CN105139701A - 一种互动式幼儿教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互动式幼儿教学系统，包括：互动式教案展示单元，包括多个互动式展示模块，互动式展示模块所展示的内容中均插入有至少一个的互动环节，在展示进入互动环节时暂停教案展示并触发互动环节；教案组织单元，用于将至少一个的互动式展示模块组合为一个教案；人机交互单元，用于教案展示进入互动环节时，采集用户的交互表征特征，对交互表征特征进行处理并反馈处理结果。应用本发明，可将多种教学教案灵活组合形成多元化的内容展示，并在展示过程中插入互动环节，提高了教学内容的表现力和感染力，增强了幼儿参与性。

Description

一种互动式幼儿教学系统

技术领域

本发明涉及教育技术学领域，尤其涉及一种互动式幼儿教学系统。

背景技术

在教学过程中幼儿是认知的主体，只有当幼儿能够方便地参与到教学活动中，与教学内容产生高度互动，才能最大程度地提高幼儿的学习兴趣，促使幼儿获得有效的认知。虽然现有的幼儿信息化教学系统大多利用了多媒体呈现形式多样、图文并茂、形声并举的优点，提高了教学内容的表现力和感染力，但在幼儿对教学内容的互动性、参与性方面的考虑还不够。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种互动式幼儿教学系统，其目的在于，可将多种教学教案灵活组合形成多元化的内容连续展示，并在展示过程中插入互动环节，提高了教学内容的表现力和感染力，增强了幼儿参与性。

一种互动式幼儿教学系统，其特征在于，包括：互动式教案展示单元、教案组织单元和人机交互单元；其中，

所述互动式教案展示单元，包括下列互动式展示模块中的至少一个：

互动式图像展示模块，用于展示教学图像；

互动式视频展示模块，用于播放教学视频；

互动式音频展示模块，用于播放教学音频；

互动式游戏展示模块，用于展示教学游戏；

互动式摄像展示模块，用于将从摄像头采集的图像中提取的特定对象嵌入预定位置展示；

互动式物品展示模块，用于展示虚拟的物品；

互动式虚拟现实展示模块，用于将教学场景画面投影到教学区域内，从而创建虚拟现实的三维空间场景；

上述互动式展示模块所展示的内容中均插入有至少一个的互动环节，在展示进入互动环节时暂停教案展示并触发互动环节；

所述教案组织单元，用于将至少一个的互动式展示模块组合为一个教案；

所述人机交互单元，用于教案展示进入互动环节时，采集用户的交互表征特征，对交互表征特征进行处理并反馈处理结果。

进一步地，所述交互表征特征包括语音、人脸、姿态和触控中的一种或多种。

进一步地，所述人机交互单元包括触控采集模块、语音采集模块、姿态采集模块、人脸采集模块中的至少一个以及处理模块；

处理模块用于接收触控采集模块、语音采集模块、姿态采集模块、人脸采集模块中的至少一个模块采集的交互表征特征，结合交互任务对交互表征特征分析处理，输出相应的处理结果。

进一步地，所述处理模块包括下面至少一个子模块：

触控判定子模块，用于判定触控采集模块采集的触控操作是否表明成功完成交互任务，若是，则输出表示成功的响应，若不是，则输出表示失败的响应；

语音判定子模块，用于识别语音采集模块采集的语音，并判定语音识别结果是否表明完成交互任务，若是，则输出表示成功的响应，若不是，则输出表示失败的响应；

姿态判定子模块，用于识别姿态采集模块采集的行为姿态，并判定姿态识别结果是否表明完成交互任务，若是，则输出表示成功的响应，若不是，则输出表示失败的响应；

人脸识别子模块，用于接收人脸采集模块采集的人脸图像，将人脸图像放置于教案展示画面中的预定位置。

本发明的技术效果体现在：

在教案展示过程中插入互动环节，提高了教学内容的表现力和感染力，增强了幼儿参与性。此外，本发明提供的技术将多种教学教案灵活组合形成多元化的教案进行连续的展示，可以避免在多个程序间切换而打断教学过程的连贯性。互动形式多元化，触控、语音、姿态均可使用，互动过程中还可将人脸实时捕获嵌入画面，增加了趣味性、生动性，提高了教学内容的表现力和感染力，增强了幼儿参与性。

附图说明

图1是本发明系统较佳实施例结构组成示意图；

图2是本发明系统较佳实施例互动教案展示单元模块组成示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1示出了本发明一个较佳实施例。本发明提供一种互动式幼儿教学系统，包括：互动式教案展示单元10、教案组织单元11和人机交互单元12。互动式教案展示单元10提供多种教学互动式展示模块；所述教案组织单元11将多种互动式展示模块组合为一个教案；人机交互单元12用于在教案展示进入交互环节时被调用完成人机交互。

