CN109979269A - 一种基于人工智能的在线教育交互*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于人工智能的在线教育交互***，包括交互平台和AR设备，所述交互平台和AR设备之间通过互联网连接，所述交互平台连接有专家***、计算机辅助教学***和智能教学***，所述计算机辅助教学***包括CAI模块，所述交互平台包括生物监测模块、数据采集模块、数据处理模块和数据分析与呈现模块，本发明用户通过AR设备可以直接登录到交互平台上进行学习，操作方便，同时采用生物监测模块技术可以了解学生在学习中的情绪，适时调整教育方法和策略，及时改变教学方式来努力激发学生的兴趣，采用关注情感的人机交流交互的方式为学生营造一个更真实、个性化学习环境，提高学习者的兴趣和效率。

Description

一种基于人工智能的在线教育交互***
技术领域
本发明涉及人工智能在线教育技术领域，具体为一种基于人工智能的在线教育交互***。
背景技术
传统的教育方式，是老师站在讲台上对学习者进行面对面的传授知识。这个教育方式能够让老师很好的知道学习者对知识的理解、掌握程度等的学习情况。但是这种方式也有一些不足，老师每次面对面对学习者进行讲课，受众有限，不能使大规模的学习者学习到老师传授的知识。
为了解决这一问题，现有技术中有通过语音等音频进行教学的技术方案，这种技术方案能够根据需要复制成需要的份数，以扩大受众规模，使老师传授的一次课学习者数量不收限制。但是该技术方案只有语音，学习者看不到老师的板书以及肢体语言，会影响学习者的学习效果。
近年来，人工智能的兴起引起技术的革新性改变，人工智能的飞速发展引领了传统教育理念的变革，新技术的蓬勃发展将对教育领域产生深远影响。本申请提供一种基于人工智能的在线教育交互***，能够为学习者营造一个更真实的个性化学习环境，使学习者不但能够听到老师传授知识的语音，而且还能看到老师的板书和肢体语言，并能够根据自己学习的不足进行反馈，从而提高学习者的学习兴趣和效率，使学习者更好的获得老师的授课知识和内容。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于人工智能的在线教育交互***，用户通过AR设备可以直接登录到交互平台上进行学习，操作方便，同时采用生物监测模块技术可以了解学生在学习中的情绪，适时调整教育方法和策略，及时改变教学方式来努力激发学生的兴趣，采用关注情感的人机交流交互的方式为学生营造一个更真实的个性化学习环境，更好地提高学习者的兴趣和效率，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于人工智能的在线教育交互***，包括交互平台和AR设备，所述交互平台和AR设备之间通过网络连接；所述交互平台连接有专家***、计算机辅助教学***；所述计算机辅助教学***包括计算机辅助教学模块(CAI模块)；所述交互平台包括生物监测模块、数据采集模块、数据处理模块和数据分析与呈现模块。
优选的，所述网络为互联网或者是局域网。
优选的，所述交互平台还连接有智能教学***。
优选的，所述数据处理模块包括第一处理器、第一存储器、第一信号收发器；所述第一存储器、第一信号收发器均与第一处理器连接。
优选的，所述数据分析和呈现模块包括第二处理器、第二存储器、第二信号收发器、显示屏；所述第二存储器、第二信号收发器均与第二处理器连接；所述显示屏与第二信号收发器连接。
优选的，所述的数据采集模块包括学习者/用户反馈输入装置；所述反馈输入装置上设置有多个按钮，每个按钮表示不同的学习者/用户对教学内容的理解等级。
优选的，所述反馈输入装置上设置有3个按钮，该3个按钮分别表示学习者/用户对教学内容的理解等级为：完全理解(理解程度为100％)、基本理解(理解程度为60％)、不理解(理解程度低于40％)。
优选的，所述所述反馈输入装置上设置有5个按钮，该5个按钮分别表示学习者/用户对教学内容的理解等级为：完全理解(理解程度为100％)、大部分理解(理解程度为80％)、基本理解(理解程度为60％)、不太理解(理解程度为50％)、不理解(理解程度低于40％)。
优选的，所述数据分析与呈现模块包括第三处理器、显示屏、显示数据输出接口；所述显示屏、显示数据输出接口均与第三处理器连接，以能够提供精准教学、科学管理、科学研究和个***。
优选的，所述生物监测模块包括摄像头、声音传感器；所述摄像头用于采集学习者的面部表情、姿势等；所述声音传感器用于采集学习者的声音。
优选的，所述AR设备包括AR头盔和AR眼镜。
