CN103871283A - 拼接式互动教学系统与教学方法 - Google Patents

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范易诠
陈进峰
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Abstract

本发明披露一种拼接式互动教学系统与教学方法，所述拼接式互动教学系统包括多个手持装置，每一个所述手持装置包括触控屏幕和教学应用程序；服务器包括数据库，所述数据库储存所述教学应用程序所需的多个教学物件，所述服务器通过通讯协议与所有所述手持装置通讯，并将所有所述教学物件传递至所有所述手持装置；垂直屏幕，连接于所有所述手持装置的其中一个，所述教学应用程序可显示在所述垂直屏幕上；以及体感检测器连接至所述服务器，通过所述体感检测器以操作显示在所述垂直屏幕上的所述教学应用程序。

Description

拼接式互动教学系统与教学方法
技术领域
本发明涉及一种拼接式互动教学系统与教学方法领域，尤其涉及一种通过手持装置完成的拼接式互动教学系统与教学方法。
背景技术
在传统的教科书只是一页页纸本的结合，老师在课堂上运用各式各样的教学技巧向学生呈现教科书中想表达的内容。随着信息科技的进步、数字媒体的发展，使得一页页的教科书甚至一大堆的教科书内容可以集合在数字媒体产品中呈现。虽然把教科书置入数字媒体后，把学生负担的重量大大降低了，但是教育的方式仍多是让学生记忆知识，缺乏实际的情境去正确的使用知识。有鉴于此，W.J.Lee等人在“使用嵌入式互动装置改善学习效果（The Effects of UsingEmbodied Interactions to Improve Learning Performance）”公开的一种L型教学装置中发展出结合情境展演与桌面互动的学习教育工具，称为数字学习游乐场（Digital Learning Playground，DLP），可将多媒体情境呈现在屏幕中，通过体感控制器，学生能在拟真情境中互动。桌面的设计可以提供团体合作的平台，学生可在桌面上作合作任务。在这种拟真情境的教学环境中，确实可以让学生有身历其境的感受与不错的学习环境。
然而，这样的装置比较适合小团体的教学，当部分学生在使用系统时，其他的学生只能在旁观摩，需掌握其他学生的状况，对老师来较为困难。并且在现阶段中，平板计算机可能成为未来课堂上学习的工具之一，在美国的各级学校，也因为苹果计算机(Apple)将大量的教科书内容置入自家的软件平台，所以渐渐开始使用平板计算机(例如ipad等)作为上课的辅助工具，美国并规定在2017年底前，将全面转成电子教科书。于是，如何利用这种工具结合教科书内容来给予老师教学上的辅助，不再让平板计算机只是成为学生玩游戏、上网的工具，而是让老师与学生在教学与学习上都有加分的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拼接式互动教学系统，通过所述拼接式互动教学系统，让学生有身历其境的感受与不错的学习环境。
根据上述的目的，本发明披露一种拼接式互动教学系统，其包括复数个手持装置，每一个所述手持装置包括触控屏幕与教学应用程序；服务器，其包括数据库，所述数据库储存所述教学应用程序所需的复数个教学物件，所述服务器通过通讯协议与所有所述手持装置通讯，并将所有所述教学物件传递至所有所述手持装置；垂直屏幕，用于连接至所有所述手持装置的其中一个，使所述教学应用程序可显示在所述垂直屏幕上；以及体感检测器，用于连接至所有所述手持装置的其中一个，通过所述体感检测器以操作显示在所述垂直屏幕上的所述教学应用程序。
本发明的另一目的在提供一种拼接式互动教学系统，通过所述拼接式互动教学系统，学生可以自己设计教学活动，让学生在教学与学习上都有加分的效果。
根据上述的目的，本发明揭露一种拼接式互动教学方法，其包含说明教学活动的内容；将复数个学生的复数个手持装置分配复数个群组；在该些群组中，于相同群组的该些学生在该些手持装置上的教学应用程序构思教学场景与教学主题所需的复数个教学物件；透过该手持装置，在该些群组中，于不同群组的该些学生之间的开始互动；以及在垂直屏幕上显示该不同群组的该些学生之间的互动，且透过体感侦测器操作该教学应用程序。
附图说明
图1A是显示本发明的实施例的拼接式互动教学系统的方块图；
图1B是显示本发明的实施例的拼接式互动教学系统的示意图；
图2是显示根据图1A的拼接式互动教学系统所设定的拼接式互动教学方法的流程图；
