本發(fā)明涉及教育互動(dòng)，特別是指一種教學(xué)互動(dòng)模式切換方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、教育互動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域包含通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)中師生、學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)過(guò)程，旨在提升教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效率。該領(lǐng)域的核心內(nèi)容包括互動(dòng)式教學(xué)設(shè)計(jì)、虛擬課堂、智能學(xué)習(xí)平臺(tái)、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生行為分析以及實(shí)時(shí)交互等。教育互動(dòng)技術(shù)利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)進(jìn)行教學(xué)模式的創(chuàng)新，推動(dòng)教育方式的多樣化和個(gè)性化，以適應(yīng)不同學(xué)習(xí)需求和教育環(huán)境。

2、其中，教學(xué)互動(dòng)模式切換方法是指一種在教學(xué)過(guò)程中，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的表現(xiàn)，靈活切換不同互動(dòng)模式的技術(shù)方法。該專(zhuān)利主題涉及如何通過(guò)預(yù)設(shè)規(guī)則和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)化地調(diào)整教師與學(xué)生之間的互動(dòng)方式，以更好地促進(jìn)學(xué)習(xí)。例如，通過(guò)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、興趣點(diǎn)以及互動(dòng)情況，系統(tǒng)能夠選擇適合的教學(xué)模式進(jìn)行切換，如從講解模式轉(zhuǎn)為討論模式或小組合作模式。該過(guò)程通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)學(xué)生參與度和理解水平，確定最優(yōu)的互動(dòng)方式，并將其應(yīng)用于實(shí)際教學(xué)場(chǎng)景中。

3、現(xiàn)有技術(shù)缺乏靈活性和個(gè)性化處理，在應(yīng)對(duì)多樣化的學(xué)生需求和不斷變化的教學(xué)環(huán)境時(shí)表現(xiàn)不足。例如，傳統(tǒng)的教學(xué)互動(dòng)技術(shù)固定采用某一種教學(xué)模式，不考慮學(xué)生個(gè)體之間的差異和實(shí)時(shí)表現(xiàn)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生需求之間的脫節(jié)。現(xiàn)有技術(shù)在處理學(xué)生數(shù)據(jù)時(shí)缺乏即時(shí)反饋機(jī)制，不能及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解程度。這種缺乏實(shí)時(shí)適應(yīng)性的教學(xué)模式，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生參與度下降和學(xué)習(xí)效率降低，尤其是在面對(duì)復(fù)雜和挑戰(zhàn)性高的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的應(yīng)對(duì)多樣化的學(xué)生需求和不斷變化的教學(xué)環(huán)境時(shí)表現(xiàn)不足，傳統(tǒng)的教學(xué)互動(dòng)技術(shù)固定采用某一種教學(xué)模式，不考慮學(xué)生個(gè)體之間的差異和實(shí)時(shí)表現(xiàn)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生需求之間的脫節(jié)?，F(xiàn)有技術(shù)在處理學(xué)生數(shù)據(jù)時(shí)缺乏即時(shí)反饋機(jī)制，不能及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解程度。這種缺乏實(shí)時(shí)適應(yīng)性的教學(xué)模式，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生參與度下降和學(xué)習(xí)效率降低，尤其是在面對(duì)復(fù)雜和挑戰(zhàn)性高的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種教學(xué)互動(dòng)模式切換方法及系統(tǒng)。所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供了一種教學(xué)互動(dòng)模式切換方法，該方法包括：

3、s1：收集課堂場(chǎng)景中學(xué)生的課堂行為數(shù)據(jù)，按時(shí)間順序歸類(lèi)學(xué)生答題耗時(shí)、任務(wù)完成狀態(tài)及錯(cuò)誤分布情況，根據(jù)答題耗時(shí)與錯(cuò)誤頻次的組合方式，將教學(xué)任務(wù)按負(fù)荷劃分為差異化等級(jí)，生成教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表；

