TWI619101B - Puzzle learning system - Google Patents

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TWI619101B
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楊凱翔
黃明月
戴凱欣
蔡其瑞
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Abstract

一種益智學習系統，適於一使用者操作，該益智學習系統包含一學習用具單元、一定位單元及一處理單元。該學習用具單元包含多個能被該使用者移動的物體。該定位單元用於計算出該等物體的當前位置。該處理單元電連接於該定位單元以接收該等物體的當前位置，且能根據該等物體被移動的過程產生一指示該使用者的能力層級的能力評估資訊。

Description

益智學習系統
本發明是有關於一種益智學習系統，特別是指一種包含實體益智學習用具及電腦計算裝置的益智學習系統。
實體益智學習用具(例如積木、拼圖等具有教學或娛樂性質的教具或玩具)，可供使用者用手拿取並移動或轉動。透過預定的操作規則，能讓使用者在操作實體益智學習用具的過程中運用、訓練其思考能力，產生學習的效果。相較於課本或電腦學習軟體，實體益智學習用具能被使用者真實的觸碰，因此能產生獨特的趣味性。
使用者操作完成的結果可以拿來做為評估使用者的能力的依據。本案發明人遂思及，除了操作完成的結果，使用者在操作實體教具的過程，也呈現出使用者的思考及決策能力。因此，若能發展出一種新的益智學習系統，能偵測使用者操作實體益智學習用具的過程，並自動針對過程進行分析評估，將能有助於更準確且快速地評估學生的解題能力。
因此，本發明之目的，即在提供一種益智學習系統。
於是，本發明益智學習系統，適於一使用者操作，該益智學習系統包含一學習用具單元、一定位單元及一處理單元。該學習用具單元包含多個能被該使用者移動的物體。該定位單元用於計算出該等物體的當前位置。該處理單元電連接於該定位單元以接收該等物體的當前位置，且能根據該等物體被移動的過程產生一指示該使用者的能力層級的能力評估資訊。
在一些實施態樣中，所述的益智學習系統還包含一電連接於該處理單元的顯示單元，其中，該處理單元能根據該等物體的當前位置產生一用於提示該使用者如何移動至少一物體以使該等物體的位置符合一正確答案的提示資訊，並經由該顯示單元顯示該提示資訊。
在一些實施態樣中，當該處理單元判斷該等物體的當前位置符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置符合該正確答案的答題正確通知。當該處理單元判斷該等物體的當前位置不符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置不符合該正確答案的答題錯誤通知。
在一些實施態樣中，當該處理單元根據該等物體的當前位置判斷其中一物體被移動了一次，該處理單元判斷該等物體的 當前位置是否符合該正確答案。
在一些實施態樣中，所述的益智學習系統還包含一電連接於該處理單元的輸入單元，當該處理單元經由該輸入單元接收到一解答請求，該處理單元判斷該等物體的當前位置是否符合該正確答案。
在一些實施態樣中，各該物體具有一顯示於其外表面的英文單字或數學符號，當該等物體的英文單字排列成一文法正確的句子，或當該等物體的數學符號排列成一運算正確的數學式，該處理單元判斷該等物體的當前位置符合該正確答案。
在一些實施態樣中，當該處理單元判斷至少一物體的移動不符合一預定規則，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示所述至少一物體的移動不符合該預定規則的違規通知。
在一些實施態樣中，各該物體為一棋子，該處理單元能根據該等物體的當前位置產生一用於提示該使用者如何移動至少一物體的路徑建議，並經由該顯示單元顯示該路徑建議。
在一些實施態樣中，該定位單元包含多個分別設置於該等物體的定位模組，設置於各該物體的定位模組用於計算出該物體的當前位置。
