TWI664610B - 互動遊戲繪本教學系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種互動遊戲繪本教學系統及其方法，主要結構包括至少一情境板體、一包含有至少一供電裝置、一互動處理器、一收音元件及一播音元件之情境處理裝置、至少一情境圖文部、至少一積木結合部、至少一包含有至少一情境展示元件、一連動機構及一驅動裝置之電子積木、一移動元件、及至少一感測元件。使用者藉由與互動處理器的語音互動操作移動元件及電子積木，當感測元件感應到電子積木時，情境處理裝置即透過積木結合部供電給驅動裝置，而經由連動機構控制情境展示元件作動，藉此，使作為故事繪本的情境板體，使用者透過互動學習達到寓教於樂的學習成效。

Description

互動遊戲繪本教學系統及其方法

本發明為提供一種互動遊戲繪本教學系統及其方法，尤指一種整合AI聊天機器人與電子積木於故事繪本，以誘發兒童學習動機、提高兒童學習成效的互動遊戲繪本教學系統及其方法。

按，繪本(Picture Book)，顧名思義就是「畫出來的書」。整本書以圖畫為主，讀者光靠整本書的圖就可以知道整本書的故事內容，並可以連貫成為單一完整故事的書，稱之為繪本。繪本有分年齡層，但主要是針對幼兒、兒童所設定的出版品，多以適合幼兒、兒童閱讀的內容為取向，近年來則有父母親一起閱讀或一起遊戲，適合親子共讀的遊戲書，也屬於繪本的一種。

一般家庭在挑選繪本時，仍以平面故事繪本或有聲書為主要方案，但透過家長講授故事與幼童翻閱的方式進行，即使搭配點讀筆還是容易使幼童逐漸失去自主學習的興趣，更精確的說點讀過程可能是隨機點選，非能有正確的學習引導。而隨著科技展品的普及，許多教具已走向數位化及科技化，使學習裝置可藉由AI人工智慧因材施教，設計出個人化或客製化的系統，但AI人工智慧的發展(如AI聊天機器人)少見於幼兒學習領域開花結果，且幼兒對於學習所需具體的認知層面還是不足，仍須仰賴家長生動的講述較能引起幼兒關注，例如，故事中提到風時，只能由家長模仿風吹的聲音。

再者，為了豐富繪本的內容，亦有結合紙卡、拼圖、積木等設計，此類設計仍著重於圖像及形狀上的對應，或透過新式卡榫協助積木的堆疊組合，但仍未與AI聊天機器人整合，而無法有效增加親子共學或提升實物的體驗，例如，風車的旋轉，幼兒只能看著不會動的圖片聯想。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，並將AI電子積木整合自主對話引導系統之互動學習優勢結合於繪本之中，即為本發明之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之創作人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種整合AI聊天機器人與電子積木於故事繪本，以誘發兒童學習動機、提高兒童學習成效的互動遊戲繪本教學系統及其方法之發明專利者。

本發明之主要目的在於：將情境處理裝置的人工智慧聊天系統及電子積木提供的實物體驗，結合於故事繪本上，以提高兒童自主學習的意願及成效，並透過互動學習達到寓教於樂的學習成效。

為達成上述目的，本發明之主要結構包括：至少一情境板體，該情境板體內設有一情境處理裝置，該情境處理裝置包含有至少一供電裝置、一電性連結該供電裝置之互動處理器、一設於該情境板體上且電性連結該互動處理器之收音元件、及一設於該情境板體上且電性連結該互動處理器之播音元件，並於該情境板體上界定有至少一情境圖文部，該情境圖文部一側設有至少一電性連結該情境處理裝置之積木結合部，且該積木結合部放置有至少一與其電性連結之電子積木，該電子積木包含有至少一情境展示元件、一連結該情境展示元件之連動機構、及一供驅動該連動機構之驅動裝置，另提供一活動設置於該情境板體上之移動元件，及至少一設於該積木結合部一側且電性連結該互動處理器之感測元件，係供感測該移動元件。

