JP2017040910A

JP2017040910A - 接続された玩具を使用する教育システム

Info

Publication number: JP2017040910A
Application number: JP2016119003A
Authority: JP
Inventors: カムミンラウエルビン; Kam Ming Lau Erwin; チスムユサム; Sam Chi Sum Yu
Original assignee: Smart Kiddo Education Ltd
Current assignee: Smart Kiddo Education Ltd
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: US20170053550A1; CN106468948A; WO2017028571A1; JP6508484B2; HK1204748A2

Abstract

【課題】学生のための新しい接続された玩具を使用する教育システムを提供する。
【解決手段】プログラミングのための複数のオートメーションデバイス、タブレットコンピュータ、データサービスセンターを備える教育システムであって、タブレットコンピュータは、ドラッグアンドドロップ視覚的プログラミング言語と前記複数のオートメーションデバイスとを統合し、ロボティクス及びコンピュータ言語教育ツールに変えるために使用され、データサービスセンターは、データサービスサポートを提供するために使用される、教育システム。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般にコンピュータプログラミング教育ツールに関し、詳細には、プログラミングのための複数のオートメーションデバイス、タブレットコンピュータ及びデータサービスセンターからなる教育システムに関する。

コンピュータ技術は、我々の近代文明の基礎である。それは教育の新しい方法になっている。将来は、効果的及び効率的に学習することができる我々の次世代の掌中にある。さらに、ワイヤレスネットワーキング及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を介して接続される玩具の増加とともに、これらの玩具をコンピュータ技術による教育器具として利用する機会がある。

したがって、学生のための新しい教育システムの開発が必要である。

本開示の一態様によれば、教育システムが開示される。教育システムは、プログラミングのための複数のオートメーションデバイス、タブレットコンピュータ、データサービスセンターを備え得、タブレットコンピュータは、複数のオートメーションデバイスをロボティクス及びコンピュータ言語教育ツールに変えるために、ドラッグアンドドロップ視覚的プログラミング言語と複数のオートメーションデバイスとを統合するために使用され、データサービスセンターは、データサービスサポートを提供するために使用される。

本開示の代替又は追加の態様によれば、教育システムが開示される。教育システムは、プログラミングのための複数のオートメーションデバイス、タブレットコンピュータ、データサービスセンターを備え得、タブレットコンピュータは、複数のオートメーションデバイスをロボティクス及びコンピュータ言語教育ツールに変えるために、ドラッグアンドドロップ視覚的プログラミング言語と複数のオートメーションデバイスとを統合するために使用され、データサービスセンターは、データサービスサポートを提供するために使用され、タブレットコンピュータは、ワイヤレス通信を介して複数のデバイスと通信し、データサービスセンターは、インターネットを介してタブレットコンピュータと通信し、複数のオートメーションデバイスは様々な玩具であり、データサービスセンターは、サーバベースデータサービスセンター又はクラウドベースデータサービスセンターであり、少なくともサーバを備え、各オートメーションデバイスは、ＣＰＵ、ワイヤレストランシーバ、複数のアクチュエータ、複数の補助ハードウェア、少なくとも一つのインジケータ、複数のセンサー及び赤外線放出器を備え、ワイヤレストランシーバ、複数のアクチュエータ、複数の補助ハードウェア、少なくとも一つのインジケータ、複数のセンサー及び赤外線放出器は、ＣＰＵと電気的に接続され、ワイヤレストランシーバは、タブレットコンピュータからコマンドを受信し、タブレットコンピュータにセンサー情報を送るために使用され、ワイヤレストランシーバはＷｉＦｉトランシーバ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバであり、複数のアクチュエータは、オートメーションデバイス及びオートメーションデバイスの駆動ホイールの移動を生じさせるために使用され、複数の補助ハードウェアは、赤外線放出器及び少なくとも一つのインジケータを制御するために使用され、複数のセンサーは、オートメーションデバイスの状況を検出するために使用され、カメラ、赤外線レーダー、マイクロフォン、超音波検出器及び重量検出器を備え、タブレットコンピュータは、視覚的プログラミング言語（ＶＰＬ）インタープリタを格納するソフトウェアアプリケーション、ワイヤレストランシーバ及びいくつかの変換器を備え、ソフトウェアアプリケーションは、オートメーションデバイスにおいて新しい教育機能を実装することができ、異なるタブレットコンピュータ上で異なるソフトウェアアプリケーションが実行され、異なるソフトウェアアプリケーション上に異なるＶＰＬプログラムが書き込まれ得、視覚的プログラミング言語インタープリタは少なくともコンピュータ言語をサポートすることができ、タブレットコンピュータにおいて視覚的プログラミング言語ブロックを通して視覚的プログラミング言語プログラムが構築され得、視覚的プログラミング言語プログラムは、オートメーションデバイスの有意味なアクションをトリガするためにオートメーションデバイス中に組み込まれ得、変換器は、視覚的プログラミング言語ブロックの機能を異なる命令セット中の異なるオートメーションデバイスにマッピングすることができ、サーバは教育機能の情報を保存し、情報は、日時及び会場とともにコース、各コースのレッスン、レッスンのインスタンスとしてのクラスを含み、レッスンはステンシル及びノートを有し、クラスは、ユーザのホームワーク又は宿題及び教師の評定を保存し、レッスンが特定のユーザのためにいつ行われているかを示す日付及び時間データを伝え、視覚的プログラミング言語プログラムは、サーバに記憶され、ユーザによってダウンロードされ得る。

