CN116564144A - 一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在线教学系统，具体涉及一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法，属于元宇宙在线教学技术领域。包括学生终端、大数据中心模块、教师师终端以及数字虚拟人交互模块四个部分。所述学生终端包括语音采集模块、虚拟人在线上课模块、虚拟人在线测试模块、虚拟人选择模块；所述大数据中心模块包括数据存储模块、数据比对模块；所述教师终端包括语音采集模块、虚拟人在线授课模块、虚拟人课外运动模块、虚拟人出题以及判卷模块；所述数字虚拟人交互模块包括语音动作数据解析模块、学生学习情况反馈模块、老师实时授课模块、虚拟人语音交流模块、虚拟人控制与决策模块。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线教学系统，具体涉及一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法，属于元宇宙在线教学技术领域。
背景技术
目前上市的在线教学平台都有或多或少的缺点。例如雨课堂、腾讯会议等。它们的不足有以下方面：第一，当同一时间在线人数较多的时候，轻则出现卡顿、画面不稳的现象，重则出现系统崩溃，平台崩溃的现象。第二，网络的问题一直不稳定，无论是对于上课的老师，还是听课的学生，或多或少都有这样的问题，第三，传统的在线教学是无聊乏味的，学习沉浸感缺失，学习孤独感倍增，平台网页教学的单调性也缺乏互动性。为顺应新时代在线教学的高速和高效的发展趋势，需要着手解决传统线上教学的不足。人工智能为元宇宙生成形色各异的虚拟原生人，以及为人类生成虚拟人形象，并且在元宇宙重构出现实世界的场景，而为了更加丰富在元宇宙中的虚拟体验，所生产的虚拟原生人不能只是具有表象而没有灵魂的物质，因此需要一种系统及方法，使虚拟原生人能如同现实世界的人类一样参与社会活动。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法。能够提升学者的兴趣，使学生的沉浸感得到满足，以及使线上老师与学生的互动变得更强。
该发明不仅具有完善的教学体系，而且可以根据学生的实际情况，从而智能推荐合适的老师、智能生成一系列解决方案、实现虚拟人代替真人进行面对面的交流、以及搭建虚拟实验室，同时具有智能提问、老师在线答疑、以及在线实验等优点。大幅度使学生的线上教育变得更加有趣，使得学生的沉浸感加强，最重要的是补充了传统教育的不足，使得学生与老师在线上也能进行面对面的互动。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法，所述发明包括学生终端、大数据中心模块、教师终端、数字虚拟人交互模块；所述学生终端和老师终端都是经过大数据中心模块将数据进行处理后与数字虚拟人交互模块相连呈现相关虚拟人界面，也可直接通过数字虚拟人交互模块语音沟通进行在线测试、在线上课、在线回答问题，以及结合深度学习算法智能收集学生对课程掌握情况，建立模型通过数字虚拟人呈现界面。
所述学生终端包括语音采集模块、虚拟人在线上课模块、虚拟人在线测试模块、虚拟人选择模块。进一步的学生可通过语音采集模块将学习情况叙述至数字虚拟人模块中，数字虚拟人通过相应的技术手段代替学生本人进行上课、测试以及回答问题，并最终将结果传输至大数据中心模块存储起来。
所述大数据中心模块包括数据存储模块、数据比对模块；进一步地数据存储模块包括学生学习情况记录模块、学生在线测试存储模块、老师课堂教学存储模块、虚拟人类型存储模块；进一步地，将学生的学习情况保存至学生学习情况记录模块，学生的学习情况主要有学生对上节课的巩固以及复习情况、学生的预习情况；进一步地，将学生在线测试取得的结果存储在学生在线测试存储模块；进一步地，将老师上课所讲的内容以及上课的重点存储在老师课堂教学存储模块；进一步地，将学生与老师所选择的对应虚拟人数据存储在虚拟人类型存储模块。
所述教师终端包括语音采集模块、虚拟人在线授课模块、虚拟人课外运动模块、虚拟人出题以及判卷模块；进一步地，老师通过语音采集模块将想要了解的问题传输至大数据模块中心，从而通过数字虚拟人表现出来；进一步地，老师通过用虚拟人代替自己上课，实现与学生面对面的互动交流；进一步地，不仅要抓学生的学习，学生的身体健康也很重要，因此本发明还有着虚拟人运动模块，跟随着学生的运动动作，虚拟人随之展开相似的动作，劳逸结合，有助于智力的提升；进一步地，传统的线上教学系统，都是老师提前出好的题目放在系统中，本发明实现虚拟人在线出题以及判题，使得效果更加接近现实，使学不会感到孤独感。
所述数字虚拟人交互模块包括语音动作数据解析模块、学生学习情况反馈模块、老师实时授课模块、虚拟人语音交流模块；进一步地，当学生或者老师的语音或者动作数据传输至数字虚拟人交互模块时，语音动作数据解析模块通过实时语音动作识别ASR模块将获得的数据解析为语言文字使得虚拟人理解，将语言文字进行数字清洗后，使用NLP技术进行语义计算获得数据应答，将应答数据通过深度学习模块对应的模型后处理后获得学生以及老师的大致情况；进一步地，采集到的语音信息可通过无线或有线方式输出；进一步地，数字虚拟人向学生本人反馈所学到的知识并将其储存至大数据中心模块；进一步地，老师实时授课模块主要保存上课所用到的视频以及资料，使得课后复习更加生动形象，并提高学生的记忆力以及兴趣；进一步地，让虚拟人代替老师和学生，实现面对面无差错交流。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法大大提高了学生学习的乐趣，使得线上教育老师与学生的互动增强，使用虚拟人代替真人，并且搭建虚拟实验室，该发明大大增加学生的学习沉浸感。并且可以广泛应用与各种个样的场景下，具备了情感交互体验，用户可以跟一个虚拟人物进行面对面的交流，在时代，只要元宇宙不关闭，本系统可以随时随地的进化。
附图说明
图1是本发明实施例的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法流程架构示意图：
图2是本发明实施例的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法学生终端架构示意图：
