在所述展示空间的底面上，可以在所述底面上自主移动，所述身份识别装置被配置为识别进入者的身份，并将所述进入者的身份信息传递给所述数据处理模块，所述数据处理模块被配置为根据所述采集模块采集到的学生成长数据，将与进入者相关的数据反馈给所述互动展示屏，所述进入者在与所述互动展示屏和所述人工智能设备的互动中获取信息。

进一步地，所述展示系统还包括安全设备，所述安全设备设置在所述展示空间的顶部或者一个所述立面上。

进一步地，所述互动展示屏包括摄像头，所述摄像头识别所述进入者的体态或手势。

进一步地，所述身份识别装置包括摄像模块和按键模块，所述身份识别装置被配置为通过生物信息识别或二维码或密码进行。

进一步地，所述人工智能设备包括导航模块，所述导航模块用于所述人工智能设备的自主移动，对所述进入者进行引导和接待。

进一步地，所述人工智能设备包括语音模块，所述语音模块用于和所述进入者进行沟通，接受所述进入者的指令和转达数据处理的结果。

进一步地，所述人工智能设备包括摄像模块，所述摄像模块用于识别所述进入者的体态和手势。

本发明还提供了一种学生成长可视化展示方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、进入者通过身份识别装置验证身份后进入学生成长可视化展示空间；

步骤2、所述身份识别装置将所述进入者的身份信息发送给后台业务系统的数据处理模块；

步骤3、所述数据处理模块根据身份信息将预设的相关联的信息反馈给互动展示屏；

步骤4、所述人工智能设备根据所述互动展示屏所显示的内容，和所述进入者进行语音沟通；

步骤5、所述人工智能设备或所述互动展示屏在获取到所述进入者的进一步指令后，将所述指令传递给所述数据处理模块；

步骤6、所述数据处理模块将进一步的所述指令的处理结果反馈至所述人工智能设备或所述互动展示屏。

进一步地，所述进入者为学生，所述步骤3还包括：

步骤3.1、所述互动展示屏从所述后台业务系统获取所述学生的初始化信息和界面，包括学生的学业信息、课程信息、任课老师信息和身体素质信息，所述界面还包括课程通知、学校通知和待办事项；

步骤3.2、所述人工智能设备根据上述信息和预设的数据分析规则，向所述学生给出分析结果和建议。

进一步地，所述进入者为教师，所述步骤3还包括：

步骤3.1、所述互动展示屏从所述后台业务系统获取所述教师的初始化信息和界面，包括所任班主任的班级信息、所任课程信息和学生培养目标、现状和差距，所述界面还包括学生统计信息、学校通知和待办事项；

步骤3.2、所述人工智能设备根据上述信息和预设的数据分析规则，向所述教师给出分析结果和建议。

本发明所述的一种学生成长可视化展示系统及展示方法，其优点包括：

1.学生成长可视化展示系统和学校教学业务系统合为一体，成为重要组成部分；

2.可视化展示系统提供了沉浸式交互体验；

3.可以根据每个学生的特殊场景提供具体的成长建议和指导。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的学生成长展示空间的外观示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的学生成长展示空间的内部布置俯视图；

图3是本发明的一个较佳实施例的学生成长展示空间的内部布置侧视图；

图4是本发明的一个较佳实施例的人工智能设备外观示意图；

图5是本发明的一个较佳实施例的学生成长展示系统的模块结构图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明所述的学生成长可视化展示系统包括后台业务系统和可视化展示空间，所述可视化展示空间整体包括3D空间、互动触控大屏、空间安全设备、身份识别装置以及人工智能设备。所述后台业务系统包括学生成长业务采集模块、数据处理模块和内容展示模块。

实施例一

图1是学生成长可视化展示空间，在本发明的一个较佳实施例中，学生成长可视化展示空间，包括了3D空间(1)，安全设备(2)，身份识别装置(5)，内容可视化信息展示触控屏(3)以及人工智能设备(4)，所述的3D空间是空间外立面组成的正方空间体外壳。空间内部设置有出入口大门，身份识别装置(2)装置安装在门的外立面墙上。通过身份识别装置(2)对学生信息进行识别，进入空间为学生专属成长可视化信息内容的展示。所述安全设备(2)对应安装在3D空间(1)内部的顶部位置，使3D空间结构上，使用功能上变得更加安全，所述内容可视化信息展示触控屏(3)安装在空间体内部的四周正立面，空间与大门的位置设置有人工智能设备(4)，作为空间体验规划的工具。可以明确的通过人工智能辅导来和空间产生语音交互关联，使得空间的体验中充满人性化的服务与关爱，感受空间系统的温暖与便捷。

本实施例所述触控屏(3)是多媒体交互屏幕，通过与后台业务系统连接展示学生可视化内容载体，包围环绕式呈现学生成长过程性互动内容，提高了学生成长可视化展示过程中的沉浸体验。所述触控屏通过摄像头能支持手势交互，通过学生与控触屏、空间环境、系统和服务进行的行为交互体验。学生用户对信息单元内容可手动点击、滑动、切换查看的信息单元。学生通过触控屏界面向系统输入指令，计算机经过处理后把输出结果呈现给学生。

