CN1437143A - 学习系统 - Google Patents

Abstract

一种包括服务器和用户终端的学习系统，用于给用户授课和评价用户。该系统有服务器和用户终端，服务器有存储至少一种教材的存储单元和发送所述教材到用户终端的发送单元，用户终端有从服务器接收所述教材的接收单元；给用户显示接收教材的显示单元；识别用户运动的识别单元；和发送所述识别运动的发送单元，其中服务器还有从用户终端接收该运动的接收单元；和基于该运动评价用户学习状况的评价单元。

Description

学习系统

技术领域

本发明涉及学习系统，具体涉及这样一种学习系统，提供诸如TV/互联网的教育软件或授课的教材，与用户进行双向通信和监测用户的学习状况，以便自动评价教材的适用性。按照这种学习系统，可以更容易和有效地实现利用IT的授课。

背景技术

利用教材(例如，录像磁带或CD的存储媒体，或利用信息技术(IT)的网络授课大纲)的常规远距离学习系统是针对大量人群(例如，学校，班级或每个学生)，每个用户在他方便的时间和方便的地方使用这些教材，因此，这种常规的学习系统评价各个用户的理解程度和管理学习成绩是很困难的，例如，用户的理解程度和学习进步。

此外，在利用教材的常规远距离学习系统中，频繁地对用户进行教材考试和让用户提交有关教材的报告是困难的。所以，该学习系统不能评价各个用户的理解程度和不能管理学习成绩，例如，用户的理解程度或学习进步。即使这种常规的学习系统利用IT进行考试，这种考试是一种像真伪测试或多项选择测试这样的统一测试，因此，该学习系统不能根据这种测试有效和准确地评价和管理用户的学习成绩。同样，利用IT的常规学习系统不能有效地评价和管理用户提交的报告或答案。

在常规教材或TV的授课中，没有一种有效的学习系统，用于收集与教材有关的案例数据。

在常规教材或利用IT的网络授课环境中，没有一种可以评价和管理教材，讲义和练习是否适合于各个用户的系统。此外，在常规教材或利用IT的网络授课中，没有一种可以有效评价和管理用户表现的系统。

而且，在这种常规教材或利用IT的网络授课中，用户仅能利用有限的教材或网络授课。

此外，在常规教材或利用IT的网络授课环境中，学习系统不能进行实验类型的教育或对它的评价，例如，车间实习。

发明内容

本发明的目的是提供一种学习系统，在用户听课的同时收集用户的数据，以便自动评价和管理收集的数据。换句话说，本发明的目的是一种在利用IT的教材或网络授课环境中给用户提供教材的学习系统，该教材包括狭义的“教材”和利用IT的其他教育工具或网络授课，用于自动评价和管理用户的理解程度和授课进展。

为了实现上述的目的，按照本发明的学习系统包括：服务器和至少一个用户终端，用户终端经网络连接到所述服务器，其中服务器包括：

存储装置，用于存储至少一种教材；和

发送装置，用于经网络发送所述教材到用户终端，

该用户终端包括：

接收装置，用于经网络从服务器接收所述教材；

呈现装置，用于给用户呈现接收的教材(即，呈现任何可感知的信息，例如，声音，图像，动画，或利用教材的布莱叶点字(盲文))；

识别装置，在给用户呈现任何可感知信息的同时，识别用户的运动；和

发送装置，用于发送所述识别的用户运动；

其中服务器还包括：

接收装置，用于经网络从用户终端接收该运动；和

评价装置，基于实时的所述运动，评价所述用户的学习状况(例如，专注程度)。

按照本发明，可以从客户侧实时地发送用户的学习状况到服务器侧，以便实时地正确评价各个用户的学习状况，而在诸如网络授课的常规远距离学习系统中，以往没有评价或了解用户的学习状况。该系统可以利用各种网络，例如，互联网，有线电视网或卫星广播网，并可以利用各种通信线路，例如，用户电话线(ISDN或ASDL)或专用线(光纤)。由于教材的文件长度相对地大，最好是，该系统的通信是借助于高速网，例如，宽带互联网，卫星广播网，或地面广播网。然而，该系统的通信可以经相对低速网的上行链路，因为上行链路数据是相对地小。例如，该系统的服务器可以经卫星广播网的下行链路发送数据(通常是教材)。与此对比，该系统的用户终端可以经互联网的上行链路发送数据。