他の利点及び特徴は、添付の図面とともに読み取られるとき、以下の詳細な説明から明らかになろう。

開示される教育システムのより完全な理解のために、添付の図面においてより詳細に示された実施形態への参照が行われるべきである。

本開示の教示に従って構成された教育システムの一実施形態である。本開示の教示による視覚的プログラミング言語プログラムの一実施形態である。

図面は必ずしも一定の縮尺であるとは限らず、開示される実施形態は、時々概略的に部分図で示されることを理解されたい。いくつかの事例では、開示されるシステムの理解のために必要でない詳細、又は他の詳細を知覚しにくくさせる詳細は、省略されていることがある。もちろん、本開示は、本明細書に示された特定の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。

次に図面を参照すると、特に図１を参照すると、教育システムは、プログラミングのための複数のオートメーションデバイス１、タブレットコンピュータ６及びデータサービスセンター１１を備え得、オートメーションデバイス１は、子供及び学生が好きな玩具であり、これらの玩具は、ワイヤレスネットワーキング及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈを介して接続される。タブレットコンピュータ６は、Ｉｐａｄ（登録商標）であり得、複数のオートメーションデバイスをロボティクス及びコンピュータ言語教育ツールに変えるために、ドラッグアンドドロップ視覚的プログラミング言語と複数のオートメーションデバイスとを統合するために使用され得る。さらに、データサービスセンター１１は、データサービスサポートを提供するために使用され、すなわち、データサービスセンター１１は全教育システムをサポートする。教育システムが動作しているとき、タブレットコンピュータ６は、ワイヤレス通信を介して複数のオートメーションデバイス１と通信し、データサービスセンター１１は、インターネットを介してタブレットコンピュータ６と通信する。一実施形態では、複数のオートメーションデバイス１は異なる玩具であり、データサービスセンター１１は、サーバベースデータサービスセンター又はクラウドベースデータサービスセンターであり、少なくともサーバ、すなわちクラウドサーバを備える。