本發明益智學習系統，適於一使用者操作，該益智學習系統包含一學習用具單元、一定位單元、一方向感測單元及一處 理單元。該學習用具單元包含多個能被該使用者移動的物體。該定位單元用於計算出該等物體的當前位置。該方向感測單元用於計算出該等物體的方向。該處理單元電連接於該定位單元及該方向感測單元以接收該等物體的當前位置及方向，且能根據該等物體被移動或轉動的過程產生一指示該使用者的能力層級的能力評估資訊。
在一些實施態樣中，所述的益智學習系統還包含一電連接於該處理單元的顯示單元，其中，該處理單元能根據該等物體的當前位置及方向產生一用於提示該使用者如何移動或轉動至少一物體以使該等物體的位置及方向符合一正確答案的提示資訊，並經由該顯示單元顯示該提示資訊。
在一些實施態樣中，當該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置及方向符合該正確答案的答題正確通知。當該處理單元判斷該等物體的當前位置或方向不符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置或方向不符合該正確答案的答題錯誤通知。
在一些實施態樣中，當該處理單元根據該等物體的當前位置及方向判斷其中一物體被移動或轉動了一次，該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向是否符合該正確答案。
在一些實施態樣中，所述的益智學習系統還包含一電 連接於該處理單元的輸入單元，當該處理單元經由該輸入單元接收到一解答請求，該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向是否符合該正確答案。
在一些實施態樣中，各該物體具有一顯示於其外表面的英文單字或數學符號，當該等物體的英文單字排列成一文法正確的句子且朝向同一方向，或當該等物體的數學符號排列成一運算正確的數學式且朝向同一方向，該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向符合該正確答案。
在一些實施態樣中，當該處理單元判斷至少一物體的移動或轉動不符合一預定規則，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示所述至少一物體的移動或轉動不符合該預定規則的違規通知。
在一些實施態樣中，各該物體為一棋子，該處理單元能根據該等物體的當前位置及方向產生一用於提示該使用者如何移動或轉動至少一物體的路徑建議，並經由該顯示單元顯示該路徑建議。
在一些實施態樣中，該定位單元包含多個分別設置於該等物體的定位模組，設置於各該物體的定位模組用於計算出該物體的當前位置，該方向感測單元包含多個分別設置於該等物體的方向感測模組，設置於各該物體的方向感測模組用於計算出該物體的當前方向。
本發明之功效在於：藉由該定位單元計算出該等物體的當前位置，並藉由該處理單元根據該等物體被移動的過程產生該能力評估資訊，從而能更準確且快速地評估使用者的解題能力。
1‧‧‧學習用具單元
11、11a、11b、11c ‧‧‧物體
2‧‧‧定位單元
21‧‧‧定位模組
3‧‧‧顯示單元
4‧‧‧輸入單元
5‧‧‧處理單元
6‧‧‧方向感測單元
61‧‧‧方向感測模組
101‧‧‧題目
102‧‧‧提示資訊
103‧‧‧路徑建議
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明益智學習系統的一第一實施例的一硬體連接關係示意圖；圖2是該第一實施例的一外觀示意圖；圖3是該第一實施例的一顯示單元顯示的一題目的一示意圖；圖4是該第一實施例的一使用示意圖；圖5是該第一實施例的另一使用示意圖；圖6是該第一實施例的該顯示單元顯示的一提示資訊的一示意圖；圖7是本發明益智學習系統的一第二實施例的一外觀示意圖；圖8是該第二實施例的一使用示意圖；圖9是本發明益智學習系統的一第三實施例的一硬體連接關係示意圖；圖10是該第三實施例的一外觀示意圖； 圖11是該第三實施例的一使用示意圖；圖12是本發明益智學習系統的一第四實施例的一外觀示意圖；及圖13是該第四實施例的一顯示單元顯示的一路徑建議的一示意圖。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1與圖2，本發明益智學習系統之一第一實施例，適於一使用者(圖未示)操作，包含一學習用具單元1、一定位單元2、一顯示單元3、一輸入單元4，及一電連接於定位單元2、顯示單元3與輸入單元4的處理單元5。
