CN102737352A

CN102737352A - 一种个性化的早期教育系统

Info

Publication number: CN102737352A
Application number: CN2011100905081A
Authority: CN
Inventors: 施章祖
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明公开了一种个性化的早期教育系统。包括：体感捕捉模块、语音采集模块、图形采集模块、文字内容采集模块、互动显示屏、智能分析识别模块、内容过滤分类模块、婴童喜好天赋数据库、婴童行为数据库、教案内容知识库、线下教案内容源、数字图书馆、线上内容。婴童们和早教专家们通过体感技术、语音识别技术、图形识别技术、文字内容理解技术，捕捉婴童的行为(肢体方面)和思维(精神方面)数据，通过智能分析技术，将投其所好的教案内容与婴童交互，形成精准的知识传递，彻底解决个性化教育的“目的个性化”、“过程个性化”、“结果个性化”和“前提个性化”，让早教老师真正实现原来人力不能及的“四个个性化”的工作，让0-6岁的学前婴童能在6年中得到完整地个性化、启发式教育，达到个性化潜能开发，最大化地培育婴童的创造性能力。

Description

一种个性化的早期教育系统

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，更具体地说，涉及一种个性化的早期教育系统。

背景技术

数据挖掘是从数据仓库中发现并提取隐藏在其中的有用信息的一种新技术，它可以从大量的数据中抽取出潜在的、有价值的知识、模型或规则，有助于婴童在茫茫的知识海洋中发掘依据天赋的成长趋势，推荐已有的该学的知识，预测未来该学的教案。但是，对个性化早教领域中的“目的个性化”、“过程个性化”、“结果个性化”和“前提个性化”要求，目前没有直接对应的数据挖掘系统。

国际个性化教育协会定义的个性化教育的四大要素是：(1)前提个性化-得到个性化的教育的切入点；(2)目标个性化-早教老师或家长能够正确地确定孩子成长的下一个目标；(3)过程个性化-每天都该学习什么、怎么学；(4)结果个性化-每个孩子在每个阶段学习的结果的差异化。如果能让0-6岁的学前婴童能在6年中得到完整地个性化、启发式教育，就能达到个性化潜能开发，最大化地培育婴童的创造性能力。而这么多个性化带来的是巨大的工作量，早教老师和家长客观上以人力根本无法实现这么强大的工作负担，从而也就无法实现个性化教育的规模化和产业化。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种个性化的早期教育系统，其供所有的早教机构和家长用于个性化早教，通过对婴童的肢体语言和思维语言进行分析，通过实时的、精准的深度挖掘，按照婴童的喜好和天赋，即时向婴童提供个性化教案和学习内容的增值服务。

本发明实施例提供一种个性化的早期教育系统，包括：包括：体感捕捉模块、语音采集模块、图形采集模块、文字内容采集模块、互动显示屏、智能分析识别模块、内容过滤分类模块、婴童喜好天赋数据库、婴童行为数据库、教案内容知识库、线下教案内容源、数字图书馆、线上内容；

所述体感捕捉模块，是针对0-2岁的婴童，着重在捕捉和监控婴童的身体行为，体感捕捉模块根据婴童的动作，与婴童交互，通过对婴童的肢体动作进行分析识别，与婴童行为数据库进行匹配。

所述语音采集模块，是针对3-4岁的儿童，采集婴童的发音，与婴童交互，通过智能分析识别模块对婴童的声音进行识别，与婴童行为数据库进行匹配。

所述图形采集模块，是针对5-6岁的儿童，捕捉儿童的绘画，通过图形识别技术，了解婴童的思维，与婴童行为数据库进行匹配。

所述文字内容采集模块，是针对5-6岁的儿童，捕捉其书写的文字，通过语义分析技术，了解婴童的思维，与婴童行为数据库进行匹配。

所述互动显示屏，是婴童与早教系统、其他婴童和早教专家的视觉互动的界面。

所述智能分析模块，对采集的数据进行智能分析，并对不同媒体的教案内容进行个性化推荐。由于教案内容来自于不同的媒体，例如视频、儿歌、动漫、电子书等不同的媒体，智能分析识别模块进行跨媒体的智能关联性推荐和检索。