所述互动式教案展示单元10提供多媒体教学内容的展示并建立互动教学情景，包括：互动式图像展示模块101，提供图像的展示；互动式视频展示模块102，提供教学视频的播放；互动式音频展示模块103，提供教学音频的播放；互动式游戏展示模块104，提供教学游戏的展示；互动式物品展示模块105，提供虚拟物品的展示；互动式摄像展示模块106，提供摄像头的视频的展示；互动式虚拟现实展示模块107，根据教学内容创建虚拟现实场景。

互动式图像展示模块101给图像至少关联包括名称、颜色、大小、重量、声音、类别、功能等在内的一种属性。所述互动式图像展示模块根据图像所关联的属性及人机交互模块至少预设一个互动环节。进入互动环节时，调用人机交互单元判定参与者已经完成预设的交互任务后，对参与者以声音或动画的方式给予激励。

互动式视频展示模块102在教学视频中插入至少一个预设的交互教学情景，并至少预设一个互动环节。互动式视频展示模块在播放教学视频时，如果检测到互动环节，即暂停视频播放，并调用人机交互单元；当人机交互单元判定参与者已经完成预设的交互任务后，根据人机交互任务的完成情况跳转至指定的视频位置继续播放教学视频。

互动式音频展示模块102在教学音频中插入至少一个预设的交互教学情景，并至少预设一个互动环节。互动式音频展示模块在播放教学视频时，如果检测到互动环节，即暂停音频播放，并调用人机交互单元；当人机交互单元判定参与者已经完成预设的交互任务后，根据人机交互任务的完成情况跳转至指定的音频位置继续播放教学音频。

互动式游戏展示模块104将教学内容融入游戏中，并至少设定一个互动环节。进入互动环节时，参与者与通过人机交互模块完成相关操作，互动游戏按预定逻辑展开游戏情景。

互动式物品展示模块105中的物品以图像或卡通形象的方式展示，并至少设定有一个互动环节。当所关联的人机交互单元完成相应的操作后，虚拟物品模块根据预设的情景改变其状态。

互动式摄像展示模块106将从摄像头采集图像中提取的特定对象，嵌入到图像、视频或互动教学游戏中。

互动式虚拟现实展示模块107的交互教学情景投射到教室中。所设定的交互教学情景至少与多模态人机交互单元相关联，并至少预设一个人机交互任务。当人机交互模块判定参与者已经完成预设的交互任务后，虚拟现实模块根据预设教学情节变换其投射内容。为实现该功能，硬件上需要在教学区域布置多块触控设备和若干摄像头，将教学主题场景的画面投射在教学区域内，形成虚拟现实的空间教学环境，幼儿触控电子白板，人机交互单元对触控屏的触控信号进行分析处理，以及对摄像头采集的视频进行人物定位和行为分析，综合判定幼儿是否完成交互任务。

教案组织模块11将任意个互动式图像展示模块、互动式视频展示模块、互动式音频展示模块、互动式游戏展示模块、互动式物品展示模块、互动式摄像展示模块及互动式虚拟现实展示模块组合为一个教案。教案组织单元以页为单位将上述模块进行组合。此外，教案组织模块还可将传统PPT、word、PDF、web等形式的课件或课件中的部分页面与上述模块进行组合。

人机交互单元12，提供语音识别、人脸识别、姿态估计、触屏识别等功能模块，并综合运用这些功能模块完成参与者与教学内容的互动。

实例：

下面以一个“教小朋友认识颜色”的教学实例对本发明提供的技术作进一步的解释和说明：

教师预先通过教案组织单元11将备课内容组织成教案，在教学时通过互动式教学展示单元10进行教学展示，并通过人机交互单元12完成教案中预设的人机交互任务。

在本实施例中，课件页面1使用互动式图像展示模块101提供的红色色块、绿色色块、黄色色块等图像。这些图像上关联了颜色属性及声音文件。当用户触摸图像时，会激活其关联的声音文件，发出“我是红色”、“我是绿色”、“我是黄色”的声音。教师可以通过课件页面1教小朋友认识红、绿、黄三种颜色。小朋友也可以通过触摸颜色块图像使之发出关联的声音。

课件页面1中还可以加入一互动式声音播放模块102。互动式声音播放模块102提供“小朋友，哪个是红色呢？”、“小朋友，哪个是绿色呢？”、“小朋友，哪个是黄色呢？”等3个声音片段。互动式声音播放模块102可以与人机交互单元12中的触摸屏模块相关联。互动式声音播放模块102随机播放一个片段后暂停，此时，小朋友需要借助触摸屏指出相应色块完成人机交互任务。

