一种基于虚拟仿真的实验教学方法、服务器及系统-凯发k8娱乐

本发明涉及虚拟仿真实验教学，具体为一种基于虚拟仿真的实验教学方法、服务器及系统。

背景技术：

1、在外语学习过程中模拟真实语境和交流场景，给予学生更具体、实际的语言体验和语境学习的教育方法，旨在通过模拟各种语言情境，使学生能够在虚拟环境中进行语言实践、交流对话，以增强语言技能和跨文化沟通能力。

2、目前可用的虚拟现实外语教学内容上，尤其当涉及到复杂的英语语境和主题时，极大限制了虚拟现实在英语教学中的应用，无法进行提供实时反馈，即学生不能及时获得口语、听力等方面的准确反馈意见，这对于学生们口语学习具有极大挑战，所以我们提出了一种基于虚拟仿真的实验教学方法、服务器及系统，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于虚拟仿真的实验教学方法、服务器及系统，以解决上述背景技术提出的目前市场上的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于虚拟仿真的实验教学方法，包括以下步骤：

4、s1、语音识别：使用语音识别引擎来将语音转换为文本，将语音识别引擎的api集成到虚拟仿真环境中，作为接收、处理和理解学生的口语输入，实现实时反馈功能，当学生进行口语练习时，系统能够即时识别语音，并给予语法纠正、发音建议；

5、s2、手势识别：使用手势识别框架来对学生手势进行识别，将选择的手势识别框架集成到虚拟环境中，来捕捉学生的手势动作，即通过手势选择答案并进行交流，实现学生与虚拟环境之间的手势交互，提高学生的参与感和互动性；

6、s3、面部表情识别：使用面部表情识别库，来对学生面部表情进行分析，将面部表情识别库集成到虚拟环境中，来捕捉学生面部表情变化，通过面部表情识别技术进行面部情感分析，及时调整教学策略；

7、s4、综合多模态交互：将语音识别、手势识别和面部表情识别的数据进行整合，形成多模态的学生交互数据，基于所收集的多模态数据，设计虚拟场景，使学生能够通过语音、手势和面部表情与虚拟环境进行无障碍交互，利用整合的多模态数据为学生提供实时反馈和指导，提高学生们的语言交际能力；

8、s5、架构服务器：使用云服务搭建系统，来降低硬件依赖，学生和教师均可以通过云端进行访问，无需过多专门设备，引入实时反馈系统，通过语音和文本分析，提供学生口语和听力方面的实时反馈，帮助学生及时调整学习策略，同时收集学生在虚拟环境中的多维度数据，使得教师更好地了解学生的学习状态和提供精准的辅导；

9、s6、构架系统：设计虚拟教室和社交平台组件，使学生在虚拟环境中与其他学生和教师进行实时互动，提高社交虚拟体验，并整合多模态交互技术，提高学生在虚拟环境中的参与感和交互体验。

10、作为本发明的进一步优化方案，所述步骤s1中，构建向语音识别引擎发送请求所需的语音文件、语言模型、请求标识，并按照api文档的要求正确构建请求，使用https将构建的请求发送到语音识别引擎的api端点，接收并处理来自语音识别引擎的api响应。

11、作为本发明的进一步优化方案，所述步骤s2中，下载手势识别框架的sdk，在虚拟环境的开发环境中创建新项目，将下载的手势识别框架的sdk导入到项目中，在项目中配置和设置手势识别框架的参数，调整手势识别框架的配置，使用框架提供的api和示例代码，在系统中编写交互逻辑代码，并在集成过程中进行测试和调试，确保手势识别框架在虚拟环境中能捕捉手势，并能够正确触发相应的交互行为。

12、作为本发明的进一步优化方案，所述步骤s3中，基于心理学研究及教育领域的知识，定义学生们的情感状态，确保所关注的情感状态与学生的学习及参与相关，建立学生不同面部表情与定义的情感状态之间的映射关系，根据学生所提供的实时反馈，以及相应的交互行为，来确保交互的流畅。