俾當使用者利用本發明進行互動遊戲時，乃由供電裝置對情境處理裝置供電，使互動處理器透過播音元件產生第一導引語音，以導引使用者操作，讓使用者依據情境圖文部的標示，將移動元件置放於感測元件上，而觸發啟動該互動處理器產生第二導引語音，並藉該第二導引語音引導使用者將電子積木置於積木結合部上，接著，互動處理器產生互動語音，並利用收音元件讀取使用者之互動內容，以由互動處理器辨識該互動內容，辨識通過時，互動處理器即令驅動裝置驅動連動機構，使情境展示元件作動。藉此，利用簡單的語音互動，引導兒童自主學習，並透過情境展示元件增加兒童對具體認知層面的體驗。

藉由上述技術，可針對習用故事繪本所存在之需透過家長引導、無法因材施教、及具體認知層面不足等問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1、1a、1b‧‧‧情境板體

11、11a‧‧‧情境圖文部

12b‧‧‧第一板體

13b‧‧‧第二板體

14b‧‧‧翻頁部

15a‧‧‧移動軌道

2、2a‧‧‧情境處理裝置

21‧‧‧供電裝置

22‧‧‧互動處理器

23‧‧‧收音元件

24‧‧‧播音元件

25‧‧‧儲存元件

3、3a‧‧‧積木結合部

31、31a‧‧‧感測元件

32‧‧‧第一導電部

4‧‧‧電子積木

41‧‧‧情境展示元件

42‧‧‧連動機構

43‧‧‧驅動裝置

44‧‧‧第二導電部

5、5a‧‧‧移動元件

61‧‧‧第一導引語音

62‧‧‧第二導引語音

63‧‧‧互動語音

第一圖 係為本發明較佳實施例之立體透視圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之電子積木立體透視圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之結構方塊圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之方塊流程圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之操作動作圖。

第六圖 係為本發明較佳實施例之動作方塊流程圖(一)。

第七圖 係為本發明較佳實施例之實施示意圖。

第八圖 係為本發明較佳實施例之動作方塊流程圖(二)。

第九圖 係為本發明較佳實施例之情境展示示意圖。

第十圖 係為本發明較佳實施例之動作方塊流程圖(三)。

第十一圖 係為本發明再一較佳實施例之立體圖。

第十二圖 係為本發明又一較佳實施例之實施示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖至第四圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖至方塊流程圖，由圖中可清楚看出本發明係包括：至少一情境板體1；一設於該情境板體1內之情境處理裝置2，係包含有至少一供電裝置21、一電性連結該供電裝置21之互動處理器22、一設於該情境板體1上且電性連結該互動處理器22之收音元件23、一設於該情境板體1上且電性連結該互動處理器22之播音元件24、及一設於該情境板體1內之儲存元件25，係供儲存及擴充互動內容；至少一界定於該情境板體1上之情境圖文部11；至少一設於該情境圖文部11一側且電性連結該情境處理裝置2之積木結合部3，該積木結合部3包含有至少一第一導電部32；至少一置放於該積木結合部3上並與其電性連結之電子積木4，該電子積木4包含有至少一情境展示元件41、一連結該情境展示元件41之連動機構42、一供驅動該連動機構42之驅動裝置43、及至少一與該第一導電部32接觸導通之第二導電部44；一活動設置於該情境板體1上之移動元件5；及 至少一設於該積木結合部3一側且電性連結該互動處理器22之感測元件31，係供感測該移動元件5。

而本發明之互動遊戲繪本教學方法，其主要步驟包括：(a)操作導引：由至少一供電裝置對一情境處理裝置供電，使一互動處理器透過一播音元件產生第一導引語音，以導引使用者操作；(b)移動操作：使用者依據一情境板體之情境圖文部的標示，將一移動元件置放於至少一感測元件上；(c)感測驅動：該感測元件測得該移動元件，而觸發啟動該互動處理器產生第二導引語音；(d)結合積木：藉該第二導引語音引導使用者將至少一電子積木電性連結一積木結合部，此時乃將電子積木底部之第二導電部接觸該積木結合部之第一導電部，以完成該電子積木與該積木結合部之電性連結；(e)語音辨識：利用該互動處理裝置產生互動語音，並由該情境處理裝置之收音元件讀取使用者之互動內容，若辨識通過則進入步驟(f)，若辨識未通過則重複步驟(e)；及(f)情境展示：該互動處理器令該電子積木之驅動裝置驅動一連動機構，使至少一情境展示元件作動。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，更可整合AI聊天機器人與電子積木4於故事繪本，以誘發兒童學習動機、提高兒童學習成效等優勢，而詳細之解說將於下述說明。