所述内容分类过滤模块，对多源头的教案进行内容过滤和根据婴童行为、天赋喜好自动分类。教案的内容来自于线上和线下的内容源，包括线上的各种有益的知识、线下合作的各种教案以及数字图书馆内馆藏的各种有益于婴童学习的知识。

所述婴童喜好天赋数据库，偏重于婴童的脑力思维，将婴童平时的喜好和天赋进行积累、记录，以便用于数据挖掘或者查询匹配。

所述婴童行为数据库，偏重于婴童的肢体行为，是对婴童的各种肢体行为予以记录的数据库。

所述教案内容知识库，是对学前婴童的教案的元知识和教案的总汇。

所述线下教案内容源，是早教专家预先整理好的教案库。

所述数字图书馆，是指横向合作的各类数字图书馆馆藏教案库。

所述线上内容，是指互联网上新鲜的实时内容。

优选的，所述的个性化教案的生成过程是自动的对非结构化信息的抽取。

优选的，所述的个性化教案的生成过程中的关联信息搜索是对线上实时信息的搜索与线下数据源的搜索并发，而且自动融合汇总。

优选的，所述的个性化教案的生成过程中所使用的数据仓库与互联网有着不间断的自动追踪和自动更新。

优选的，所述的个性化教案的生成过程是依据互动的婴童的肢体语言和思维语言希望指定的学习内容、学习时长和学习方式。

优选的，所述的个性化教育的人机互动是婴童的肢体、语音、书写、绘画的融合方式。

优选的，所述的个性化教育的过程也是具备同样爱好和天赋的婴童之间形成同好社区的方式。

优选的，在每个个性化教育周期内，早教专家可以对婴童喜好与天赋数据库进行人工分析和维护，并对每个婴童得出该周期内的行为分析报告。

优选的，所述的个性化教育的呈现平台网络包括：互联网、局域网、无线网络、广播电视网，呈现的载体包括：电脑、手机、PDA。

同现有的早教技术相比，目前的早教系统主要有以下几种类型。

(1)卡片机。该系统通过固定的一套卡片，让婴童将卡片插入插槽，机器随即发出声音或者呈现教案内容。这类早教系统没有和婴童进行实时交互，也没有智能分析后台，从而无法挖掘婴童的喜好和天赋。任凭婴童插卡，无法因才施教。

(2)类卡拉OK机。该系统通过一个类似卡拉OK的麦克风，让婴童歌唱，然后通过卡拉OK打分算法，给予分数。或者对着麦克风讲故事。这类早教机首先需要婴童握住一个麦克风的手握力和对准麦克风说话的能力，要求婴童在2岁以上甚至三岁以上。其二，长期手握麦克风唱歌会将婴童引向歌唱的方向，与教育和学习存在偏差。

(3)卡通外观的电脑。这类早教机本质上是无法进行复杂运算的配置比较低的电脑，内存有一些教案，通过类似一个软件的操作界面，进行内容的播放。该方法(装置)要求婴童至少具有操作按钮的能力。其二，该方法(装置)的程式比较固定，每个按钮基本对应固定的内容。不会根据婴童自身的喜好自动地个性化地变换内容。

(4)点读机。这类早教机是将教材固定放置在一个大小合适的面板上，每个学习的内容的位置都做了位置标记，当点读笔点中某一个位置时，该位置坐标信号传递到电脑主机，主机根据位置坐标匹配出该位置所对应教材的内容，通过电脑发声进行教育。这类早教机是根据固定的一套教材，所有的婴童都按照这一套教材点击位置，没有因才施教。其二，该方法(装置)也没有对儿童的思维进行分析，从而没有挖掘该婴童的喜好和天赋，不属于个性化、启发式教育。其三、该早教机是属于应试教育的范畴，与个性化教育追求的启发式、培育创意和创造型思维的定位不同。

