CN114005310A - 全息交互教学系统 - Google Patents

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CN114005310A CN202111263271.2A CN202111263271A CN114005310A CN 114005310 A CN114005310 A CN 114005310A CN 202111263271 A CN202111263271 A CN 202111263271A CN 114005310 A CN114005310 A CN 114005310A
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李国义
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Abstract

本申请公开了一种全息交互教学系统，包括主成像模组、全息成像模组以及教学系统；主成像模组的物理分辨率≥1920×1920，成像比例1：1，成像对比度≥1000：1；全息成像模组的全息成像区透光率≥65％、反光率≥30％，全息影像在正常日光照度下可见；全息成像四周均可同时观看，单面最大可视角度≥140°；教学系统的全息成像区域体积≥500mm×500mm×250mm，支持小组学习，各组触控屏应与教学系统一体化紧密固定连接，每组参与交互学习的学生均可通过交互触控屏独立操作教学软件，互不冲突。利用人工智能、大数据等技术手段为载体为学生提供全新的学习，将知识从平面到立体、从文本到视窗、从抽象到具象转变，利于学生们形成更好的学习方式和方法。

Description

全息交互教学系统
技术领域
本申请涉及一种智能教学技术领域，具体是一种全息交互教学系统。
背景技术
全息技术是一种三维虚拟成像技术，能够实现逼真的三维立体像，是最接近实际观察模式的三维显示，根据对三维图像记录及还原的方式不同可分为：光学全息、计算机全息以及数字全息。
传统的教学方式通常都较为简单，在教学的过程中缺乏趣味性和吸引力，降低了教学质量与效果，同时目前的实验教学受到时空限制，无法观察有危险性、破坏性和对环境有危害的过程。因此，针对上述问题提出全息交互教学系统。
发明内容
一种全息交互教学系统，包括主成像模组、全息成像模组以及教学系统；
主成像模组的物理分辨率≥1920×1920，成像比例1：1，成像对比度≥1000：1；
全息成像模组的全息成像区透光率≥65％、反光率≥30％，全息影像在正常日光照度下可见；全息成像四周均可同时观看，单面最大可视角度≥140°；
教学系统的全息成像区域体积≥500mm×500mm×250mm，支持小组学习，各组触控屏应与教学系统一体化紧密固定连接，每组参与交互学习的学生均可通过交互触控屏独立操作教学软件，互不冲突；同时教学系统具有升级空间，可扩展远程集中控制或移动终端控制等网络拓展能力，系统配置符合课程标准规定的内容领域和学习主题的全息交互教学资源包和教学课件。
进一步地，利用触控屏可对教学内容进行获取与显示，同时通过触控屏可对所述全息成像模组进行操作。
进一步地，所述全息成像模组采用了全息成像技术，全息成像技术可以记录并再现物体真实的三维图像，全息成像技术是反射光源，能够保护学生视力，支持实现多人看到裸眼3D的效果。
进一步地，全息成像方法可构建科学、物理、化学、生物、地理等自然学科教学中用到的场景或实物，把这些场景或实物统称为教学对象，借助计算机实时渲染技术，在真实空间还原真实物体或构建学习场景，再通过交互技术与师生实时互动。
进一步地，全息交互教学系统可呈现因受时空限制而无法在真实世界中观察和控制的微观或宏观世界中的事物和现象，借助人机交互技术让学生在学习过程中打破时空的限制，使学生在可视范围内观察或操作微观世界或宏观世界中的事物；全息交互教学系统可呈现变化太快或太慢的过程，以及有危险性、破坏性和对环境有危害的实验，借助人机交互技术，使学生在可视范围内观察和探究。
进一步地，全息交互教学系统可以由学生自主在平面和立体间完成互相切换，通过主观能动的切换逐渐形成立体到平面的抽象思维，协助他们完成学习目标。
进一步地，全息交互教学系统可帮助教师将大班学生拆分成若干小组，并辅助教师实现全程无缝管理，结合各面学生独立学习、四面学生协作学习、四面学生开展竞争比赛，全班各组排名评比等多种创新教法打造现代化课堂。
进一步地，全息实验避免繁琐的器材准备，在课堂环境下即可完成跨时空、多条件的高效探究。
进一步地，全息交互教学系统为学生构建出游戏化教学环境，引发学生探究欲望，保护好奇心，激发求知欲。
进一步地，全息交互教学系统依托现代技术加持，为教师赋能，让现代教法在课堂得以实施，完成学习主体转变；且减轻老师在授课过程中繁琐的工作，更全面的了解学生学习情况，支持：排课、一键开课、按照学生能力一键分配座位、收集学生语音、视频、操作痕迹和实践结果。
