TWM552168U - 具備雙傳輸介面的數位學習裝置 - Google Patents

Description

具備雙傳輸介面的數位學習裝置

本創作為一種使用在教育用途的數位學習裝置，其技術內容涉及分別與外部用戶端裝置及雲端連接的雙傳輸介面學習裝置，並具備教學影片及教學資料的儲存與保全、影音串流輸出、遠端教學、監控等功能。

現代人生活忙碌，且社會競爭激烈，越來越多家長期望孩子在學習階段即打下良好的競爭基礎，因此各種正規教育以外的課外教學體系林立，例如補習班、才藝班、安親班等，已成為普遍現象。

其次，隨著近年來網路資訊以及科技的發達，課外教學體系中，數位遠距教學的方式由於不需要學生親自前往教學場所，不但可以節省交通往返時間，而且不受場地限制，讓學生可以在任何需要的時候隨時複習，因此近年來也越來越受到家長及學生歡迎。

數位遠距教學雖具有上述優勢，但在實施時需要克服的問題除了教學內容以外，在技術上需要具備能夠隨時支援學生短時間學習的特性，對於數位遠距教學業者而言，也成為一項相當大的挑戰。

現有的數位遠距教學技術中，大致分為即時線上教學，以及內存有教學系統以及教學影片的數位學習盒兩大類。其中，即時線上教學例如知名的英語教學TutorABC，學生學習時完全依賴網路視訊，必須在連網速度及品質都許可的情形下方能授課，因此授課方式採取預約制，對於想要在下課休息時間，或者是搭乘交通工具的空檔學習的學生而言並不方便。

在數位學習盒方面，本案申請人曾就相關技術研發TWM490631、TWM469583、TWM468709、TW201539399A、TW201514944A、TW201513646A等多項專利，主要是在儲存裝置裡內建學習平台及傳輸介面，讓學生可以隨時利用手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機與數位學習盒信號連接後，透過操作學習平台隨時播放教學影片或進行讀取資料進行學習；由於在學生進行學習時，資料來源不需要完全依賴網路、不受場地限制，因此可以隨時在空檔進行學習。

上述本案申請人所研發的數位學習盒，經實際實施後，雖廣受好評，但也發現依現有能夠支援的技術，仍有若干不足之處。

例如，硬碟儲存空間有限，無法儲存大量高畫質教學影片及資料，因此數位學習盒需要能夠連網，並且由雲端伺服器作業系統支援進階學習資料，但每一位學生的學習進度不一，所以設計上必須完整規劃適用於各種學習進程的功能，而且學生在連網時，也必須設計提供給家長、或學習系統管理單位遠端監控的機制，以防止學生利用連網功能連結不適當的網站，反而降低學習成效。

又如，教學影片須聘請專業教師錄影後編輯製作，不但成本昂貴，而且涉及版權、著作權等法律問題，因此必須設計會員授權機制、資料保全機制等等，以防止教學影片或教學資料被不當地使用。

有鑑於上述種種技術上需要克服的問題，創作人乃根據先前設計以及實際操作測試經驗，在經過不斷地測試後，終於研發出本創作具有雙傳輸介面的數位學習裝置，能有效提高學習成效。

本創作之目的在於提供一種具備雙傳輸介面的數位學習裝置，讓使用者能夠隨時利用外部用戶端裝置連接後，在資料保全的機制下閱讀、編輯、播放硬碟裡的教學影片及教學資料，或者透過網路傳輸介面連接雲端，由雲端支援高畫質教學影片、即時教學、教學資料查詢、遠端監控等進階學習事項，不但能滿足基本的學習要求，還透過雲端的支援來達成提高學習成效的目的。

為達成上述目的，本創作具備雙傳輸介面的數位學習裝置，包含一外殼以及一固定於外殼內的主機板，該主機板電連接有：一儲存有系統平台、教學資料及教學影片的硬碟；一執行該系統平台、教學資料及教學影片運算及暫存的運算單元；一連接外部用戶端裝置以輸出教學資料及教學影片數據的用戶端傳輸介面；一通過網路連接至雲端伺服器作業系統的網路傳輸介面；一供應運作電源的蓄電池；以及所述外部用戶端裝置能通過用戶端傳輸介面連接該硬碟的系統平台，並且通過網路傳輸介面連接至雲端伺服器作業系統。

藉由上述構造，使用者能夠利用用戶端傳輸介面連接外部用戶端裝置後，閱讀、編輯、播放硬碟裡的教學影片及教學資料，或者透過網路傳輸介面連接雲端，由雲端支援高畫質教學影片下載、即時教學、教學資料查詢、遠端監控等進階學習事項。

以下進一步說明本創作的具體實施方式：

實施時，該蓄電池為一可充放電式蓄電池，且所述外殼上進一步設置一能夠連接外部電源對該蓄電池進行充電的充電插孔。

實施時，該外殼上進一步設置一通過該主機板與硬碟電連接以存取資料的USB傳輸埠。

實施時，所述外部用戶端裝置包括但不限於手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機。

實施時，所述雲端為一網路伺服器。

實施時，所述用戶端傳輸介面為有線或無線傳輸介面，包括但不限於WiFi、WLAN、Wireless HD、WHDI、HDMI。

實施時，所述網路傳輸介面為為有線或無線傳輸介面，包括但不限於：WiFi、3G/4G/5G、網路線、光纖。

實施時，該運算單元為一暫存記憶體及處理器。

實施時，該硬碟為一固態或液態硬碟。

相較於先前技術，本創作讓使用者能夠隨時利用外部用戶端裝置連接後，在系統平台的資料保全機制下閱讀、編輯、播放硬碟裡的教學影片及教學資料，或者透過網路傳輸介面連接雲端，由雲端支援進行高畫質教學影片播放、即時教學、教學資料查詢、遠端監控等進階學習事項，不但能滿足隨時學習的基本需求，還能夠在條件許可下透過網際網路由雲端伺服器作業系統支援更進一步的學習功能，達成提高學習成效的目的。

