TWI623847B

TWI623847B - 用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品

Info

Publication number: TWI623847B
Application number: TW106129373A
Authority: TW
Inventors: 黃國珍
Original assignee: 國立臺北商業大學
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2018-05-11
Also published as: TW201913419A

Abstract

一種用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品，其包含步驟S1～S5。步驟S1：設定至少一測驗控制參數，測驗控制參數控制測驗界面中所呈現的測驗程序的測驗規則。步驟S2：設定至少一生理刺激參數。步驟S3：使受測驗者接受測驗程序，測驗程序是組態成要求受測驗者根據具有排列關係的複數個認知物件做出判斷，同時，電腦根據生理刺激參數控制周邊裝置給予受測驗者生理刺激。步驟S4：進入記分模式，計算受測驗者接受測驗程序時所得的得分。步驟S5：進入分析模式，根據得分、測驗控制參數及生理刺激參數產生分析報告，並儲存分析報告於儲存裝置。

Description

用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品

本發明是關於電腦程式產品，特別是用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品。

在電子裝置普及的年代，電子遊戲已經逐漸取代傳統的娛樂方式。電子裝置通常安裝有遊戲軟體，其輸出影像及聲音，並且接受人類向電子裝置所輸入的指令。藉此，人類能與電子裝置互動，以達到娛樂的目的。

電子遊戲除了娛樂玩家以外，也可扮演教育或訓練玩家的角色。透過此類數位遊戲式學習系統（digital game-based learning system），玩家的邏輯思考、四肢反應、眼手協調、記憶等能力都能得到提升。這類遊戲不止有助於小朋友的身心發展，也能幫助一些身心障礙人士復健。因此，愈來愈多的家庭、學校、政府機關、教育、文化、公益、慈善機關或醫療團體引進數位遊戲式學習系統，以作為教育或醫療輔助工具。數位遊戲式學習系統主要是以目標、規則、競爭、挑戰、娛樂、控制等遊戲設計元素為基礎進行開發，並透過資訊回饋評估學習或醫療成效。

然而，目前為止，人們對於電子遊戲的應用，無論是以娛樂、訓練、學習或復健為目的，往往只是專注在遊戲本身，例如遊戲的玩法、劇本、腳色、道具或場景的操作，以提供娛樂效果不足以開發玩家的潛能。因此，電子遊戲在這個方面，確實有很大的發展空間。

有鑑於此，本發明提出一種用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品，其可被載入電腦，以執行步驟S1～S5。步驟S1：設定至少一測驗控制參數，測驗控制參數控制測驗界面中所呈現的測驗程序的測驗規則。步驟S2：設定至少一生理刺激參數。步驟S3：使受測驗者接受測驗程序，測驗程序是組態成要求受測驗者根據具有排列關係（permutation relation）的複數個認知物件做出判斷，同時，電腦根據生理刺激參數控制周邊裝置給予受測驗者生理刺激。步驟S4：進入記分模式，計算受測驗者接受測驗程序時所得的得分。步驟S5：進入分析模式，根據得分、測驗控制參數及生理刺激參數產生分析報告，並儲存分析報告於儲存裝置。

較佳地，在本發明的電腦程式產品中，生理刺激包括：光線、聲音、氣味、溫度、濕度或振動。

較佳地，在本發明的電腦程式產品中，測驗程序是組態成要求受測驗者將該等認知物件自無序狀態回復成有序狀態。

較佳地，在本發明的電腦程式產品中，測驗程序可以是九宮格遊戲或拼圖遊戲。

較佳地，本發明的電腦程式產品在步驟S4中，受測驗者通過測驗程序所花費的時間越長，則得分越低。

較佳地，本發明的電腦程式產品在步驟S3中，將該等認知物件的有序狀態提示給受測驗者，作為參考。

較佳地，在本發明的電腦程式產品中，測驗程序是要求受測驗者根據排列關係觀察題目物件選擇作答物件。

較佳地，在本發明的電腦程式產品中，測驗程序是猜拳遊戲。

較佳地，在本發明的電腦程式產品中，測驗控制參數是調整排列關係的複雜度或認知物件所呈現的各自的圖形的複雜度。

較佳地，本發明的電腦程式產品，在執行步驟S3時，電腦控制感測裝置感測受測驗者的生理狀況，生理狀況包括：心跳頻率、呼吸頻率、血壓、瞳孔半徑、唾液分泌或腦部活動，且在執行步驟S5時，是根據得分、測驗控制參數，生理刺激參數及生理狀況產生分析報告。