在按照本发明优选实施例的学习系统中，所述识别装置至少包括选自下列装置组中的一个装置，该装置组包括：获取用户图像的装置，获取用户话音的装置，和监测与所述用户终端相关的一个或多个I/O设备输入状态的装置。

按照本发明的这个实施例，可以更准确和容易地评价每个用户的学习状况。例如，该学习系统提示用户产生某个动作(例如，举右手，发出任何声音，或选择一个无线电按钮)，并利用摄像机或任何输入装置获取响应于该指令的运动状况，因此，该学习系统可以容易和确定地掌握用户是否认真或严肃地听课。

在按照本发明另一个实施例的学习系统中，所述用户终端还包括：

识别装置，在呈现教材之前获取用户的个人标识信息；和发送装置，用于经网络发送获取的个人标识信息到所述服务器。

所述服务器包括：接收装置，用于从用户终端接收所述个人标识信息。

按照本发明的这个实施例，该系统从用户接收个人标识信息，基于个人标识信息并参照准备的数据库，鉴别各个用户，该数据库存储各种个人标识信息(例如，预定的记帐ID和与各个ID相关的口令)，从而基于该鉴别信息确定是否发送所述教材。只有当用户被准许接收教材时，该系统才发送该教材到该用户。该系统可以利用ID和口令向接收所述教材的用户收取预定的费用，费用是根据各种教材分别确定的。

在按照本发明另一个实施例的学习系统中，用户终端中的所述识别装置至少包括一个生物测量传感器(例如，识别或核对指纹，虹膜，话音模式，手写体，视网膜或面部形状等)。

按照本发明的这个实施例，传感器获取的生物测量数据(例如，指纹，虹膜，话音模式)对于每个用户是唯一的，利用它可以更容易和准确地识别用户。

在按照本发明另一个实施例的学习系统中，所述用户终端还包括：

呈现装置，用于呈现一个或多个为各种教材准备的预定问题，提示用户对所述预定问题输入一个或多个答案或报告以测量他的理解程度；

接收装置，用于从用户接收对所述一个或多个预定问题的所述一个或多个答案或报告；和

发送装置，用于经网络发送所述一个或多个答案或报告到所述服务器，

其中所述服务器还包括：评价装置，用于从所述用户终端接收所述答案或报告，并基于所述答案或报告，评价用户的理解程度。

在按照本发明另一个实施例的学习系统中，服务器中所述评价装置包括：确定所述答案或报告是否包含预定一个或多个关键字的评价装置，关键字表示用户对所述教材的理解程度或成绩，并基于包含的关键字和所述关键字的评分标准，评价用户的理解程度。

在按照本发明另一个实施例的学习系统中，服务器中所述评价装置包括：确定是否存在一个或多个子关键字的确定装置，子关键字表示各个关键字邻近的各个关键字(例如，“邻近”表示包含关键字的句子，单元或段落内的区域，或预定字数，短语或句子内的区域)，并基于找到的子关键字和/或所述子关键字的评分标准(例如，评分是基于各个子关键字预定的重要性和/或各个子关键字的位置(即，计算出从关键字到子关键字的距离))，评价用户的理解程度。

在常规的教育环境中，指导员或教师用手工方式给每份答卷评分和评价每个报告，此外，教师还进行口试以评价每个学生。然而，按照本发明的这个实施例，基于包含每个用户原文或演讲的回答(例如，论文考试的回答或报告)，该系统可以容易和可靠地评价学习者的理解程度或学习活动。

