[发明专利]一种基于数字孪生技术的课堂教学方法及教学装置

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生技术的课堂教学方法及教学装置，本发明通过终端选择需进行的实验，并发送指令至对应的实验装置进行实验，在实验过程中采集实验装置实验的视频图像和数据，并在终端上显示，用于学习者观察实际实验过程和获取实际实验数据，在观察完毕实际实验后在终端上通过数字孪生技术操控虚拟模型演示实验的理论原理和理论模型，最后根据理论原理对采集到的实验数据进行计算，并将结果与理论原理推导的结果进行对比，从而完成教学。因此本发明能够更好的帮助教师完成教学内容的演示与知识的传授，更好的帮助学生从多角度对物理本质进行全方位的综合学习。

技术领域

本发明涉及教学技术领域，特别涉及一种基于数字孪生技术的课堂教学方法及教学装置。

背景技术

随着国家继续大力推行教学改革，进一步实现素质教育，实验模块可助力教学改革。实验模块不仅可以辅助教师在课堂上快速开展具有定性演示、定量验证功能的教学实验。同时这也有助于新型教育模式，助力教学改革。也增加了学生课前预习、课后拓展的途径，辅助开展自主、创新的研究型学习。与此同时，生动、真实的实验场景有利于激发学生的学习兴趣，加深学生对物理原理和物理概念的理解。但现存在的问题包括，教师在课堂教学中缺乏相应的演示教学手段与仪器，学生对抽象的物理原理和物理概念缺乏深入的理解。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于数字孪生技术的课堂教学方法及教学装置。本发明能够更好的帮助教师完成教学内容的演示与知识的传授，更好的帮助学生从多角度对物理本质进行全方位的综合学习。

本发明的技术方案：一种基于数字孪生技术的课堂教学方法，终端与实验装置进行数据传输，通过数字孪生技术使得终端上的虚拟实验模型与实验装置的操作步骤和参数设置实时同步交互，同时摄像头实时拍摄实验装置的实验过程视频，并将实验过程视频在终端上同步显示。

上述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，具体包括以下步骤：

S1：用户登录终端的交互软件，选择需进行的实验项目并下达操作指令，终端将操作指令传输至对应的实验装置；

S2：实验装置接收到操作指令，开始进行实验；

S3：采集实验装置实验的实验过程视频，并在终端上同步显示实际实验过程和实验数据；

S4:在终端上同步显示实验的理论原理和理论模型；

S5:根据理论原理对采集到的实验数据进行计算，并将结果与理论原理推导的结果进行对比，完成教学。

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，所述用户点击交互软件中真实实验和/或计算验证后，在交互软件中显示区中对实验数据进行计算。

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，包括终端，终端内设置有数字孪生媒介，数字孪生媒介经通信模块连接有实验模块；所述实验模块经主控模块连接有多个实验装置；。

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，所述的终端为手机、计算机或平板电脑。

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，所述通信模块的通信方式为网线连接、WiFi连接及USB连接。

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，所述主控模块包括一个或多个处理器，以及存储器，用于存储相关操作指令。

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，所述实验模块中还设有摄像模块、供电模块和照明模块

前述的基于数字孪生技术的课堂教学方法，所述实验装置包括布儒斯特角实验装置、光学衍射实验装置、等厚干涉实验装置、光栅衍射实验装置、马吕斯定律实验装置以及杨氏双缝干涉实验装置。