図１に示されているように、例示的なオートメーションデバイス１は、ＣＰＵ、ワイヤレストランシーバ２、複数のアクチュエータ３、複数の補助ハードウェア４、少なくとも一つのインジケータ、複数のセンサー５及び赤外線放出器を備える。一構成では、ワイヤレストランシーバ２、これらの複数のアクチュエータ３、これらの複数の補助ハードウェア４、少なくとも一つのインジケータ、これらの複数のセンサー５及び赤外線放出器は、ＣＰＵと電気的に接続される。オートメーションデバイス１が動作しているとき、ワイヤレストランシーバ２は、タブレットコンピュータからコマンドを受信し、センサー５によって検知されたセンサー情報をタブレットコンピュータ６に送るために使用される。タブレットコンピュータ６がセンサー情報を受信した後に、受信されたセンサー情報はハードウェアイベントに変換される。子供及び学生は、その特定のハードウェアイベント上で実行を開始するようにＶＰＬプログラムを設計することができる。一実施形態では、ワイヤレストランシーバ２はＷｉＦｉトランシーバ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバである。これらの複数のアクチュエータ３は、例えばオートメーションデバイスのレッグ移動、アーム移動、及び駆動ホイールなど、オートメーションデバイスの移動を生じさせるために使用される。これらの複数の補助ハードウェアは、赤外線放出器及び少なくとも一つのインジケータ、例えばＬＥＤライトを制御するために使用される。これらの複数のセンサーは、オートメーションデバイス１の状況を検出するために使用され、カメラ、赤外線レーダー、マイクロフォン、超音波検出器及び重量検出器を備える。

例示的な一実施形態では、タブレットコンピュータ６は、視覚的プログラミング言語（ＶＰＬ）インタープリタ７を格納するソフトウェアアプリケーション、ワイヤレストランシーバ９及びいくつかの変換器１０を備え、ソフトウェアアプリケーションは、オートメーションデバイス１において新しい教育機能を実装することができ、異なるタブレットコンピュータ上で異なるソフトウェアアプリケーションが実行される。子供／学生のようなユーザは、異なるソフトウェアアプリケーション上に異なるＶＰＬプログラムを書き込むことができる。すなわち、ソフトウェアアプリケーションは、オートメーションデバイス１において利用可能でない機能を実施するためにタブレットコンピュータ６の処理パワーを利用することができ、例えば、オートメーションデバイスがビデオストリームしかキャプチャできない場合に、ＶＰＬで新しい教育ブロックを構築するためにコンピュータビジョン及び画像プロセスを利用し、音声記録及び音楽再生のための新しい教育用ブロックなどを構築する。視覚的プログラミング言語インタープリタ７は、少なくともコンピュータ言語をサポートすることができる。視覚的プログラミング言語プログラム８は、タブレットコンピュータ６において視覚的プログラミング言語ブロックを通して構築され得る。視覚的プログラミング言語プログラム８は、オートメーションデバイスの有意味なアクションをトリガするためにオートメーションデバイス１中に組み込まれ得る。変換器１０は、視覚的プログラミング言語ブロックの機能を異なる命令セット中の異なるオートメーションデバイス１にマッピングすることができる。ユーザ（子供又は学生）は、プログラムを構築するために単にブロックをドラッグアンドドロップすることができる。タブレットコンピュータ６上のプログラムが実行中であるとき、現在の実行ステートメント（又はブロック）が、前進するようにオートメーションデバイス１を制御する役目を果たす場合、タブレットコンピュータ６は、直ちにオートメーションデバイス１に前進コマンドを送る。ＶＰＬの一例は、ＭＩＴのＳｃｒａｔｃｈ（ｈｔｔｐｓ：／／ｓｃｒａｔｃｈ．ｍｉｔ．ｅｄｕ）又はＧｏｏｇｌｅＢｌｏｃｋｌｙ（ｈｔｔｐｓ：／／ｄｅｖｅｌｏｐｅｒｓ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｏｍ／ｂｌｏｃｋｌｙ／）である。視覚的プログラミング言語プログラム８は、有意味なアクションを実施するために互いにひと続きにされたブロックの複数のシーケンスである。いくつかのブロックは、ソフトウェアタイマー、変数操作又はｉｆ／ｅｌｓｅ条件ステートメントなど、純粋なソフトウェアである。いくつかのブロックは、アクチュエータ３及び補助ハードウェア４を制御するためのコマンドを送る役目を果たす。コマンドは、対応するブロックが実行される場合のみ、オートメーションデバイス１に送られる。子供及び学生のようなユーザは、特定のユーザイベント、例えばボタンクリック時に、又はハードウェアイベント時に、例えば、オートメーションデバイスのセンサーによってトリガされたとき、具体的には、超音波センサーによって障害物が検出されたとき、赤外線レーダーによって赤外線が受信されたとき、カメラによって特定のパターンが認識されたときなどに、実行を開始するようにＶＰＬプログラムを設計することができる。各イベントは、ＶＰＬプログラムにおいて１つのイベントブロックによって表される。イベントが発生したとき、対応するイベントブロックの後にひと続きにされたブロックのシーケンスが実行を開始する。次に図２を参照すると、本開示の教示による視覚的プログラミング言語プログラムの一実施形態が構成されている。これらの変換器１０は、視覚的プログラミング言語インタープリタ７において解釈される異なる遠隔制御オートメーションデバイスコマンドを組み込むことが可能である。変換器１０は、プロセスによって内部で動作される。最初に、オートメーションデバイス１の製造業者からＳＤＫ（ソフトウェア開発キット）が受け取られる。第２に、いくつかの原始関数はスクリプト記述によって行われる。最後に、ブロック機能は、異なる変換器によって異なるロボットにマッピングされる。例として、視覚的プログラミング言語プログラム８におけるブロックが、「［２］秒間［前方に］移動せよ」であり、視覚的プログラミング言語インタープリタ７内に２つの変換器１０がある場合、１つの変換器は、２脚ロボットであるロボットタイプＡのためのものであり、別の変換器は、４輪車であるロボットタイプＢのためのものである。同じブロックは、アクションが同じであるように見える場合でも、ロボットＡ又はＢへの２つのまったく異なる命令セットを生成し得る。