图3是显示在手持装置的触控屏幕上的教学应用软件的示意图；
图4A～图4B是显示本发明的教学系统的通讯模式的示意图；以及
图5A与图5B显示本发明的教学系统在不同群组之间通讯的示意图。
图中的标号分别表示：
10、拼接式互动教学系统；
102、手持装置；
1022、触控面板；
1024、教学应用程序；
104、服务器；
1042、数据库；
106、垂直屏幕；
108、体感检测器；
201～205、步骤。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。在此需要注意的是，不同的图标中，相同的组件符号表示相同或相似的组件。以下所提及的附加图式的面方向定义为垂直于所述平面的法向量。在此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
图1A是显示本发明的实施例的拼接式互动教学系统的方块图。如图1A图所示，所述拼接式互动教学系统10主要包含多个手持装置102、服务器104、垂直屏幕106与体感检测器108。多个手持装置102较佳为平板计算机，且每个手持装置102具有触控面板1022与教学应用程序1024，用户可以通过触控面板1022操作在手持装置102上的教学应用程序1024。另外，手持装置102与手持装置102之间或手持装置102与服务器104之间可以通过预先设定的通讯协议来传输物件(例如数据或图案等)，而所述通讯协议为熟悉本技术领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。服务器104包括一数据库1042，数据库1042储存所述教学应用程序1024所需的教学物件，服务器104通过一通讯协议与手持装置102通讯（在本文中“通讯”一词具有“沟通”的意思），并将教学物件传递至手持装置102。垂直屏幕106可用于连接至其中一个手持装置102，或者在不同实施例中，可以先连接至服务器104，再通过服务器104将手持装置102的教学应用程序1024显示在垂直屏幕106上，在此并不局限。而垂直屏幕106可以是透过投影机投射的屏幕，或者在不同实施例，垂直屏幕106可以是大屏幕的液晶显示设备，在此并不局限。同样，体感检测器108用于连接至其中一个手持装置102，或者先连接至服务器104，再通过服务器104连接至手持装置102，在此并不局限。若用户需要用到肢体互动的功能，可以将教学应用程序1024在垂直屏幕106中显示，再通过体感检测器108检测用户的动作，达到在垂直屏幕106中的教学应用程序1024做互动。在本发明的实施例中，垂直屏幕106可以是液晶显示屏幕或投影装置的屏幕，在此并不局限。而体感检测器108，举例来说，可以是微软公司生产的KINECT，但任何可以侦测人体活动的检测器都可以作为本发明的体感检测器108，在此并不局限。
图1B是显示本发明的实施例的拼接式互动教学系统的示意图。如图1B所示，在一个教学活动中，手持装置102被分配给不同的学生，在依照教学活动的设计，将学生分为不同的群组。学生们根据不同群组的角色，在手持装置102上的教学应用程序1024设计所需的教材。通过教学应用程序102在服务器104的数据库1042中找寻合适的物件作为教学活动的教材。在相同群组的学生可以通过教学应用程序1024沟通设计所需的教学活动的教材。在教学活动进行时，不同群组的学生可以从手持装置102上的教学应用程序1024通过特定的通讯协议传递不同的教学物件。若学生需要在大屏幕示范教学活动，让所有的学生了解活动的流程或步骤，可以将教学应用程序1024显示在垂直屏幕106上。然后学生们可以通过体感检测器108操作在垂直屏幕106上的教学应用程序1024，让所有的学生都可以看到教学活动的过程。
图2是显示根据图1A的拼接式互动教学系统所设定的拼接式互动教学方法的流程图。在所述实施例的拼接式互动教学方法是通过图1A的拼接式互动教学系统而完成的，每个学生以及老师皆分配到一台手持装置102，让学生与老师可以通过手持装置102沟通，并可以通过手持装置102完成拼接式互动教学方法的设计与教学活动。如图2所示，在教学活动开始时，在步骤201中，老师通过手持装置102先讲解教学活动的主题为何，通过老师的讲解，让学生了解教学活动的内容为何，学生有初步的概念来设计教学活动的内容。接着，在步骤202中，老师将学生分配至多个群组。举例来说，若此教学活动的主题为商店购物，老师则将学生分配为店家与买家。在步骤203中，在多个群组中，在相同群组的学生根据所分配到的角色在手持装置102上的教学应用程序1024构思教学场景与教学主题所需的教学物件。