CN112822445A - 一种幼儿自主探索课程辅助*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及幼儿教育技术领域。公开了一种幼儿自主探索课程辅助***，包括用于进行终端处理的后台主机、显示器、监控设备、监测设备、提示模组、AI语音对话模组，在后台主机内部设置有主控模组和储存模组，在主控模组内设置有拟人化处理***、用于对植物生长状态进行监测分析的分析***以及用于AI语音对话模组的AI语音对话***，拟人化处理***用于将植物进行拟人化处理以得到具有人类表情的拟人化植物，并将具有表情的拟人化植物通过显示器显示；分析***用于根据植物的外形状态及叶片颜色分析植物目前的生长状态；AI语音对话***用于获取幼儿语音数据并自动生成对话语音数据。本发明既能拓展幼儿们的知识面，又能培养幼儿们的自主探索能力。
Description
技术领域
本发明涉及幼儿教育技术领域，更具体而言，涉及一种幼儿自主探索课程辅助***。
背景技术
幼儿自主探索就是幼儿通过自身自主的活动，对周围的事物观察、发现问题、寻找答案的探索过程，是培养幼儿科学学习的重要方式之一。幼儿期的孩子具有强烈的好奇心，能够感知周围事物现象的有趣，有探索的欲望。在《3～6岁儿童学习与发展指南》中指出：幼儿科学学习的核心是激发探索欲望，培养探索能力。因此要经常带幼儿接触大自然，激发其好奇心与探究欲望，孩子们天生热爱自然，乐意接触自然，在大自然中，不仅能愉悦孩子的身心，而且他们的观察更加敏锐，能发现大自然中有趣的现象，从而能够激发他们探索的兴趣以及对大自然的喜爱。
在幼儿园中为了给幼儿提供接触大自然、探索大自然的机会，往往都会设置自然角，通过在自然角可以给幼儿们进行大自然植物生长探索课程，幼儿们可以在自然角中自己种植、观察植物的生长，从而培养幼儿们的探索能力。但是，目前在自然角中种植植物时都是依靠老师进行指导，并由老师进行看管，而没有相应的辅助***来辅助老师进行教学与管理。
发明内容
本发明申请的一种幼儿自主探索课程辅助***旨在解决上述提到的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种幼儿自主探索课程辅助***，包括用于进行终端处理的后台主机和显示器，所述后台主机和互联网网络连接，还包括：用于监控植物生长的监控设备，所述监控设备获取植物的图像数据，并将所述图像数据传输至所述后台主机；用于监测植物所在的土壤水分含量的监测设备，所述监测设备获取植物所在的土壤水分含量数据，并将所述土壤水分含量数据传输至所述后台主机；用于对土壤水分含量进行提示的提示模组，所述提示模组获取土壤水分含量数据，并根据土壤水分含量数据的结果对幼儿进行提示；用于进行自动对话的AI语音对话模组，所述AI语音对话模组包括用于获取幼儿语音的麦克风以及用于播放对话语音的播放器，所述麦克风和所述播放器均和所述后台主机电性连接；在所述后台主机内部设置有主控模组和储存模组，在所述主控模组内设置有拟人化处理***、用于对植物生长状态进行监测分析的分析***以及用于所述AI语音对话模组的AI语音对话***，所述拟人化处理***用于将植物进行拟人化处理以得到具有人类表情的拟人化植物，并将具有表情的拟人化植物通过所述显示器进行显示；所述分析***用于根据植物的外形状态及叶片颜色分析植物目前的生长状态，并在所述显示器上显示植物生长状态信息；所述AI语音对话***用于获取幼儿语音数据并自动生成对话语音数据；在所述储存模组内部设置有语音储存单元、表情数据储存单元以及植物生长阶段标准样本储存单元，在所述语音储存单元中储存有用于所述提示模组的语音数据以及用于所述AI语音对话***的对话语音数据，在所述表情数据储存单元中储存有用于所述拟人化处理***的表情数据，在所述植物生长阶段标准样本储存单元中储存有不同植物在不同生长阶段的标准样本图片。