本发明提供的技术方案通过捕捉婴童的行为(肢体方面)和思维(精神方面)数据，通过智能分析技术，投其所好地进行知识传递，解决个性化教育的“目的个性化”、“过程个性化”、“结果个性化”和“前提个性化”。该方案让早教老师真正实现原来人力不能及的“个性化”的辅导工作。以往，早教老师根本无法对每个孩子进行真正的一对一个性化辅导。该早教方案让0-6岁的学前婴童能在完整的6年中每周都得到个性化、启发式教育。因为投其所好，就能培养婴童爱学习的习惯。同时，该方案开发了婴童的肢体语言、五官交互能力、图像思维和文字思维能力，不仅仅是左脑和右脑的同步开发，也是体力和智力的同步开发，所以达到婴童的个性化潜能开发，最大化地培育婴童的创造性能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种个性化的早期教育系统结构示意图。

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。

首先对本发明提供的一种个性化的早期教育系统进行说明，参照图1所示，所述系统包括：

体感捕捉模块1、语音采集模块2、图形采集模块3、文字内容采集模块4、互动显示屏5、智能分析识别模块6、内容过滤分类模块7、婴童喜好天赋数据库8、婴童行为数据库9、教案内容知识库10、线下教案内容源11、数字图书馆12、线上内容13，通过和婴童们(由14、16表示)和专家们(由15、17表示)交互使用。

对于0-2岁的婴童，由于婴儿尚未具备发音、书写和画画的能力，着重在捕捉和监控婴童的身体行为，体感捕捉模块1根据婴童的动作，与婴童交互，通过6对婴童的肢体动作进行分析识别，与婴童行为数据库进行匹配，补充修正该婴童的喜好天赋数据库8，然后从教案内容知识库10中调取教案内容或者寓教于乐的游戏通过5呈现给婴童，婴童在接收内容的同时可以产生其它的行为动作，系统按以上的流程产生对应的教案，教案可以是多媒体的动漫、儿歌、游戏、书法、视频等。系统通过训练婴童的肢体动作，也可以形成条件反射，婴童可以控制得到他想要的内容。

对于3-4岁的儿童，由于儿童具备发音的能力，着重在捕捉其发音，系统通过语音采集模块2根据婴童的发音，与婴童交互，通过智能分析识别模块6对婴童的声音进行识别，与婴童行为数据库9进行匹配，补充修正该婴童的喜好天赋数据库8，然后从教案内容知识库10中将匹配的教案内容通过5呈现给婴童，婴童在接收内容的同时可以产生其它的发音，系统按以上的流程产生对应的教案，教案可以是多媒体的动漫、儿歌、游戏、书法、视频等。系统通过训练婴童的发音，形成条件反射，控制得到他/她想要的内容。

对于5-6岁的儿童，由于儿童具备书写和绘画的能力，着重在捕捉其文字和画(涂鸦)，系统通过图形采集模块3和文字内容采集模块4根据婴童的书写和绘画，与婴童交互，通过智能分析识别模块6对婴童的文字和绘画，通过语义分析和图形识别技术，了解婴童的思维，与婴童行为数据库9进行匹配，补充修正该婴童的喜好天赋数据库8，然后从教案内容知识库10中，将与语义类似的教案内容通过5呈现给婴童，婴童在接收内容的同时可以书写其它的文字、描绘其它的画，系统按以上的流程产生对应的教案，教案可以是多媒体的动漫、儿歌、游戏、书法、视频等。系统通过训练婴童的文字表达和图形表达，形成条件反射，控制得到他/她想要的内容。

在每个个性化教育周期内，专家15会对婴童喜好与天赋数据库进行人工分析和维护，并对每个婴童得出该周期内修正的分析报告。

教案的内容来自于线上和线下的内容源，包括线上的各种有益的知识13、线下合作的各种教案11以及数字图书馆内馆藏的各种有益于婴童学习的知识12。由于内容来源多元，系统通过内容过滤分类模块7对多数据源进行内容过滤和根据婴童行为、天赋喜好进行基于主题追踪的自动分类。

婴童喜好天赋数据库8可以把具有类似喜好和天赋的婴童自动组成社区，让他们(由14、16代表)通过互联网产生互动。

智能分析识别模块6对不同媒体的教案内容进行个性化推荐。由于教案内容来自于不同的媒体，例如视频、儿歌、动漫、电子书等不同的媒体，智能分析识别模块基于典型相关分析CCA方法挖掘不同模态之间的典型相关性，从而达到跨媒体的智能关联性推荐和检索。