本發明可應用於失智症等神經退化性疾病，或是腦部創傷復原病患身上，以提升他們的邏輯思考能力。此外，本發明也可幫助幼童的身心發展。透過給予如音樂、氣味或光線等的生理刺激，在進行測驗的同時，本發明也能對使用者進行音樂治療（music therapy）、香氛治療（aromatherapy）或光譜治療（chromotherapy），以測試他們的邏輯思考能力是否有提升，這也對於替代醫學（alternative medicine）的研究非常有幫助。

此外，本發明也會在測驗時量測受測驗者的生理狀況，以進一步分析受測驗者對生理刺激的反應，讓測驗更加準確。

以上概述與接下來的詳細說明皆為示範性質是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

為了使本發明的目的、技術特徵及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

圖1是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品所執行的步驟流程圖。

本發明的電腦程式產品可應用於評估邏輯思考能力，其可被載入電腦，具體而言，例如個人電腦、平板電腦或智慧型手機等的運算裝置，以執行一系列步驟。為了使本發明的說明更加簡潔易懂，在以下的實施例中，本發明的電腦程式產品是一種安裝在電腦上，用來檢測身心障礙病患治療療效的測驗系統。但是，可以理解的是，本發明的電腦程式產品並不以此實施例為限，其也可以是一種安裝在電腦上的遊戲。如圖1所示，在一實施例中，本發明的電腦程式產品可包括步驟S1～S5，以下將詳細解釋本發明所執行的步驟S1～S5。

步驟S1：設定至少一測驗控制參數，測驗控制參數控制測驗界面中所呈現的測驗程序的測驗規則。

步驟S2：設定至少一生理刺激參數。

步驟S3：使受測驗者接受測驗程序，測驗程序是組態成要求受測驗者根據具有排列關係（permutation relation）的複數個認知物件做出判斷，同時，電腦根據生理刺激參數控制周邊裝置給予受測驗者生理刺激。

步驟S4：進入記分模式，計算受測驗者接受測驗程序時所得的得分。

步驟S5：進入分析模式，根據得分、測驗控制參數及生理刺激參數產生分析報告，並儲存分析報告於儲存裝置。

如圖1所示，在一實施例中，本發明的電腦程式產品在步驟S1之前可更進一步地執行步驟S0：進入選擇界面。通過選擇界面，受測驗者可選擇性地進入設定界面、測驗界面、資料存取界面、說明界面或退出界面。其中，設定界面可用來調整控制測驗程序的測驗控制參數或生理刺激參數；資料存取界面可讀取或儲存受測驗者的資料；選擇退出界面則可退出測驗程序。

在一實施例中，本發明的電腦程式產品在步驟S5之後可進一步執行步驟S6：進入反饋模式；將分析報告呈現給受測驗者或其他使用者。在一實施例中，其他使用者可以是醫護人員、測驗的負責人、受測驗者的親屬等，但本發明並不以此為限。在另一實施例中，本發明的電腦程式產品也可只執行步驟S1～S5。

在一實施例中，本發明的電腦程式產品在執行步驟S3時，電腦可控制感測裝置感測受測驗者的生理狀況。生理狀況可包括：心跳頻率、呼吸頻率、血壓、瞳孔半徑、唾液分泌量或腦部活動。感測裝置可為心跳監控裝置、穿戴裝置、呼吸監控裝置，血壓儀、瞳孔掃描裝置、唾液分析裝置或腦電圖測量裝置，但本發明並不以此為限。