作为本发明的一种优选方案，所述拟人化处理***包括表情合成单元以及表情匹配单元，所述表情合成单元用于采集所述监控设备获取的植物的图像数据，并将所述表情数据储存单元中储存的表情数据与采集的植物图像数据合成，以生成具有拟人化表情的植物图像，所述表情匹配单元用于根据所述AI语音对话***的对话语音给合成的具有拟人化表情的植物图像匹配对应的对话表情。
作为本发明的一种优选方案，所述分析***包括对比单元以及评价单元，所述对比单元用于采集所述监控设备获取的植物的图像数据，并将采集的植物图像数据和所述植物生长阶段标准样本储存单元中的标准样本图片的数据进行相似性对比；所述评价单元根据所述对比单元进行的相似性对比数据生成植物生长健康状态评价信息。
作为本发明的一种优选方案，所述AI语音对话***包括语音识别单元以及对话生成单元，所述语音识别单元用于获取幼儿语音数据并对将获取的幼儿语音数据进行语音类型及语音信息识别，所述对话生成单元根据所述语音识别单元识别的语音类型及语音信息在所述语音储存单元中调取适配的对话语音数据。
作为本发明的一种优选方案，所述提示模组包括提示灯和声音播放器，所述提示灯和所述声音播放器通过控制盒和所述后台主机进行数据连接，从而可以根据所述监测设备的监测数据以及所述后台主机的设定阈值进行灯光提示以及语音提示。
作为本发明的一种优选方案，还包括：用于给植物进行自动补水的自动补水模组，所述自动补水模组包括水泵和电磁阀，所述水泵的出水口和所述电磁阀的进水口之间通过管路进行连接，同时所述水泵放置于储水装置内部，所述电磁阀的出水口处连接出水管路，并将所述出水管路设置于植物生长所在的容器内，所述水泵和所述电磁阀均通过控制盒和所述后台主机电性连接，从而可以通过所述后台主机控制所述水泵和所述电磁阀的运行状态。
作为本发明的一种优选方案，还包括全高清摄像头，所述全高清摄像头用于采集植物的高清图像，并可通过所述显示器进行显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明可以对自然角进行辅助管理，通过设置的监测设备、监控设备对植物的生长进行实时监控，不仅可以让幼儿通过监控录像回看植物生长的全过程，还可以在植物出现缺水或浇水过多时，通过提示灯及声音播放器及时进行提示，从而可以使幼儿及时对植物进行浇水或停止浇水，同时还会通过拟人化处理***及AI语音对话***将植物进行拟人化处理，并可以和幼儿进行语音对话，既提高了幼儿对于自己种植植物的兴趣、寓教于乐，又减轻了老师们在进行大自然植物生长探索课程时的管理负担。
本发明可以使幼儿将其视为“人类”朋友，同时还可以给幼儿提供植物的生长状态信息，从而可以促使幼儿们更积极主动的学习照料好植物的方法，因此既能拓展幼儿们的知识面，又能培养幼儿们的自主探索能力，有效达成大自然植物生长探索课程的教学目标，并对大自然植物生长探索课程的开展具有积极意义。
附图说明
图1是本发明实施例一的***结构示意图；
图2是本发明实施例一的主控模组结构框图；
图3是本发明实施例一的储存模组结构框图；
图4是本发明实施例一的表情合成示意图；
图5是本发明实施例二的***结构示意图。
其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1、后台主机；101、主控模组；1011、拟人化处理***；1012、分析***；1013、AI语音对话***；102、储存模组；1021、语音储存单元；1022、表情数据储存单元；1023、植物生长阶段标准样本储存单元；2、显示器；3、监控设备；4、监测设备；5、提示灯；6、声音播放器；7、麦克风；8、播放器；9、全高清摄像头；10、水泵；11、电磁阀。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照附图1至图5的描述本发明的一些实施例。
实施例一：