由于手持装置102与手持装置102之间可以通过预先设定的通讯协议相互沟通与对话，甚至可以通过所述通讯协议在手持装置102与手持装置102之间传递物件(例如数据或图案等)。举例来说，在商品购物的教学主题中，分配为店家的学生开始在教学应用程序1024的对话区中讨论，以决定店家所需的物件、所需的商品与商品的价格，在商品区显示店家所需的商品与所需的物件，在价格区显示商品的价格，如图3所示在手持装置的触控屏幕上的教学应用软件。分配为买家的学生则构思所需购买的商品。接着，在步骤204中，在多个群组中，通过手持装置102，在不同群组的学生开始互动。举例来说，在商品购物的教学主题的交易过程中，分配为买家的学生开始与分配为卖家的学生沟通，在沟通的过程中，可以在个别的手持装置102上做沟通，然而，为了让学生对于拼接式互动教学的体验更深一步，可以将店家与买家之间的互动显示在垂直屏幕106上，并通过体感检测器108来做店家与买家之间的互动，在此并不局限。最后在步骤205中，完成交易，结束此教学主题。结束完教学主题，老师再针对学生在互动教学的过程中有何优缺点加以评估。通过上述的教学系统所设计的教学主题，学生不再只是在纸本上学习知识，通过互动的教学环境，让学生可以身历其境的感受，以获得不同的学习效果。
图4A与图4B是显示本发明的教学系统的通讯模式的示意图。在本发明的教学系统10中，为了达到手持装置102与手持装置102或手持装置102与服务器104之间的可以随意移动物件的方式，在沟通中使用预设的通讯协议。而手持装置102与手持装置102之间的通讯模式，可通过下列的方式沟通。如图4A所示，本发明的教学系统10设定每一个手持装置102都有一个特定的位置分布，而且所有的学生划分为多个群组。在同群组之间可以相互传递教学物件，群组的划分是在手持装置102的教学应用程序1024上做设定，而同群组是指二台手持装置102都设定同一个组名。举例来说，在商店购物的教学主题中，A手持装置与B手持装置的组名都设定为商家。在同一个群组中，如果上、下、左、右的相邻位置是真正有平板计算机的存在，就可以传递物件。例如，号码为5的手持装置102的商家只会与号码为2、4、6与8的手持装置102的商家互相传递信息。在同群组之中，因为每个手持装置102设定只与相邻的手持装置102沟通，如果上、下、左或右的位置没有其他手持装置102，就无法将物件传递出去。在同群组之中，假设4号的手持装置102要将100元传递给5号，物件移动至4号手持装置102的画面最右边消失后，会从五号的画面最左边出现，如图4B所示，达到真正传递的视觉效果。
图5A与图5B显示本发明的教学系统在不同群组之间通讯的示意图。如图5A所示，在不同群组之间的沟通如同是在商店购物的教学主题中用于买家与店家之间的沟通，首先第一群组(买家)先向第二群组(店家)提出交易要求，
第二群组(店家)(图标中5号位置)接收到第一群组(买家)要求交易的信息后，会将第一群组(买家)的用户设定为本群组的一员，并且广播给所有第一群组(买家)的用户知道此第二群组(店家)的用户正在交易中，将本第二群组(店家)的用户从可交易的名单中删除，造成假脱机状态，这样就不会有人在相同时间内再来要求交易。接着，第一群组(买家)的用户开始与第二群组(店家)的用户传递教学物件，例如2号的手持装置将100元传递给5号的手持装置，2号的手持装置有特别调整的传递机制，物件传递至2号的画面最上方消失后，会从5号的画面最上方出现，如同面对面传递的效果。当第一群组(买家)提出结束交易请求，第二群组(店家)会将矩阵中2号的位置删除，如图5B所示，并广播告知在线的所有第一群组(买家)的用户，此第二群组(店家)已经结束交易，此第二群组(店家)将回到可交易的第二群组(店家)名单中。
综上所述，通过本发明的拼接式互动教学系统与方法，让手持装置不仅只是单向呈现的工具，而是可以达到互动的功能。在此所谓的互动功能，即为学生与学生之间的互动，而不仅仅只是学生与老师互动。在上述的群组沟通模式，如同以马赛克拼凑的方式为模式。例如，每位学生当作是马赛克图案中的其中一个小图案，每个小图案都有它的美感或价值。在拼凑过程中，将每一个小图案摆放在正确的位置，组合起来就可以看出整体效果与美感。而这些小图案在本发明的实施例中代表学生或手持装置，通过合作的方式，让学习有不一样的变化，让学习成效可以更好，即为本发明所述的拼接式互动教学系统与方法。并且以拼凑性的概念作学习活动上的组合，可以增进学习者对教材的记忆及更深层的了解，进而提升学生的学习成效。另外，以合作学习的方式，可以激发互相沟通的社交能力，能增加同等互动的机会，亦可拓展学习者的人际关系，进而提升学生的学习动机。由于平板计算机可弹性使用的特点，可以方便教学现场的老师在规划教学方式上，作更弹性与优化的配置机制。
