TWM546203U - 腦波監測評估學習效果的系統 - Google Patents

Description

腦波監測評估學習效果的系統

本新型涉及一種評估學習效果的系統，尤指一種透過腦機介面與人機介面一併分析來達到評估學習效果的系統。

請參閱中華民國專利公報之新型公告/公開號200718007「互動式腦波學習裝置」中，所揭露之習知技術，係為提供一種互動式腦波學習裝置，你包括：一學習資料發聲聲源；一腦波發聲聲源，腦波發聲聲源在學習資料發聲聲源發出聲音訊號之同時發出腦波聲音；以及一聲音訊號偵測模組，其一端與所述學習資料發聲聲源相連，另一端與所述腦波發聲聲源相連，像用以在偵測到所述學習資料發聲聲源發出之聲音訊號產生變化時控制調整所述腦波發聲聲源輸出之腦波發聲音量。前述之習知技術旨在提出一種結合腦波功能之學習裝置，以簡單可行之實現方法來構造一種學習環境， 此環境包含腦波發聲之功能，並在學習進行中根據實際需要改變腦波發聲聲源所發出腦波音量，使腦波功能合理充分發揮作用，以達到良好之學習效果。

請參閱中華民國專利公報之新型公告/公開號M417900Ul「行動式精神專注力監控系統」中，所揭露之習知技術，係為提供一種行動式精神專注力監控系統包含數個行動式腦波偵測裝置、數個第一無線傳輸棋組、一監控中心及一第二無線傳輸棋組。該行動式腦波偵測裝置用以偵測及收集一受測對象之腦波資料，該第一無線傳輸棋組設置於該行動式腦波偵測裝置內，且該第一無線傳輸棋組用以傳輸該受測對象之腦波資料。該監控中心用以監控該行動式腦波偵測裝置，該第二無線傳輸棋組設置於該監控中心，且該第二無線傳輸棋組用以接收該行動式腦波偵測裝置之腦波資料。在該行動式腦波偵測裝置偵測腦波資料後，利用該第一無線傳輸棋組傳輸至該監控中心。

請參閱中華民國專利公報之新型公告/公開號TW 201306801 Al「精神狀態監控及警示方法及其裝置」中，所揭露之習知技術，係為提供一種精神狀態監控及警示裝置包含一計算單元、一腦波偵測單元、一記憶體單元、一傳輸單元及一警示單元。該精神狀態監控及警示方法包含：利用該腦波偵測單元於一受測對象進行偵測收集數個腦波資料；利用該計算單元擷取該腦波資料；利用該計算單元計算該腦波資料，並判斷精神狀態是否正常；及當判斷精神狀態正常時，利用該傳輸單元將該腦波資料傳輸至一監控中心，以便建立一腦波資料檔；當判斷精神狀態不正常時，利用該傳輸單元將該腦波資料傳輸至該監控中心，並傳輸一警示訊號。

請參閱中華民國專利公報之新型公告/公開號TW 201100148 Al「色彩音樂記憶遊戲方法與系統」中，所揭露之習知技術，係為提供一種色彩音樂記憶遊戲方法與系統，包含：一主機，靜、可輸出其α波之音樂，安裝有一色彩音樂記憶遊戲；一顯示器，條與主機連接， 以顯示色彩音樂記憶遊戲；一輸出裝置，條與主機連接， 以輸出其α波之音樂，該α波之音樂得、隨著色彩音樂記憶遊戲而變化；本新型應用心理學各領域研究成果，透過音樂晴示、視覺及聲音刺激使用者腦部，讓使用者的腦波處在α波的狀態，使學習不再充滿壓力、枯燥無味， 以達到寓教於樂之效果。

然而，前述現有技術之內容皆未揭示一併運用一腦機介面以及一人機介面，並透過相互比較其所產生之資訊的相似性與差異性進行統計分析，用以獲得關於使用者學習時的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者的學習狀態相關資訊，現有技術不容易準確地評價教師的教學效率以及學生的學習效率。

因此，本新型係提出一種腦波監測評估學習效果的系統及其方法，其可一併運用一腦機介面以及一人機介面，並透過相互比較其所產生之資訊的相似性與差異性進行統計分析，用以能夠達到準確評價教師的教學效率以及學生的學習效率的目的。

