CN108881319A - 一种基于人工智能的虚拟在线教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于人工智能的虚拟在线教学系统，包括：多个云端管理平台、通信网络和多个终端，所述终端通过通信网络与所述云端管理平台连接，多个终端包括：老师的管理终端、家长的监控终端和学生的智能终端。上述教学系统可以帮助老师实现更加精细化的虚拟教学，除了传统的单边灌输讲课，还能加入足够多的互动交流，安排学生的当堂练习，比传统课堂有更多的参与感，会更加容易吸引学生的注意力，明显提高学生上课的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于人工智能的教学系统，尤其是一种基于人工智能的虚拟在线教学系统。
背景技术
由于传统的教学模式中，一个老师要面对很多个学生，大部分的时间内，都是老师广播式的单向灌输教学，即使有少量的一对一互动教学，也无法覆盖所有的学生，而且在一对一互动教学期间，其他学生还是被动的单向接收。这种模式下，学生的参与时间很少，参与感也不强，容易走神，而且单向灌输的内容，没有经过当场的训练，记忆也不够深刻，很容易遗忘。因此，实现一对一的教学，会显著提高教学质量。
目前的市场上，有一定数量的实时在线一对一的教育平台，主要是通过老师本人实时在线的一对一教学，这种模式的明显缺陷有：1)严重依赖网络，教学过程中，若网络突然中断或网络较差，则教学无法继续执行。2)受限于老师的数量，一个老师同时只能服务一个学生。3)受限于老师的经验和能力，优秀的老师的数量仍然是有限的，故优秀老师授课的数量受到限制。可见，实时教学模式的效果也不理想，无法满足学生的需求。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提供一种基于人工智能的虚拟在线教学系统，所述教学系统包括：多个云端管理平台、通信网络和多个终端，所述终端通过通信网络与所述云端管理平台连接，多个终端包括：老师的管理终端和学生的智能终端，
所述云端管理平台包括：媒体服务平台和内容管理平台，所述媒体服务平台具有音频配置信息库；
所述管理终端针对虚拟课堂设有备课模块组，所述备课模块组包括：配置信息编辑模块、配置信息解析模块、备课内容编辑模块、教学指令编译模块，教学指令打包模块和脚本库上传模块，所述配置信息编辑模块用于编辑原始音频资源，将编辑完成后的音频配置信息导入所述音频配置信息库中；所述配置信息解析模块用于导出并解析所述音频配置信息库中的音频配置信息；所述备课内容编辑模块将音频配置信息编生成任意个粒度单位，录入老师对粒度单位的讲解，并编排粒度单位的播放顺序；所述教学指令编译模块针对添加老师讲解后的粒度单位生成相应的教学指令；所述教学指令打包模块将教学指令打包，形成课程；所述脚本库上传模块用于将课程上传至内容管理平台；
内容管理平台设有课程云存储管理后台数据库、课程审核验证工具和课程管理前台数据库，所述课程云存储管理后台数据库用于接收所述备课模块组上传的课程；所述课程审核验证工具用于对老师资质进行认证，以及对老师上传课堂内容的审核；所述课程管理前台数据库用于存储通过审核的课程，并且可以导出过审核的课程；
所述智能终端设有授课模块组，所述授课模块组包括：课程浏览购买模块、课程执行管理模块、课程信息加载模块、课程信息解析模块、授课内容播放模块和学习记录反馈模块，所述课程浏览购买模块可访问云端管理平台，选择并购买课程；所述课程执行管理模块可以从内容管理平台导出课程；所述课程信息加载模块用于加载课程中的信息；所述课程信息解析模块用于将课程中的信息解析出来；所述授课内容播放模块用于播放解析完成的课程信息，并录入学生的学习情况。
优选地，所述云端管理平台还包括：实时通讯平台，所述管理终端还设有实时在线辅导模块，所述智能终端还设有实时通讯模块，所述实时通讯模块通过所述实时通讯平台与所述实时在线辅导模块连接。
优选地，多个终端还包括：家长的监控终端，所述监控终端设有排课模块组，所述排课模块组包括：课程浏览模块、课程安排模块和远程启动模块，所述课程浏览模块用于浏览学生的智能终端已购买的课程；所述课程安排模块用于根据日程安排课堂；所述远程启动模块用于启动需要授课的课程。
优选地，所述云端管理平台还包括：数据分享平台，所述授课模块组还包括：学习记录反馈模块，所述学习记录反馈模块用于将学生的学习情况信息导入至所述数据分享平台，所述管理终端和所述监控终端可访问所述数据分享平台查看学生的学习情况。