优选的，所述专家***包括专家数据库和人工专家***；所述专家数据库包括大量的某些领域专家水平的知识与经验，能够利用专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，专家***是一个具有大量的专门知识与经验的程序***，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。所述人工专家***包括问题输入装置、专家呼叫装置、专家应答装置；所述问题输入装置与专家呼叫装置连接，所述专家呼叫装置与专家应答装置连接。所述问题输入装置包括第一文字输入装置、第一语音输入装置、第一图片输入装置中的一种或多种。在问题输入装置输入完成后，通过所述专家呼叫装置呼叫专家，并将问题反馈至专家应答装置。所述专家应答装置包括扬声器、显示屏、问题答复输入装置；所述问题答复输入装置包括第二文字输入装置、第二语音输入装置、第二图片输入装置中的一种或多种。
优选的，所述专家***还可以包括推建机、用户和专家实践，所述用户连接有解释机制，所述解释机制连接于推建机，所述推建机连接有知识库和综合数据库，所述知识库连接有知识获取，所述知识获取连接于专家实践。
优选的，所述用户通过问题推理连接于解释机制，所述解释机制通过解答分析连接于用户。
优选的，所述智能教学***包括学生模块、教学模块和智能接口模块，所述学生模块连接于教学模块，所述教学模块连接有知识库，所述学生模块和教学模块连接于智能接口模块，所述智能接口模块连接有学生和教师。
优选的，所述智能接口模块包括学生人机接口和教师人机接口，所述学生模块和教学模块均分别连接于学生人机接口和教师人机接口。
本发明还提供一种基于人工智能的在线教育交互方法，包括以下步骤：
S1：将专家***、计算机辅助教学***和智能教学***关联到交互平台；
S2：用户通过AR设备和互联网登录到交互平台上，交互平台将专家***、计算机辅助教学***和智能教学***上的教学信息通过处理和分析方式呈现给用户；
S3：交互平台通过生物监测模块监测用户情况，根据用户的教学情况进行反馈，交互平台进行教学调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的基于人工智能的在线教育交互***，通过将专家***、计算机辅助教学***和智能教学***结合关联到交互平台上，用户通过AR设备可以直接登录到交互平台上进行学习，操作方便。
2、本发明的基于人工智能的在线教育交互***，采用生物监测模块技术可以了解学生在学习中的情绪，适时调整教育方法和策略，及时改变教学方式来努力激发学生的兴趣，采用关注情感的人机交流交互的方式为学生营造一个更真实哦个性化学习环境，更好地维持了学习者的动机。
3、本发明的基于人工智能的在线教育交互***，通过在专家***中设置专家数据库和人工专家***，不但能够提供大量的知识信息数据供学习，还能够在需要时求助人工专家，以解决遇到的问题。
4、本发明的基于人工智能的在线教育交互***，通过设置反馈输入装置，以反馈学习者/用户对学习内容的理解掌握程度，进一步完善本发明的基于人工智能的在线教育交互***。
5、本发明的基于人工智能的在线教育交互***，通过设置专家应答装置，能够使人工专家通过文字、语音、图片等多种方式对问题进行解答，准确及时地解决对应的问题。
附图说明
图1为本发明一种基于人工智能的在线教育交互***框图。
图2为本发明一种基于人工智能的在线教育交互***的交互平台模块图。
图3为本发明一种基于人工智能的在线教育交互***的数据分析与呈现模块图。
图4为本发明一种基于人工智能的在线教育交互***的生物监测模块图。
图5为本发明一种基于人工智能的在线教育交互***的专家***图。
图6本发明一种基于人工智能的在线教育交互***的智能教学***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一部分实施例，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做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。
实施例1
请参阅图1-6，一种基于人工智能的在线教育交互***，包括交互平台和AR设备，所述交互平台和AR设备之间通过互联网连接，所述交互平台连接有专家***、计算机辅助教学***和智能教学***，所述计算机辅助教学***包括CAI模块，所述交互平台包括生物监测模块、数据采集模块、数据处理模块和数据分析与呈现模块。