如图1-图4所示的一种幼儿自主探索课程辅助***，包括用于进行终端处理的后台主机1和显示器2，后台主机1和互联网网络连接，从而可以通过互联网传输或接收数据。本发明还包括：监控设备3、监测设备4、提示模组以及AI语音对话模组。其中，监控设备3用于监控植物的生长，并获取植物的图像数据，然后将图像数据传输至后台主机1，从而对植物的生长进行实时监控，可以通过调取监控数据让幼儿观看植物生长的每个时刻的状态，从而解决了幼儿无法长时间对植物进行观察的问题，有利于帮助幼儿了解植物生长的全过程。监测设备4用于监测植物所在土壤的水分含量，并获取植物所在的土壤水分含量数据，然后将土壤水分含量数据传输至后台主机1。提示模组用于获取土壤水分含量数据，并幼儿进行提示，从而便于幼儿得知土壤水分含量状态，以及时进行补水或及时停止浇水，避免植物因缺水或水分过多而出现病态。具体地，提示模组包括提示灯5和声音播放器6，并且提示灯5和声音播放器6均通过提示模组控制盒和后台主机1进行数据连接，提示模组控制盒可以结束后台主机1设定的土壤水分含量阈值以及后台主机1传输的由监测设备4获取的土壤水分含量数据，之后通过将土壤水分含量数据和设定的土壤水分含量阈值进行对比，以对目前土壤水分含量进行范围划分，并控制提示灯5进行灯光提示，同时控制声音播放器6进行语音提示。例如，在将目前土壤水分含量划分为正常范围时，提示模组控制盒则不会控制提示灯5以及声音播放器6对幼儿进行提醒；当将目前土壤水分含量划分为缺水时，提示模组控制盒则控制提示灯5的对应指示灯亮起，同时控制声音播放器6播放对应提示音，幼儿则可以根据提示灯5或声音播放器6的提示及时给植物进行浇水补水；当将目前土壤水分含量划分为水分过多时，提示模组控制盒则控制提示灯5的对应指示灯亮起，同时控制声音播放器6播放对应的提示音，幼儿则可以通过提示及时停止给植物浇水。需要说明的是，后台主机1设定的土壤水分含量阈值可以为人工设定，也可以为根据植物自行进行设定。AI语音对话模组包括用于获取幼儿语音的麦克风7以及用于播放对话语音的播放器8，麦克风7和播放器8均和后台主机1电性连接。
在后台主机1内部设置有主控模组101和储存模组102，如图2所示，在主控模组101内设置有拟人化处理***1011、用于对植物生长状态进行监测分析的分析***1012以及用于AI语音对话模组的AI语音对话***1013。其中，拟人化处理***1011用于将植物进行拟人化处理以得到具有人类表情的拟人化植物，并将具有表情的拟人化植物通过显示器2进行显示；分析***1012用于根据植物的外形状态及叶片颜色分析植物目前的生长状态，并在显示器2上显示植物生长状态信息；AI语音对话***1013用于获取幼儿语音数据并自动生成对话语音数据。
如图3所示，在储存模组102内部设置有语音储存单元1021、表情数据储存单元1022以及植物生长阶段标准样本储存单元1023。其中，在语音储存单元1021中储存有用于提示模组的语音数据以及用于AI语音对话***1013的对话语音数据，在表情数据储存单元1022中储存有用于拟人化处理***1011的表情数据，在植物生长阶段标准样本储存单元1023中储存有不同植物在不同生长阶段的标准样本图片。
具体地，如图2所示，AI语音对话***1013包括语音识别单元以及对话生成单元，语音识别单元用于获取幼儿语音数据并对将获取的幼儿语音数据进行语音类型及语音信息识别，对话生成单元根据语音识别单元识别的语音类型及语音信息在语音储存单元1021中调取适配的对话语音数据，之后即可通过播放器8将对话语音数据进行播放。
具体地，如图2和图4所示，拟人化处理***1011包括表情合成单元以及表情匹配单元，其中，表情合成单元用于采集监控设备3获取的植物的图像数据，并将表情数据储存单元1022中储存的表情数据与采集的植物图像数据进行合成，以生成具有拟人化表情的植物图像。表情匹配单元则用于根据AI语音对话***1013的对话语音给合成的具有拟人化表情的植物图像匹配对应的对话表情，从而可以通过具有表情的植物形象和幼儿完成对话，增强了幼儿对植物进行种植探索的兴趣。