學習用具單元1包含多個能被該使用者移動的物體11。本實施例中的物體11為外形呈立方體形狀的積木。定位單元2用於計算出該等物體11的當前位置。本實施例中的定位單元2包含多個分別設置於該等物體11的定位模組21。設置於各該物體11的定位模組21用於計算出該物體11的當前位置，並透過無線的方式將該物體11的當前位置傳送給處理單元5。
當使用者開始操作益智學習系統時，處理單元5經由顯 示單元3顯示一題目101(如圖3所示)。在本實施例中，該題目101係請使用者排列物體11，使排列完成的物體11的側視圖與題目101中的圖示相同。
接著，使用者便可移動物體11以嘗試完成該題目101。處理單元5根據該等物體11被移動的過程產生一指示該使用者的能力層級的能力評估資訊。以下列兩種情況舉例說明，第一種情況(如圖4所示)是該使用者拿取物體11a，且將物體11a朝遠離物體11b、11c移動；第二種情況(如圖5所示)是該使用者拿取物體11a，且將物體11a堆疊至物體11c上。由於第二種情況有助於完成該題目101，而第一種情況無助於完成該題目101，因此在第二種情況下處理單元5產生的能力評估資訊所指示的能力層級會優於第一種情況。
再者，在使用者答題的過程中，處理單元5能根據該等物體11的當前位置產生一用於提示該使用者如何移動至少一物體11以使該等物體11的位置符合一正確答案的提示資訊102(如圖6所示)，並經由顯示單元3顯示該提示資訊102。在本實施例中，當使用者經由輸入單元4輸入一提示請求，處理單元5經由輸入單元4接收到該提示請求，並經由顯示單元3顯示該提示資訊102。
最後，當該使用者作答完畢，在本實施例中，該使用者能經由輸入單元4輸入一解答請求。當處理單元5經由輸入單元4 接收到該解答請求，處理單元5判斷該等物體11的當前位置是否符合該正確答案。在另一實施態樣中，當處理單元5根據該等物體11的當前位置判斷其中一物體11被移動了一次，處理單元5判斷該等物體11的當前位置是否符合該正確答案。也就是說，每當其中一物體11被移動了一次，處理單元5就判斷一次。
當處理單元5判斷該等物體11的當前位置符合該正確答案，處理單元5經由顯示單元3顯示一指示該等物體11的當前位置符合該正確答案的答題正確通知。當處理單元5判斷該等物體11的當前位置不符合該正確答案，處理單元5經由顯示單元3顯示一指示該等物體11的當前位置不符合該正確答案的答題錯誤通知。
參閱圖7及圖8，本發明益智學習系統的第二實施例與第一實施例相近，其差異說明如下。在本實施例中，各物體11仍然是一積木，但各物體11具有一顯示於該物體11其中一外表面的英文單字(例如「is」、「weather」、「hot」及「The」)。當該等物體11的英文單字排列成一文法正確的句子(例如排列成「The weather is hot」)，處理單元5判斷該等物體11的當前位置符合該正確答案。
參閱圖9至圖11，本發明益智學習系統的第三實施例與第一實施例相近，其差異說明如下。在本實施例中，益智學習系統還包含一電連接於處理單元5且用於計算出該等物體11的方向的方 向感測單元6。本實施例中的方向感測單元6包含多個分別設置於該等物體11的方向感測模組61。設置於各該物體11的方向感測模組61用於計算出該物體11的當前方向，並透過無線的方式將該物體11的當前方向傳送給處理單元5。
參閱圖10，在本實施例中，各物體11仍然是一積木，但各物體11具有多個分別顯示於該物體11多個外表面的數學符號(例如「+」、「×」、「=」、「3」及「9」等)。
參閱圖11，當該等物體11的數學符號排列成一運算正確的數學式且朝向同一方向(例如排列成「2×3=6」且朝向同一方向)，處理單元5判斷該等物體11的當前位置及方向符合該正確答案。