另外，在記分模式之後，本發明的用於評估認知能力的電腦程式產品可進入分析模式。電腦可根據得分、測驗控制參數、生理刺激參數及生理狀況產生分析報告，並儲存分析報告於儲存裝置，以供受測驗者或其他使用者參考。其中，分析報告可包括受測驗者的得分與生理刺激參數的關聯性（correlation），計算方法可採用皮爾遜積矩相關係數（PPMCC）、斯皮爾曼等級相關係數（Spearman's ρ）、Kendall rank correlation coefficient等。藉此，各生理刺激與受測驗者的表現之間的關係就能夠被鑑定。此外，分析報告也可用來進行假設鑑定（hypothesis test），例如皮爾森卡方檢定（Pearson's Chi-squared test）等，以評估各種生理刺激對受測驗者是否產生作用。另外，從分析報告也能夠得知邏輯思考能力及生理狀況之間的關係。在一實施例中，電腦也可只根據得分、測驗控制參數及生理刺激參數產生分析報告。例如，本發明的電腦程式產品可以測驗控制參數作為控制變因，而以生理刺激參數作為操作變因，以產生分析報告；或者，以生理刺激參數作為控制變因，而以測驗控制參數作為操作變因，以產生分析報告。

再者，本發明的電腦程式產品在執行步驟S3前，更可執行步驟P0：進入資料存取界面，以取得受訓練者的個人資料；以及步驟P1：進入預設模式，給定至少一測驗控制參數預設值或至少一生理刺激參數預設值。值得注意的是，電腦可根據受測驗者的個人資料給定測驗控制參數預設值或生理刺激參數預設值。

個人資料可以是通過連接儲存裝置取得或通過手動輸入。在一實施例中，個人資料可包括受測驗者的姓名、年齡、生理情況等。例如受測驗者可能是患有失智症的病患。醫護人員可為該病患設計一套療程，並搭配本發明的電腦程式產品來評估或改善病患的邏輯思考能力。因此，在資料存取界面中，醫護人員可手動輸入病患的資料及療程，或者是本發明可讀取儲存裝置所儲存的個人資料。然後，電腦可根據個人資料計算出合適的測驗控制參數預設值及生理刺激參數預設值。在進行步驟S3時，電腦便可將測驗控制參數預設值或生理刺激參數預設值設定為測驗控制參數或生理刺激參數，並據以產生電子訊號，進而控制周邊裝置。

在一實施例中，個人資料可包括受測驗者上一次接受測驗所產生的過往分析報告。具體而言，受測驗者在進行第一次測驗後將會儲存一份分析報告，裡面包括受測驗者的得分、測驗控制參數及生理刺激參數。在進行下一次測驗時，只需要進入資料存取界面，讀取個人資料，就能獲得上一次接受測驗所產生的過往分析報告。根據過往分析報告，電腦可計算出合適的測驗控制參數預設值或生理刺激參數預設值。

本發明的電腦程式產品的一實施例在步驟S3中，可將該等認知物件的有序狀態提示給受測驗者，作為參考。以下將會對將對認知物件的有序狀態提示做更進一步的說明。

另外，本發明的電腦程式產品的一實施例在步驟S4中，受測驗者通過測驗程序所花費的時間越長，則得分越低。

第一實施例

圖2是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第一實施例的系統方塊圖。

以下將詳細解釋本發明的電腦程式產品應用在電腦時的態樣。如圖2所示，在一實施例中，可有一名受測驗者使用電腦10進行測驗。電腦10可連接並控制周邊裝置20，以便給予受訓練者生理刺激及向受訓練者顯示測驗程序。周邊裝置20可包括螢幕22及喇叭24，但本發明並不以此為限。在另一實施例中，周邊裝置20也可包括耳機、虛擬實境(Virtual Reality)眼鏡、擴增實境(Augmented Reality)眼鏡、觸控螢幕等。進一步地，電腦10也連接輸入裝置30，其可包括鍵盤32及滑鼠34。受測驗者可藉由鍵盤32及滑鼠34來向電腦10輸入指令。