4、s2：基于所述教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表，調(diào)用答題耗時(shí)與錯(cuò)誤頻次數(shù)據(jù)，識(shí)別負(fù)荷任務(wù)環(huán)節(jié)下是否存在任務(wù)完成延遲的情況，若條件成立，則標(biāo)記實(shí)時(shí)教學(xué)互動(dòng)形式為不適配狀態(tài)，生成互動(dòng)模式替換指令集；

5、s3：根據(jù)所述互動(dòng)模式替換指令集，識(shí)別學(xué)生是否已進(jìn)入掌握期或滯后期，若識(shí)別為掌握期，則匹配教學(xué)互動(dòng)形式中收斂型教學(xué)結(jié)構(gòu)，生成教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表；

6、s4：將所述教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表中的教學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型與學(xué)生協(xié)作頻率進(jìn)行比較，若推薦結(jié)構(gòu)為展開(kāi)型，則篩選小組協(xié)作特征的模式，生成小組協(xié)作互動(dòng)推送信息，根據(jù)學(xué)生實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)互動(dòng)模式。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表包括互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)、任務(wù)負(fù)荷差異化等級(jí)、教學(xué)互動(dòng)形式分類(lèi)，所述互動(dòng)模式替換指令集包括任務(wù)環(huán)節(jié)適配狀態(tài)標(biāo)記、互動(dòng)形式綁定指令、互動(dòng)模式替換備選項(xiàng)，所述教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表包括掌握期互動(dòng)結(jié)構(gòu)、滯后期互動(dòng)結(jié)構(gòu)、教學(xué)階段進(jìn)展?fàn)顟B(tài)，所述小組協(xié)作互動(dòng)推送信息包括待應(yīng)用協(xié)作模式、學(xué)生協(xié)作特征標(biāo)記、互動(dòng)推薦結(jié)構(gòu)標(biāo)記。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表的獲取步驟具體為：

9、s101：收集課堂場(chǎng)景中學(xué)生的課堂行為數(shù)據(jù)，提取每名學(xué)生在任務(wù)環(huán)節(jié)的答題起止時(shí)間、提交狀態(tài)和錯(cuò)誤次數(shù)，統(tǒng)計(jì)每項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)的答題耗時(shí)區(qū)間、完成狀態(tài)分布與錯(cuò)誤頻次，根據(jù)任務(wù)編號(hào)與學(xué)生標(biāo)識(shí)對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行時(shí)間順序排列，得到任務(wù)行為序列參數(shù)集；

10、s102：基于所述任務(wù)行為序列參數(shù)集，將任務(wù)按答題耗時(shí)與錯(cuò)誤頻次的交叉區(qū)間進(jìn)行組合歸類(lèi)，按照組合編號(hào)標(biāo)注任務(wù)負(fù)荷等級(jí)標(biāo)簽，結(jié)合任務(wù)完成狀態(tài)的標(biāo)識(shí)，篩選負(fù)荷等級(jí)波動(dòng)區(qū)間內(nèi)任務(wù)階段對(duì)應(yīng)的教學(xué)互動(dòng)形式，獲取教學(xué)互動(dòng)形式切換依據(jù)集；

11、s103：調(diào)用所述教學(xué)互動(dòng)形式切換依據(jù)集，統(tǒng)計(jì)任務(wù)階段中教學(xué)互動(dòng)形式的連續(xù)變化情況，識(shí)別互動(dòng)形式在相鄰負(fù)荷等級(jí)階段之間的切換次數(shù)與切換類(lèi)型，記錄多類(lèi)切換對(duì)應(yīng)的任務(wù)編號(hào)與時(shí)間節(jié)點(diǎn)信息，生成教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述互動(dòng)模式替換指令集的獲取步驟具體為：