通过本申请上述实施例，采用了人工智能、大数据等技术手段为载体为学生提供全新的学习，将知识从平面到立体转变、从文本到视窗转变、从抽象到具象转变，利于学生们形成更好的学习方式和方法；引导学生的学习模式从接受到探究、从大班制到小组协作，逐渐养成学生自主学习，培养学生的学习能力；在学生操作设备的过程中搜集学生学习的数据，形成客观评价数据，让老师通过数据评价给学生更科学的引导和建立学生学习档案，充分为学生今后学习的方向选择做好前期准备。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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。
图1为本申请一种实施例的系统流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参阅图1-1所示：
实施例一
一种全息交互教学系统，包括主成像模组、全息成像模组以及教学系统；
主成像模组的物理分辨率≥1920×1920，成像比例1：1，成像对比度≥1000：1；
全息成像模组的全息成像区透光率≥65％、反光率≥30％，全息影像在正常日光照度下可见；全息成像四周均可同时观看，单面最大可视角度≥140°；
教学系统的全息成像区域体积≥500mm×500mm×250mm，支持小组学习，各组触控屏应与教学系统一体化紧密固定连接，每组参与交互学习的学生均可通过交互触控屏独立操作教学软件，互不冲突；同时教学系统具有升级空间，可扩展远程集中控制或移动终端控制等网络拓展能力，系统配置符合课程标准规定的内容领域和学习主题的全息交互教学资源包和教学课件。
进一步地，利用触控屏可对教学内容进行获取与显示，同时通过触控屏可对所述全息成像模组进行操作。
进一步地，所述全息成像模组采用了全息成像技术，全息成像技术可以记录并再现物体真实的三维图像，全息成像技术是反射光源，能够保护学生视力，支持实现多人看到裸眼3D的效果。
进一步地，全息成像方法可构建科学、物理、化学、生物、地理等自然学科教学中用到的场景或实物，把这些场景或实物统称为教学对象，借助计算机实时渲染技术，在真实空间还原真实物体或构建学习场景，再通过交互技术与师生实时互动。
进一步地，全息交互教学系统可呈现因受时空限制而无法在真实世界中观察和控制的微观或宏观世界中的事物和现象，借助人机交互技术让学生在学习过程中打破时空的限制，使学生在可视范围内观察或操作微观世界或宏观世界中的事物；全息交互教学系统可呈现变化太快或太慢的过程，以及有危险性、破坏性和对环境有危害的实验，借助人机交互技术，使学生在可视范围内观察和探究。
进一步地，全息交互教学系统可以由学生自主在平面和立体间完成互相切换，通过主观能动的切换逐渐形成立体到平面的抽象思维，协助他们完成学习目标。
进一步地，全息交互教学系统可帮助教师将大班学生拆分成若干小组，并辅助教师实现全程无缝管理，结合各面学生独立学习、四面学生协作学习、四面学生开展竞争比赛，全班各组排名评比等多种创新教法打造现代化课堂。
进一步地，全息实验避免繁琐的器材准备，在课堂环境下即可完成跨时空、多条件的高效探究。
进一步地，全息交互教学系统为学生构建出游戏化教学环境，引发学生探究欲望，保护好奇心，激发求知欲。
进一步地，全息交互教学系统依托现代技术加持，为教师赋能，让现代教法在课堂得以实施，完成学习主体转变；且减轻老师在授课过程中繁琐的工作，更全面的了解学生学习情况，支持：排课、一键开课、按照学生能力一键分配座位、收集学生语音、视频、操作痕迹和实践结果。
实施例二
一种全息交互教学系统，包括主成像模组、全息成像模组以及教学系统；
主成像模组的物理分辨率≥1920×1920，成像比例1：1，成像对比度≥1000：1；
全息成像模组的全息成像区透光率≥65％、反光率≥30％，全息影像在正常日光照度下可见；全息成像四周均可同时观看，单面最大可视角度≥140°；
教学系统的全息成像区域体积≥500mm×500mm×250mm，支持小组学习，各组触控屏应与教学系统一体化连接，每组参与交互学习的学生均可通过交互触控屏独立操作教学软件，互不冲突；同时教学系统具有升级空间，可扩展远程集中控制或移动终端控制等网络拓展能力，系统配置符合课程标准规定的内容领域和学习主题的全息交互教学资源包和教学课件。
进一步地，利用触控屏可对教学内容进行获取与显示，同时通过触控屏可对所述全息成像模组进行操作。
进一步地，所述全息成像模组采用了全息成像技术，全息成像技术可以记录并再现物体真实的三维图像，全息成像技术是反射光源，能够保护学生视力，支持实现多人看到裸眼3D的效果。
进一步地，全息成像方法可构建科学、物理、化学、生物、地理等自然学科教学中用到的场景或实物，把这些场景或实物统称为教学对象，借助计算机实时渲染技术，在真实空间还原真实物体或构建学习场景，再通过交互技术与师生实时互动。
进一步地，全息交互教学系统可呈现因受时空限制而无法在真实世界中观察和控制的微观或宏观世界中的事物和现象，借助人机交互技术让学生在学习过程中打破时空的限制，使学生在可视范围内观察或操作微观世界或宏观世界中的事物；全息交互教学系统可呈现变化太快或太慢的过程，以及有危险性、破坏性和对环境有危害的实验，借助人机交互技术，使学生在可视范围内观察和探究。
进一步地，全息交互教学系统可以由学生自主在平面和立体间完成互相切换，通过主观能动的切换逐渐形成立体到平面的抽象思维，协助他们完成学习目标。
进一步地，全息交互教学系统可帮助教师将大班学生拆分成若干小组，并辅助教师实现全程无缝管理，结合各面学生独立学习、四面学生协作学习、四面学生开展竞争比赛，全班各组排名评比等多种创新教法打造现代化课堂。