附图说明

图1是常规学习环境的方框示意图；

图2是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图；

图3是常规学习环境评价方案的方框示意图；

图4是按照本发明学习系统实现的学习环境评价方案的方框示意图；

图5是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图；

图6是按照本发明学习系统的基本配置方框图；

图7是关键字，子关键字及其点数分配的表格。

图8是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图；和

图9是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图。

具体实施方式

参照附图描述按照本发明几个优选实施例的学习系统。

图1是常规学习环境的方框示意图。如图1所示，在常规的学习环境中，教师通常利用教材，例如，学校教科书，给教室中的学生授课，另一方面，学生参照所需教材听课。就是说，授课和教材是分别提供给学生且分别处理的。因此，在常规的学习环境中，教师不能充分地利用教材。

图2是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图。如图2所示，按照本发明，教师或指导员的职责是把数字信息形式的讲义结合到教材中，例如，视频材料。这种包含数字化讲义的教材经网络(例如，互联网或卫星广播网，等等)以广播形式或基于点播电视(VOD)方式提供给每个学生。

图3是常规学习环境评价方案的方框示意图。如图3所示，在常规的学习环境中，教师分别评价学生作业和教材，而学生也分别评价教师和教材。因此，至今不能评价包括教师活动和教材在内的学习环境。

图4是按照本发明学习系统实现的学习环境评价方案的方框示意图。如图4所示，按照本发明，教师或指导员的职责是把数字信息形式的讲义结合到教材中，例如，视频材料，因此，利用这种教材可以充分评价学习环境或教育环境。

图5是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图。如图5所示，按照本发明，常规的多数人教育可以有效地被该学习系统所代替。因此可以减轻教师的负担。换句话说，教师可以从常规的“多数人教育”转换成“少数人教育”，例如，小教室中的面对面授课。

图6是按照本发明学习系统的基本配置方框图。如图6所示，该学习系统包括：服务器100和至少一个用户终端，用户终端经网络180连接到服务器100。服务器100包括：至少存储一种教材的存储装置110；传输控制器120，用于管理所述教材的信息经网络180传输到用户终端；和外部接口130，与任何的外部装置进行通信，例如，用户终端，以便交换诸如教材的信息。

用户终端200(例如，PC，STB或交互式TV)包括：外部接口210，用于与任何的外部装置进行通信，例如，服务器，以便交换诸如教材的信息；显示装置230，利用来自所述接收教材的可视数据显示图像；和扩音器232，利用来自所述接收教材的音响数据播放声音。用户终端200还包括：运动识别部分240，用于获取摄像机记录或鼠标或键盘输入的数据，以便识别用户的运动。

运动识别部分240识别的用户运动经网络180发送到所述服务器100，所述服务器100接收和存储它们到数据库中。服务器100还包括：评价部分140，基于所述接收的用户运动，评价用户的学习成绩，态度，科学成就，或专注程度。每个用户的评价结果存储在存储装置110中。

服务器100和用户终端还包括：CPU，RAM，ROM，辅助存储装置，和I/O端口(未画出)。该学习系统中的部件可以是预制的软件模块，即，程序。当然，所述存储装置和辅助存储装置可以存储任何接收的数据或任何处理后的数据，建立任何所需的数据库。

已经研制了获取人体运动的各种运动识别技术，例如，利用运动图像或没有运动图像。例如，一种实现这个目的的技术是把标识符标记粘贴到人体上，并利用摄像机获取运动图像。或者，另一种技术是利用摄像机仅仅记录人体运动和从关节的角度信息提取特征，并基于提取的特征识别人体的运动。一种没有运动图像的技术是粘贴旋转传感器和/或加速度传感器，并检测人体各个部分(例如，臂，手，或头)的运动方向和加速度，并基于检测到的信息识别人体的运动。有不同类型识别用户活动的方法。例如，鼠标，键盘或触摸屏的I/O装置与所述用户终端相关或相连接，利用它们可以监测I/O装置的输入状态以识别用户的运动(即，任何的活动)。本领域专业人员熟知上述这些技术，方法，和装置。