相较于传统的书本教学，藉由本发明的拼接式互动教学系统与方法，用户可以通过拼接式互动的教学方式，完成教学的内容，而教学内容非仅是书本上的文字与简单的图案。通过互动的方式，让学生的参与感增加，进而增加学习效果。通过本发明的拼接式互动教学系统与方法，结合手持装置与教室内现有的投影幕，教师可依据活动内容组合两种设备或是选择独立操作，提供弹性的教学活动、内容规划。教学应用程序中的物件可以使用自然手势相互传递，并且可以针对活动需求选择一对一或是一对多的组合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种拼接式互动教学系统，其特征在于，包括：
复数个手持装置，每一个所述手持装置包含触控屏幕与教学应用程序；
服务器，其包括数据库，所述数据库储存所述教学应用程序所需的复数个教学物件，通过通讯协议与所有所述手持装置通讯，并将所有所述教学物件传递至所有所述手持装置；
垂直屏幕，用于连接至所有所述手持装置的其中一个，使所述教学应用程序可显示在所述垂直屏幕上；以及
体感检测器，用于连接至所有所述手持装置的其中一个，通过所述体感检测器以操作显示在所述垂直屏幕上的所述教学应用程序。
2.根据权利要求1所述的拼接式互动教学系统，其特征在于，所有所述手持装置为平板计算机，且通过所述触控屏幕操作所述教学应用程序。
3.根据权利要求1所述的拼接式互动教学系统，其特征在于，所有手持装置可根据教学活动而划分为多个群组。
4.根据权利要求3所述的拼接式互动教学系统，其特征在于，在所有所述群组中，在相同群组的所有所述手持装置，通过所述教学应用程序与设计所述教学活动所需的所述教学物件通讯。
5.根据权利要求3所述的拼接式互动教学系统，其特征在于，在所有所述群组中，在不同群组的所有所述手持装置，通过所述教学应用程序与传递所述教学活动所需的所述教学物件通讯。
6.根据权利要求3所述的拼接式互动教学系统，其特征在于，在所有所述群组中，在不同群组的所有所述手持装置将所述教学应用程序显示在所述垂直屏幕上，且通过所述体感侦测器操控在所述垂直屏幕上的所述教学应用程序。
7.一种拼接式互动教学方法，其包含：
说明教学活动的内容；
将复数个学生的复数个手持装置分配复数个群组；
在所述复数个群组中，于相同群组的所述复数学生在所述复数个手持装置上的教学应用程序构思教学场景与教学主题所需的复数个教学物件；
透过所述手持装置，在所述复数个群组中，于不同群组的所述复数个学生之间的开始互动；以及
在垂直屏幕上显示所述不同群组的所述复数个学生之间的互动，且透过体感侦测器操作所述教学应用程序。
8.根据权利要求7所述的拼接式互动教学方法，其特征在于，所述将复数个学生分配复数个群组的步骤是透过所述手持装置完成。
9.根据权利要求7所述的拼接式互动教学方法，其特征在于，所述手持装置上的所述教学应用程序是透过服务器的数据库找寻构思所述教学场景与所述教学主题所需的所述复数个教学物件。
10.根据权利要求7所述的拼接式互动教学方法，其特征在于，在所述相同群组的所述复数个学生之间可以相互传递所述复数个教学物件。
11.根据权利要求7所述的拼接式互动教学方法，其特征在于，在所述相同群组之中，每个所述复数个手持装置设定只与相邻的每个所述复数个手持装置沟通。
12.根据权利要求7所述的拼接式互动教学方法，其特征在于，所述复数个群组分为第一群组与第二群组，所述第一群组不同于所述第二群组，在所述不同群组之间的沟通步骤包含：
所述第一群组先向所述第二群组提出交易要求；
所述第二群组接收到所述第一群组要求交易的信息后，会将所述第一群组的用户设定为所述相同群组的一员；
广播给所述第一群组的所述复数个用户知道所述第二群组的所述用户正在交易中，将所述第二群组的所述用户从可交易的名单中删除；
所述第一群组的所述用户开始与所述第二群组的所述用户开始传递所述教学物件；以及
当所述第一群组的所述用户提出结束交易请求，所述第二群组的用户会将所述第一群组的所述用户的位置删除，并广播告知在线的所有所述第一群组的所述复数个用户，所述第二群组的所述用户已经结束交易，此所述第二群组的所述用户将回到所述可交易的名单中。
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