计算机辅助教学***是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，具有交互性、多样性、个别性、灵活性等特点，克服了传统教学方式单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。
所述数据分析与呈现模块包括精准教学、科学管理、科学研究和个***。
所述生物监测模块包括皮肤电导、面部表情、姿势和声音。
所述AR设备包括AR头盔和AR眼睛。
所述专家***包括推建机、用户和专家实践，所述用户连接有解释机制，所述解释机制连接于推建机，所述推建机连接有知识库和综合数据库，所述知识库连接有知识获取，所述知识获取连接于专家实践。
专家***主要组成部分为：知识库、用于存储某领域专家***的专门知识；综合数据库，用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据或信息，推理机，用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使得整个专家***能够以逻辑方式协调工作，解释机制，向用户解释专家***的行为。同时具有诊断和调试的功能，具有良好的人机界面。
所述用户通过问题推理连接于解释机制，所述解释机制通过解答分析连接于用户。
所述智能教学***包括学生模块、教学模块和智能接口模块，所述学生模块连接于教学模块，所述教学模块连接有知识库，所述学生模块和教学模块连接于智能接口模块，所述智能接口模块连接有学生和教师。
智能教学***是由知识库、学生模块、教学模块和智能接口四部分组成，知识库适用于表示教学领域的相关知识，以及作为专家能够基于这些知识解决有关问题的问题求解知识，用来评价学生当前的知识水平，主要用来为教师进行下一步的教学提供信息和依据，学生模块是通过比较学生行为与专家行为，对学生进行智能模拟，包括学生的知识状态，认知忒按和个性特点等，表示学生对知识的理解程度，用来反馈学生的学习情况，教学模块是根据一定的教学原理，在适当的教学策略指导下选择适当的教学内容并以适当的表达形式在适当的时候呈现给学生，智能接口模块是学生和***之间交流信息的桥梁，为学生提供了表达知识和信息的手段，作为***与用户交互界面，为其它各个模块提供智能化的多媒体知识输入、用户信息和行为获取、知识输出的途径。
所述智能接口模块包括学生人机接口和教师人机接口，所述学生模块和教学模块均分别连接于学生人机接口和教师人机接口。
本发明还提供一种基于人工智能的在线教育交互方法，包括以下步骤：
S1：将专家***、计算机辅助教学***和智能教学***关联到交互平台；
S2：用户通过AR设备和互联网登录到交互平台上，交互平台将专家***、计算机辅助教学***和智能教学***上的教学信息通过处理和分析方式呈现给用户；
S3：交互平台通过生物监测模块监测用户情况，根据用户的教学情况进行反馈，交互平台进行教学调整。
综上所述：本发明通过将专家***、计算机辅助教学***和智能教学***结合关联到交互平台上，用户通过AR设备可以直接登录到交互平台上进行学习，操作方便，同时采用生物监测模块技术可以了解学生在学习中的情绪，适时调整教育方法和策略，及时改变教学方式来努力激发学生的兴趣，采用关注情感的人机交流交互的方式为学生营造一个更真实的个性化学习环境，更好地维持了学习者的动机。
实施例2
一种基于人工智能的在线教育交互***，包括交互平台和AR设备，所述交互平台和AR设备之间通过网络连接；所述交互平台连接有专家***、计算机辅助教学***；所述计算机辅助教学***包括计算机辅助教学模块(CAI模块)；所述交互平台包括生物监测模块、数据采集模块、数据处理模块和数据分析与呈现模块。
所述网络为互联网或者是局域网。所述交互平台还连接有智能教学***。
所述数据处理模块包括第一处理器、第一存储器、第一信号收发器；所述第一存储器、第一信号收发器均与第一处理器连接。
所述数据分析和呈现模块包括第二处理器、第二存储器、第二信号收发器、显示屏；所述第二存储器、第二信号收发器均与第二处理器连接；所述显示屏与第二信号收发器连接。
所述的数据采集模块包括学习者/用户反馈输入装置；所述反馈输入装置上设置有多个按钮，每个按钮表示不同的学习者/用户对教学内容的理解等级。
所述反馈输入装置上设置有3个按钮，该3个按钮分别表示学习者/用户对教学内容的理解等级为：完全理解(理解程度为100％)、基本理解(理解程度为60％)、不理解(理解程度低于40％)。