13、一种基于虚拟仿真的实验教学系统，包括语音识别模块、手势识别模块、面部表情识别模块、多模态交互整合模块、云服务和实时反馈模块、虚拟平台模块；

14、其中，语音识别模块用于将学生的口语输入转换为文本，实现实时反馈和语法纠正；

15、手势识别模块用于捕捉学生手势动作，实现手势与虚拟环境的交互，提高学生的参与感和互动性；

16、面部表情识别模块用于捕捉学生的面部表情，进行面部情感分析，及时调整教学策略；

17、多模态交互整合模块用于整合语音、手势和面部表情数据，设计虚拟场景，提供无障碍交互，为学生提供实时反馈和指导；

18、云服务和实时反馈模块用于构建云服务，降低硬件依赖，提供实时反馈，方便学生和老师访问系统；

19、虚拟平台模块用于提供虚拟平台组件，增强学生的社交虚拟体验，促进实时互动。

20、一种基于虚拟仿真的实验教学服务器包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至4中任一项所述的基于虚拟仿真的实验教学方法。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、本发明法整合了语音识别、手势识别和面部表情识别三种多模态交互技术，使学生能够通过语音、手势和面部表情与虚拟环境进行无障碍交互，提供了更丰富的学习体验，使学生能够在虚拟环境中更全面地表达和理解信息；

23、本发明通过语音识别引擎，能够即时识别学生的口语输入，并通过实时反馈提供语法纠正、发音建议等指导，有助于学生在学习过程中迅速纠正错误，提高口语和听力技能，同时，设计了虚拟教室和社交平台组件，使得学生在虚拟环境中能够与其他学生和教师进行实时互动，增强社交虚拟体验，促进了学生之间的协作和交流。

24、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

技术特征：

1.一种基于虚拟仿真的实验教学方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的实验教学方法，其特征在于：所述步骤s1中，构建向语音识别引擎发送请求所需的语音文件、语言模型、请求标识，并按照api文档的要求正确构建请求，使用https将构建的请求发送到语音识别引擎的api端点，接收并处理来自语音识别引擎的api响应。

3.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的实验教学方法，其特征在于：所述步骤s2中，下载手势识别框架的sdk，在虚拟环境的开发环境中创建新项目，将下载的手势识别框架的sdk导入到项目中，在项目中配置和设置手势识别框架的参数，调整手势识别框架的配置，使用框架提供的api和示例代码，在系统中编写交互逻辑代码，并在集成过程中进行测试和调试，确保手势识别框架在虚拟环境中能捕捉手势，并能够正确触发相应的交互行为。

4.根据权利要求1所述的基于虚拟仿真的实验教学方法，其特征在于：所述步骤s3中，基于心理学研究及教育领域的知识，定义学生们的情感状态，确保所关注的情感状态与学生的学习及参与相关，建立学生不同面部表情与定义的情感状态之间的映射关系，根据学生所提供的实时反馈，以及相应的交互行为，来确保交互的流畅。

5.一种基于虚拟仿真的实验教学系统，其特征在于，包括语音识别模块、手势识别模块、面部表情识别模块、多模态交互整合模块、云服务和实时反馈模块、虚拟平台模块；

6.一种基于虚拟仿真的实验教学服务器，其特征在于：包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至4中任一项所述的基于虚拟仿真的实验教学方法。

技术总结
本发明公开了一种基于虚拟仿真的实验教学方法、服务器及系统，涉及虚拟仿真实验教学技术领域，一种基于虚拟仿真的实验教学方法包括以下步骤：s1、语音识别：使用语音识别引擎来将语音转换为文本，将语音识别引擎的api集成到虚拟仿真环境中，作为接收、处理和理解学生的口语输入，实现实时反馈功能，当学生进行口语练习时，系统能够即时识别语音，并给予语法纠正、发音建议；本发明法整合了语音识别、手势识别和面部表情识别三种多模态交互技术，使学生能够通过语音、手势和面部表情与虚拟环境进行无障碍交互，提供了更丰富的学习体验，使学生能够在虚拟环境中更全面地表达和理解信息。

技术研发人员：李颖,樊珂君
受保护的技术使用者：杭州师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17