圖3是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第一實施例的選擇界面100。

如圖3所示，受測驗者在進入本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品時，電腦螢幕可顯示選擇界面100。在選擇界面100中，受測驗者可使用滑鼠或鍵盤選擇：測驗開始102、設定104、資料存取106、說明110或退出112。其中，選擇測驗開始102可進入測驗界面；選擇設定104可進入設定界面；選擇資料存取106可進入資料存取界面；選擇說明110可進入說明界面；選擇退出112可進入退出界面。

本發明圖4及圖5分別是本發明的電腦程式產品的第一實施例的測驗界面102及設定界面104。

請合併參照圖4及圖5。本實施例的電腦程式產品可以是一款九宮格或拼圖測驗。在一實施例中，測驗程序可組態成要求受測驗者將認知物件自無序狀態回復成有序狀態。換言之，受測驗者需要把散亂的拼圖排列成正確的圖樣，以獲得分數。

如圖4所示，測驗界面102包括拼圖區1021及提示區1022。其中，拼圖區1021具有八個認知物件，即拼圖塊pz1～pz8，以及一個空格sp。拼圖塊pz1～pz8可排列成某個圖樣，例如貓及狗的圖片，但本發明並不以此為限。提示區1022配置以將拼圖塊pz1～pz8的有序狀態提示給受測驗者，藉此讓受測驗者參考拼圖正確的圖樣，亦即將認知物件的有序狀態提示給受測驗者。拼圖的這種有序狀態蘊含排列關係。可以理解的是，本發明可顯示的拼圖塊及空格數量並不以本實施例為限。如圖4（a）所示，受測驗者可點選空格sp鄰近的拼圖塊pz1、pz2及pz4，以把它移動至空格sp處。舉例來說，如圖4（b）所示，當受測驗者把拼圖塊pz4移動至空格sp處後，拼圖塊pz4原來所在的位置就可形成新的空格sp’。換言之，通過不斷的移動空格鄰近的拼圖塊，受測驗者就可將呈無序狀態的拼圖塊回復成有序狀態。

在受測驗者移動拼圖塊pz1～pz8時，電腦可計算受測驗者所花的時間或移動的步數。測驗程序結束之後，本發明的電腦程式產品可進入記分模式，以計算受測驗者的得分。在一實施例中，受測驗者通過測驗程序所花費的時間越長，則得分越低。在另一實施例中，受測驗者通過測驗程序所需的步數越長，則得分越低。在又一實施例中，受測驗者需在有限的時間及/或步數內完成測驗測驗程序，以獲得分數。以下將對測驗程序的規則做更進一步的解釋。

如圖5所示，在設定界面104中，受測驗者也可設定至少一生理刺激參數。電腦可根據生理刺激參數以控制信號控制周邊裝置給予受測驗者生理刺激。生理刺激可包括光線、聲音、氣味、溫度、濕度或振動，但本發明並不以此為限。其中，光線可藉由電腦控制外部燈或螢幕所發出的波長或亮度實現；聲音可藉由電腦控制喇叭發出的頻率及振幅實現；氣味可藉由電腦控制芳香擴散機發出的氣味分子及分子濃度實現；溫度可藉由電腦控制空調實現；濕度可藉由電腦控制空調或加濕機實現；振動可藉由電腦控制按摩椅或振動裝置實現。如圖5所示，第一生理刺激參數par_ps1可控制的生理刺激是聲音；電腦可控制周邊裝置發出音樂，例如腦波音樂、休閒音樂、靈修音樂、或催眠音樂等。在一實施例中，受測驗者也可進一步地設定第二生理刺激參數par_ps2，其可控制的生理刺激是氣味；電腦可控制周邊裝置發出氣味，例如花香、果香、木香、草香、辛香、軟香、動物香、海洋的味道或礦物的味道，但本發明並不以此為限。在一實施例中，受測驗者在設定界面104中可設定更多的生理刺激參數，例如第三生理刺激參數（未顯示於繪圖中），其可控制的生理刺激可以是溫度，或是背景光線的波長及/或亮度。本發明通過給予受測驗者生理刺激，可幫助提升受測驗者的邏輯思考能力。此外，本發明也可用於替代醫學的研究。