13、s201：基于所述教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表，調(diào)用答題耗時(shí)與對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤頻次，按任務(wù)編號(hào)提取對(duì)應(yīng)的負(fù)荷等級(jí)與教學(xué)互動(dòng)形式，計(jì)算任務(wù)負(fù)荷差異值，判斷實(shí)時(shí)任務(wù)階段是否同時(shí)滿(mǎn)足答題耗時(shí)超過(guò)等級(jí)對(duì)應(yīng)耗時(shí)、錯(cuò)誤頻次超過(guò)等級(jí)錯(cuò)誤頻次上限的條件，若滿(mǎn)足則標(biāo)記實(shí)時(shí)互動(dòng)形式為不適配狀態(tài)，獲取不適配互動(dòng)標(biāo)識(shí)列表；

14、計(jì)算所述任務(wù)負(fù)荷差異值的公式如下：

15、；

16、其中，代表任務(wù)階段j編號(hào)i的任務(wù)負(fù)荷差異值，代表任務(wù)階段j編號(hào)i的實(shí)時(shí)答題耗時(shí)，代表任務(wù)階段j編號(hào)i的錯(cuò)誤頻次，代表任務(wù)階段j編號(hào)i對(duì)應(yīng)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的耗時(shí)值，代表教學(xué)互動(dòng)形式k編號(hào)i時(shí)的互動(dòng)強(qiáng)度權(quán)重，代表教學(xué)互動(dòng)形式k編號(hào)i時(shí)的答題耗時(shí)，m表示教學(xué)互動(dòng)形式總數(shù)，k為教學(xué)互動(dòng)形式的下標(biāo)索引；

17、s202：調(diào)用所述不適配互動(dòng)標(biāo)識(shí)列表，針對(duì)每條標(biāo)記記錄，查找實(shí)時(shí)負(fù)荷等級(jí)下可用的互動(dòng)形式，通過(guò)互動(dòng)形式在相同等級(jí)階段的應(yīng)用頻次排名選擇替代形式，將替代形式與實(shí)時(shí)任務(wù)階段標(biāo)識(shí)綁定，評(píng)估任務(wù)編號(hào)、原互動(dòng)形式與替代形式的映射關(guān)系，生成互動(dòng)模式替換指令集。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表的獲取步驟具體為：

19、s301：調(diào)用所述互動(dòng)模式替換指令集，計(jì)算每名學(xué)生在實(shí)時(shí)任務(wù)階段的平均完成速度與平均正確率，依據(jù)任務(wù)階段整體均值分別設(shè)定完成速度滯后閾值與正確率穩(wěn)定閾值，判斷學(xué)生數(shù)據(jù)是否同時(shí)滿(mǎn)足速度優(yōu)于滯后閾值且正確率超過(guò)穩(wěn)定閾值，若滿(mǎn)足則標(biāo)記為掌握期，若速度低于滯后閾值或正確率低于穩(wěn)定閾值則標(biāo)記為滯后期，獲取學(xué)生掌握與滯后狀態(tài)標(biāo)識(shí)表；

20、s302：基于所述學(xué)生掌握與滯后狀態(tài)標(biāo)識(shí)表，調(diào)用互動(dòng)模式替換指令集中任務(wù)階段的目標(biāo)互動(dòng)形式編號(hào)，按掌握期標(biāo)識(shí)篩選任務(wù)階段編號(hào)，并匹配對(duì)應(yīng)互動(dòng)形式所歸屬的教學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，篩選歸屬于收斂型結(jié)構(gòu)的互動(dòng)形式，得到收斂結(jié)構(gòu)匹配列表；

21、s303：調(diào)用所述收斂結(jié)構(gòu)匹配列表，定位對(duì)應(yīng)任務(wù)的互動(dòng)形式編號(hào)，匹配互動(dòng)形式所屬的教學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，計(jì)算結(jié)構(gòu)類(lèi)型匹配差異值，篩選歸屬于展開(kāi)型結(jié)構(gòu)的互動(dòng)形式，將滯后期階段編號(hào)與匹配互動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)應(yīng)綁定，得到教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表。

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，計(jì)算所述結(jié)構(gòu)類(lèi)型匹配差異值的公式如下：