如图4所示，本实施例所述人工智能设备(4)连接控触屏(3)终端，是学生成长内容播放操作的控制终端，该人工智能终端连接业务系统模块经过业务系统的信息进行处理，前端的智能设备控制单元播放对应的学生个人可视化内容展示。所述人工智能设备根据预先编排的程序功能导航模式及语音交互。导航模块基于空间的地图信息，选定终点位置后，自主规划全局最优路径进行智能导航，导航过程中支持语音交互。语音包括普通音响及具有语音识别系统的控制主板，用于采集语音信息和发射模拟遥控器信号的发射模块和音频模块的处理单元。所述移动智能机器人上设置有接待问答流程，当用户识别身份进入空间时自动语音为系统已经录制好的声音，用户无需沟通即可获知相关情况，提高用户获知信息的便利性。

如图2和图3所示，本实施例中提供了一种人工智能设备与人的交互方法包括：在空间活动环境中设置连接智能触控屏智能设备，在触控屏服务器中与人工智能设备相应的空间活动位置相对应人工智能设备移动触控屏联动，在人工智能机器到达指定位置后，把到达信息定向发送给触控屏，智能设备通过语音播放来给该活动环境内的用户传达信息。

成长可视化空间人工智能设备交互模式包括学生模式及家长模式。触控屏可与人工智能产生实时屏幕交互：人工智能类似于系统的控制台可与触控屏实时交互。

在学生模式下，交互流程如下描述：

学生X通过个人身份识别装置的信息输入，信息识别成功后触控屏设备开启亮屏模式，人工智能设备程序导航功能激活。

人工智能设备根据程序预先设定的路程轨迹，来到3D空间的大门位置，接待学生X至3D空间休息区域，通过语音交互模块对学生X进行问候：“嗨！X同学你好，欢迎来到你的专属个人成长空间，我是你的成长伙伴兔八哥，我这里有很多关于你的消息，如果想了解，请点击触控屏信息列表，或者用语音告诉我吧～”，触控屏信息列表的可选内容包括：课程信息，成绩信息，任课老师信息，身体素质信息等等。人工智能设备与学生进行对话信息交互，可支持空间介绍、成长咨询、服务引导等工作，完成学生可视化展示空间用户体验。

本实施例所述身份识别装置(5)是3D空间(1)外立面出入口墙面上的个人信息识别设备，身份识别包括二维码、密码、人脸识别等方式。通过对个人信息的验证，空间为专属学生可视化内容展示模式。当个人信息验证通过后，人工智能设备(4)与触控屏(3)自动进入该学生的初始化交互界面。人工智能设备(4)中预先设定好的程序会使用交互动作与语音引导自动移动到门口上前迎接学生引导学生进入空间休息区域，回到固定位置后人工智能控制程序唤醒触控屏(3)，开始学生的成长可视化内容在智能交互大屏进行展示，学生只需要提供个人身份信息的识别即可进入空间内享受融入感强以及互动性高的个人成长可视化展示。

本实施例所述空间安全设备(2)，是3D空间(1)内顶部的一种立体结构或者空间内设备，安全设备包括报警器及通风系统。当空间外部有感测到攻击、入侵、火灾等情况时能进行准确预警，可设置门铃、电话等多种预警模式，满足不同场景需要，保证学生在空间内的人身安全。

本发明所述3D空间(1)是若干个平面方形加顶部围成的立体空间图形，外观结构主要包括顶部结构、墙体立面结构、底面结构。所述顶部结构包括安全设备模块。墙体立面结构包括触控屏及人工智能与触控屏形成灵活开放式沉浸展示。底面结构包括空间休息区域及人工智能(4)的固定底面位置及公共活动区域。

图5为学生成长可视化展示空间业务系统部分，该系统包括各类采集学生成长数据业务系统、数据中心、触控屏模块、人工智能系统及身份识别系统。

所述业务系统用于采集学生成长过程的行为数据和评价数据，包括数据采集的功能模块和用户系统。学校管理人员、老师、家长、学生等不同权限的用户均可基于用户系统，利用业务系统的功能采集学生成长过程的行为数据和评价数据，然后将数据上传到数据中心。

数据中心主要用于存储并处理用户相关的各类数据，包括用户的基础数据、基于各业务系统产生的行为数据和业务数据，以及用户日常表现的各类素材等，并为触控屏模块提供内容输出。

身份识别系统也是展示空间的门禁系统，主要承担展示空间的用户身份识别功能。用户通过门禁系统完成身份识别，并将用户识别后的信息链接到数据中心进行相关数据调取，用户只有在数据中心能调取到个人数据时才能完成身份匹配并进入展示空间。

触控屏是用户与信息的交互载体，主要包括人机交互模块、信息展示单元、数据读取和数据管理调度模块。在用户完成用户身份识别后，用户信息及相关数据将在数据中心被调度出来，用户通过点击等人机交互操作，可将用户信息及其关联的各类业务数据通过信息显示单元呈现在触控屏上。