鑒於前述之習知技術的缺點，本新型之主要目的係提出一種腦波監測評估學習效果的系統，其可一併運用一腦機介面以及一人機介面，並透過相互比較其所產生之資訊的相似性與差異性進行統計分析，用以獲得關於使用者學習時的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者的學習狀態相關資訊，進而能夠達到準確評價教師的教學效率以及學生的學習效率的目的。

為了達到前述之主要目的，本新型之腦波監測評估學習效果的系統係包括：一腦機互動模組，係包括一腦波擷取模組、一第一傳輸模組以及一第一儲存模組，其中，該腦波擷取模組係用以擷取至少一使用者的一腦波資訊，並藉由該第一傳輸模組將該腦波資訊傳輸並儲存於該第一儲存模組；一人機互動模組，係包括一動作擷取模組、一第二傳輸模組以及一第二儲存模組，其中，該動作擷取模組係用以擷取該至少一使用者的一動作資訊，並藉由該第二傳輸模組將該動作資訊傳輸並儲存於該第二儲存模組；一統計分析模組，係讀取該第一儲存模組的該腦波資訊以及該第二儲存模組的該動作資訊，而產生一統計分析資訊；一網路視訊擷取模組，係擷取至少一教學影像，並透過至少一網路傳輸該至少一教學影像到一雲端伺服器；一資訊顯示模組，係接收該統計分析模組產生之該統計分析資訊以及該雲端伺服器的該至少一教學影像，並顯示給該至少一使用者；其中，該統計分析模組係比對該腦波資訊以及該動作資訊的相似性與相異性，該腦波資訊以及該動作資訊係關於該至少一使用者的至少一學習狀態，包括該至少一使用者的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者。

於開始使用前述之該腦波監測評估學習效果的系統時，該網路視訊擷取模組係擷取該至少一教學影像，並透過該至少一網路傳輸該至少一教學影像到該雲端伺服器；接著該腦波擷取模組係用以擷取該至少一使用者的該腦波資訊，並藉由該第一傳輸模組將該腦波資訊傳輸並儲存於該第一儲存模組，以及該動作擷取模組係用以擷取該至少一使用者的該動作資訊，並藉由該第二傳輸模組將該動作資訊傳輸並儲存於該第二儲存模組；最後，該統計分析模組係讀取該第一儲存模組的該腦波資訊以及該第二儲存模組的該動作資訊，而產生該統計分析資訊，而該資訊顯示模組係接收該統計分析模組產生之該統計分析資訊以及該雲端伺服器的該至少一教學影像，並顯示給該至少一使用者。

由於前述係一併運用腦機互動模組以及人機互動模組，並透過該統計分析模組對於該腦波資訊以及該動作資訊所的相似性與差異性進行統計分析，用以獲得關於使用者學習時的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者的學習狀態相關資訊，進而能夠準確達到評價教師的教學效率以及學生的學習效率的目的。

鑒於前述之習知技術的缺點，本新型之另一目的係提供一種腦波監測評估學習效果的方法，該方法係包括下列步驟：一網路視訊擷取模組係擷取至少一教學影像，並透過至少一網路傳輸該至少一教學影像到一雲端伺服器；一腦波擷取模組係用以擷取至少一使用者的一腦波資訊，並藉由一第一傳輸模組將該腦波資訊傳輸並儲存於一第一儲存模組；一動作擷取模組係用以擷取該至少一使用者的一動作資訊，並藉由一第二傳輸模組將該動作資訊傳輸並儲存於一第二儲存模組；一統計分析模組係讀取該第一儲存模組的該腦波資訊以及該第二儲存模組的該動作資訊，而產生一統計分析資訊；一資訊顯示模組係接收該統計分析模組產生之該統計分析資訊以及該雲端伺服器的該至少一教學影像，並顯示給該至少一使用者；其中，該統計分析模組係比對該腦波資訊以及該動作資訊的相似性與相異性，該腦波資訊以及該動作資訊係關於該至少一使用者的至少一學習狀態，包括該至少一使用者的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者。

以下係藉由特定的具體實施例說明本新型之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本新型之其他優點及功效。本新型亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本新型說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本新型之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本新型可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本新型所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本新型所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