參閱圖12及圖13，本發明益智學習系統的第四實施例與第三實施例相近，其差異說明如下。在本實施例中，各該物體11為一象棋棋子。當使用者在下棋的過程中，當處理單元5判斷至少一物體11的移動或轉動不符合一預定規則，處理單元5經由顯示單元3顯示一指示所述至少一物體11的移動或轉動不符合該預定規則的違規通知。舉例來說，標示為「馬」的棋子在該預定規則中僅能走「日字步」，當標示為「馬」的棋子被使用者移動但並非走「日字步」，則處理單元5經由顯示單元3顯示該違規通知。
此外，處理單元5能根據該等物體11的當前位置產生一 用於提示該使用者如何移動至少一物體11的路徑建議103，並經由顯示單元3顯示該路徑建議103。如圖13所示，該路徑建議103提示使用者可將標示為「將」的棋子向右或向上移動，以避免被標示為「兵」及「仕」的棋子吃掉。在本實施例中，當使用者經由輸入單元4輸入一建議請求，處理單元5經由輸入單元4接收到該建議請求，並經由顯示單元3顯示該路徑建議103。
需要說明的是，學習用具單元1在前述實施例中是以積木及象棋舉例，但學習用具單元1不以此為限，舉凡具有學習、教育、娛樂效果的教學、學習用具或玩具皆可做為學習用具單元1的具體實施態樣。
補充說明的是，定位單元2可以是使用WiFi定位技術或GPS定位技術獲得該等物體11的當前位置，但不以此為限。方向感測單元6的該等方向感測模組61可以是透過陀螺儀或加速度感測計獲得各該物體11的方向。設置於同一物體11的定位模組21及方向感測模組61所產生的當前位置及方向可以透過一設置於同一物體11且具有連網能力的微處理器將當前位置及方向經由網路傳送至伺服器單元。伺服器單元及一計算裝置(例如智慧型手機、電腦)的處理電路做為該處理單元5而根據當前位置及方向執行前述資料的分析及輸出。輸入單元4可以是智慧型手機的觸控板或是電腦的鍵盤及滑鼠。顯示單元3可以是智慧型手機的螢幕或電腦的顯示 器。在另一實施態樣中，定位單元2及方向感測單元6也可以是透過短距離通訊技術(例如藍芽技術)直接與智慧型手機通訊(而不通過網路)，智慧型手機的處理單元5做為該處理單元5而根據當前位置及方向執行前述資料的分析及輸出。
綜上所述，本發明益智學習系統藉由定位單元2計算出該等物體11的當前位置，且藉由方向感測單元6計算出該等物體11的當前方向，並藉由處理單元5根據該等物體11被移動或轉動的過程產生該能力評估資訊，從而能更準確且快速地評估使用者的解題能力，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧定位單元
21‧‧‧定位模組
3‧‧‧顯示單元
4‧‧‧輸入單元
5‧‧‧處理單元

Claims (16)

  1. 一種益智學習系統，適於一使用者操作，該益智學習系統包含：一學習用具單元，包含多個能被該使用者移動的物體；一定位單元，用於計算出該等物體的當前位置；一顯示單元；及一處理單元，電連接於該顯示單元，並電連接於該定位單元以接收該等物體的當前位置，且能根據該等物體被移動的過程產生一指示該使用者的能力層級的能力評估資訊；該處理單元能根據該等物體的當前位置產生一用於提示該使用者如何移動至少一物體以使該等物體的位置符合一正確答案的提示資訊，並經由該顯示單元顯示該提示資訊。
  2. 如請求項1所述的益智學習系統，其中，當該處理單元判斷該等物體的當前位置符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置符合該正確答案的答題正確通知；其中，當該處理單元判斷該等物體的當前位置不符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置不符合該正確答案的答題錯誤通知。
  3. 如請求項2所述的益智學習系統，其中，當該處理單元根據該等物體的當前位置判斷其中一物體被移動了一次，該 處理單元判斷該等物體的當前位置是否符合該正確答案。
  4. 如請求項2所述的益智學習系統，還包含一電連接於該處理單元的輸入單元，當該處理單元經由該輸入單元接收到一解答請求，該處理單元判斷該等物體的當前位置是否符合該正確答案。