优选地，所述云端管理平台还包括：云接入管理平台，所述云接入管理平台为老师、家长和学生提供用户注册功能，实现用户的登录和登出，以及对用户权限的管理。
优选地，云接入管理平台还向老师的管理终端提供了测试权限，所述管理终端可导出所述内容管理平台中的课程。
优选地，所述授课模块组还包括：日程记忆管理模块，所述日程记忆管理模块可暂停或启动课程的播放。
优选地，所述通信网络包括：宽带通信网络、WIFI网络和无线蜂窝网络。
优选地，所述智能终端为智能机器人终端。
本发明的有益效果在于：本发明提供的技术方案只需要少量的优秀老师制作出高质量的虚拟课堂信息库，利用基于人工智能的智能终端，可以虚拟出无数个优秀老师，实现海量学生的一对一教学，有效地解决老师本身数量和时间限制的问题。
附图说明
图1为本发明涉及的基于人工智能的虚拟在线教学系统的框架示意图。
图2为本发明涉及的备课模块组的框架示意图；
图3为本发明涉及的内容管理平台的框架示意图；
图4为本发明涉及的授课模块组的框架示意图；
图5为本发明涉及的排课模块组的框架示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种教学系统，可以帮助老师实现更加精细化的虚拟教学，除了传统的单边灌输讲课，还能加入足够多的互动交流，安排学生的当堂练习，比传统课堂有更多的参与感，会更加容易吸引学生的注意力，明显提高学生上课的质量。
如图1所示，本发明提供一种基于人工智能的虚拟在线教学系统，教学系统包括：多个云端管理平台、通信网络和多个终端，终端通过通信网络与云端管理平台连接。其中，多个云端管理平台包括：媒体服务平台、内容管理平台、云接入管理平台、公众号平台、实时通讯平台和数据分享平台。通信网络包括：宽带通信网络、WIFI网络和无线蜂窝网络。多个终端包括：老师的管理终端、家长的监控终端和学生的智能终端。
在多个云端管理平台中，媒体服务平台用于导入和导出教学过程中应用到的音频和视频信息；内容管理平台用于对整理完成的课程进行存储、审核和输出；云接入管理平台为老师、家长和学生提供用户注册功能，实现用户的登录和登出，以及对用户权限的管理；公众号平台用于发布教学系统中的课程信息，学生可通过公众号平台购买相关课程；实时通讯平台用于实现老师的管理终端和学生的智能终端之间的实时通讯；数据分享平台用于导入学生的智能终端所反馈的学习记录。
老师的管理终端具有音频处理机构、显示器和网络连接机构。音频处理机构用于实现语音识别功能、语音合成功能、音频播放功能和录音功能；显示器用于实现视频和图像显示功能；网络连接机构用于实现网络连接。
如图2所示，老师的管理终端针对虚拟课堂设有备课模块组，备课模块组包括：配置信息编辑模块、配置信息解析模块、备课内容编辑模块、教学指令编译模块，教学指令打包模块和脚本库上传模块。备课前，通过配置信息编辑模块编辑原始音频资源，将编辑完成后的音频配置信息导入媒体服务平台的音频配置信息库中；备课时，配置信息解析模块导出并解析音频配置信息库中的音频配置信息，并将音频配置信息传输至备课内容编辑模块；备课内容编辑模块将音频配置信息编生成任意个粒度单位(一个粒度单位可以为段落、句子、字词、问题及答案)，录入老师对粒度单位的讲解，并编排粒度单位的播放顺序；教学指令编译模块针对添加老师讲解后的粒度单位生成相应的教学指令，即把所有的教学行为以指令库的方式固化下来；教学指令打包模块将教学指令打包，形成课程，并将课程暂存在老师的管理终端的一个课程指令数据库；通过脚本库上传模块将课程上传至内容管理平台。
其中，音频配置信息库是针对原声音频利用工具制作相关的文字时间配置信息库，无需修改原音音频，通过智能解码播放的方式，利用原声音频和文字时间配置信息库，后续可实现对原声音频的任意粒度、任意顺序的引用。原声音频可以是任意语言的音频，也可以是纸质图书配套的原著音频。
具体地，本实施例的教学系统是语言教学系统，需要除了进行智能问答，还要进行双语播放、导读、跟读和单词学习等功能。备课内容编辑模块包括：信息编辑模块、讲解编辑模块、导读编辑模块、跟读编辑模块和播放编辑模块。信息编辑模块用于将音频配置信息生成任意个课程中需要学习的粒度单位；讲解编辑模块用于录入老师对粒度单位的讲解；导读录入模块用于录入老师对粒度单位的导读语音；跟读编辑模块用于编辑需要学生跟读的粒度单位；播放编排模块用于编排粒度单位的播放顺序。
