CN104126190A - 基于知识单元提供教育服务的方法、系统和计算机可读记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种用于基于知识单元提供教育服务的方法。该方法包括：基于用户对至少一个知识单元的成绩生成课程，其中所述课程包括基于所述至少一个知识单元组成的至少一个问题；以及将所述至少一个问题提供给所述用户。

Description

基于知识单元提供教育服务的方法、系统和计算机可读记录介质
技术领域
本发明涉及一种用于基于知识单元提供教育服务的方法、系统和计算机可读记录介质。
背景技术
常见地，已经在线或离线提供各种各样的教育服务。在很多情况下，这些教育服务与用于电子地将教育内容提供给数字设备用户的技术相关联。然而，这些常规的教育服务仅仅关注于提供标准的传统教育内容，例如问题、正确答案、关于解答的一般解释等，而电子技术或观点仍然只是辅助方式。
本发明的发明人已经花费数年研究用于改进现有技术中的这些问题的技术，并且已经在韩国专利申请No.2009-36153中公开了其结构和有效特征(本文通过参考引入前述申请的说明书的全部内容)。
本发明的发明人现在在本申请的说明书中提出明显地改进上述现有技术中的问题的用于基于知识单元提供教育服务的技术。
发明内容
技术问题
本发明的目的是解决上述现有技术的问题。
本发明的一个目的是基于知识单元提供一种新形式的教育服务。
本发明的另一个目的是确定用户表现出不足成绩的知识单元以便用户能够学习这些知识单元。
本发明的又一个目的是将多个知识单元组织成知识链或矩阵的形式以有利地使用知识单元。
解决问题的方案
本发明的典型方面是实现下面描述的各个目的。
根据本发明的一个方面，提供一种用于基于知识单元提供教育服务的方法，包括以下步骤：(a)基于用户对至少一个知识单元的成绩生成课程，所述课程包括基于所述至少一个知识单元组成的至少一个问题；以及(b)将所述至少一个问题提供给所述用户。
另外，进一步提供实施本发明的另一方法或系统以及具有存储在其上用于执行上述方法的计算机程序的计算机可读记录介质。
发明效果
根据本发明，可以基于知识单元提供一种新形式的教育服务。
根据本发明，可以确定用户表现出不足成绩的知识单元以便用户能够学习这些知识单元。
根据本发明，可以将多个知识单元组织成知识链或矩阵的形式以有利地使用知识单元。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的用于提供教育服务的整个系统的结构的示意图；
图2a至2c是用于方便理解本发明的知识单元和知识链的示图；
图3是根据本发明一个实施例的教育服务提供系统200的内部结构的详细示图；
图4示出根据本发明一个实施例的图形用户界面；
图5a和5b示出根据本发明一个实施例的为特定用户优化(生成)课程的过程；
图5c示出特定用户关于各个知识单元的示例性成绩矩阵，其是为课程优化而确定的；
图6a至6l是示出数学或科学课程及其相应的知识单元、问题、各个解答步骤的解释等的文本表示；
图7示出根据本发明的用户成绩矩阵的另一个示例。
附图标记
210：课程生成单元
220：知识提供单元
230：用户知识分析单元
240：数据库
250：通信单元
260：控制单元
具体实施方式
在下面的本发明的详细描述中，参考以举例的方式示出特定实施例的附图，在特定实施例中可以实现本发明。这些实施例描述的足够详细以便本领域的技术人员能够实现本发明。应理解的是，尽管本发明的各个实施例互不相同，但是它们不必是互相排斥的。例如，在不脱离发明的精神和范围的情况下，本文描述的与一个实施例有关的特定特征、结构或特性可以在其他实施例中实施。另外，应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以修改每个公开的实施例中的各个元件的位置或布置。因此，下面的详细描述不具有限制意义，本发明的范围包括所附权利要求及其全部等同所覆盖的全部主题。在附图中，多个视图中的类似的附图标记表示相同或类似的元件。
下文，将参考附图详细描述本发明的各个优选实施例，以便本发明所属领域的技术人员可以容易地实现本发明。
本发明的优选实施例
在下面的描述中，术语“内容”表示通过通信网络可访问的数字信息或各个信息元素(包括文本、标志、声音、语音、图像、视频等)。例如，这种内容可包括例如文本、图像、视频、音频和链接(例如，网络链接)的数据或者这种数据的至少两种类型的组合。
整个系统的结构
图1是根据本发明一个实施例的用于提供教育服务的整个系统的结构的示意图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的整个系统包括通信网络100、教育服务提供系统200和用户终端设备300。
首先，根据本发明一个实施例的通信网络100可实施为任何通信形式，例如有线或无线通信，并且可以由各种通信网络(例如，局域网(LAN)、城域网(MAN)和广域网(WAN))构造。优选地，本文描述的通信网络100可以是互联网或万维网(WWW)。但是，通信网络100不必限于此，并且可至少部分地包括已知的有线或无线数据通信网络、已知的电话网络、或已知的有线或无线电视网络。
接下来，根据本发明一个实施例的教育服务提供系统200可通过通信网络100向用户终端设备300提供教育内容，内容包括问题、正确答案、各个解答步骤的问题项(即，子问题)，各个解答步骤的正确答案(即，子问题的正确答案)，各个解答步骤的解释、各个解答步骤的提示、可用于解答的知识单元(将在下面描述)等等。作为响应，教育服务提供系统200可在必要时接收用户终端设备300上的反馈(例如，用户对问题的答案或者对各个解答步骤的答案)。教育服务提供系统200可以是操作用于在网络上提供教育服务的网站服务器。另外，可从教育服务提供系统200下载用户应用至用户终端设备300。
根据本发明的教育服务提供系统200的结构和功能将在下面的描述中详细讨论。
接下来，根据本发明一个实施例的用户终端设备300是能够与教育服务提供系统200连接且通信的数字设备，并且可以是具有用于计算能力的微处理器和存储器装置的任何类型的数字设备，例如台式电脑、笔记本电脑、工作站、个人数字助理(PDA)、无线上网机和手机。
用户终端设备300可包括允许用户从教育服务提供系统200接收内容并将其上的反馈发送至教育服务提供系统200的网站浏览器(未示出)。用户终端设备300可进一步包括前述的用户应用。在任何情况下，可为用户提供图形用户界面。
知识单元和知识链
在讨论根据本发明的教育服务提供系统200的具体结构之前，将参考图2a至2c描述作为本发明的独特概念的知识单元和知识链。图2a至2c是用于方便理解本发明的知识单元和知识链的示图。
根据本发明，基于知识单元组成各个问题，知识单元是解决问题所需的知识模块。例如，假设问题是“得到面积为1250cm2、周长为125cm的披萨的半径”，那么知识单元可以是解释知识单元(例如，“披萨是圆形的”)、公式知识单元(例如，“圆的面积＝1/2×半径×周长”)，或者计算知识单元(例如，“如果在等式的任一侧存在分母，那么在等式的两侧乘以与分母相等的数”或者“如果等式具有乘以常数的未知数，那么等式的两侧除以该常数”)，如图2a的第一视图所示。
如图2a的第二视图所示，这些知识单元的至少一个(可以是相似的问题类型)可构成知识链。知识链可以是顺序地包括构成知识链的知识单元的标识信息的信息块。
进一步地，如图2a的第三视图所示，一个知识单元可仅仅用于一个知识链，但是它经常可用于多个知识链。因此，可一起构成知识链的知识单元可彼此相关联并组织成矩阵的形式(在某些情况下是三维的)。
下面给出前述知识单元的进一步示例。假设制订的问题如图2b所示，相应的知识单元可以是“从等式两侧减去相同的数”(1-＞2)，“因式分解具有一个未知数的二次三项式”(2-＞3)，“如果乘法运算的结果是零，那么乘法运算的因子的至少一个是零”(3-＞4)，等等。
另外，为了进一步方便理解知识单元，在图2c中示出用于实现关于二次方程的因式分解的知识单元的实际程序代码的示例。
教育服务提供系统的结构
下文，将描述根据本发明的教育服务提供系统200的内部结构和它的各个组件的功能。
图3是根据本发明一个实施例的教育服务提供系统200的内部结构的详细示图。
如图3所示，根据本发明一个实施例的教育服务提供系统200可包括课程生成单元210、知识提供单元220、用户知识分析单元230、数据库240、通信单元250和控制单元260。根据本发明的一个实施例，课程生成单元210、知识提供单元220、用户知识分析单元230、数据库240、通信单元250和控制单元260的至少一些可以是与用户终端设备300通信的程序模块。这些程序模块可以以操作系统、应用模块或其他程序模块的形式包括在教育服务提供系统200中，并且可以物理地存储在各种已知的存储设备中。进一步地，这些程序模块可以存储在能够与教育服务提供系统200通信的远程存储设备中。程序模块包括但不限于例程、子例程、程序、对象、组件、数据结构等，以操作根据本发明的特定任务或实施根据本发明的特定抽象数据类型，这将在下面描述。
首先，根据本发明的课程生成单元210可接收关于用户的基本资料的信息(例如，关于用户的年级、学习课程、学习单元等的信息)并收集关于用户对各个知识单元的成绩的信息(如下面将描述的，通过知识分析确定)。
进一步地，课程生成单元210可为用户生成课程。课程可以是需要对至少一个知识单元的理解的问题集合(这些问题可以分配有元数据形式的相应知识单元的标识信息)，或者是需要对特定知识链的理解的问题集合(这些问题可以是特定类型的，可以分配有元数据的形式的相应知识链的标识信息)。优选地，课程生成单元210可以通过选择基于用户表现出低成绩的知识单元组成的问题生成课程，如有必要，考虑以下：关于用户的年级、学习课程或学习单元的信息，以及知识单元的年级信息、学习课程信息或学习单元信息(为此，知识单元可已经预先通过标记等与年级信息、学习课程信息或学习单元信息相关联)；问题的难度等级(在这种情况下，如现有技术中，可基于例如其他用户在相应问题上的获得的平均分预先确定难度等级)；或者构成问题的知识单元的数量。
另外，课程生成单元210可管理已经为用户生成的课程的历史。
接下来，根据本发明一个实施例的知识提供单元220可根据特定的课程为用户提供问题，并在必要时，为用户提供各个解答步骤的问题项、正确答案、解释、提示等或者问题自身的正确答案。特别地，知识提供单元220可提供与各个解答步骤的答案相关联的知识单元的内容，各个解答步骤的答案为用户响应问题提供的反馈。这将在下面参考图4进一步描述。图4示出根据本发明一个实施例的图形用户界面。
如图4所示，知识提供单元220可为用户提供问题A并允许用户解答在问题A的每个解答步骤中提供的问题项(即，子问题)。
首先，知识提供单元220可为用户提供请求用户得到2和3的最小公倍数的第一子问题。当用户解答第一子问题并输入“6”作为答案时，知识提供单元220确认这是第一子问题的正确答案。在这种情况下，知识提供单元220可在左手侧的知识单元显示界面B提供用户关于“得到最小公倍数”的知识单元没做错的指示。
然后，知识提供单元220可提供请求用户将问题A的等式转成可以较容易求解的形式的第二子问题。当用户解答第二子问题并输入“3x+4＝2”作为答案，知识提供单元200确认这不是第二子问题的正确答案。在这种情况下，知识提供单元220可在知识单元显示界面B提供用户关于“将等式两侧乘以相同的数字”的知识单元做错的指示。
接下来，知识提供单元220可为用户提供第三子问题：请求用户在已经是第二子问题的正确答案的等式的左手侧仅留下包含未知数的项。当用户解答第三子问题并输入“3x＝8”作为答案，知识提供单元220可确认这是第三子问题的正确答案。在这种情况下，知识提供单元220可在知识单元显示界面B提供用户关于“从等式的两侧减去相同的数字”的知识单元没做错的指示。
最后，知识提供单元220可为用户提供第四子问题(未示出)：请求用户最后求解是第三子问题的正确答案的等式。当用户解答第四子问题并输入“8/3”作为答案，知识提供单元220确认这是第四子问题和问题A的正确答案。在这种情况下，知识提供单元220可在知识单元显示界面B提供用户在此时关于“在等式两侧乘以相同的数字”的知识单元没做错的指示(未示出)。
同时，如果用户终端设备300是智能手机等，在用户需要输入他或她的答案的情况下，用户可使用如图中所示的移动按键界面C(当然，移动按键界面C可被任何已知的数学公式识别(输入)界面替代)。
接下来，用户知识分析单元230可在用户每次输入问题或子问题的答案时分析用户的答案的正确性，并确定用户对相应的问题或子问题的各个知识单元的成绩。
考虑用户仅输入问题的答案的情况。如果用户输入第一问题的正确答案，用户知识分析单元230可为用户和构成第一问题的知识单元K1、K2和K4的每个分配指示一次尝试中的一次成功的分值(例如，1/1)。接下来，如果相同的用户输入由K1、K2、K3、K4和K5顺序构成的第二问题的错误答案，并且该错误答案被确定为由用户对知识单元K4的不充分理解造成，那么用户知识分析单元230可为用户和知识单元K1、K2的每个分配指示两次尝试中的两次成功的分值(例如，2/2)，为用户和知识单元K3分配指示一次尝试中的一次成功的分值(例如，1/1)，为用户和知识单元K4分配指示两次尝试中的一次成功的分值(例如，1/2)。在这种情况下，可以或者可以不为知识单元K5分配分值。
同时，明显地且不需要进一步解释的是：如果用户输入子问题的答案，可以为用户和与子问题相对应的知识单元分配一些分值。
随着用户解答更多的相同或相似类型的问题，用户知识分析单元230可更准确地分析用户对相应知识单元的成绩。因此，如上所述，课程生成单元210可生成有效的课程。
同时，不仅基于用户对问题或子问题的答案的正确性，用户知识分析单元230还可基于用户在解答问题或子问题时花费的时间量(例如，问题被第一次显示给用户和用户输入问题的答案之间的时间量)和/或用户解答问题或子问题使用的提示的数量不同地确定用户对相应的知识单元的成绩。例如，用户在解答问题或子问题时花费的时间量越大，或者用户解答问题或子问题时使用的提示越多，可以相对地确定用户对相应的知识单元的成绩越低。
进一步地，假设用户对特定知识单元的成绩随时间降低，用户知识分析单元230可相应地更新用户的成绩。例如，如果用户解答与某个知识单元相关的五个问题并得到所有的正确答案，用户目前对这个知识单元的成绩可以是5/5。但是，用户知识分析单元230可在一年后将用户的成绩的值调整为5/5×(1-0.1×1)。例如，可以将用户知识分析单元230使用的公式概括为“成绩×(1-缩减系数×从成绩的确定开始逝去的时间段(以年计))”。同时，上述公式中的缩减系数可根据已知的记忆丧失曲线确定。
接下来，根据本发明一个实施例的数据库240可存储如下内容：大量的知识单元(优选地，大量的有组织的知识单元)；大量的问题(由此可生成课程)；这些问题的子问题；各个问题或子问题的正确答案；各个解答步骤的解释和提示；关于每个用户对各个知识单元的成绩的信息；等等。
尽管图3示出数据库240被配置为属于教育服务提供系统200，但是根据本领域的技术人员实施本发明的需要，数据库240可被配置为独立于教育服务提供系统200。同时，根据本发明的数据库240包含计算机可读记录介质，并且可不仅仅指狭义上的数据库，而且指广义上的包括基于文件系统等的数据记录的数据库。根据本发明的数据库240甚至可以是简单日志的集合，如果可以从集合搜索和检索数据。
接下来，根据本发明一个实施例的通信单元250可操作用于使能从/至课程生成单元210、知识提供单元220、用户知识分析单元230和数掘库240的数据接收和传输。
最后，根据本发明一个实施例的控制单元260可操作用于控制课程生成单元210、知识提供单元220、用户知识分析单元230、数掘库240和通信单元250之间的数据流。也就是说，根据本发明的控制单元260可控制进入/离开教育服务提供系统200的数据流或者教育服务提供系统200的组件之间的数据流，以便课程生成单元210、知识提供单元220、用户知识分析单元230、数据库240和通信单元250可分别执行它们的特定功能。
课程优化
图5a和5b示出根据本发明一个实施例的优化(生成)特定用户的课程的过程。图5c示出为课程优化而确定的特定用户对各个知识单元的示例性成绩矩阵。下面将参考图5a至5c讨论根据本发明一个实施例的课程优化。同时，在图5a至5c中，蓝色标志表示用户表现出高成绩的知识单元，黄色标志表示用户表现出中等成绩的知识单元，红色标志表示用户表现出低成绩的知识单元。
在下面的描述中，我们假设用于执行课程优化的学习课程是数学。
课程优化导致生成适于学习的问题集合，优选地参考关于用户的年级或学习单元的信息，以便使得用户能够对已经表现出低成绩或中等成绩的知识单元进行强化和分阶段的学习。
参考图5a，用户可解答基于unitA1至E1(即，知识单元)组成的第一问题，unitA1至E1属于四个解答步骤(包括问题解释、公式化、计算和答案确认)的一个(上述解答步骤的细节参见本发明人的韩国专利申请No.2009-36153)。如果用户由于缺少对unitD1的理解而没有得到第一问题的正确答案，用户知识分析单元230可实时地将关于各个知识单元的成绩的信息反映给数据库240，该信息指示用户具有unitA1至C1的良好理解，但是缺少对unitD1的理解。然后，用户可解答基于除unitD1之外的单元(即，unitA1至C1和E1)组成的第二问题。如果用户得到第二问题的正确答案，可将关于各个知识单元的成绩的信息(指示用户对unitA1至C1和E1具有良好的理解)反映给数据库。同时，在得到对第一问题的正确答案之后，用户可解答基于更多知识单元组成的第三问题。根据结果，例如可以反映指示用户已经对unitD1表现出中等成绩和对unitB2表现出低成绩的信息。在经历上述过程几次之后，课程生成单元210可生成如图5b所示的优化课程并将其提供给用户。
同时，例如，为了评估用户对各个知识单元的成绩(用户当前是八年级学生并计划预先学习九年级课程)，通过请求用户解答各种类型的问题，可生成如图5c所示的各个知识单元的成绩矩阵。如从各个知识单元的成绩矩阵可看出，用户需要克服例如K7和K8的知识单元的低成绩以及例如K7的知识单元的中等成绩，以便预先学习九年级的课程，这是因为上述知识单元被认为是预先学习的基础(即，与用于预先学习的知识单元相关联)。
由此，关于特定用户，各个知识单元的成绩矩阵对于课程生成单元210确定彼此紧密关联的各个知识单元的成绩通常为低或中等的情况，或者用户已经完成学习并表现出低或中等成绩的学习单元(或者年级课程)的知识单元与预先学习所需的知识单元相关联的情况是非常重要的。因此，课程生成单元210可参考上述各个知识单元的成绩矩阵生成优化课程。
图7示出根据本发明的用户成绩矩阵的另一个示例。如图7所示，用户对各个知识单元的成绩可通过三维成绩矩阵表示。在这个成绩矩阵中，蓝色的较大圆指示用户已经表现出高成绩的知识单元，其他颜色的较小圆指示用户没有表现出高成绩的知识单元。进一步地，例如，各个知识单元之间的关联关系可基于知识单元所属的知识链的数量确定，并且可通过线的连接表示。
知识链的示例
根据本发明一个实施例，数据库240可存储非常大量的知识链(可称为问题模板)。知识链可存储为与上述的一个或多个知识单元、问题(实际问题)、对各个解答步骤的解释等相关联。图6a至6l是示出数学或科学课程及其相应的知识单元、问题、各个解答步骤的解释等的文本表示。明显的是，根据实施数据库240的本领域技术人员的需要，数据库240可存储与图6a至6l所示不同的大量的知识链及相应的知识单元。
如上所述的根据本发明的实施例可实施为可被各种计算机组件执行的程序指令的形式，并且可存储在计算机可读记录介质上。计算机可读记录介质可包括程序指令、数据文件、数据结构等或其组合。存储在计算机可读记录介质上的程序指令可以是为本发明特别设计和配置的，或者也可以是计算机软件领域的技术人员已知的和可利用的。计算机可读记录介质的示例包括以下：磁介质，例如硬盘、软盘和磁带；光介质，例如只读光盘存储器(CD-ROM)和数字通用磁盘(DVD)；磁光介质，例如软光磁盘；以及特别用于存储和执行程序指令的硬件设备，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和闪存。程序指令的示例不仅包括通过编译器等生成的机器语言代码，而且包括可通过使用翻译器等的计算机执行的高级语言代码。上述硬件设备可改变为执行本发明的操作的一个或多个软件模块，反之亦然。
