CN116152020A - 一种基于元宇宙的物联网教育平台及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，其包括如下步骤：S1.以教室场景为模型，通过结合包括现有的计算机图形学技术、计算机视觉技术、多通道视频融合同步技术来建立元宇宙的三维虚拟学习环境，并在此虚拟学习环境中建立一个线上的师生登录入口；S2.利用传感器采集教室场景的数据信息,并通过数据信息建立虚拟设备于元宇宙的三维虚拟学习环境中；并以区块链技术建立数据信息，以后台服务器存放教育信息；S3.师生通过可穿戴设备观察元宇宙的三维虚拟学习环境、操控虚拟实验设备实现人机互动。本发明能够实现便捷地实景操作以及沉浸式交流和学习等。
Description
技术领域
本发明涉及元宇宙领域，具体涉及一种基于元宇宙的物联网教育平台及其构建方法。
背景技术
物联网(InternetofThings，简称IoT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。
虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界，故称为虚拟现实。
虚拟现实技术受到了越来越多人的认可，用户可以在虚拟现实世界体验到最真实的感受，其模拟环境的真实性与现实世界难辨真假，让人有种身临其境的感觉；同时，虚拟现实具有一切人类所拥有的感知功能，比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统；最后，它具有超强的仿真系统，真正实现了人机交互，使人在操作过程中，可以随意操作并且得到环境最真实的反馈。正是虚拟现实技术的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了许多人的喜爱。
元宇宙(Metaverse)是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射和交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间。元宇宙本质上是对现实世界的虚拟化、数字化过程，需要对内容生产、经济系统、用户体验以及实体世界内容等进行大量改造。但元宇宙的发展是循序渐进的，是在共享的基础设施、标准及协议的支撑下，由众多工具、平台不断融合、进化而最终成形。它基于扩展现实技术提供沉浸式体验，基于数字孪生技术生成现实世界的镜像，基于区块链技术搭建经济体系，将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。
“元宇宙+教育”为未来教育发展提供了新方向，其深度沉浸体验、具身社交网络、群体自由创造、社会生态文明以及虚实融生共在等特征为构建虚实融生的未来教育形态提供了新可能。
发明内容
有鉴于此，为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种基于元宇宙的物联网教育平台及其构建方法，其能够实现便捷地实景操作以及沉浸式交流和学习等。
所采用的技术方案为：
一种基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，包括如下步骤：
S1.以教室场景为模型，通过结合包括现有的计算机图形学技术、计算机视觉技术、多通道视频融合同步技术来建立元宇宙的三维虚拟学习环境，并在此虚拟学习环境中建立一个线上的师生登录入口；
S2.利用传感器采集教室场景的数据信息,并通过数据信息建立虚拟设备于元宇宙的三维虚拟学习环境中；并以区块链技术建立数据信息，以后台服务器存放教育信息；
S3.师生通过可穿戴设备观察元宇宙的三维虚拟学习环境、操控虚拟实验设备实现人机互动。
进一步地，S1中，师生登录入口通过人脸识别的方式登录。
进一步地，S2中，传感器包括GPS传感器、射频传感器、红外感应传感器、激光扫描传感器、热量传感器、电压电流传感器中的多种。
进一步地，S3中，可穿戴设备包括括VR头戴显示器、捕捉摄像头以及语音识别设备中的多种。
进一步地，S3中，可穿戴设备通过姿态识别、手势识别和语音识别来操控虚拟设备实现人机互动。
本发明的一种基于元宇宙的物联网教育平台，其是上述所述的构建方法构建的。
本发明的有益效果在于：
1.以教室场景为模型，通过结合包括现有的计算机图形学技术、计算机视觉技术、多通道视频融合同步技术来建立元宇宙的三维虚拟学习环境，并在此虚拟学习环境中建立一个线上的师生登录入口，从而将教室场景融合实景与虚拟现实，为学生建立线上入口，在基于元宇宙的物联网教育平台中的学习活动汇聚视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等综合感官体验。
2.利用传感器采集教室场景的数据信息,并通过数据信息建立虚拟设备于元宇宙的三维虚拟学习环境中；并以区块链技术建立数据信息，以后台服务器存放教育信息；这样，学生通过师生登录入口进入虚拟课堂的VR界面，虚拟静态环境通过物联网实时监控虚拟设备转换成动态场景，实现便捷地操作以及沉浸式交流和学习等。
3.师生通过可穿戴设备观察元宇宙的三维虚拟学习环境、操控虚拟实验设备实现人机互动，这样，同学们通过可穿戴设备即可实现身临其境般地观察、操控虚拟实验设备并实现互动，从而获得更加丰富的教育体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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他的附图。
图1为一种基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法的流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明优选的实施例，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作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。