此外，受測驗者也可在設定界面104中設定至少一測驗控制參數。測驗控制參數可控制測驗界面102中所呈現的測驗程序的測驗規則。在本實施例中，第一測驗控制參數par_tc1可以是測驗程序中拼圖塊上所呈現的各自的圖形的複雜度。舉例來說，低複雜度的拼圖塊可以拼湊成一隻貓的圖形，其較易辨認，因此受測驗者較容易完成測驗程序。如果選擇高複雜度，拼圖塊上的圖形可以拼湊成一塊電路板的圖形，電路板相較於貓更加難以辨認。因此，高複雜度的拼圖可挑戰受測驗者的思考能力。在另一實施例中，第一測驗控制參數par_tc1也可以是拼圖塊分佈的複雜度。舉例來說，如果選擇較高的複雜度，欲將拼圖塊從無序狀態恢復成有序狀態所需的移動步數也就較高。因此，受訓練者需要較高的邏輯思考能力來完成測驗程序。

另外，受測驗者也可在設定界面104中進一步地設定第二測驗控制參數par_tc2，其可以是拼圖塊的數量。此外，受測驗者也可設定第三測驗控制參數（未繪示），其可以是測驗程序的時間限制或拼圖塊的移動步數限制。如果受測驗者無法在限制時間或限制步數內完成測驗程序，電腦將判斷其測驗失敗。

第二實施例

本發明圖6及圖7分別是本發明的電腦程式產品的第二實施例的測驗界面102及設定界面104。

請合併參照圖6及圖7。本實施例的電腦程式產品可以是一款猜拳遊戲。在一實施例中，測驗程序可要求受測驗者根據排列關係觀察題目物件選擇作答物件。更明確的，受測驗者需回答測驗程序中所顯示的問題以獲得分數。

如圖6所示，本實施例的測驗界面102可包括作答區1021及提問區1022。提問區1022可向受測驗者顯示第一及第二題目物件1022a及1022b。如圖所示，第一題目物件1022a可為剪刀，而第二題目物件1022b可為“如何贏？”。受測驗者觀察第一及第二題目物件1022a及1022b後，可以推理出提問區1022所欲提問的問題是“什麼東西可以贏得過剪刀？”。接下來，根據猜拳的排列關係，亦即猜拳規則中拳頭比剪刀大的關係，受測驗者可從作答區1021中選出正確的答案，例如拳頭，以獲得分數。

測驗程序進行時，電腦可計算受測驗者所花的時間。測驗程序結束之後，本發明的電腦程式產品可進入記分模式，以計算受測驗者的得分。在一實施例中，受測驗者通過測驗程序所花費的時間越長，則得分越低。在另一實施例中，測驗程序可顯示多道問題，而受測驗者需在有限的時間內完成測驗測驗程序，以獲得分數。以下將對測驗程序的規則做更進一步的解釋。

如圖7所示，受測驗者可在設定界面104中設定第一測驗控制參數par_tc1，其可以是測驗程序的難度。細言之，難度可調整排列關係的複雜度。例如，當選擇低難度時，測驗界面102中的第二題目物件1022b可為“如何贏？”。當選擇高難度時，第二題目物件1022b可為“如何輸？”。如此一來，受測驗者需要動用抽象思考以解決更複雜的問題。在一實施例中，受測驗者可進一步地設定第二測驗控制參數par_tc2，其可為測驗程序的時間限制，受測驗者需在時間限制內完成測驗程序，否則就算失敗。受測驗者也可更進一步地設定第三測驗控制參數（未繪示），其可為測驗程序的題目數量，但本發明並不以此為限。本實施例與第一實施例相同的元件可參考第一實施例，其特徵與第一實施例類似，在此不便贅述。