具体地，如图2所示，分析***1012包括对比单元以及评价单元，其中，对比单元用于采集监控设备3获取的植物的图像数据，并将采集的植物图像数据和植物生长阶段标准样本储存单元1023中的标准样本图片的数据进行相似性对比，然后评价单元根据对比单元进行的相似性对比数据生成植物生长健康状态评价信息。需要说明的是，对比单元根据植物的图像数据会首先判断植物的种类，之后会从植物生长阶段标准样本储存单元1023中调用对应的标准样本图片进行对比，在对比时会从叶子形态以及叶子颜色进行对比，根据叶子形态与颜色对比出相似性数值，然后评价单元根据相似性数值和预设参数值进行比较后即可将最接近的预设参数值对应的信息作为此时的植物生长健康状态评价信息，并将该信息显示在显示器2上，幼儿可以通过观看该信息即可得知此时植物的生长状态。
使用方法：
在使用时，将监测设备4***土壤中，幼儿可以向土壤中浇水，当监测设备4监测到土壤水分含量过多时，提示灯5会点亮提示灯光，同时声音播放器6会播放提示语音，从而可以及时提示幼儿停止浇水；当监测设备4监测到土壤水分含量过少时，则会发出灯光和语音提示，以及时提示幼儿进行浇水。在播放提示语音的过程中，在显示器2上还会显示具有表情的拟人化植物形象，并且还会和幼儿进行语音互动。监控设备3会不间断对植物的生长全过程进行监控，幼儿可以通过显示器2观看植物生长的整个过程，这样在幼儿就不会错过在放学后及放假期间的植物生长过程；同时，在日常看管过程中，幼儿可以通过显示器2查看植物的生长状态信息，以及通过AI语音对话模组进行对话，从而使幼儿可以将植物当作一个“人类”朋友进行照顾，既提高了幼儿探索自然的兴趣，又能拓展幼儿的知识面。
实施例二：
本实施例和实施例一的区别在于：本实施例还包括用于给植物进行自动补水的自动补水模组，如图5所示，自动补水模组包括水泵10和电磁阀11，其中，水泵10的出水口和电磁阀11的进水口之间通过管路进行连接，同时将水泵10放置于储水装置内部，电磁阀11的出水口处连接出水管路，并将出水管路设置于植物生长所在的容器内，水泵10和电磁阀11均通过控制盒和后台主机1电性连接，从而可以通过后台主机1控制水泵10和电磁阀11的运行状态，以自动给植物进行浇水。因此可以在幼儿园放假期间自动给植物进行补水，防止因无人照顾而干枯。需要说明的是，在本实施例中，电磁阀11的数量不局限于一个，其数量可以根据植物的数量确定，确保每盆植物中均设置有一个和电磁阀11连接的出水管路，这样通过水泵10就可以向不同的缺水植物进行浇水。
在一种较佳的实施例中，还包括全高清摄像头9，全高清摄像头9用于采集植物的高清图像，并可以通过显示器2进行高清显示，从而可以使幼儿通过显示器2观看植物的高清静态图片，因此无需再使用放大镜进行观察，而且通过显示器2显示高清静态图片可以使多名幼儿同时观看，相较于幼儿们分别手持放大镜观察更节约时间。
在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明中，术语“上部”、“下部”、“左”、“右”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种幼儿自主探索课程辅助***，包括用于进行终端处理的后台主机和显示器，所述后台主机和互联网网络连接，其特征在于，还包括：
用于监控植物生长的监控设备，所述监控设备获取植物的图像数据，并将所述图像数据传输至所述后台主机；
用于监测植物所在的土壤水分含量的监测设备，所述监测设备获取植物所在的土壤水分含量数据，并将所述土壤水分含量数据传输至所述后台主机；
用于对土壤水分含量进行提示的提示模组，所述提示模组获取土壤水分含量数据，并根据土壤水分含量数据的结果对幼儿进行提示；
用于进行自动对话的AI语音对话模组，所述AI语音对话模组包括用于获取幼儿语音的麦克风以及用于播放对话语音的播放器，所述麦克风和所述播放器均和所述后台主机电性连接；