图3是本发明实施例的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法大数据中心模块架构示意图：
图4是本发明实施例的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法教师终端架构示意图：
图5是本发明实施例的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法数字虚拟人交互模块架构示意图：
图6是本发明实施例的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法数字虚拟人交互模块语音数字解析流程图：
具体实施方式
下面将对本发明的较佳实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述。凡在本发明的精神和原则之内，所作的替换、修改、改进等，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法架构示意图，包括学生终端、大数据中心模块、教师模块以及数字虚拟人交互模块。系统架构逻辑包括：
学生通过学生终端的语音采集模块将学习情况、状态传输至数字虚拟人模块中，数字虚拟人通过特定的手段使得教师给出一个适合该学生学习的方案并将其储存至大数据中心模块，使得下一次遇到类似情况的学生这届拿出来用即可。从而使得学生可以达到在线测试、在线上课以及方便课后复习。
教师通过教师终端的语音采集模块与学生进行实时交流，大大提高人机的交互性，老师通过语音采集模块将想要了解的问题传输至大数据模块中心，从而通过数字虚拟人表现出来；老师通过用虚拟人代替自己上课，实现与学生面对面的互动交流；进一步地，不仅要抓学生的学习，学生的身体健康也很重要，因此本发明还有着虚拟人运动模块，跟随着学生的运动动作，虚拟人随之展开相似的动作，劳逸结合，有助于智力的提升。
学生进行学习前，可通过学习提示模块选择最适合自己的学习方法。
数字虚拟人一旦生成就会一直存在于元宇宙中，直至元宇宙关闭。并能通过数字虚拟人交互模块不断交流与学习从而提升自己的缺点以及增强自己的优点，提高决策能力并且会把每次得到的数据通过相关技术发送至虚拟原生人主控中心的数据存储模块。
最后应当说明的是，以上对本发明实施例所提供的的基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法进行了详细介绍，本发明应用了具体个例对本发明的实时方式和原理进行了阐述，以上的实施例只是为了让读者理解本发明的方法及核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式和实际应用方面均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种基于元宇宙的数字虚拟人在线教学系统及方法，其特征在于，所述方法包括：
学生通过学生终端的麦克风与数字虚拟人交互，将预习情况、所完成作业情况以及对上节课的内容是否掌握告知数字虚拟人。数字虚拟人模块将语音数据处理后，获得学生所述预习情况、完成的作业情况以及对上节课的掌握情况并且将其保存至大数据中心模块。并且将相关的语言文字数据通过大数据模块进行数据筛选从而让虚拟人了解自己的真实掌握情况。
老师也是通过教师终端的麦克风与数字虚拟人交互，从而达到与学生虚拟面对面的交流，老师通过大数据中心模块获得相应的学生情况，根据数字虚拟人交互模块中所获得的学生实际情况进行在线实时教学，面对面互动；根据每个学生不同的情况给出各个适应的教学方法，通过老师教学方案输入模块将教学数据保存至大数据模块中心。学生可根据学生终端学习提示进行学习。
大数据中心模块收到学生的数据后，将学生相关数据通过数据比对模块进行比对，并且将数据通过数据存储模块进行存储，形成记录，如果，下次还有相同类型的学生，老师可以提早给出应对方案。
2.如权利要求1所述的数字虚拟人模块将语音数据处理后，获得学生的数据并存储在大数据中心模块，其特征在于，所述的数字虚拟人模块包括语音数据解析模块、学生虚拟人线上听课模块，老师虚拟人线上讲课模块、学生虚拟人在线测试模块、学生虚拟人回答问题模块、各式各样虚拟人选择模块。
3.如权利要求2所述的语音数据解析模块，其语音数据处理过程可参考权利要求书7。
4.如权利要求书2所述的学生虚拟人线上听课模块，其根据学生的情况选择最适合每一个学生的数字虚拟人，使其代替学生本人在虚拟环境下进行上课。
5.如权利要求2所述的老师虚拟人线上教学模块，老师通过语音与数字虚拟人交互，选择最切合实际的虚拟人来代替自己进行授课。在虚拟环境中实现面对面的虚拟人交流。
6.如权利要求2所述的学生虚拟人在线测试模块，虚拟人通过语音输入得到学生实际的情况，然后根据老师所出的测试试题进行在线测试，最终将测试结果保存至大数据中心模块。
7.如权利要求2所述的学生虚拟人回答问题模块，虚拟人进行在线上课，从而根据老师的问题进行在线回答。
8.如权利要求2所述的各式各样虚拟人选择模块，学生与老师进行选择适合自己的虚拟人，从而使面对面教学更加有趣，更加映射现实。
9.所述的数字虚拟人模块将语音数据处理的过程包括：数字虚拟人模块通过实时语音识别ASR模块将获得的语音解析为语言文字，将语言文字进行数据清洗后，使用NLP技术进行语义计算获得数据应答，将应答数据通过深度学习模块对于的模型处理，最终使虚拟人完全逼真的代替学生本人。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117390091A (zh) * | 2023-12-13 | 2024-01-12 | 福建天晴数码有限公司 | 一种教育元宇宙中的知识追踪方法及终端 |
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2023
- 2023-07-10 CN CN202310408561.4A patent/CN116564144A/zh active Pending
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| CN117390091B (zh) * | 2023-12-13 | 2024-02-09 | 福建天晴数码有限公司 | 一种教育元宇宙中的知识追踪方法及终端 |
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