此外，为了准确地掌握各种因素(例如，用户的目的，使用频率，学习成绩，进步，或学习环境(例如，年龄，学习背景，或位置))，按照本发明的学习系统可以监测该系统与用户之间的双向通信，并参照给定的数据库以评价该教材是否适合于用户。

按照本发明的学习系统还可以包括：鉴别装置，基于各种因素(例如，带口令的记帐ID，指纹，声谱图，手写体，或面部特征)，并参照鉴别数据库鉴别所述用户；和评价装置，基于各种因素(例如，每个预定时间内点击或键入I/O装置的次数频率，用户点头表示明白的运动，用户摇头表示不理解的运动，或用户的话音变化，等等)，评价每个用户听课时的认真程度。

按照本发明的学习系统可以评价教材是否适合于给定的教育水准，并可以建立和管理包括教材，教材内容，其他教育信息(例如，课程成就，问题，回答问题的速度，测试分数，报告作业，报告内容，或报告提交状况，等等)在内的数据库，以及可以询问第三方评价代理机构的评价结果，以便利用其他用户的一般大众给出的结果和数据库中存储的其他教育信息。

按照本发明的学习系统可以进行真伪测试或选择测试，也可以进行更复杂的测试，例如，通过敲击键盘的论文测试或报告，以便评价常规人工智能的测试答案，可以检查答案或报告中字符，关键字或子关键字的数目或位置，这些字符，关键字或子关键字代表该系统所提供课程的学习成绩，或参照数据库从答案中提取语义。

图7是关键字，子关键字及其点数分配的典型表格。这个表格表示在信息处理课程的论文测试(“请列出一些中断并给予解释”)答案中所建议的关键字和子关键字。该学习系统可以参照此表给用户提交的考试评分。

按照本发明的学习系统还可以让用户讲述有关课程，以便获取讲述时的用户图像，由此评价其表达能力和交流技巧以及使用AI的学习成绩。

此外，该学习系统还可以收集包括每个用户学习经历在内的学习数据，并基于鼓励学习的数据库给各个用户提供咨询。

此外，根据对用户的评价，该学习系统可以提供实验类型的讲义或教材，例如，实验室训练或实验课程。

该学习系统还可以收集评价案例以构造供用户浏览的数据库。该学习系统还可以向浏览评价案例或下载教材的用户收取费用，其方法是，该系统利用口令鉴别ID。

按照用户的要求，该系统还可以从第三方的其他教育数据库和自己的数据库中搜索合适的教材，把选取的教材提供给用户。

该系统还可以提示用户输入与所需教材主题或评价有关的关键字(例如，领域，内容，等级，语言，课程计划，教材数量或媒体)，以便从数据库中搜索适用的内容提供给用户。

为了在世界范围内利用这种学习系统，可以想到的是，该系统可以连接到机器翻译系统，以便在国外获取丰富的教材或评价。

应当注意，在该学习系统中，利用IT的数字化课程结合到教材中。

图8是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图，图9也是按照本发明学习系统实现的学习环境的方框示意图。如图8和图9所示，该学习系统可以利用ID和给各个用户预先指定的口令识别和管理每个用户，并可以根据需要收取费用。该学习系统还可以包括：识别装置，借助于带口令ID以外的任何技术(例如，数字式签名，面部识别，或指纹等)，可以更准确地识别各个用户。

该学习系统还可以包括：评价装置，把任何的信息(例如，口试结果，或普通测试结果)添加到数据库中，以便总体上评价各个学生的学习活动。

用户终端通常是PC，但也可以是专用的终端，TV，STB。或具有WAP能力的蜂窝电话。

该学习系统可以配置成反馈学习成绩(即，分数)和/或基于各个用户学习成绩的忠告。或者，该学习系统可以配置成提示用户输入对学习系统或这个系统所提供讲义或教材的评价，并把学习成绩提供给大学或第三方，由他们对该信息作进一步的评价或由他们对评价作出反映或提出忠告。