以下依據本新型之實施例，描述腦波監測評估學習效果的系統。

請參閱圖1至圖6所示，為本新型之一實施例的腦波監測評估學習效果的系統，係包括：一腦機互動模組10、一人機互動模組20、一統計分析模組30、一網路視訊擷取模組40以及一資訊顯示模組50。

該腦機互動模組10係包括一腦波擷取模組11、一第一傳輸模組12以及一第一儲存模組13，其中，該腦波擷取模組11係用以擷取至少一使用者(圖中未示)的一腦波資訊14，並藉由該第一傳輸模組12將該腦波資訊14傳輸並儲存於該第一儲存模組13。在本新型之該實施例中，該腦波擷取模組11係為非侵入式的一頭戴式腦波儀(圖中未示)，其採用的是腦機介面(Brain Computer Interface, BCI)，用以擷取該腦波資訊14，該第一傳輸模組12係為相容於WIFI、Bluetooth、NFC、FTIR等通訊協定之其中至少一者的無線傳輸裝置，用以傳輸該腦波資訊14。

該人機互動模組20係包括一動作擷取模組21、一第二傳輸模組22以及一第二儲存模組23，其中，該動作擷取模組21係用以擷取該至少一使用者(圖中未示)的一動作資訊24，並藉由該第二傳輸模組22將該動作資訊24傳輸並儲存於該第二儲存模組23。在本新型之該實施例中，該動作擷取模組21係為一電腦鍵盤(圖中未示)及電腦滑鼠(圖中未示)之其中至少一者，其採用的是人機介面(Human Computer Interface,HCI)，用以供該至少一使用者(圖中未示)以動作觸發該動作擷取模組21，使該動作擷取模組21擷取到該至少一使用者(圖中未示)的該動作資訊24，該第二傳輸模組22係為相容於WIFI、Bluetooth、NFC、FTIR等通訊協定之其中至少一者的無線傳輸裝置，用以傳輸該動作資訊24。

該統計分析模組30係讀取該第一儲存模組13的該腦波資訊14以及該第二儲存模組23的該動作資訊24，而產生一統計分析資訊31。其中，該統計分析模組30係比對該腦波資訊14以及該動作資訊24的相似性與相異性，該腦波資訊14以及該動作資訊24係關於該至少一使用者(圖中未示)的至少一學習狀態，包括該至少一使用者(圖中未示)的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者。在本新型之該實施例中，該統計分析模組30包括一腦波標註模組32，該腦波標註模組32係依據一時間軸(圖中未示)與該腦波資訊14產生一腦波標註資訊33，該統計分析模組30再比較該腦波標註資訊33及該動作資訊24的相似性與相異性，以產生該統計分析資訊31。

該網路視訊擷取模組40係擷取至少一教學影像41，並透過至少一網路(圖中未示)傳輸該至少一教學影像41到一雲端伺服器60。在本新型之該實施例中，該至少一網路係相容於WIFI、Bluetooth、NFC、FTIR等通訊協定之其中至少一者。

該資訊顯示模組50係接收該統計分析模組30產生之該統計分析資訊31以及該雲端伺服器60的該至少一教學影像41，並顯示給該至少一使用者(圖中未示)。

在本新型之該實施例中，前述之腦波監測評估學習效果的系統復包括一行動通訊裝置，該行動通訊裝置具有該第一儲存模組13、該第二儲存模組23、該統計分析模組30及該資訊顯示模組50，且該行動通訊裝置為筆記型電腦、平板電腦、個人數位助理、智慧型手機、穿戴式裝置之其中至少一者。在本新型之該實施例中，該行動通訊裝置為平板電腦100(如圖5所示，其配置有該資訊顯示模組50，用以顯示該至少一教學影像41以及該統計分析資訊31)。

在本新型之該實施例中，該平板電腦100復包括該網路視訊擷取模組40以及一檢索模組101，該網路視訊擷取模組40儲存於該雲端伺服器60的該至少一教學影像41為即時影音串流及普通影音錄製檔案之其中至少一者；該檢索模組101係用以透過該至少一網路(圖中未示)存取該雲端伺服器60中的該至少一教學影像41，並對該至少一教學影像41進行檢索動作，在本實施例中，該至少一使用者可以在該檢索模組101中輸入網址或關鍵字等相關資訊。