参见图1所示，一种基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，包括如下步骤：
S1.以教室场景为模型，通过结合包括现有的计算机图形学技术、计算机视觉技术、多通道视频融合同步技术来建立元宇宙的三维虚拟学习环境，并在此虚拟学习环境中建立一个线上的师生登录入口；师生登录入口可以通过人脸识别的方式登录。人脸识别，是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的技术。
S2.利用传感器采集教室场景的数据信息,并通过数据信息建立虚拟设备于元宇宙的三维虚拟学习环境中；并以区块链技术建立数据信息，以后台服务器存放教育信息。传感器包括GPS传感器、射频传感器、红外感应传感器、激光扫描传感器、热量传感器、电压电流传感器多种。其中GPS传感器采集设备的位置数据；射频传感器采集设备的电信号数据；激光扫描传感器采集设备的图像数据；热量传感器采集设备的热量数据；电压电流传感器采集设备的电压电流数据等。
S3.师生通过可穿戴设备观察元宇宙的三维虚拟学习环境、操控虚拟实验设备实现人机互动。可穿戴设备包括括VR头戴显示器、捕捉摄像头以及语音识别设备中的多种。可穿戴设备通过姿态识别、手势识别和语音识别来操控虚拟实验设备实现人机互动。
基于元宇宙的物联网教育平台的构建，为教育新基建建设提供了新方向，为高质量教育教学提供了新支持，为学习过程提供了新场域。在区块链、物联网等技术领域的加持下，基于元宇宙的物联网教育平台将会构建成以资源生态、社会交往、探究学习和评价系统等为核心的智慧学习空间，形成虚实融生和跨界探索的学习模式，最终实现以现实物理世界为核心的基于元宇宙的物联网教育平台的未来教育形态。
基于元宇宙的物联网教育平台的构建，不仅能够解决在线学习导致的教与学沉浸感缺失、学习孤独感以及社交范围与体验不足等问题，而且能够构建与物理学习空间平行的、虚实环境融生的以及促进高阶思维发展的学习时空。基于元宇宙的物联网教育平台的社交环境、基于区块链的信任机制以及高保真学习环境等将有效解决现在学习空间遇到的问题，诸如学习环境明显失真、以学生为中心难以体现、三元空间难融合、学习沉浸感缺乏以及跨时空高阶思维培养乏力等。学校、教师、学生、家长以及其他人员可以在元宇宙中自创个性化学习空间，开启独特的、个性化的以及泛在的沉浸体验学习。
基于元宇宙的物联网教育平台的构建，能够实现其社会交互性。教师、学生、学习资源、学习环境是教育场景的四大基本要素，而基于元宇宙的物联网教育平台中虚拟学习环境不是固定的，可以由居住在其中的部分或全部用户进行建模和修改，从而促进学生和学习资源、学习环境之间的交互。
基于元宇宙的物联网教育平台的构建，能够实现学习的沉浸性。基于元宇宙的物联网教育平台所呈现的环境与现实世界非常相似，能够通过模拟物理定律为用户提供一个逼真的现实世界环境。
基于元宇宙的物联网教育平台的构建，能够实现多元性，基于元宇宙的物联网教育平台不像商业游戏一样有预置的规则，它并不强加任何既定的规则或目标。所有师生(即用户，而非平台的开发者)负责定义他们自己理想环境的规则和条件，这使得用户在基于元宇宙的物联网教育平台中几乎可以做任何想做的事情，如举办音乐会、组织游戏、开设大学讲座等。
基于元宇宙的物联网教育平台中，
人机交互使学生的学习不再局限于视觉和听觉两个通道，因为多通道融合技术可让学生在基于元宇宙的物联网教育平台中的学习活动汇聚视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等综合感官体验；
利用传感器的物联网技术为基于元宇宙的物联网教育平台感知物理世界的信号和接入基于元宇宙的物联网教育平台提供了传输通道，这种万物互联的学习环境定会激发出学生动手创作新世界的热情，并为未来的安全校园、创客教育、多模态智慧课堂提供有力支撑。
区块链技术，该技术的去中心化、分布式、可追溯性、高信任度等技术特征，确保了教育管理和教学过程中所产生数据信息的完整性和安全性，可为未来基于元宇宙的物联网教育平台中学习成果认证、学分银行建设、数字资源管理及分发、开放教育资源生态构建、数字校园社区自组织运行等提供基于规则与算法运作的知识分享与认证保障。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.以教室场景为模型，通过结合包括现有的计算机图形学技术、计算机视觉技术、多通道视频融合同步技术来建立元宇宙的三维虚拟学习环境，并在此虚拟学习环境中建立一个线上的师生登录入口；
S2.利用传感器采集教室场景的数据信息,并通过数据信息建立虚拟设备于元宇宙的三维虚拟学习环境中；并以区块链技术建立数据信息，以后台服务器存放教育信息；
S3.师生通过可穿戴设备观察元宇宙的三维虚拟学习环境、操控虚拟设备实现人机互动。
2.根据权利要求1所述的基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，其特征在于，S1中，师生登录入口通过人脸识别的方式登录。
3.根据权利要求1所述的基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，其特征在于，S2中，传感器包括GPS传感器、射频传感器、红外感应传感器、激光扫描传感器、热量传感器、电压电流传感器中的多种。
4.根据权利要求1所述的基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，其特征在于，S3中，可穿戴设备包括括VR头戴显示器、捕捉摄像头以及语音识别设备中的多种。
5.根据权利要求1所述的基于元宇宙的物联网教育平台的构建方法，其特征在于，S3中，可穿戴设备通过姿态识别、手势识别和语音识别来操控虚拟实验设备实现人机互动。
6.一种基于元宇宙的物联网教育平台，其是通过权利要求1-5任一所述的构建方法构建的。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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