一実施形態では、データサービスセンター１１は、あらゆるユーザ（子供又は学生、指導員）のためのログインアカウントを有する。サーバは教育機能の情報を保存し、情報は、日時及び会場とともにコース、各コースのレッスン、レッスンのインスタンスとしてのクラスを含み、レッスンは、ステンシル及びノート、すなわちレッスンにおいて使用されるべき視覚的プログラミング言語ブロックを有する。例えば、「ロボットダンスプログラミング」というコースは、全体として８つのレッスンを有する。これらの８つのレッスンのうちの２つは、「移動及び回転の基本」及び「音楽との同期」である。「移動及び回転の基本」というクラスの日時及び会場は、それぞれ２０１５／１／１１４：００〜１５：００及びサイエンスパーク１０１号室である。クラスは、ユーザのホームワーク又は宿題及び教師の評定を保存し、レッスンが特定のユーザのためにいつ行われているかを示す日付及び時間データを伝える。視覚的プログラミング言語プログラムは、サーバに記憶され、ユーザによってダウンロードされ得る。ソフトウェアアプリケーションは、レッスンから同時にいくつかのクラス及びオートメーションデバイスのインスタンスとリンクすることができる。ステンシル（プログラムブロック、ユーザインターフェースボタン、そして、他の構成可能なアイテムの集合）はレッスンごとに利用可能である。異なるレッスンは異なるステンシルを有し得る。例えば、異なるプログラムブロックがオートメーションデバイスに割り振られる。いくつかのブロックの利用可能性は、使用中のオートメーションデバイス、そのレッスンの教示目的など、多くのファクタに支配される。ステンシルは、レッスン／クラス選択時に（６）にダウンロードされる。視覚的プログラミング言語プログラム８は、学生が学校だけにおいて学習することが可能ではなく、自宅又は他の場所及び時間でも学習することが可能であるように、サーバに記憶される。その上、データサービスセンター１１は、所有者の許可とともにユーザ宿題を公開することができる。ＶＰＬ宿題は、マルチロボットパフォーマンス（例えば、グループダンス、サッカーチームなど）を形成するために共同で行われ得る。

いくつかの実施形態のみについて説明したが、代替形態及び修正形態は、上記の説明から当業者には明らかであろう。これら及び他の代替形態は均等物と見なされ、本開示及び添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲内にある。