請同時配合參閱第一圖至第十圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖至動作方塊流程圖(三)，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，本發明之故事繪本係透過情境板體1及其內部印製的情境圖文部11所表現，本實施例之情境係以綠色城市作為舉例，AI聊天機器人則以情境處理裝置2作為實施，並由設置於書脊內的互動處理器22(如CPU)、收音元件23(如麥克風)及播音元件24(如喇叭)所組成，積木結合部3為供放置電子積木4的標示區域，標示區域中具有供電性連結電子積木4的第一導電部32(本實施例以導電銅片作為舉例)，而電子積木4則根據情境主題有各種不同型態，例如風車、路燈、紅綠燈、垃圾桶等。

實際使用時，如第五圖、第六圖及步驟(a)、步驟(b)所示，先透過供電裝置 21(本實施例以可連結USB的連接埠作為舉例)的供電啟動情境處理裝置2，使互動處理器22透過播音元件24產生第一導引語音61，以導引使用者操作，例如：「請將車子(即為本發明之移動元件5)移動到第一站『風力發電機』，風力發電機就像一台大型電風扇…」，讓使用者依據情境圖文部11的標示，將移動元件5置放於感測元件31上，故本實施例中之情境圖文部11即為風力發電機之圖像，當使用者將移動元件5置放於情境圖文部11一側時，如第七圖、第八圖及步驟(c)、步驟(d)所示，因感測元件31即可測得移動元件5之存在(本實施例之感測元件31係以紅外線光電遮斷偵測器作為舉例)，而觸發啟動該互動處理器22由該播音元件24產生第二導引語音62，例如：「請將『風的積木(即本發明之電子積木4)』放入①的框框(即本發明之積木結合部3)內，並於電子積木4的第二導電部44與積木結合部3之第一導電部32接觸導通時(本實施例之第一導電部32及第二導電部44係為導電銅片)，觸發互動處理器22產生互動語音63並由播音元件24輸出，例如：「請問『風』可以產生電給車子行走嗎？」，如第九圖、第十圖及步驟(e)、步驟(f)所示，並利用收音元件23讀取使用者之互動內容，以由互動處理器22辨識該互動內容，且由於互動對象為兒童，故皆以是非題提問，同時透過簡單的回答內容(如YES或NO)進行語音辨識，辨識通過時，互動處理器22乃令該電子積木4之驅動裝置43驅動一連動機構42，使至少一情境展示元件41作動，其中該驅動裝置43係為馬達，且其電力來源乃經由供電裝置21、第一導電部32、第二導電部44傳遞過來，而連動機構42在本實施例係以馬達軸心作為舉例，情境展示元件41呼應風力發電之情境則為外觀類似風力發電機之扇葉，以實際產生轉動的情境；反之，若使用者回答錯誤，將再次觸發互動處理器22產生互動內容，例如：「你的回答是錯誤的。你有看過『風』會轉動風車嗎？因此『風』是可以將動能轉化成『電能』，供給車子所需要的電力喔。現在你再想想看，『風』可以產生電給車子行走嗎？」藉此，將情境處理裝置2的人工智慧聊天系統及電子積木4提供的實物體驗，結合於情境板體1上，以提高兒童自主學習的意願及成效。

另外，如第二圖所示，若電子積木4為紅綠燈時，該情境展示元件41為紅綠燈之外觀及三個LED，連動機構42為電力線，而驅動裝置43則為切換三個LED燈明滅動作之電子元件，以此類推，電子積木4即可適用於大多數的主題 與情境，而增加本發明之變化性。至於互動處理器22的產生之語音則儲存於儲存元件25中(本實施例係以記憶體為舉例)，除了可供互動處理器22提取所需之語音外，更可透過下載更新的新主體，存入儲存元件25中進行擴充，而增加本發明的實用性。