在本新型之該實施例中，該行動通訊裝置復包括一意見回饋模組102，該意見回饋模組102係用以讓該至少一使用者(圖中未示)輸入一意見紀錄103，並將該意見紀錄103透過該至少一網路(圖中未示)傳輸到該雲端伺服器60中。

開始使用本新型之雲端檔案搜尋系統時，藉由網路視訊擷取模組擷取該至少一教學影像，並透過至少一網路傳輸至少一教學影像到雲端伺服器；在本新型之實施例中，復包括檢索模組，檢索模組係用以透過至少一網路存取雲端伺服器中的至少一教學影像，並對至少一教學影像進行檢索動作(步驟S1)。

接著，藉由腦波擷取模組擷取至少一使用者的腦波資訊，並透過第一傳輸模組將腦波資訊傳輸並儲存於第一儲存模組；以及，藉由動作擷取模組擷取至少一使用者的動作資訊，並藉由第二傳輸模組將動作資訊傳輸並儲存於第二儲存模組(步驟S2)。

繼而，統計分析模組係讀取第一儲存模組的腦波資訊以及第二儲存模組的動作資訊，而產生一統計分析資訊；在本新型之該實施例中，統計分析模組包括腦波標註模組，腦波標註模組係依據時間軸與腦波資訊產生腦波標註資訊，統計分析模組再比較腦波標註資訊及動作資訊的相似性與相異性，以產生統計分析資訊(步驟S3)。

最後，資訊顯示模組係接收統計分析模組產生之統計分析資訊以及雲端伺服器的至少一教學影像，並顯示給至少一使用者在本新型之該實施例中，復包括意見回饋模組，意見回饋模組係用以讓至少一使用者輸入意見紀錄，並將意見紀錄透過至少一網路傳輸到雲端伺服器中(步驟S4)。

藉此，由於前述係一併運用腦機互動模組10以及人機互動模組20，並透過該統計分析30模組對於該腦波資訊14以及該動作資訊24所的相似性與差異性進行統計分析，用以獲得關於使用者學習時的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者的學習狀態相關資訊，進而能夠準確達到評價教師的教學效率以及學生的學習效率的目的。

儘管已參考本申請的許多說明性實施例描述了實施方式，但應瞭解的是，本領域技術人員能夠想到多種其他改變及實施例，這些改變及實施例將落入本公開原理的精神與範圍內。尤其是，在本公開、圖式以及所附申請專利範圍的範圍內，對主題結合設置的組成部分及/或設置可作出各種變化與修飾。除對組成部分及/或設置做出的變化與修飾之外，可替代的用途對本領域技術人員而言將是顯而易見的。

10‧‧‧腦機互動模組

11‧‧‧腦波擷取模組

12‧‧‧第一傳輸模組

13‧‧‧第一儲存模組

14‧‧‧腦波資訊

20‧‧‧人機互動模組

21‧‧‧動作擷取模組

22‧‧‧第二傳輸模組

23‧‧‧第二儲存模組

24‧‧‧動作資訊

30‧‧‧統計分析模組

31‧‧‧統計分析資訊

32‧‧‧腦波標註模組

33‧‧‧腦波標註資訊

40‧‧‧網路視訊擷取模組

41‧‧‧教學影像

50‧‧‧資訊顯示模組

60‧‧‧雲端伺服器

100‧‧‧平板電腦

101‧‧‧檢索模組

102‧‧‧意見回饋模組

103‧‧‧意見紀錄

S1~S4‧‧‧步驟

圖1係顯示本新型之腦波監測評估學習效果的系統的系統架構示意圖； 圖2係顯示本新型之腦波監測評估學習效果的系統的腦機互動模組的系統架構示意圖； 圖3係顯示本新型之腦波監測評估學習效果的系統的人機互動模組的系統架構示意圖； 圖4係顯示本新型之腦波監測評估學習效果的系統的統計分析模組的系統架構示意圖；以及 圖5係顯示本新型之腦波監測評估學習效果的系統的資訊顯示模組的裝置示意圖。