进一步地，全息实验避免繁琐的器材准备，在课堂环境下即可完成跨时空、多条件的高效探究。
进一步地，全息交互教学系统为学生构建出游戏化教学环境，引发学生探究欲望，保护好奇心，激发求知欲。
进一步地，全息交互教学系统依托现代技术加持，为教师赋能，让现代教法在课堂得以实施，完成学习主体转变；且减轻老师在授课过程中繁琐的工作，更全面的了解学生学习情况，支持：排课、一键开课、按照学生能力一键分配座位、收集学生语音、视频、操作痕迹和实践结果。
本申请的有益之处在于：本申请利用人工智能、大数据等技术手段为载体为学生提供全新的学习，将知识从平面到立体转变、从文本到视窗转变、从抽象到具象转变，使课堂充满新鲜感，利于学生在活泼、愉快的环境下与教师共同完成既定的教学目标，而且使学生对科学知识有更加深刻的认识，更能培养学生的学习兴趣；减少教师课前探究活动的准备工作，使其能有更多时间从事于教育教学的研究；在现有课堂中创造平等的学习机制，产生互动，构建学生独立和合作学习的条件；引导学生的学习模式从接受到探究、从大班制到小组协作，逐渐养成学生自主学习，培养学生的学习能力；在学生操作设备的过程中搜集学生学习的数据，形成客观评价数据，让老师通过数据评价给学生更科学的引导和建立学生学习档案，充分为学生今后学习的方向选择做好前期准备。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全息交互教学系统，其特征在于：包括主成像模组、全息成像模组以及教学系统；
主成像模组的物理分辨率≥1920×1920，成像比例1：1，成像对比度≥1000：1；
全息成像模组的全息成像区透光率≥65％、反光率≥30％，全息影像在正常日光照度下可见；全息成像四周均可同时观看，单面最大可视角度≥140°；
教学系统的全息成像区域体积≥500mm×500mm×250mm，支持小组学习，各组触控屏应与教学系统一体化紧密固定连接，每组参与交互学习的学生均可通过交互触控屏独立操作教学软件，互不冲突；同时教学系统具有升级空间，可扩展远程集中控制或移动终端控制等网络拓展能力，系统配置符合课程标准规定的内容领域和学习主题的全息交互教学资源包和教学课件。
2.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
利用触控屏可对教学内容进行获取与显示，同时通过触控屏可对所述全息成像模组进行操作。
3.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
所述全息成像模组采用了全息成像技术，全息成像技术可以记录并再现物体真实的三维图像，全息成像技术是反射光源，能够保护学生视力，支持实现多人看到裸眼3D的效果。
4.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息成像方法可构建科学、物理、化学、生物、地理等自然学科教学中用到的场景或实物，把这些场景或实物统称为教学对象，借助计算机实时渲染技术，在真实空间还原真实物体或构建学习场景，再通过交互技术与师生实时互动。
5.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息交互教学系统可呈现因受时空限制而无法在真实世界中观察和控制的微观或宏观世界中的事物和现象，借助人机交互技术让学生在学习过程中打破时空的限制，使学生在可视范围内观察或操作微观世界或宏观世界中的事物；全息交互教学系统可呈现变化太快或太慢的过程，以及有危险性、破坏性和对环境有危害的实验，借助人机交互技术，使学生在可视范围内观察和探究。
6.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息交互教学系统可以由学生自主在平面和立体间完成互相切换，通过主观能动的切换逐渐形成立体到平面的抽象思维，协助他们完成学习目标。
7.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息交互教学系统可帮助教师将大班学生拆分成若干小组，并辅助教师实现全程无缝管理，结合各面学生独立学习、四面学生协作学习、四面学生开展竞争比赛，全班各组排名评比等多种创新教法打造现代化课堂。
8.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息实验避免繁琐的器材准备，在课堂环境下即可完成跨时空、多条件的高效探究。
9.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息交互教学系统为学生构建出游戏化教学环境，引发学生探究欲望，保护好奇心，激发求知欲。
10.根据权利要求1所述的全息交互教学系统，其特征在于：
全息交互教学系统依托现代技术加持，为教师赋能，让现代教法在课堂得以实施，完成学习主体转变；且减轻老师在授课过程中繁琐的工作，更全面的了解学生学习情况，支持：排课、一键开课、按照学生能力一键分配座位、收集学生语音、视频、操作痕迹和实践结果。
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