Claims

プログラミングのための複数のオートメーションデバイス、タブレットコンピュータ、データサービスセンターを備える教育システムであって、前記タブレットコンピュータは、ドラッグアンドドロップ視覚的プログラミング言語と前記複数のオートメーションデバイスとを統合し、ロボティクス及びコンピュータ言語教育ツールに変えるために使用され、前記データサービスセンターは、データサービスサポートを提供するために使用される、教育システム。
前記タブレットコンピュータは、ワイヤレス通信を介して前記複数のデバイスと通信し、前記データサービスセンターは、インターネットを介して前記タブレットコンピュータと通信する、請求項１に記載の教育システム。
前記複数のオートメーションデバイスは様々な玩具であり、前記データサービスセンターは、サーバベースデータサービスセンター又はクラウドベースデータサービスセンターであり、少なくともサーバを備える、請求項１に記載の教育システム。
前記複数のオートメーションデバイスの各々は、ＣＰＵ、ワイヤレストランシーバ、複数のアクチュエータ、複数の補助ハードウェア、少なくとも一つのインジケータ、複数のセンサー及び赤外線放出器を備え、前記ワイヤレストランシーバ、前記複数のアクチュエータ、前記複数の補助ハードウェア、前記少なくとも一つのインジケータ、前記複数のセンサー及び前記赤外線放出器は、前記ＣＰＵと電気的に接続される、請求項１に記載の教育システム。
前記ワイヤレストランシーバは、前記タブレットコンピュータからコマンドを受信し、前記タブレットコンピュータにセンサー情報を送るために使用され、前記ワイヤレストランシーバはＷｉＦｉトランシーバ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバであり、前記複数のアクチュエータは、前記オートメーションデバイス及び前記オートメーションデバイスの駆動ホイールの移動を生じさせるために使用され、前記複数の補助ハードウェアは、前記赤外線放出器及び前記少なくとも一つのインジケータを制御するために使用され、前記複数のセンサーは、前記オートメーションデバイスの状況を検出するために使用され、カメラ、赤外線レーダー、マイクロフォン、超音波検出器及び重量検出器を備える、請求項４に記載の教育システム。
前記タブレットコンピュータは、視覚的プログラミング言語インタープリタを格納するソフトウェアアプリケーション、ワイヤレストランシーバ及びいくつかの変換器を備え、前記ソフトウェアアプリケーションは、前記オートメーションデバイスにおいて新しい教育機能を実装することができ、異なるタブレットコンピュータ上で異なるソフトウェアアプリケーションが実行され、異なるソフトウェアアプリケーション上に異なる視覚的プログラミング言語（ＶＰＬ）プログラムが書き込まれ得る、請求項１に記載の教育システム。
前記視覚的プログラミング言語インタープリタは少なくともコンピュータ言語をサポートすることができ、前記タブレットコンピュータにおいて視覚的プログラミング言語ブロックを通して視覚的プログラミング言語プログラムが構築され得、前記視覚的プログラミング言語プログラムは、前記オートメーションデバイスの有意味なアクションをトリガするために前記オートメーションデバイス中に組み込まれ得る、請求項６に記載の教育システム。
前記変換器は、前記視覚的プログラミング言語ブロックの機能を異なる命令セット中の異なるオートメーションデバイスにマッピングすることができる、請求項６に記載の教育システム。
前記サーバは教育機能の情報を保存し、前記情報は、日時及び会場とともにコース、各コースのレッスン、レッスンのインスタンスとしてのクラスを含み、前記レッスンはステンシル及びノートを有し、前記クラスは、前記ユーザのホームワーク又は宿題及び教師の評定を保存し、レッスンが特定のユーザのためにいつ行われているかを示す日付及び時間データを伝え、前記視覚的プログラミング言語プログラムは、前記サーバに記憶され、前記ユーザによってダウンロードされ得る、請求項１に記載の教育システム。