10‧‧‧腦機互動模組

14‧‧‧腦波資訊

20‧‧‧人機互動模組

24‧‧‧動作資訊

30‧‧‧統計分析模組

40‧‧‧網路視訊擷取模組

41‧‧‧教學影像

50‧‧‧資訊顯示模組

60‧‧‧雲端伺服器

103‧‧‧意見紀錄

Claims (8)

1. 一種腦波監測評估學習效果的系統，係包括： 一腦機互動模組，係包括一腦波擷取模組、一第一傳輸模組以及一第一儲存模組，其中，該腦波擷取模組係用以擷取至少一使用者的一腦波資訊，並藉由該第一傳輸模組將該腦波資訊傳輸並儲存於該第一儲存模組； 一人機互動模組，係包括一動作擷取模組、一第二傳輸模組以及一第二儲存模組，其中，該動作擷取模組係用以擷取該至少一使用者的一動作資訊，並藉由該第二傳輸模組將該動作資訊傳輸並儲存於該第二儲存模組； 一統計分析模組，係讀取該第一儲存模組的該腦波資訊以及該第二儲存模組的該動作資訊，而產生一統計分析資訊； 一網路視訊擷取模組，係擷取至少一教學影像，並透過至少一網路傳輸該至少一教學影像到一雲端伺服器； 一資訊顯示模組，係接收該統計分析模組產生之該統計分析資訊以及該雲端伺服器的該至少一教學影像，並顯示給該至少一使用者； 其中，該統計分析模組係比對該腦波資訊以及該動作資訊的相似性與相異性，該腦波資訊以及該動作資訊係關於該至少一使用者的至少一學習狀態，包括該至少一使用者的專注程度、理解程度、壓力以及放鬆狀態之其中至少一者。
2. 如申請專利範圍第1項所述之腦波監測評估學習效果的系統，其中，該統計分析模組包括一腦波標註模組，該腦波標註模組係依據一時間軸與該腦波資訊產生一腦波標註資訊，該統計分析模組再比較該腦波標註資訊及該動作資訊的相似性與相異性，以產生該統計分析資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之腦波監測評估學習效果的系統，復包括一行動通訊裝置，該行動通訊裝置具有該第一儲存模組、該第二儲存模組、該統計分析模組及該資訊顯示模組，且該行動通訊裝置為筆記型電腦、平板電腦、個人數位助理、智慧型手機、穿戴式裝置之其中至少一者。
4. 如申請專利範圍第3項所述之腦波監測評估學習效果的系統，其中，該行動通訊裝置復包括該網路視訊擷取模組以及一檢索模組，該網路視訊擷取模組儲存於該雲端伺服器的該至少一教學影像為即時影音串流及普通影音錄製檔案之其中至少一者；該檢索模組係用以透過該至少一網路存取該雲端伺服器中的該至少一教學影像，並對該至少一教學影像進行檢索動作。
5. 如申請專利範圍第4項所述之腦波監測評估學習效果的系統，其中，該行動通訊裝置復包括一意見回饋模組，該意見回饋模組係用以讓該至少一使用者輸入一意見紀錄，並將該意見紀錄透過該至少一網路傳輸到該雲端伺服器中。
6. 如申請專利範圍第5項所述之腦波監測評估學習效果的系統，其中，該至少一網路係相容於WIFI、Bluetooth、NFC、FTIR等通訊協定之其中至少一者；該第一傳輸模組係為相容於WIFI、Bluetooth、NFC、FTIR等通訊協定之其中至少一者的無線傳輸裝置，用以傳輸該腦波資訊；該第二傳輸模組係分別為相容於WIFI、Bluetooth、NFC、FTIR等通訊協定之其中至少一者的無線傳輸裝置，用以傳輸該動作資訊。
7. 如申請專利範圍第6項所述之腦波監測評估學習效果的系統，其中，該腦波擷取模組係為非侵入式的一頭戴式腦波儀，其採用的是腦機介面(Brain Computer Interface, BCI)，用以擷取該腦波資訊。
8. 如申請專利範圍第7項所述之腦波監測評估學習效果的系統，其中，該動作擷取模組係為一電腦鍵盤及電腦滑鼠之其中至少一者，其採用的是人機介面(Human Computer Interface, HCI)，用以供該至少一使用者以動作觸發該動作擷取模組，使該動作擷取模組擷取到該至少一使用者的該動作資訊。