23、；

24、其中，tm代表結(jié)構(gòu)類(lèi)型匹配差異值，代表實(shí)時(shí)互動(dòng)形式所屬結(jié)構(gòu)中的互動(dòng)樣本總數(shù)，代表第o項(xiàng)互動(dòng)形式的匹配權(quán)重系數(shù)，代表第o項(xiàng)互動(dòng)形式在任務(wù)目標(biāo)中的結(jié)構(gòu)特征編碼值，代表第o項(xiàng)互動(dòng)形式在教學(xué)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)模型中的參考編碼值，pt代表實(shí)時(shí)任務(wù)所處教學(xué)內(nèi)容類(lèi)別的編碼偏移值，代表互動(dòng)形式對(duì)應(yīng)的任務(wù)類(lèi)型編號(hào)的復(fù)雜度評(píng)分。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述小組協(xié)作互動(dòng)推送信息的獲取步驟具體為：

26、s401：調(diào)用所述教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表，提取對(duì)應(yīng)階段內(nèi)學(xué)生的發(fā)言頻率數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)同一小組內(nèi)連續(xù)多個(gè)任務(wù)階段中每名學(xué)生的平均發(fā)言頻率，得到互動(dòng)階段索引集；

27、s402：基于所述互動(dòng)階段索引集，定位對(duì)應(yīng)任務(wù)階段中的全部學(xué)生小組編號(hào)，提取小組成員在近三階段中的任務(wù)協(xié)作頻率參數(shù)，按組內(nèi)成員交互密集程度進(jìn)行排序，生成小組協(xié)作互動(dòng)推送信息。

28、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述方法還包括s5步驟：

29、s5：根據(jù)所述小組協(xié)作互動(dòng)推送信息，結(jié)合教學(xué)任務(wù)階段的完成信息，判斷教學(xué)任務(wù)是否處于推薦結(jié)構(gòu)下的互動(dòng)階段，若匹配成功，則將對(duì)應(yīng)的互動(dòng)模式寫(xiě)入課堂互動(dòng)流程指令通道中，生成教學(xué)互動(dòng)模式切換執(zhí)行任務(wù)單，進(jìn)行動(dòng)態(tài)教學(xué)；

30、所述教學(xué)互動(dòng)模式切換執(zhí)行任務(wù)單包括互動(dòng)模式切換指令、課堂互動(dòng)流程通道、互動(dòng)階段匹配狀態(tài)。

31、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述教學(xué)互動(dòng)模式切換執(zhí)行任務(wù)單的獲取步驟具體為：

32、s501：調(diào)用所述小組協(xié)作互動(dòng)推送信息，提取教學(xué)任務(wù)階段的任務(wù)完成信息，根據(jù)任務(wù)完成標(biāo)識(shí)是否為已完成且提交時(shí)間處于推薦階段時(shí)間段內(nèi)，判斷教學(xué)任務(wù)是否位于推薦結(jié)構(gòu)下的互動(dòng)階段，得到推薦結(jié)構(gòu)階段匹配清單；

33、s502：基于所述推薦結(jié)構(gòu)階段匹配清單，提取標(biāo)記為匹配成功的階段編號(hào)，調(diào)用小組協(xié)作互動(dòng)推送信息中對(duì)應(yīng)的互動(dòng)模式內(nèi)容，建立互動(dòng)模式與課堂任務(wù)階段編號(hào)的綁定記錄，將匹配成功的任務(wù)階段寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的課堂互動(dòng)流程指令通道，獲取互動(dòng)模式綁定通道序列；

34、s503：調(diào)用所述互動(dòng)模式綁定通道序列，整合互動(dòng)指令的任務(wù)編號(hào)、推薦互動(dòng)模式、小組標(biāo)識(shí)與任務(wù)階段起止時(shí)間，按照時(shí)間順序進(jìn)行排序，生成教學(xué)互動(dòng)模式切換執(zhí)行任務(wù)單。