以上学前交互流程也可以在年龄段上重叠。比如一位3岁的婴童，也可以使用原本着重给予0-2岁婴童的体感控制，或者4岁的儿童也可以使用书写控制。

基于以上的流程，通过挖掘婴童的肢体行为和脑力思维，实现了对0-6岁全程的婴童的个性化知识传递，达到了“目的个性化”、“过程个性化”、“结果个性化”和“前提个性化”，同时大大开发了婴童的肢体语言、五官交互能力、图像思维和文字思维能力，不仅仅是左脑和右脑的同步开发，也是体力和智力的同步开发。

由于该系统同时基于婴童的行为(肢体方面)和思维(精神方面)，能够真正全面地掌握婴童的整个成长细节，发掘每个婴童的差异。基于这样的差异，才能得到个性化的教育的切入点(前提个性化)。这些差异引导着早教老师或者家长能够正确地确定孩子成长的下一个目标(目标个性化)，每天都该学习什么、怎么学(过程个性化)，每个孩子在每个阶段学习的结果也就差异化(结果个性化)。只有这样的系统，才能实现国际个性化教育协会定义的四个个性化。

这么多个性化带来的是巨大的工作量，早教老师和家长客观上用人力无法实现这么强大的工作负担。通过该系统，就可以把早教老师和家长从这么繁重的工作中解脱出来。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种个性化的早期教育系统，其特征在于，包括：包括：体感捕捉模块、语音采集模块、图形采集模块、文字内容采集模块、互动显示屏、智能分析识别模块、内容过滤分类模块、婴童喜好天赋数据库、婴童行为数据库、教案内容知识库、线下教案内容源、数字图书馆、线上内容；

所述体感捕捉模块，是对于0-2岁的婴童，着重在捕捉和监控婴童的身体行为，体感捕捉模块1根据婴童的动作，与婴童交互，通过对婴童的肢体动作进行分析识别。

所述语音采集模块，是对于3-4岁的儿童，由于儿童具备发音的能力，着重在捕捉其发音，根据婴童的发音，与婴童交互，通过智能分析识别模块对婴童的声音进行识别。

所述图形采集模块，是对5-6岁的儿童，由于儿童具备绘画的能力，着重在捕捉儿童的绘画，通过图形识别技术，了解婴童的思维。

所述文字内容采集模块，是对5-6岁的儿童，由于儿童具备书写的能力，着重在捕捉其书写的文字，通过语义分析技术，了解婴童的思维。

所述互动显示屏，是婴童与早教系统、其他婴童或者早教专家的视觉互动的界面。

所述智能分析模块，对采集的数据进行智能分析，对不同媒体的教案内容进行个性化推荐。由于教案内容来自于不同的媒体，例如视频、儿歌、动漫、电子书等不同的媒体，智能分析识别模块要进行跨媒体的智能关联性推荐和检索。

所述内容分类过滤模块，对多源头的教案进行内容过滤和根据婴童行为、天赋喜好进行自动分类。教案的内容来自于线上和线下的内容源，包括线上的各种有益的知识、线下合作的各种教案以及数字图书馆内馆藏的各种有益于婴童学习的知识。

所述线下教案内容源，是早教专家预先整理好的教案库。

所述线上内容，是指互联网上新鲜的实时内容。

2.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教案的生成过程是自动的对非结构化信息的抽取。

3.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教案的生成过程中的关联信息搜索是对线上实时信息的搜索与线下数据源的搜索并发，而且自动融合汇总。

4.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教案的生成过程中所使用的数据仓库与互联网有着不间断的自动追踪和自动更新。

5.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教案的生成过程是依据互动的婴童的肢体语言和思维语言而指定的学习内容、学习时长和学习方式。

6.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教育的人机互动是婴童的肢体、语音、书写、绘画的融合方式。

7.根据权力要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教育的过程也是具备同样爱好和天赋的婴童之间形成同好社区的方式。

8.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，在每个个性化教育周期内，早教专家可以对婴童喜好与天赋数据库进行人工分析和维护，并对每个婴童得出该周期内的行为分析报告。

9.根据权利要求1所述的个性化早期教育系统，其特征在于，所述的个性化教育的呈现平台网络包括：互联网、局域网、无线网络、广播电视网，呈现的载体包括：电脑、手机、PDA。