内容管理平台设有课程云存储管理后台数据库、课程审核验证工具和课程管理前台数据库。课程云存储管理后台数据库用于接收备课模块组上传的课程；课程审核验证工具用于对老师资质进行认证，以及对老师上传课堂内容的审核，课程审核验证工具通常是提供给教学单位的管理人员使用；课程管理前台数据库用于存储通过审核的课程，并且可以导出过审核的课程。公众号平台可发布课程管理前台数据库中的课程。云接入管理平台向老师的管理终端提供了管理权限，支持老师对课程的商品属性进行管理，即进行相关的分类管理，以及管理自己的课堂的价格。此外，云接入管理平台还向老师的管理终端提供了测试权限，老师的管理终端可导出内容管理平台中的课程，实现自测，确保课程质量。云接入管理平台向学生的智能终端提供了购买权限，学生的智能终端在公众号平台选择并购买课程后，内容管理平台将相应的课程传输至学生的智能终端。此外，接入管理平台还支持课堂的批量购买功能，学生可以一次购买某个老师的某个级别的课堂，老师的管理终端后续推出的新课堂，学生的智能终端可以自动获取。
在本实施例中，智能终端为智能机器人终端，智能机器人终端具有音频处理机构、视频和图像识别机构、RFID识别机构、显示器、网络连接机构和运动机构。音频处理机构用于实现语音识别功能、语音合成功能、音频播放功能和录音功能；视频和图像识别机构用于视频和图像识别功能，检测学生的反馈信息；RFID识别机构用于实现RFID识别功能；显示器用于实现视频和图像显示功能；网络连接机构用于实现网络连接；运动机构用于实现机器人的运动功能。
智能机器人终端针对虚拟课堂设有授课模块组，授课模块组包括：课程浏览购买模块、课程执行管理模块、课程信息加载模块、课程信息解析模块、授课内容播放模块和学习记录反馈模块。课程浏览购买模块可访问公众号平台，选择并购买课程；课程执行管理模块可以从内容管理平台导出课程；课程信息加载模块用于加载课程中的信息；课程信息解析模块用于将课程中的信息解析出来；授课内容播放模块用于播放解析完成的课程信息，并录入学生的学习情况；学习记录反馈模块用于将学生的学习情况信息导入至数据分享平台，老师的管理终端和家长的监控终端可访问数据分享平台查看学生的学习情况。
具体地，本实施例的教学系统是语言教学系统，授课内容播放模块包括：信息提取模块、学习录入模块、导读播放模块、跟读播放模块和播放排序模块。信息提取模块用于提取课程信息；学习录入模块用于录入学生朗读的语音和针对问题回答的答案；导读播放模块用于播放导读的语音；跟读播放模块用于播放跟读的语音；播放排序模块用于对提取的课程信息进行排序播放。
在授课过程中，智能机器人终端的信息提取模块为学生提供原汁原味的标准英文发音，并通过导读播放模块和跟读播放模块要求学生跟随原声进行一句一句朗读，通过学习录入模块记录朗读情况，然后针对选择段落中的重点句子和单词进行讲解。进行问答的时候，要求学生用英文回答老师的问题，通过学习录入模块记录和识别答案，并通过播放排序模块可根据回答的对错进行差异化讲解，其中，机器人在等待学生回答期间，采用智能监听的方式，可以留给学生足够的思考时间，在学生回答之后，需要检测语音结束端点，立即响应，避免长时间等待。除了语音之外，智能机器人终端可以通过视频和图像识别机构检测学生的非语音反馈和输入。
此外，老师的管理终端还设有实时在线辅导模块，智能机器人终端还设有实时通讯模块，实时通讯模块通过实时通讯平台与实时在线辅导模块连接。学生可以在上课过程中随时向老师提问，提出的问题会实时发送到老师的管理终端，老师可以实时响应。
此外，智能机器人终端的授课模块组还包括日程记忆管理模块，学生可以输入指令暂停或启动课程的播放，通过记录当前学习的进度，以便后续接着播放剩下的课程内容。
家长的监控终端设有排课模块组，排课模块组包括：课程浏览模块、课程安排模块和远程启动模块。课程浏览模块用于浏览学生的智能终端已购买的课程；课程安排模块用于根据日程安排课堂；远程启动模块用于启动需要授课的课程。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案只需要少量的优秀老师制作出高质量的虚拟课堂信息库，利用基于人工智能的智能终端，可以虚拟出无数个优秀老师，实现海量学生的一对一教学，有效地解决老师本身数量和时间限制的问题。
另外，本发明提供的教学系统可以实现大量的当堂练习，并及时把学生的学习结果反馈给老师，实现实时指导。
另外，本发明提供的教学系统可以把学生的学习情况反馈给家长，及时了解掌握学生的学习情况，让家长辅助老师进行相关的督促管理。
另外，本发明提供的教学系统在授课过程中并不依赖于网络，一方面不会受到网络中断的影响，另一方面可以尽可能地让学生在最佳的状态下上课。