請同時配合參閱第十一圖所示，係為本發明再一較佳實施例之立體圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，係於該情境圖文部11a、該積木結合部3a及該感測元件31a為複數時，將情境板體1a上具有一連結各該感測元件31a之移動軌道15a，係供導引該移動元件5a之移動路徑。因此，本實施例中，該移動元件5a則以立體的車子模組作為舉例，並可確實沿著移動軌道15a前進，而增加本發明之趣味性，並藉由移動軌道15a形成之具體移動路線，間接達到輔助情境處理裝置2a的操作引導效果。

請同時配合參閱第十二圖所示，係為本發明又一較佳實施例之實施示意圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅令該情境板體1b包含有一第一板體12b、至少一第二板體13b、及至少一界定於該第一板體12b與該第二板體13b之間的翻頁部14b，本實施例之翻頁部14b係為樞設於情境板體1b上之樞軸，以供使用者進行翻頁的動作，並可將第二板體13b上的內容設計為與第一板體12b有故事連貫性，而激起兒童的好奇心，並有利於業者擴充情境主題。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之互動遊戲繪本教學系統及其方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障創作人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

Claims (10)

1. 一種互動遊戲繪本教學系統，其主要包括：至少一情境板體；一設於該情境板體內之情境處理裝置，係包含有至少一供電裝置、一電性連結該供電裝置之互動處理器、一設於該情境板體上且電性連結該互動處理器之收音元件、及一設於該情境板體上且電性連結該互動處理器之播音元件；至少一界定於該情境板體上之情境圖文部；至少一設於該情境圖文部一側且電性連結該情境處理裝置之積木結合部；至少一置放於該積木結合部上並與其電性連結之電子積木，該電子積木包含有至少一情境展示元件、一連結該情境展示元件之連動機構、及一供驅動該連動機構之驅動裝置；一活動設置於該情境板體上之移動元件；及至少一設於該積木結合部一側且電性連結該互動處理器之感測元件，係供感測該移動元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之互動遊戲繪本教學系統，其中該情境圖文部、該積木結合部及該感測元件為複數時，該情境板體上具有一連結各該感測元件之移動軌道，係供導引該移動元件之移動路徑。
3. 如申請專利範圍第1項所述之互動遊戲繪本教學系統，其中該情境板體包含有一第一板體、至少一第二板體、及至少一界定於該第一板體與該第二板體之間的翻頁部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之互動遊戲繪本教學系統，其中該積木結合部包含有至少一第一導電部，且該電子積木包含有至少一與該第一導電部接觸導通之第二導電部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之互動遊戲繪本教學系統，其中該情境處理裝置包含有一設於該情境板體內之儲存元件，係供儲存及擴充互動內容。
6. 一種互動遊戲繪本教學方法，其步驟包括：(a)由至少一供電裝置對一情境處理裝置供電，使一互動處理器透過一播音元件產生第一導引語音，以導引使用者操作；(b)使用者依據一情境板體之情境圖文部的標示，將一移動元件置放於至少一感測元件上；(c)該感測元件測得該移動元件，而觸發啟動該互動處理器產生第二導引語音；(d)藉該第二導引語音引導使用者將至少一電子積木電性連結一積木結合部；(e)利用該互動處理裝置產生互動語音，並由該情境處理裝置之收音元件讀取使用者之互動內容，並由該互動處理器辨識該互動內容，若辨識通過則進入步驟(f)，若辨識未通過則重複步驟(e)；及(f)該互動處理器令該電子積木之驅動裝置驅動一連動機構，使至少一情境展示元件作動。
7. 如申請專利範圍第6項所述之互動遊戲繪本教學方法，其中該情境圖文部、該積木結合部及該感測元件為複數時，更包含步驟(b1)使用者透過一移動軌道的導引，將該移動元件沿著該移動軌道移動。
8. 如申請專利範圍第6項所述之互動遊戲繪本教學方法，其中更包含步驟(g)使用者利用該情境板體之翻頁部，關閉該情境板體之第一板體，並開啟該情境板體之第二板體。
9. 如申請專利範圍第6項所述之互動遊戲繪本教學方法，其中更包含步驟(d1)將電子積木底部之第二導電部接觸該積木結合部之第一導電部，以完成該電子積木與該積木結合部之電性連結。
10. 如申請專利範圍第6項所述之互動遊戲繪本教學方法，其中該情境處理裝置包含有一設於該情境板體內之儲存元件，係供儲存及擴充互動內容。