在所述后台主机内部设置有主控模组和储存模组，在所述主控模组内设置有拟人化处理***、用于对植物生长状态进行监测分析的分析***以及用于所述AI语音对话模组的AI语音对话***，所述拟人化处理***用于将植物进行拟人化处理以得到具有人类表情的拟人化植物，并将具有表情的拟人化植物通过所述显示器进行显示；所述分析***用于根据植物的外形状态及叶片颜色分析植物目前的生长状态，并在所述显示器上显示植物生长状态信息；所述AI语音对话***用于获取幼儿语音数据并自动生成对话语音数据；在所述储存模组内部设置有语音储存单元、表情数据储存单元以及植物生长阶段标准样本储存单元，在所述语音储存单元中储存有用于所述提示模组的语音数据以及用于所述AI语音对话***的对话语音数据，在所述表情数据储存单元中储存有用于所述拟人化处理***的表情数据，在所述植物生长阶段标准样本储存单元中储存有不同植物在不同生长阶段的标准样本图片。
2.根据权利要求1所述的一种幼儿自主探索课程辅助***，其特征在于，所述拟人化处理***包括表情合成单元以及表情匹配单元，所述表情合成单元用于采集所述监控设备获取的植物的图像数据，并将所述表情数据储存单元中储存的表情数据与采集的植物图像数据合成，以生成具有拟人化表情的植物图像，所述表情匹配单元用于根据所述AI语音对话***的对话语音给合成的具有拟人化表情的植物图像匹配对应的对话表情。
3.根据权利要求1所述的一种幼儿自主探索课程辅助***，其特征在于，所述分析***包括对比单元以及评价单元，所述对比单元用于采集所述监控设备获取的植物的图像数据，并将采集的植物图像数据和所述植物生长阶段标准样本储存单元中的标准样本图片的数据进行相似性对比；所述评价单元根据所述对比单元进行的相似性对比数据生成植物生长健康状态评价信息。
4.根据权利要求1所述的一种幼儿自主探索课程辅助***，其特征在于，所述AI语音对话***包括语音识别单元以及对话生成单元，所述语音识别单元用于获取幼儿语音数据并对将获取的幼儿语音数据进行语音类型及语音信息识别，所述对话生成单元根据所述语音识别单元识别的语音类型及语音信息在所述语音储存单元中调取适配的对话语音数据。
5.根据权利要求1所述的一种幼儿自主探索课程辅助***，其特征在于，所述提示模组包括提示灯和声音播放器，所述提示灯和所述声音播放器通过控制盒和所述后台主机进行数据连接，从而可以根据所述监测设备的监测数据以及所述后台主机的设定阈值进行灯光提示以及语音提示。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种幼儿自主探索课程辅助***，其特征在于，还包括：用于给植物进行自动补水的自动补水模组，所述自动补水模组包括水泵和电磁阀，所述水泵的出水口和所述电磁阀的进水口之间通过管路进行连接，同时所述水泵放置于储水装置内部，所述电磁阀的出水口处连接出水管路，并将所述出水管路设置于植物生长所在的容器内，所述水泵和所述电磁阀均通过控制盒和所述后台主机电性连接，从而可以通过所述后台主机控制所述水泵和所述电磁阀的运行状态。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种幼儿自主探索课程辅助***，其特征在于，还包括全高清摄像头，所述全高清摄像头用于采集植物的高清图像，并可通过所述显示器进行显示。
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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 | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210518 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |