CN113380108A - 利用数码积木的教育服务提供装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开利用数码积木的教育服务提供装置及方法。本发明提供的教育服务提供装置包括具有固有坐标且用于配置积木的L×M个积木配置部，以及在每个预设时间周期以K(K为2以上的自然数)个线单位扫描所述L×M个积木配置部的主板控制器模块。本发明能够防止识别特定位置上的积木缓慢的问题。

Description

利用数码积木的教育服务提供装置及方法

技术领域

本发明涉及一种利用数码积木的教育服务提供装置及方法。

背景技术

积木是制作成能够堆放的玩具，是从很早以前就已作为儿童玩具非常有人气的物品。

一般来讲孩子们将积木水平配置或垂直堆放以逐渐形成想要的形状，近来将物理空间上的积木和虚拟空间相结合的镜像世界服务受到关注。

目前已经出现了提供底板与积木，识别堆放在底板上的积木使得显示在位于近处的用户终端的服务。

在这种镜像世界服务中，底板具备具有固有坐标的很多积木配置部。因此底板的CPU需要周期性地扫描哪个积木配置部配置有积木，并且积木上是否垂直堆积有其他积木。

有很多积木配置部的情况下，即使使用高价或高配置的CPU，对底板的所有坐标依次扫描的情况下难免发生大量时间延迟，具有预设扫描顺序的情况下堆放在特定位置的积木被延缓识别，因此具有延迟很长时间后显示于画面的问题。

并且，现有编码教育是基于软件实现的。

例如，采用在画面上显示具有起点与终点的路径之类的编码任务信息、相当于个别命令的多个图标，用户根据编码任务信息相应地通过鼠标拖动图标的方式实现。

然而，以低龄学生为对象仅通过鼠标操作提供编码教育服务的情况下，由于长时间使用计算机，因此在教育方面可能反而不优选。

并且，对鼠标操作或网页登录生疏的低龄学生的情况下所述编码教育服务提供方式并不简单。因此对能够以儿童为对象利用五感轻易地提供编码教育服务的要求在不断上升。

发明内容

技术问题

为了解决上述现有技术的问题，本发明提供制造成本低且能够提高堆放在底板的积木的扫描效率，并且还能够进行编码教育的利用数码积木的教育服务提供装置及方法。

技术方案

为了达到如上所述的目的，根据本发明的一个实施例，提供一种教育服务提供装置，其利用数码积木，包括具有固有坐标且用于配置积木的L×M个积木配置部；以及在每个预设时间周期以K(K为2以上的自然数)个线单位扫描所述L×M个积木配置部的主板控制器模块。

所述主板控制器模块可在第一时间点向至少两个列的竖方向或至少两个行的横方向进行扫描。

各所述积木配置部可具有与配置于其的积木电连接的连接部。

所述连接部可包括电源部、数据发送部、数据接收部、ADC部及接地部中至少一个。

所述主板控制器模块与多个连接部之间设有多个多路复用器，一个多路复用器上连接N个连接部，所述主板控制器模块可通过切换所述多个多路复用器以控制在第一时间点通过所述切换确定的多个多路复用器使得分别与N 个连接部收发数据。

在各时间点通过切换确定的多个多路复用器可以是随机确定的。

所述多路复用器可包括配置在所述数据发送部及所述数据接收部与所述主板控制器模块之间的第一多路复用器；以及配置在所述ADC部与所述主板控制器模块之间的第二多路复用器。

所述积木可包括连接到所述电源部、数据发送部、数据接收部及接地部的第一积木；以及具有固有的电阻值且连接到所述电源部、ADC部及接地部的第二积木。

属于所述K个线的各线可以是随机确定的。

根据本发明的另一方面，提供一种教育服务提供方法，其利用具备具有固有坐标且用于配置积木的L×M个积木配置部的底板，包括：(a)在每个预设时间周期以不连续的K(K为2以上的自然数)个线单位生成扫描消息的步骤； (b)将生成的所述扫描消息发送到属于所述K个线的积木配置部的连接部的步骤；(c)判断是否从堆放在积木配置部的积木接收到对所述扫描消息的响应消息的步骤；以及(d)接收到所述响应消息的情况下，将包含于所述响应消息的积木识别信息与发送了所述响应消息的积木配置部的固有坐标通过网络发送到用户终端的步骤。

根据本发明的又一方面，提供一种编码教育服务提供装置，通过网络与用户终端连接，包括：具有固有坐标的多个积木配置部；识别位于所述多个积木配置部上的多个编码积木的主控制器；以及将所述多个编码积木中各编码积木的识别信息及位置信息发送到所述用户终端使得能够判断是否与所述用户终端的画面上输出的编码任务信息相应地配置了所述多个编码积木的通信模块。

技术效果

本发明具有能够利用数码积木提供编码教育的优点。

并且，本发明在每个预设时间周期以不连续的线单位扫描多个积木配置部上是否堆放有积木，因此能够防止识别特定位置上的积木缓慢的问题。

附图说明

图1是示出本发明的一个优选实施例的数码积木教育服务提供系统的示意图；

图2是本实施例的底板的立体图；

图3是示出本实施例的底板的内部构成的示意图；

图4是示出本实施例的积木的立体图；

图5是示出本实施例的积木的内部构成的示意图；

图6是示出本实施例的造型积木的示意图；

图7是说明本发明的一个实施例的积木扫描过程的示意图；

图8是示出本实施例的用于扫描积木的底板的具体构成的示意图；

图9是示出本发明的一个优选实施例的函数、反复次数及命令的定义区域的示意图；

图10示出用户终端的画面上显示的编码任务信息、根据编码任务信息在物理空间配置底板与多个编码积木的过程；

图11是示出本发明的一个实施例的用户终端的构成的示意图；

图12示出本发明的编码积木。

具体实施方式

本发明可进行多种变更，可具有多种形态，以下在附图中示出特定实施例并在说明书中进行具体说明。

但其目的并非将本发明限定于特定的公开形态，因此应理解为包括属于本发明的思想及技术范围的所有变更、等同物及替代物。在说明各附图方面，对类似的构成要素使用了类似的附图标记。

以下参见附图具体说明本发明的实施例。

图1是示出本发明的一个优选实施例的利用数码积木的教育服务提供系统的示意图。

如图1所示，本实施例的系统可包括用户终端100及积木组件102。

本实施例的积木组件102可包括底板110及积木112。

本实施例的积木112能够与底板110电气结合以传输存储于积木112内的数据，因此能够定义为数码积木。

用户终端100与积木组件102的底板110通过网络连接，接收从底板11 0发送的信息。

用户终端100可以是具有触摸屏的移动通信终端、平板电脑，但不限于此，只要是与底板110通信且在画面上显示指定信息的终端则都可无限制地使用。

优选地，用户终端100与底板110可通过蓝牙或WiFi之类的近距离网络连接，但并非局限于此。

图2是本实施例的底板的立体图，图3是示出本实施例的底板的内部构成的示意图。并且，图4是示出本实施例的积木的立体图，图5是示出本实施例的积木的内部构成的示意图。

如图2所示，本实施例的底板110包括多个积木配置部200。

图2示出按9×9提供积木配置部200的底板110。

然而，底板110可包括7×7或5×5的积木配置部200，但不限于此，横及竖方向不同的情况也可属于本发明的范畴。

本说明书中底板110扫描堆放在积木配置部200上的积木并发送给用户终端100，从而可以定义为积木扫描装置。

在本实施例中底板110不仅扫描直接堆放在积木配置部200上的积木，还扫描堆放在积木上的其他积木。

各积木配置部200具有固有坐标值且具有能够与积木112连接的结构。

更具体来讲，积木配置部200可包括与积木112结合的凸起部210及向积木112供电且与积木112收发数据的连接部212。

优选地，连接部212可以以图案形态形成在个别积木配置部200的指定区域，形成在积木112的下端的对应端子400电连接到连接部212的图案。

其中，积木112的对应端子400可以由弹簧销(伸缩探针)构成，可在积木配置部200与积木112中至少一个设置磁铁使得稳定地保持结合状态。

如图4所示，积木112的上部可形成有具有与底板110的连接部212的图案相同的图案的连接部的积木配置部402。

积木112的积木配置部402上可堆放其他积木112。

如图3所示，本实施例的底板110可包括通信模块300、主板控制器模块(以下称为'CPU')302、界面模块304及电源模块306。

通信模块300是用于与其他装置(例如，与用户终端100)进行近距离无线通信(例如，蓝牙通信)的机构。

例如，通信模块300可通过近距离无线通信与用户终端100配对连接。配对连接过程本身是本领域技术人员的公知技术，因此省略对此进行说明。

通信模块300按CPU 302的控制向配对连接的用户终端100发送积木1 12配置的位置信息(即，坐标值)与配置的积木112的识别信息。如上所述，通信模块300除了发送积木112的位置信息、识别信息之外还可以发送高度信息。

其中，当一个积木配置部200上依次堆放有多个积木112的情况下，将积木112的层叠顺序信息定义为高度信息。

CPU 302在底板110上配置有积木112的情况下向积木112供电，从积木112的存储器502获得该积木112的识别信息。

如图5所示，本实施例的积木112可包括MCU 500及存储积木的识别信息的存储器502。

MCU 500在与底板110电连接的情况下接受供电，将存储于存储器502 的自己的识别信息发送到底板110。

积木112配置在底板110的情况下，CPU 302通过通信模块300将配置在指定积木配置部200的积木112的识别信息与积木配置部的位置信息(坐标值)发送到用户终端100。

根据本发明的一个优选实施例，底板110的连接部212可包括电源部、数据发送部、数据接收部、ADC部(模拟-数码变换部)及接地部(GND)中至少一个。

其中，电源部可连接有+5V电源，数据发送部及数据接收部可以是UAR T(通用非同步收发器)Tx/Rx。

根据本发明的一个实施例，底板110与如图4具有伸缩探针的积木112 连接除ADC部以外的其余部分，底板110通过周期性扫描识别哪个位置上堆放有哪种积木112。

另外，如图6所示，本实施例的积木中未被堆放其他积木的多个造型积木分别具有固有电阻值。底板110通过ADC部识别电阻值以识别哪个位置堆放有哪种造型积木。

本实施例的造型积木为表示建筑物的屋顶或顶部等或对应于特定动物的积木，形成为球、圆、三角形、五角形等多个形状，可具有不同的颜色。并且内部含有LED从而能够发光。

如上所述，底板110通过周期性扫描判断积木层叠在哪个位置，以下对本实施例的扫描过程进行具体说明。

本实施例的各积木配置部200执行数据收发(Tx，Rx)及ADC通信，因此底板110具有L×M个积木配置部200的情况下需要L×M×3个端口，如图2 有9×9个积木配置部的情况下需要243个端口。因此同时读取所有积木配置部处的数据或电阻值并发送的情况下难免耗费大量时间。

尤其假设存在(1，1)至(81，81)共81个坐标的情况下，从第一位置起执行扫描的情况下最后一个坐标的积木的识别必然发生相当大的延迟。

为此，根据本发明的一个优选实施例，CPU 302在L×M的积木配置部在每个预设周期以不连续的K(K为2以上的自然数)个线单位扫描积木配置部上是否堆放有积木。

图7是说明本发明的一个实施例的积木扫描过程的示意图。

图7示出在如图2所示的9×9大小的底板110向竖方向以两个线单位进行扫描的过程。

参见图7，CPU 302依次向1/3列、2/4列、5/7列及6/8列的竖方向(列方向)进行扫描。在此虽然不包括9列，但CPU 302可以在扫描6/8后对9/1 列进行扫描。

在下一时间点，如上同时扫描的列的组合可变成与之前的扫描组合不同。根据本实施例，可随机确定各时间点扫描的线。

以上说明了同时扫描两个列的组合的情况，但可以不限于此，对两个行的组合向横方向进行扫描也可以属于本发明的范畴。

根据本实施例，优选地，K个(其中，K是2以上的自然数)线可以是如上彼此不连续的线。

这是因为依次扫描连续的线的情况下，可能发生对应于特定线的积木识别得慢的问题。

图8是示出本实施例的用于扫描积木的底板的具体构成的示意图。

如图8所示，本实施例的底板110的CPU 302通过多个多路复用器(MU X)800与各积木配置部200的连接部212连接。

多路复用器800可连接在CPU 302的多个端口之一。

如图8所示，一个多路复用器800连接在多个积木配置部200的连接部 212。

图8示出一个多路复用器800上连接着4个积木配置部200的连接部21 2，但这只是一例而已。

优选地，本实施例的多路复用器800可以是用于UART通信的多路复用器，用于UART通信的多路复用器连接到连接部212的UART Tx部与Rx 部。

在第一时间点为了执行扫描过程，CPU 302将扫描消息发送到多个多路复用器中的一个。

堆放有积木的积木配置部200的数据发送部将扫描消息发送到积木112，积木112的MCU 500将存储于存储器502的积木的识别信息作为对扫描消息的响应发送到底板110。

积木配置部200的数据接收部接收积木的识别信息，多路复用器将接收的识别信息发送到CPU 302。

上述过程是积木上堆放有其他积木的情况下也相同地执行的动作。

在第二时间点CPU 302通过切换动作通过其他多路复用器相同地执行上述过程。切换动作在底板110被供电期间周期性地反复执行。

在图7的例示中，具有L×M个积木配置部200的情况下，以线单位扫描时，对一列的M个连接部212进行扫描，之后对三列的M个连接部212进行扫描。

以下说明在L×M的底板110一个多路复用器不连接到L或M个连接部的情况进行说明。

根据本发明的另一优选实施例，根据多路复用器800的配置，一个多路复用器800可与比M个连接部212更小个数的连接部212连接。

这种情况下，对属于一个列的M个连接部212中一部分以外的连接部2 12进行扫描，对其余连接部212可在其他时间点进行扫描。

假设本实施例的CPU 302与多个连接部212之间设有多个多路复用器8 00且一个多路复用器与N个连接部连接。

其中，底板110的CPU 302切换多个多路复用器800以控制使得在第一时间点由通过切换确定的多个多路复用器(所有多路复用器中的一部分)分别与N个连接部收发数据。

在此，在各时间点通过切换确定的多个多路复用器是随机确定的。

参见图7，假设一个多路复用器800上连接4个连接部212的情况下，可假设各列的9个连接部212中1行至4行、5行至8行分别连接到一个多路复用器，向最后一行(9行)的横方向(列方向)有4个连接部212连接到一个多路复用器。这种情况下，一个连接部212，即最后一个具有坐标(9，9)的连接部212可直接连接到CPU 302。

这种情况下，CPU 302控制使得在第一时间点由连接到向一列的竖方向配置的8个连接部212的两个多路复用器800执行扫描动作，并且控制使得由连接到向一列的竖方向配置的8个连接部212的两个多路复用器800执行扫描动作。

根据本实施例，可以向各列的竖方向随机选择多路复用器进行扫描之后，向9行的横方向选择两个多路复用器执行扫描动作。

虽然图中没有示出，但多路复用器800还可以包括用于ADC通信的多路复用器。这种情况下，一个多路复用器相比于用于UART通信的情况可连接到更多数量的ADC部。

根据本发明的一个优选实施例，可在底板110配置积木112提供编码教育服务。

以下对通过本实施例的底板110提供编码教育服务的过程进行具体说明。

如图1所示，用户终端100通过网络连接于服务器104接收编码任务信息。

其中，网络可包括有无线网络、移动通信网。

编码任务信息是需要用户通过依次执行命令完成的课题。

服务器104从用户终端100接收到编码任务信息提供请求的情况下，发送多个编码任务信息及对应于各编码任务信息的多个命令、函数信息及个别命令或函数的反复次数信息。并且，服务器104还把编码过程中所需的竞猜题信息等发送到用户终端100。

用户终端100从服务器104接收编码任务信息并显示在画面上。

服务器104可以是一般的应用商店服务器，用户终端100也可以提前下载安装本实施例的编码教育所需的应用程序。

下载的应用程序中可含有不同难易度的编码任务信息及与之相关的信息。

为了提供编码教育服务，本实施例的积木112可包括移动积木、跳跃积木、推动积木、爬行积木、旋转积木、延长积木、放大积木、缩小积木、翻转积木及透明积木与动作命令积木。

并且，积木112可包括NFC积木、按键积木、电机积木、触摸积木、开关积木、齿轮积木、语音识别积木、LED积木及结束积木之类的功能积木、以及颜色积木。

其中，结束积木是与编码任务对应地配置编码积木后与最后编码积木邻接地配置的积木。

用户终端100在从底板110接收到结束积木配置信息的情况下，判断与编码任务信息对应的编码是否已正确完成。

动作命令积木及颜色积木中个别积木112可设置有对应于各动作或颜色的属性，或者也可以利用编码卡将卡电气接触到用户所需的积木112或以标签方式设置为动作命令积木或颜色积木。

在此，编码卡与积木112结合的情况下，积木112的MCU 500识别编码卡并传递到底板110。

以下为了便于说明，考虑到利用编码卡确定积木的属性或积木本身被确定属性而将积木定义为编码积木。

本实施例的编码积木可参见图12。

根据本发明的一个优选实施例，通过将如上所述的积木配置在底板提供编码教育服务。

根据本实施例，底板110设定有定义函数的第一轴、定义反复次数的第二轴及定义命令的第三轴，使得能够对编码任务信息准确编码，并且进行对循环语句或调取函数的教育。

图9是示出本发明的一个优选实施例的函数、反复次数及命令的定义区域的示意图。

图9示出5×5底板110。

参见图9，L×M底板110从最上端起向横或竖方向依次区分为函数定义区域900、虚拟区域902、命令定义区域904、反复次数定义区域906及输入区域908。

函数定义区域900是配置用于定义函数的积木的区域，可以以垂直层叠多个编码积木后在上端配置造型积木的方式定义一个函数。在本发明中将被识别为电阻值的造型积木定义为函数积木。

根据本实施例，提供具有多个形状的造型积木，可通过不同形状的各造型积木定义不同的函数。

虚拟区域902是用于物理区分函数定义区域900与命令定义区域904的区域。

命令定义区域904是配置用于结束编码任务的编码积木或函数积木的区域。

反复次数定义区域906是用于定义配置在命令定义区域904的编码积木或函数积木的反复次数的区域，可以以与编码积木或函数积木邻接地配置NF C积木并在其上部堆放数字标签的方式定义指定编码积木或指定函数的反复次数。

输入区域908是配置用于解答竞猜题的NFC标签的NFC积木、用于给出指定条件的情况下确定多个条件中一个的触摸积木等的区域。

根据本实施例，用户根据编码任务信息在底板110配置编码积木等的情况下，底板110以如上所述的不连续的线单位进行扫描以识别编码积木、函数积木、NFC积木或NFC卡等堆放在哪个位置。

图10示出用户终端100的画面上显示的编码任务信息1000、根据编码任务信息相应地在物理空间配置底板110与多个编码积木的过程。

图10示出依次在命令定义区域904的最左侧配置右移编码积木、下移编码积木、右移编码积木及下移编码积木，配置结束积木1010。

如图10配置编码积木的情况下，在编码任务的路径上角色从起点移动到对应于上述编码积木的配置的位置。

然而，对应于上述编码积木的配置的最终位置不是终点，因此角色重新回到原位置。

图11是示出本发明的一个实施例的用户终端的构成的示意图。

如图11所示，本实施例的用户终端可包括处理器1100、存储器1102及通信部1104。

处理器1100可包括能够运行计算机程序的CPU(central processing unit) 或其他虚拟机等。

存储器1102可包括固态硬盘驱动器或拆卸式存储装置之类的非易失性存储装置。拆卸式存储装置可包括小型闪存单元、USB记忆棒等。存储器11 02还可以包括各种随机访问存储器之类的易失性存储器。

这种存储器1102中存储处理器1100能够运行的程序命令。

存储于存储器1102的程序命令也可以是为本发明而特别设计及构成的，或者是软件领域的普通技术人员公知使用的。程序指令例不仅包括通过编译器得到的机器代码，还包括能够通过计算机运行的高级语言代码。

通信部1104是与底板110通信的模块，底板110以不连续的线单位周期性地进行扫描接收识别到的积木的识别信息及位置信息。

根据本实施例，底板110中预设有函数定义区域、反复次数定义区域及命令定义区域等，这表示预设有各区域的积木配置部的坐标。

用户终端100接收配置在底板110的各编码积木的识别信息及坐标信息，并且可识别编码积木配置在上述区域中的哪个区域。

上述本发明的实施例是为了例示的目的而公开的，本发明所属技术领域的普通技术人员可在本发明的思想与范围内进行多种修正、变更、附加，这种修正、变更及附加应被视为属于所附权利要求范围。

Claims (11)

1.一种教育服务提供装置，其利用数码积木，包括：

L×M个积木配置部，其具有固有坐标，用于配置积木；以及

主板控制器模块，其在每个预设时间周期以K个线单位扫描所述L×M个积木配置部，K为2以上的自然数。

2.根据权利要求1所述的教育服务提供装置，其中，

所述主板控制器模块在第一时间点向至少两个列的竖方向或至少两个行的横方向进行扫描。

3.根据权利要求1所述的教育服务提供装置，其中，

各所述积木配置部具有与配置于其的积木电连接的连接部。

4.根据权利要求3所述的教育服务提供装置，其中，

所述连接部包括电源部、数据发送部、数据接收部、ADC部及接地部中至少一个。

5.根据权利要求3所述的教育服务提供装置，其中，

所述主板控制器模块与多个连接部之间设有多个多路复用器，一个多路复用器上连接N个连接部，

所述主板控制器模块通过切换所述多个多路复用器以控制在第一时间点通过所述切换确定的多个多路复用器使得分别与N个连接部收发数据。

6.根据权利要求5所述的教育服务提供装置，其中，

在各时间点通过切换确定的多个多路复用器是随机确定的。

7.根据权利要求5所述的教育服务提供装置，其中，所述多路复用器包括：

第一多路复用器，其配置在所述数据发送部及所述数据接收部与所述主板控制器模块之间；以及

第二多路复用器，其配置在所述ADC部与所述主板控制器模块之间。

8.根据权利要求4所述的教育服务提供装置，其中，所述积木包括：

第一积木，其连接到所述电源部、数据发送部、数据接收部及接地部；以及

第二积木，其具有固有的电阻值且连接到所述电源部、ADC部及接地部。

9.根据权利要求1所述的教育服务提供装置，其中，

属于所述K个线的各线是随机确定的。

10.一种教育服务提供方法，其利用具备具有固有坐标且用于配置积木的L×M个积木配置部的底板，包括：

(a)在每个预设时间周期以不连续的K个线单位生成扫描消息的步骤，K为2以上的自然数；

(b)将生成的所述扫描消息发送到属于所述K个线的积木配置部的连接部的步骤；

(c)判断是否从堆放在积木配置部的积木接收到对所述扫描消息的响应消息的步骤；以及

(d)接收到所述响应消息的情况下，将包含于所述响应消息的积木识别信息与发送了所述响应消息的积木配置部的固有坐标通过网络发送到用户终端的步骤。

11.一种编码教育服务提供装置，通过网络与用户终端连接，包括：

多个积木配置部，其具有固有坐标；

主控制器，其识别位于所述多个积木配置部上的多个编码积木；以及

通信模块，其将所述多个编码积木中各编码积木的识别信息及位置信息发送到所述用户终端使得能够判断是否与所述用户终端的画面上输出的编码任务信息相应地配置了所述多个编码积木。

Images