尽管上述已经结合特定限制(例如，详细组件)以及有限实施例和附图描述本发明，但是这些仅仅用于帮助本发明的通常理解。本发明不限于上述实施例，本发明的技术人员应理解的是，对上述描述的各种改变和修改是可行的。
因此，本发明的精神和范围不受上述实施例的限制，而是通过附加的权利要求及其等同限定。

Claims (16)

1.一种用于基于知识单元提供教育服务的方法，包括以下步骤：
(a)基于用户对至少一个知识单元的成绩生成课程，所述课程包括基于所述至少一个知识单元组成的至少一个问题；以及
(b)将所述至少一个问题提供给所述用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个问题由知识链组成，所述知识链包括与所述至少一个知识单元不同的知识单元。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个知识单元与其他知识单元组织在一起形成表示所述知识单元之间的联系的矩阵。
4.根据权利要求3所述的方法，其中当所述知识单元一起构成知识链时，确定所述联系。
5.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述用户先前响应基于所述至少一个知识单元组成的另一问题而提供的反馈，确定所述用户对所述至少一个知识单元的成绩。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述反馈是对所述另一问题的答案。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述反馈是对用于所述另一问题的各个解答步骤的答案中的一个。
8.根据权利要求5所述的方法，其中基于所述用户提供所述反馈之前所述用户花费的时间量或所述用户使用的提示的数量，进一步确定所述用户对所述至少一个知识单元的成绩。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述用户对所述至少一个知识单元的成绩可随时间减小。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述课程包括多个问题，以及所述多个问题的每个基于所述至少一个知识单元组成。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成课程进一步基于所述至少一个知识单元的年级信息、学习课程信息或学习单元信息。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成课程进一步基于所述问题的难度等级。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述生成课程进一步基于构成所述问题的知识单元的数量。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将表示所述至少一个知识单元的内容提供给所述用户的步骤。
15.一种用于基于知识单元提供教育服务的系统，包括：
(a)课程生成单元，用于基于用户对至少一个知识单元的成绩生成课程，所述课程包括基于所述至少一个知识单元组成的至少一个问题；以及
(b)知识提供单元，用于将所述至少一个问题提供给所述用户。
16.一种计算机可读记录介质，具有存储在其上用于执行权利要求1-14的任一项所述的方法的计算机程序。
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