35、另一方面，所述教學(xué)互動(dòng)模式切換系統(tǒng)用于執(zhí)行上述教學(xué)互動(dòng)模式切換方法，所述系統(tǒng)包括：

36、課堂行為分析模塊獲取課堂行為收集終端記錄的學(xué)生答題開(kāi)始時(shí)間、答題結(jié)束時(shí)間、任務(wù)完成標(biāo)記狀態(tài)和題目錯(cuò)誤類(lèi)型，按時(shí)間戳對(duì)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，將單題答題耗時(shí)值與完成標(biāo)記狀態(tài)組合，判斷任務(wù)狀態(tài)并進(jìn)行分類(lèi)，獲得教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表；

37、負(fù)荷等級(jí)劃分模塊基于所述教學(xué)互動(dòng)負(fù)荷等級(jí)映射表，調(diào)用答題耗時(shí)值與錯(cuò)誤頻次值，依據(jù)設(shè)定的耗時(shí)區(qū)間閾值與錯(cuò)誤頻次區(qū)間閾值進(jìn)行組合判斷，并關(guān)聯(lián)任務(wù)階段中記錄的教學(xué)互動(dòng)類(lèi)型，按互動(dòng)頻次排序，生成互動(dòng)模式替換指令集；

38、適配性識(shí)別模塊調(diào)用所述互動(dòng)模式替換指令集，獲取任務(wù)階段對(duì)應(yīng)的答題耗時(shí)值與錯(cuò)誤頻次值，判斷是否同時(shí)滿(mǎn)足完成與錯(cuò)誤頻次高于任務(wù)錯(cuò)誤基準(zhǔn)值的條件，篩選互動(dòng)類(lèi)型記錄為不適配狀態(tài)，生成教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表；

39、結(jié)構(gòu)匹配分析模塊調(diào)用所述教學(xué)階段互動(dòng)結(jié)構(gòu)匹配表，依據(jù)任務(wù)階段中的答題耗時(shí)與錯(cuò)誤頻次值，判斷學(xué)生狀態(tài)為掌握期或滯后期，匹配為收斂型或展開(kāi)型教學(xué)結(jié)構(gòu)，生成小組協(xié)作互動(dòng)推送信息；

40、協(xié)作互動(dòng)推送模塊基于所述小組協(xié)作互動(dòng)推送信息，篩選展開(kāi)型結(jié)構(gòu)下學(xué)生發(fā)言頻率值，統(tǒng)計(jì)連續(xù)時(shí)段低于協(xié)作頻率基準(zhǔn)值的小組編號(hào)，并標(biāo)記為協(xié)作狀態(tài)，生成教學(xué)互動(dòng)模式切換執(zhí)行任務(wù)單。

41、本發(fā)明技術(shù)方案具備以下有益效果：

42、通過(guò)收集和分析學(xué)生課堂行為數(shù)據(jù)，能夠精確劃分教學(xué)任務(wù)的負(fù)荷等級(jí)，并實(shí)時(shí)調(diào)整教學(xué)互動(dòng)形式，以匹配學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)狀況，通過(guò)細(xì)化學(xué)生答題耗時(shí)與錯(cuò)誤頻次，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生表現(xiàn)之間更靈活、更個(gè)性化的適配。實(shí)施這種策略可以有效地識(shí)別和應(yīng)對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的具體困難，通過(guò)調(diào)整教學(xué)互動(dòng)形式，提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)成果。當(dāng)學(xué)生處于知識(shí)掌握的滯后期時(shí)，會(huì)推薦更適合的教學(xué)結(jié)構(gòu)，如展開(kāi)型結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)學(xué)生的積極參與和理解。這種動(dòng)態(tài)調(diào)整互動(dòng)形式的策略，還能在小組協(xié)作中根據(jù)實(shí)際情況推送最合適的互動(dòng)模式，確保每個(gè)學(xué)生都能在最適宜的學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)步。