在本实施例中，课件页面2由互动式图像展示模块101可以提供苹果、草莓、西瓜、杨桃、香蕉、芒果等水果的图像。这些物品关联了包括名称、颜色、大小、重量等在内的属性。在本实施例中要用到的属性为颜色，教师在使用教案组织单元11备课时可以将颜色属性激活。课件页面2还由互动式图像展示模块101提供三个篮子，并设置一个“将相同颜色的水果移动到同一个篮子”的人机交互任务。当小朋友通过触摸屏完成相应的人机交互任务后，以声音或动画的方式给予激励。

在本实施例中，课件页面3由互动式图像展示模块101提供红绿灯图像。教师可以通过该图像给小朋友讲解认红绿灯安全过马路的相关知识。

在本实施例中，课件页面4由互动式视频展示模块102提供“过马路”的视频片段，互动式视频展示模块102与人机交互单元12中的语音识别模块相关联。视频的卡通人物在红绿灯切换时会询问“我可以过马路吗？”，在此处可插入人机互动教学情节。当视频播放到此处时，会暂停模块，并调用人机交互单元12中的语音识别模块。当语音识别模块判定小朋友给出了正确的答案后由互动式视频展示模块102继续视频的播放。

在本实施例中，课件页面5由互动游戏展示模块102提供“安全过马路”的游戏。游戏中提供卡通的包含斑马线、红绿灯的街道场景，小朋友需要人机交互单元12中的触摸屏模块完成人机交互任务，指挥游戏中的卡通人物完成过马路的人物。在本实施例中，还可以将互动式摄像展示模块106与人机交互单元的人脸识别单元相关联，将小朋友的人脸提取后嵌入到互动游戏中的卡通人物，提高游戏的沉浸感。

在本实施例中，课件页面6由互动式物品展示模块105提供一个虚拟红绿灯，由互动式虚拟现实模块107向教室投射斑马线及街道场景；互动式物品展示模块105、互动式虚拟现实模块107关联人机交互单元12中的姿态估计模块，并设置一个过斑马线的人机交互任务。教师可以通过触摸屏进行红灯、绿灯的切换，小朋友观察红绿等的变化在教室中练习模拟过马路。人机交互单元12中的姿态估计模块检测小朋友是否在横穿“马路”。若小朋友在红灯亮起时横穿“马路”，以声音或动画的方式给予警告；若小朋友在绿灯亮起时横穿“马路”，以声音或动画的方式给予奖励。

本实例的硬件平台包括计算机、投影仪、麦克风、触摸屏、摄像头、Kinect传感器等。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种互动式幼儿教学系统，其特征在于，包括：互动式教案展示单元、教案组织单元和人机交互单元；其中，

所述互动式教案展示单元，包括下列互动式展示模块中的至少一个：

互动式图像展示模块，用于展示教学图像；

互动式视频展示模块，用于播放教学视频；

互动式音频展示模块，用于播放教学音频；

互动式游戏展示模块，用于展示教学游戏；

互动式摄像展示模块，用于将从摄像头采集的图像中提取的特定对象嵌入预定位置展示；

互动式物品展示模块，用于展示虚拟的物品；

互动式虚拟现实展示模块，用于将教学场景画面投影到教学区域内，从而创建虚拟现实的三维空间场景；

上述互动式展示模块所展示的内容中均插入有至少一个的互动环节，在展示进入互动环节时暂停教案展示并触发互动环节；

所述教案组织单元，用于将至少一个的互动式展示模块组合为一个教案；

所述人机交互单元，用于教案展示进入互动环节时，采集用户的交互表征特征，对交互表征特征进行处理并反馈处理结果。

2.根据权利要求1所述的互动式幼儿教学系统，其特征在于，所述交互表征特征包括语音、人脸、姿态和触控中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的互动式幼儿教学系统，其特征在于，所述人机交互单元包括触控采集模块、语音采集模块、姿态采集模块、人脸采集模块中的至少一个以及处理模块；

处理模块用于接收触控采集模块、语音采集模块、姿态采集模块、人脸采集模块中的至少一个模块采集的交互表征特征，结合交互任务对交互表征特征分析处理，输出相应的处理结果。

4.根据权利要求3所述的互动式幼儿教学系统，其特征在于，所述处理模块包括下面至少一个子模块：

触控判定子模块，用于判定触控采集模块采集的触控操作是否表明成功完成交互任务，若是，则输出表示成功的响应，若不是，则输出表示失败的响应；

语音判定子模块，用于识别语音采集模块采集的语音，并判定语音识别结果是否表明完成交互任务，若是，则输出表示成功的响应，若不是，则输出表示失败的响应；

姿态判定子模块，用于识别姿态采集模块采集的行为姿态，并判定姿态识别结果是否表明完成交互任务，若是，则输出表示成功的响应，若不是，则输出表示失败的响应；

人脸识别子模块，用于接收人脸采集模块采集的人脸图像，将人脸图像放置于教案展示画面中的预定位置。