[发明专利]一种基于VR虚拟课堂的训练系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种训练系统及方法，属于虚拟现实技术领域，具体是涉及一种基于VR虚拟课堂的训练系统及方法。

背景技术

随着虚拟现实技术的成熟与应用的普及，该技术在国内外已用于多个领域，如心理治疗训练、高成本或高危场所训练、教育培训以及新人面试训练等场合，通过虚拟环境训练协助练习者在训练过程中发现问题并且给予及时的指导和帮助，增强练习者的技能或提高练习者的训练效率。然而，目前在国内外还没有人将虚拟现实技术用于师范生培训并由此建立一个能够用于师范生的教学技能训练、班级管理能力训练，并逐步使之累积信心、提高课堂教学技能及真实教学经验的一个虚拟课堂训练系统。

期待建立的虚拟课堂训练系统是利用虚拟现实技术构建一个虚拟的教室，教室内的陈设与真实的教室一模一样，同时还设置有若干男女学生，可将教学所需要的资料导入到虚拟课堂中，训练者带上头盔后即可在虚拟课堂中进行上课训练、管理学生，虚拟课堂中的学生也像真实情景下的学生一样有各种各样的动作表现，如有表现好的学生，也有表现不好的学生等。训练者带上头盔后所见到的场景与真实课堂一样，而且虚拟课堂中的学生能与训练者在语音和动作上进行互动和交流。

该虚拟课堂训练系统对师范生的教学技能训练主要通过结合专业老师课堂中的真实教学视频以及交互式虚拟现实系统，建立逼真的虚拟课堂环境供师范生训练其班级管理能力及通过参考与模仿真实教师的上课技巧，在一个可控制且低风险的虚拟课堂环境中以身临其境的方式累积教学经验和教学技能，协助缺乏自信及经验的师范生迅速建立较好的教师教育知识和技能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种基于VR虚拟课堂的训练系统及方法。该系统及方法提供一种类似真实的生态课堂环境，在此环境下师范生戴上虚拟头盔通过与虚拟课堂中的虚拟学生进行真实的课堂教学活动，通过该教学活动解决师范生在校期间教学技能的提升问题以及对班级管理能力的管理问题，帮助师范生迅速建立较好的教师教育知识和技能，毕业后能快速成长为一名合格的人民教师。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于VR虚拟课堂的训练系统，包括：

红外光学跟踪定位器，用于设定虚拟课堂训练时的活动区域，师范生只能在有效活动区域范围之内移动；

体感交互器，用于捕获师范生在上课训练时的动作，所述动作包含身体动作和/或手势动作和/或物体的选择动作；

语音识别系统，用于捕获和识别虚拟课堂训练系统中师范生的声音；

头盔，用于师范生进行课堂训练时，将在服务器上开发的虚拟课堂训练系统通过头盔呈现在师范生的眼前；

手柄，用于师范生对课堂中的学生或其他物体进行选择；

服务器，用于结合利用Unity3D软件对各个学科内容结合师范生训练的要求模拟出师范生需要的虚拟课堂场景，人物模型以及教具。

优选的，上述的一种基于VR虚拟课堂的训练系统，服务器上还存放有上课时需要的提问和答案、头盔调用虚拟课堂场景的软件，用于在师范生眼前真实呈现课堂情景。

优选的，上述的一种基于VR虚拟课堂的训练系统，还包括：

监控系统7，用于监控师范生进行课堂训练时的训练情况，以便于课后对师范生的教学进行评价。

优选的，上述的一种基于VR虚拟课堂的训练系统，所述服务器上设置：

Unity3D软件，用于开发教学所需要的虚拟场景和人物，并在场景中设置好教学必须元素；

SteamVR软件，用于为设计好的虚拟场景提供运行的环境，师范生训练时就是在该环境下运行虚拟课堂场景。

一种基于VR虚拟课堂的训练方法，包括：

区域配置步骤，将红外光学跟踪设备架设定位好，启动SteamVR软件，借助手柄将训练需要的活动区域设定好并进行校正；

场景配置步骤，可打开Unity3D软件开发虚拟课堂训练系统，在服务器上设置所训练学科的信息及学生人数，将课件导入到虚拟课堂系统中，

互动问候步骤，在VR头盔中虚拟真实课堂场景，从师范生的问候语音提取关键字并与服务器上数据库中的关键字库进行匹配，在匹配成功后，调用全体学生的语音并根据老师的问候进行回答；

上课模拟步骤，语音识别系统从拾音器获取的语言信号中识别出问题的关键字并与服务器上数据库中的关键字库进行匹配，在匹配成功后，将关键字所对应的语音提问提交给虚拟学生，虚拟学生产生示意动作并回答，将虚拟学生的回答通过系统转换成语音信号输出。