人工智能机器人是展示空间中的机器人硬件设备，包括路线规划、语音识别、语音合成、语义理解和问答策略等功能模块。当用户完成身份识别成功之后，该智能机器人启动自动化服务可根据已设定好的路线规划对进入展示空间的用户进行路线引导和操作指导，同时可与用户在展示空间内产生实时语音对话和交流，可通过对用户指令的识别和理解完成用户给予的指令性操作。

各系统之间的数据是相互连通。该展示空间通过业务系统采集到的学生数据及信息，并上传存储到数据中心，完成身份识别匹配后的用户进入展示空间，通过智能机器人的引导，在触控屏上进行人机交互和指令操作，从而完成对学生成长过程可视化的体验和观看。

实施例二

本实施例所述的学生可视化展示系统的硬件部分与实施例一所述的相同，学生可视化展示方法，包括学生模式，教师(班主任)模式以及学校(领导)模式，根据进入学生成长可视化展示空间的人员身份(需要关注的点和需求不同)不同而配置了不同的模式，具体描述如下：

场景1学生模式

学生到达3D空间的大门处，通过刷学生卡方式验证本人身份，验证成功后，交互屏幕和人工智能设备获得学生身份信息，交互屏幕从后台业务系统获取该学生的初始化信息和界面，包括学生的学业信息，课程信息，任课老师信息，身体素质信息等，界面还可包括课程通知，学校通知，待办事项等等。人工智能设备获得学生身份信息以后，自主从其当前位置导航至大门位置，在大门开启后引导学生进入指定位置。在学生入座后，人工智能设备通过语音和学生展开如下对话：

人工智能设备：“嗨！某某同学你好，欢迎来到你的专属个人成长空间，我是你的成长伙伴兔八哥，我这里有很多关于你的消息，如果想了解，请点击触控屏信息列表，或者用语音告诉我吧～”

学生：“我想看一下下个学期有哪些必修课要上？”

人工智能设备：“好的，请稍等。”此时，交互屏幕从后台业务系统中获取这个学生的培养计划，并将下学期的必修课显示在交互屏幕上。

学生：“体育课是哪个老师教？1千米跑步的及格成绩是多少？”

人工智能设备：“你的下学期的体育老师是XX老师，1千米跑步的及格成绩是4分18秒，你在过去的三个学期的1千米的平均成绩是5分05秒，下学期的体育课你要加油呀！”

学生：“怎么才能提高跑步成绩呢？”

人工智能设备：“你过去6周的BMI指数均超过肥胖警戒线，请改善饮食结构，并加强每日早晚的跑步锻炼强度，你的BMI指数必须降到28以下才有可能通过下学期的跑步考试哦！”

学生：“好的，谢谢！”

场景2教师(班主任)

班主任到达3D空间的大门处，通过刷教师卡方式验证本人身份，验证成功后，交互屏幕和人工智能设备获得教师身份信息，交互屏幕从后台业务系统获取改教师的任课信息以及所任班主任的班级情况，包括每位学生的学业完成情况，能力培养的目标，现状和差距情况，并将按照量化的指标，有针对性列出需要教师(班主任)进行具体干预的学生名单和能力培养目标。人工智能设备获得教师身份信息以后，自主从其当前位置导航至大门位置，在大门开启后引导教师进入指定位置。在教师入座后，人工智能设备通过语音和教师展开如下对话：

人工智能设备：“嗨！某某老师您好！欢迎来到您的学生个人成长空间，我是学生成长伙伴兔八哥，我这里有很多关于您学生的信息，如果想了解，请点击触控屏信息列表，或者用语音告诉我吧～”

教师：“请显示我做班主任的班级，学生的学业成绩，以及学生能力培养目标和现状的对比结果。”

人工智能设备：“好的，请稍等。”此时，交互屏幕从后台业务系统中获取这位老师所任班主任的班级学生概况，并将该班级每一位学生能力培养目标和现状的对比结果显示在互动屏幕上。

人工智能设备：“某某同学在这个学期的必修课学业成绩都比上学期退步，但是选修的兴趣课程却是高分通过。”

教师：“嗯，好的，我会找这个同学聊一下。”

人工智能：“您本学期任课的兴趣课程，选修的学生不多，而且修过这门课的学生都反馈没有学到东西。”

教师：“好的，我会在这学期剩下的课程中间，多设计一些动手环节，提高一下学生的参与热情，以便达到课程所设定的教学目标。谢谢！”

场景3学校(领导)

学校领导到达3D空间的大门处，通过刷教师卡方式验证本人身份，验证成功后，交互屏幕和人工智能设备获得教师身份信息，交互屏幕从后台业务系统获取学校各项教学活动的进展情况，学生和教师的参与情况，教育局对学校下达的各项指令和要求的完成情况。

学校领导通过本实施例所述的学生成长展示空间，既可以从面上了解各类教学活动的统计数据，也可以具体地详细地浏览个别学生的具体学业情况，相关任课老师的教学情况，找到日常教学活动，学生培养的各个环节中存在的问题，并加以干预和矫正。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。