プログラミングのための複数のオートメーションデバイス、タブレットコンピュータ、および、データサービスセンターを備える教育システムであって、前記タブレットコンピュータは、ドラッグアンドドロップ視覚的プログラミング言語と前記複数のオートメーションデバイスとを統合し、ロボティクス及びコンピュータ言語教育ツールに変えるために使用され、前記データサービスセンターは、データサービスサポートを提供するために使用され、前記タブレットコンピュータは、ワイヤレス通信を介して前記複数のデバイスと通信し、前記データサービスセンターは、インターネットを介して前記タブレットコンピュータと通信し、前記複数のオートメーションデバイスは様々な玩具であり、前記データサービスセンターは、サーバベースデータサービスセンター又はクラウドベースデータサービスセンターであり、少なくともサーバを備え、
各オートメーションデバイスは、ＣＰＵ、ワイヤレストランシーバ、複数のアクチュエータ、複数の補助ハードウェア、少なくとも一つのインジケータ、複数のセンサー及び赤外線放出器を備え、前記ワイヤレストランシーバ、前記複数のアクチュエータ、前記複数の補助ハードウェア、前記少なくとも一つのインジケータ、前記複数のセンサー及び前記赤外線放出器は、前記ＣＰＵと電気的に接続され、前記ワイヤレストランシーバは、前記タブレットコンピュータからコマンドを受信し、前記タブレットコンピュータにセンサー情報を送るために使用され、前記ワイヤレストランシーバはＷｉＦｉトランシーバ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバであり、前記複数のアクチュエータは、前記オートメーションデバイス及び前記オートメーションデバイスの駆動ホイールの移動を生じさせるために使用され、前記複数の補助ハードウェアは、前記赤外線放出器及び前記少なくとも一つのインジケータを制御するために使用され、前記複数のセンサーは、前記オートメーションデバイスの状況を検出するために使用され、カメラ、赤外線レーダー、マイクロフォン、超音波検出器及び重量検出器を備え、
前記タブレットコンピュータは、視覚的プログラミング言語インタープリタを格納するソフトウェアアプリケーション、ワイヤレストランシーバ及びいくつかの変換器を備え、前記ソフトウェアアプリケーションは、前記オートメーションデバイスにおいて新しい教育機能を実装することができ、異なるタブレットコンピュータ上で異なるソフトウェアアプリケーションが実行され、異なるソフトウェアアプリケーション上に異なる視覚的プログラミング言語（ＶＰＬ）プログラムが書き込まれ得、前記視覚的プログラミング言語インタープリタは少なくともコンピュータ言語をサポートすることができ、前記タブレットコンピュータにおいて視覚的プログラミング言語ブロックを通して視覚的プログラミング言語プログラムが構築され得、前記視覚的プログラミング言語プログラムは、前記オートメーションデバイスの有意味なアクションをトリガするために前記オートメーションデバイス中に組み込まれ得、前記変換器は、前記視覚的プログラミング言語ブロックの機能を異なる命令セット中の異なるオートメーションデバイスにマッピングすることができ、
前記サーバは教育機能の情報を保存し、前記情報は、日時及び会場とともにコース、各コースのレッスン、レッスンのインスタンスとしてのクラスを含み、前記レッスンはステンシル及びノートを有し、前記クラスは、前記ユーザのホームワーク又は宿題及び教師の評定を保存し、レッスンが特定のユーザのためにいつ行われているかを示す日付及び時間データを伝え、
前記視覚的プログラミング言語プログラムは、前記サーバに記憶され、前記ユーザによってダウンロードされ得、タブレットコンピュータ上の前記プログラムが実行中であるとき、現在の実行ステートメントが、前進するようにオートメーションデバイスを制御する役目を果たす場合、前記タブレットコンピュータは、直ちに前記オートメーションデバイスに前進コマンドを送り、前記ＶＰＬプログラムは、特定のユーザイベント発生時に、又は、超音波センサーによってハードウェアイベントが検出されたとき、前記赤外線レーダーによって赤外線が受信されたとき、および前記カメラによって特定のパターンが認識されたときを含む、オートメーションデバイスのセンサーによるトリガ時に、実行を開始するように設計され得、各イベントは、前記ＶＰＬプログラムにおいて１つのイベントブロックによって表され、イベントが発生したとき、対応するイベントブロックの後にひと続きにされたブロックのシーケンスが実行を開始する、教育システム。