以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明的实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。
Claims (9)
1.一种基于人工智能的虚拟在线教学系统，所述教学系统包括：多个云端管理平台、通信网络和多个终端，所述终端通过通信网络与所述云端管理平台连接，多个终端包括：老师的管理终端和学生的智能终端，其特征在于，
所述云端管理平台包括：媒体服务平台和内容管理平台，所述媒体服务平台具有音频配置信息库；
所述管理终端针对虚拟课堂设有备课模块组，所述备课模块组包括：配置信息编辑模块、配置信息解析模块、备课内容编辑模块、教学指令编译模块，教学指令打包模块和脚本库上传模块，所述配置信息编辑模块用于编辑原始音频资源，将编辑完成后的音频配置信息导入所述音频配置信息库中；所述配置信息解析模块用于导出并解析所述音频配置信息库中的音频配置信息；所述备课内容编辑模块将音频配置信息编生成任意个粒度单位，录入老师对粒度单位的讲解，并编排粒度单位的播放顺序；所述教学指令编译模块针对添加老师讲解后的粒度单位生成相应的教学指令；所述教学指令打包模块将教学指令打包，形成课程；所述脚本库上传模块用于将课程上传至内容管理平台；
内容管理平台设有课程云存储管理后台数据库、课程审核验证工具和课程管理前台数据库，所述课程云存储管理后台数据库用于接收所述备课模块组上传的课程；所述课程审核验证工具用于对老师资质进行认证，以及对老师上传课堂内容的审核；所述课程管理前台数据库用于存储通过审核的课程，并且可以导出过审核的课程；
所述智能终端设有授课模块组，所述授课模块组包括：课程浏览购买模块、课程执行管理模块、课程信息加载模块、课程信息解析模块、授课内容播放模块和学习记录反馈模块，所述课程浏览购买模块可访问云端管理平台，选择并购买课程；所述课程执行管理模块可以从内容管理平台导出课程；所述课程信息加载模块用于加载课程中的信息；所述课程信息解析模块用于将课程中的信息解析出来；所述授课内容播放模块用于播放解析完成的课程信息，并录入学生的学习情况。
2.如权利要求1所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，所述云端管理平台还包括：实时通讯平台，所述管理终端还设有实时在线辅导模块，所述智能终端还设有实时通讯模块，所述实时通讯模块通过所述实时通讯平台与所述实时在线辅导模块连接。
3.如权利要求1所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，多个终端还包括：家长的监控终端，所述监控终端设有排课模块组，所述排课模块组包括：课程浏览模块、课程安排模块和远程启动模块，所述课程浏览模块用于浏览学生的智能终端已购买的课程；所述课程安排模块用于根据日程安排课堂；所述远程启动模块用于启动需要授课的课程。
4.如权利要求3所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，所述云端管理平台还包括：数据分享平台，所述授课模块组还包括：学习记录反馈模块，所述学习记录反馈模块用于将学生的学习情况信息导入至所述数据分享平台，所述管理终端和所述监控终端可访问所述数据分享平台查看学生的学习情况。
5.如权利要求1所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，所述云端管理平台还包括：云接入管理平台，所述云接入管理平台为老师、家长和学生提供用户注册功能，实现用户的登录和登出，以及对用户权限的管理。
6.如权利要求5所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，云接入管理平台还向老师的管理终端提供了测试权限，所述管理终端可导出所述内容管理平台中的课程。
7.如权利要求1所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，所述授课模块组还包括：日程记忆管理模块，所述日程记忆管理模块可暂停或启动课程的播放。
8.如权利要求1所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，所述通信网络包括：宽带通信网络、WIFI网络和无线蜂窝网络。
9.如权利要求1所述的基于人工智能的虚拟在线教学系统，其特征在于，所述智能终端为智能机器人终端。
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