所述所述反馈输入装置上设置有5个按钮，该5个按钮分别表示学习者/用户对教学内容的理解等级为：完全理解(理解程度为100％)、大部分理解(理解程度为80％)、基本理解(理解程度为60％)、不太理解(理解程度为50％)、不理解(理解程度低于40％)。
所述数据分析与呈现模块包括第三处理器、显示屏、显示数据输出接口；所述显示屏、显示数据输出接口均与第三处理器连接，以能够提供精准教学、科学管理、科学研究和个***。
所述生物监测模块包括摄像头、声音传感器；所述摄像头用于采集学习者的面部表情、姿势等；所述声音传感器用于采集学习者的声音。
所述AR设备包括AR头盔和AR眼镜。
所述专家***包括专家数据库和人工专家***；所述专家数据库包括大量的某些领域专家水平的知识与经验，能够利用专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。也就是说，专家***是一个具有大量的专门知识与经验的程序***，它应用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以便解决那些需要人类专家处理的复杂问题。所述人工专家***包括问题输入装置、专家呼叫装置、专家应答装置；所述问题输入装置与专家呼叫装置连接，所述专家呼叫装置与专家应答装置连接。所述问题输入装置包括第一文字输入装置、第一语音输入装置、第一图片输入装置中的一种或多种。在问题输入装置输入完成后，通过所述专家呼叫装置呼叫专家，并将问题反馈至专家应答装置。所述专家应答装置包括扬声器、显示屏、问题答复输入装置；所述问题答复输入装置包括第二文字输入装置、第二语音输入装置、第二图片输入装置中的一种或多种。
所述专家***还可以包括推建机、用户和专家实践，所述用户连接有解释机制，所述解释机制连接于推建机，所述推建机连接有知识库和综合数据库，所述知识库连接有知识获取，所述知识获取连接于专家实践。所述用户通过问题推理连接于解释机制，所述解释机制通过解答分析连接于用户。
所述智能教学***包括学生模块、教学模块和智能接口模块，所述学生模块连接于教学模块，所述教学模块连接有知识库，所述学生模块和教学模块连接于智能接口模块，所述智能接口模块连接有学生和教师。所述智能接口模块包括学生人机接口和教师人机接口，所述学生模块和教学模块均分别连接于学生人机接口和教师人机接口。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于人工智能的在线教育交互***，包括交互平台和AR设备，其特征在于：所述交互平台和AR设备之间通过网络连接；所述交互平台连接有专家***、计算机辅助教学***；所述计算机辅助教学***包括计算机辅助教学模块(CAI模块)；所述交互平台包括生物监测模块、数据采集模块、数据处理模块和数据分析与呈现模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述网络为互联网或者是局域网。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述交互平台还连接有智能教学***。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述数据处理模块包括第一处理器、第一存储器、第一信号收发器；所述第一存储器、第一信号收发器均与第一处理器连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述数据分析和呈现模块包括第二处理器、第二存储器、第二信号收发器、显示屏；所述第二存储器、第二信号收发器均与第二处理器连接；所述显示屏与第二信号收发器连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述的数据采集模块包括学习者/用户反馈输入装置；所述反馈输入装置上设置有多个按钮，每个按钮表示不同的学习者/用户对教学内容的理解等级。
7.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述智能教学***包括学生模块、教学模块和智能接口模块，所述学生模块连接于教学模块，所述教学模块连接有知识库，所述学生模块和教学模块连接于智能接口模块，所述智能接口模块连接有学生和教师。
8.根据权利要求7所述的一种基于人工智能的在线教育交互***，其特征在于：所述智能接口模块包括学生人机接口和教师人机接口，所述学生模块和教学模块均分别连接于学生人机接口和教师人机接口。
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