  5. 如請求項2所述的益智學習系統，其中，各該物體具有一顯示於其外表面的英文單字或數學符號，當該等物體的英文單字排列成一文法正確的句子，或當該等物體的數學符號排列成一運算正確的數學式，該處理單元判斷該等物體的當前位置符合該正確答案。
  6. 如請求項1所述的益智學習系統，還包含一電連接於該處理單元的顯示單元，其中，當該處理單元判斷至少一物體的移動不符合一預定規則，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示所述至少一物體的移動不符合該預定規則的違規通知。
  7. 如請求項6所述的益智學習系統，其中，各該物體為一棋子，該處理單元能根據該等物體的當前位置產生一用於提示該使用者如何移動至少一物體的路徑建議，並經由該顯示單元顯示該路徑建議。
  8. 如請求項1所述的益智學習系統，其中，該定位單元包含多個分別設置於該等物體的定位模組，設置於各該物體的定位模組用於計算出該物體的當前位置。
  9. 一種益智學習系統，適於一使用者操作，該益智學習系統包含： 一學習用具單元，包含多個能被該使用者移動的物體；一定位單元，用於計算出該等物體的當前位置；一方向感測單元，用於計算出該等物體的方向；一顯示單元；及一處理單元，電連接於該顯示單元，並電連接於該定位單元及該方向感測單元以接收該等物體的當前位置及方向，且能根據該等物體被移動或轉動的過程產生一指示該使用者的能力層級的能力評估資訊；該處理單元能根據該等物體的當前位置及方向產生一用於提示該使用者如何移動或轉動至少一物體以使該等物體的位置及方向符合一正確答案的提示資訊，並經由該顯示單元顯示該提示資訊。
  10. 如請求項9所述的益智學習系統，其中，當該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置及方向符合該正確答案的答題正確通知；其中，當該處理單元判斷該等物體的當前位置或方向不符合該正確答案，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示該等物體的當前位置或方向不符合該正確答案的答題錯誤通知。
  11. 如請求項10所述的益智學習系統，其中，當該處理單元根據該等物體的當前位置及方向判斷其中一物體被移動或轉動了一次，該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向 是否符合該正確答案。
  12. 如請求項10所述的益智學習系統，還包含一電連接於該處理單元的輸入單元，當該處理單元經由該輸入單元接收到一解答請求，該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向是否符合該正確答案。
  13. 如請求項10所述的益智學習系統，其中，各該物體具有一顯示於其外表面的英文單字或數學符號，當該等物體的英文單字排列成一文法正確的句子且朝向同一方向，或當該等物體的數學符號排列成一運算正確的數學式且朝向同一方向，該處理單元判斷該等物體的當前位置及方向符合該正確答案。
  14. 如請求項9所述的益智學習系統，還包含一電連接於該處理單元的顯示單元，其中，當該處理單元判斷至少一物體的移動或轉動不符合一預定規則，該處理單元經由該顯示單元顯示一指示所述至少一物體的移動或轉動不符合該預定規則的違規通知。
  15. 如請求項14所述的益智學習系統，其中，各該物體為一棋子，該處理單元能根據該等物體的當前位置及方向產生一用於提示該使用者如何移動或轉動至少一物體的路徑建議，並經由該顯示單元顯示該路徑建議。
  16. 如請求項9所述的益智學習系統，其中，該定位單元包含多個分別設置於該等物體的定位模組，設置於各該物體的定位模組用於計算出該物體的當前位置，該方向感測單元包含多個分別設置於該等物體的方向感測模組，設置於各 該物體的方向感測模組用於計算出該物體的當前方向。
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