[发明专利]一种具有偏离度自动反馈数据闭环纠偏控制的专业技能实训辅助教学系统及辅助教学方法

权利要求书

1.一种具有偏离度自动反馈数据闭环纠偏控制的专业技能实训辅助教学系统，其特征在于，

该专业技能实训辅助教学系统包括：智能化实训教材、技能训练专用设施、现场信息采集设备、系统服务器、辅助教学终端；系统服务器包括现场数据服务器、云端服务器；辅助教学终端包括现场智能教学终端、智能学习终端；

技能训练专用设施设置于实训教学现场，用于实训操作；现场信息采集设备设置于技能训练专用设施上或附近，用于采集现场实训操作数据信息，包括围绕技能训练专用设施进行操作训练时的操作信息和思维判断信息；现场数据服务器附带前置采集终端，与现场信息采集设备连接，装有与现场信息采集设备配套的专业数据采集卡和配套的数据采集、转换软件；现场数据服务器用于与现场信息采集设备之间的交互响应，以及对现场采集的数据的预处理和转换；

智能学习终端上安装有供学习者学习的应用软件，即智能学习终端APP；现场智能教学终端上，安装有供专业教师教学的应用软件，即智能教学终端APP；智能学习终端APP通过wifi无线网络或者Internet与现场数据服务器、云端服务器连接；现场智能教学终端通过网线与现场数据服务器连接，并且通过Internet与云端服务器连接；

智能化实训教材按照针对训练科目的训练路线导航图设计，是一个或多个技能实训科目的集合；它将每一个技能实训科目内容作为一个独立的章节，每一个章节，具有相同的架构设计；架构中包含了以下几个部分的内容：1)、专业知识点、技能点基础学习准备；2)、技能实训科目专业环境使用方法学习准备；3)、技能实训科目训练要求与评价标准；4)、技能实训科目训练步骤学习与示范；5)、技能实训科目训练跟踪评估反馈建议；各部分的内容均按照树状索引结构编排，每一条索引设置有一个隐形的和唯一性的ID标识即隐形链接地址；各ID标识均与预存在云端服务器中的相关实训教学资源信息相对应；

云端服务器设置于实训教学现场或者通过租用的形式设置于运营商机房；云端服务器中预存有实训教学资源信息，这些实训教学资源信息具有与智能化实训教材相对应的资源架构和ID标识链接地址；云端服务器，用于实现与智能化实训教材中的ID标识即隐形链接地址的交互响应，以及对现场采集上传的数据进行深度识别处理、比较和跟踪评估，并且根据评估结果进行信息反馈，提供针对性的学习资源推送服务；

云端服务器包括依次连接的以下功能模块：

1)人工智能识别模块：对现场数据服务器上传的过程采集信号进行识别，包括移动轨迹、体态、体感、骨骼、语音、图像、表情、交互、检测图像、面部矢量、肢体动作和专业设施变位数据信息；

2)相似度比较模块：对现场数据服务器上传的训练过程采集的各技能点属性关注点数据进行识别，并且与对应的样板数据进行相似度比较；这种比较是在同一个时间轴标志下，针对预定的技能点区域内的信息评价结果进行的；进行相似度比较的方法包括：对各技能点区域内采集的数据按“一次特征改进雷达图”评价方法进行评价；对科目训练全流程中各个技能点评价结果按“二次特征改进雷达图”评价方法进行结果性评价；

3)技能点偏离度评价模块：完成以技能点为依据的评价结果与样板数据的偏离度的计算，即采用相对误差计算公式进行偏离度计算即进行偏离度评价，获得对各技能点操作的偏离度评价结果；通常是针对各关键技能点的偏离度进行评价，科目训练需要时也可针对一般技能点的偏离度进行评价；

4)、科目训练全流程偏离度评价模块：完成以科目训练全流程为依据的评价结果与样板数据的偏离度的计算，即采用相对误差计算公式进行偏离度计算即进行偏离度评价，获得对科目训练全流程操作的偏离度评价结果；

5)、自动反馈与纠偏建议形成及输出模块

根据技能点偏离度评价模块的输出结果，产生以各技能点操作的偏离度评价结果为依据的偏离度自动反馈信息及补充学习纠偏建议；根据科目训练全流程偏离度评价模块的输出结果，产生以科目训练全流程偏离度评价结果为依据的科目训练全流程综合评价成绩及反馈信息；该模块是构成科目训练中依据对操作数据的采集跟踪，实现以ID标识为纽带的数据闭环纠偏控制过程的主要流转数据生成模块；

云端服务器还包括依次连接的以下功能模块：

1)用户信息验证管理模块：实现用户注册、登录、信息采集和运行中的随机隐形用户信息验证功能；

2)ID扫描识别通信响应模块：完成对智能学习终端、智能教学终端发出的用户数据请求指令的确认和响应；完成对现场数据服务器发出的实时交换和静默推送数据交换形式的确认和响应；对发送到智能学习终端上的资源信息，进行数据包压缩和像素降低处理；

3)实训教学资源管理模块：用于对与智能化实训教材设计的学习路线图中的ID标识对应的资源信息的存放地址和资源内容的维护；

智能学习终端APP或智能教学终端APP，通过扫描或触摸屏幕中的智能化实训教材中不同的ID标识，向系统服务器发出数据请求，可以获得预先上传到云端服务器中的与专业教学设计中相关的实训教学资源信息，对训练科目各部分的具体内容进行学习，或者指定一个训练科目操作的跟踪流程；在系统服务器完成对学习者的训练操作过程的数据采集、处理、比较和跟踪评估之后，所述终端APP可以接收到从云端服务器发出的偏离度反馈信息、评估结果和纠偏学习建议，通过选择建议中的ID标识，即可获得针对性的学习资源推送服务；

该辅助教学系统以智能化实训教材中设计的科目训练路线导航图为导航；自动学习示范者的技能训练操作过程，生成比较评估样板数据库；自动跟踪学习者的技能训练操作过程数据，与比较评估样板数据库中的数据进行比较；在系统服务器完成对现场采集数据的识别、处理、比较和跟踪评估后，产生偏离度评估结果反馈信息和纠偏补充学习建议；学习者通过ID标识关联获取学习观摩素材，选择适用的内容进行补充学习；之后，科目训练再次开始；由此实现“科目训练开始—训练过程数据采集—样板数据相似度比较—训练过程跟踪评估—偏离度纠偏建议推送—ID标识关联学习观摩素材获取—科目训练再开始”的循环；构成技能科目训练中依据对现场操作数据采集的跟踪评估，实现以ID标识为纽带的数据闭环纠偏控制。