工业应用

按照本发明的装置具有以下的优点：

(1)该系统可以容易和频繁地进行测试，以便有效和及时地评价各个用户的学习成绩。

(2)该系统利用IT的自动评价功能，可以在短时间内评价学习成绩。所以，教师或指导员可以利用这个系统给每个学生提出合适的忠告并提供合适的教材或讲义。此外，教师或指导员可以获得评价结果，以便利用该评价结果正确地辅导各别学生。

(3)基于对教材和/或与教材相关的学习成绩的评价，教师或指导员可以从数据库中选取最佳的教材。

(4)教师可以从沉重负担的常规“多数人教育”转换成“少数人教育”，例如，小教室中的面对面授课。

上述的系统是用于举例说明。因为便于解释，本发明的特征主要描述为系统，即，装置，然而，应当明白，本发明可以是对应于系统的方法，体现方法的程序和存储程序的存储媒体。所以，应当知道，本领域专业人员能够设计出各种不同的实施例，虽然此处没有明显地展示或公开，但是这些实施例体现了本发明的原理，因此，它们是在本发明的精神和范围内。虽然该系统描述成部件或功能，它们分布成服务器与客户PC之间的分布计算方式，但可以集成到一个服务器中，并可以重新进行配置。

Claims (7)

1.一种学习系统，包含服务器和至少一个用户终端，用户终端经网络连接到所述服务器，其中该服务器包括：

存储装置，用于存储至少一种教材；和

发送装置，用于经网络发送所述教材到用户终端，

该用户终端包括：

接收装置，用于经网络从服务器接收所述教材；

呈现装置，用于给用户呈现接收的教材；

识别装置，在给用户呈现教材的同时，识别用户的运动；和

发送装置，用于发送所述识别的用户运动；

其中该服务器还包括：

接收装置，用于经网络从用户终端接收该运动；和

评价装置，基于所述运动，评价所述用户的学习状况。

2.按照权利要求1的系统，其中所述识别装置包括：

选自下列装置组中的至少一个装置，该装置组包括：获取用户图像的装置，获取用户话音的装置，和监测与所述用户终端相关的一个或多个I/O设备输入状态的装置。

3.按照权利要求1的系统，其中所述用户终端还包括：

识别装置，在呈现教材之前获取用户的个人标识信息；和发送装置，用于经网络发送获取的个人标识信息到所述服务器，

其中所述服务器包括：接收装置，用于从用户终端接收所述个人标识信息。

4.按照权利要求3的系统，其中用户终端中的所述识别装置包括：生物测量传感器。

5.按照权利要求1的系统，其中所述用户终端还包括：

呈现装置，用于呈现为各种教材准备的一个或多个预定的问题，提示用户对所述预定问题输入一个或多个答案或报告以测量他的理解程度；

接受装置，从用户接受对所述一个或多个预定问题的所述一个或多个答案或报告；和

发送装置，用于经网络发送所述一个或多个答案或报告到所述服务器，

其中所述服务器还包括：

评价装置，用于从所述用户终端接收所述一个或多个答案或报告，并基于所述答案或报告，评价用户的理解程度。

6.按照权利要求5的系统，其中服务器中所述评价装置包括：确定所述答案或报告是否包含预定一个或多个关键字的评价装置，关键字表示用户对所述教材的理解程度，并基于包含的关键字和所述关键字的评分标准，评价用户的理解程度。

7.按照权利要求6的系统，其中服务器中所述评价装置包括：确定是否存在一个或多个子关键字的确定装置，子关键字表示各个关键字邻近的各个关键字，并基于找到的子关键字和所述子关键字的评分标准，评价用户的理解程度。

Images