本發明的用於評估認知能力的電腦程式產品可利用Unity C#開發，其開發環境可以是Microsoft Windows 10。本發明的用於評估認知能力的電腦程式產品可被載入電腦，例如個人電腦、智慧型手機、平板電腦等，以執行上文所述的步驟；電腦的作業系統可以是Windows、Linux、MacOS、Android、iOS等。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍為準，而非僅限於上述實施例。

S0～S6‧‧‧步驟

P0、P1‧‧‧步驟

10‧‧‧電腦

20‧‧‧周邊裝置

22‧‧‧螢幕

24‧‧‧喇叭

30‧‧‧輸入裝置

32‧‧‧鍵盤

34‧‧‧滑鼠

100‧‧‧選擇界面

102‧‧‧測驗界面

104‧‧‧設定界面

106‧‧‧資料存取界面

110‧‧‧說明界面

112‧‧‧退出界面

1021‧‧‧拼圖區、作答區

1022‧‧‧提示區、提問區

1022a‧‧‧第一題目物件

1022b‧‧‧第二題目物件

sp、sp’‧‧‧空格

pz1～pz8‧‧‧拼圖塊

par_ps1‧‧‧第一生理刺激參數

par_ps2‧‧‧第二生理刺激參數

par_tc1‧‧‧第一測驗控制參數

par_tc2‧‧‧第二測驗控制參數

圖3是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第一實施例的選擇界面。

圖4是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第一實施例的測驗界面。

圖5是是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第一實施例的設定界面。

圖6是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第二實施例的測驗界面。

圖7是是本發明的用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品的第二實施例的設定界面。

Claims

一種用於評估邏輯思考能力的電腦程式產品，其被載入一電腦，以執行下列步驟：步驟S1：設定至少一測驗控制參數，該至少一測驗控制參數控制一測驗界面中所呈現的一測驗程序的一測驗規則；步驟S2：設定至少一生理刺激參數；步驟S3：使一受測驗者接受該測驗程序，該測驗程序是組態成要求該受測驗者根據具有一排列關係(permutation relation)的複數個認知物件做出判斷，同時，該電腦根據該至少一生理刺激參數控制一周邊裝置給予該受測驗者一生理刺激，其中，該測驗程序是組態成要求該受測驗者將該等認知物件自一無序狀態回復成一有序狀態；步驟S4：進入一記分模式，計算該受測驗者接受該測驗程序時所得的一得分；以及步驟S5：進入一分析模式，根據該得分、該至少一測驗控制參數及該至少一生理刺激參數產生一分析報告，並儲存該分析報告於一儲存裝置。
如請求項1所述的電腦程式產品，其中，該生理刺激包括：光線、聲音、氣味、溫度、濕度或振動。
如請求項1所述的電腦程式產品，其中，該測驗程序是一九宮格遊戲或一拼圖遊戲。
如請求項3所述的電腦程式產品，其中，在步驟S4中，該受測驗者通過該測驗程序所花費的時間越長，則該得分越低。
如請求項4所述的電腦程式產品，其中，在步驟S3中，將該等認知物件的該有序狀態提示給該受測驗者，作為參考。
如請求項2所述的電腦程式產品，其中，該測驗程序是要求該受測驗者根據該排列關係觀察一題目物件選擇一作答物件。
如請求項6所述的電腦程式產品，其中，該測驗程序是一猜拳遊戲。
如請求項1所述的電腦程式產品，其中，該至少一測驗控制參數是調整該排列關係的一複雜度或該等認知物件各自呈現的的一圖形的一複雜度。
如請求項8所述的電腦程式產品，其中，在執行步驟S3時，該電腦控制一感測裝置感測該受測驗者的一生理狀況，該生理狀況包括：心跳頻率、呼吸頻率、血壓、瞳孔半徑、唾液分泌或腦部活動，且在執行步驟S5時，是根據該得分、該至少一測驗控制參數，該至少一生理刺激參數及該生理狀況產生該分析報告。