以下依據本創作之技術手段，列舉出適於本創作之實施方式，並配合圖式說明如後：

如第一圖、第二圖所示，本創作具備雙傳輸介面的數位學習裝置100，包含一外殼10以及一固定於外殼10內的主機板20，該主機板20上電連接有：一儲存有系統平台31、教學資料32及教學影片33的硬碟30、一運算單元40、一連接外部用戶端裝置200以輸出教學資料及教學影片數據的用戶端傳輸介面50、一通過網路連接至雲端300的伺服器作業系統301的網路傳輸介面60、以及一蓄電池70。

由於本創作內建有蓄電池70及用戶端傳輸介面50，因此使用者可以隨時利用例如：手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機等外部用戶端裝置200連結後，通過系統平台31來讀取、編輯教學資料32及播放教學影片33，達到隨時進行學習的基本要求；實施時，教學資料32包括但不限於題庫練習、評量、學習診斷、數位筆記本、課文重點提示等等。

此外，外部用戶端裝置200連結數位學習裝置100後，亦能夠在具備網際網路或行動通訊網路的環境下，透過網路傳輸介面60連接到雲端300，由雲端300的伺服器作業系統301支援高畫質教學影片302播放、即時教學、教學資料查詢、遠端監控等進階學習事項，達成提高學習成效的目的。

如第三圖所示，為了達成上述學習的基本要求以及進階學習事項，實施時，所述硬碟30裡的教學影片33宜為標準畫質影片，以節省儲存空間，並且在雲端300伺服器作業系統301裡設置有高畫質教學影片302。而硬碟30裡的系統平台31進一步包括有影音串流單元311、認證單元312、加密/解密單元313、監控單元314、測驗單元315、以及即時教學單元316等等。其中：

該影音串流單元311能在外部用戶端裝置200播放硬碟30裡標準畫質的教學影片33時自動偵測網路傳輸介面60的連網速度，當網路傳輸介面60的連網速度足夠播放高畫質教學影片302，而且外部用戶端裝置200的顯示器大小適當時，下載雲端300伺服器作業系統301裡的高畫質教學影片302，並藉由影音串流單元311影片來源切換為標準畫質教學影片33供外部用戶端裝置200播放。

例如：標準畫質的教學影片33解析度為540P，外部用戶端裝置200為65吋電視時，540P的教學影片33顯得不夠清晰，因此可以在網路傳輸介面60連網速度足夠的情形下，下載雲端300伺服器作業系統301裡1080P以上的高畫質教學影片302，使65吋電視的外部用戶端裝置200能夠播放高畫質教學影片302。

該認證單元312採取會員認證機制，使用者可以透過網路傳輸介面60在雲端300的會員資料庫303取得授權後，經認證單元312登錄、授權後，進行資料上傳、即時教學、教學資料查詢等進階學習，同時在雲端300也方便管理者對使用者進行管理及學習評鑑等等。

該加密/解密單元313旨在保全儲存於硬碟30中的教學資料32及教學影片33，通過加密/解密單元313將教學資料32及教學影片33加密儲存於硬碟30中，可以避免放置於硬碟30中的內容被任意拷貝至其他裝置中使用。

如前所述，當使用者的外部用戶端裝置200透過用戶端傳輸介面50連線至硬碟30時，必須先經過雲端300會員資料庫303提供授權碼，經前述認證單元312及確認內容授權範圍以及期限正確，才能夠被正確解密以及讀取。

此外，實施時可以在外部用戶端裝置200安裝APP應用程式，當被解密的影音內容透過用戶端傳輸介面50傳輸至外部用戶端裝置200時，會再經過一次的加密後由應用程式解密讀取，以確保在傳輸過程中不會被從中竊取。

前述監控單元314旨在讓雲端300管理者或家長可以透過雲端對用戶端裝置200進行監控；由於本創作具備網路傳輸介面60，因此用戶端裝置200實際上可以透過本創作學習裝置上網；為了避免學生在連接至雲端的學習過程分心，家者可以通過雲端300對用戶端裝置200連接的網址進行即時監控，並建立網路黑名單或建立白名單。

而雲端300管理者也能夠透過會員資料庫303、監控單元314配合前述認證單元312的會員認證機制，當會員授權期限到期時，通過網路傳輸介面60令監控單元314發出指令將硬碟30格式化，以避免硬碟30裡的教學資料32及教學影片33被不當使用；而且硬碟30格式化後也能夠當做兼具儲存及上網功能的儲存裝置使用。

前述測驗單元315旨在讓使用者可以進行學習結果的評測，進而了解學習狀況。實施時，包括測驗題庫、錯題題庫、重點題庫、學習診斷等等，讓使用者進行複習時更有效率。而前述即時教學單元316則可以讓使用者連結至雲端300時，配合認證單元312的授權，可以透過雲端300的媒合系統304，進行一對一即時教學。實施時，所述媒合系統304可以將學生測驗成績、需求，以及師資專長、時間等資料加以數據化配對媒合，以提供最適合的老師一對一即時授課解惑。

以上僅舉例簡略說明本創作數位學習裝置除了能滿足隨時學習的基本以外，透過網路傳輸介面60連接上網時，配合雲端300所能達成的各種學習方式，至於其他元件的實施方式則請參閱第二圖以及以下所述。

實施時，該蓄電池70為一可充放電式蓄電池，且所述外殼10上進一步設置一能夠連接外部電源對該蓄電池70進行充電的充電插孔11。

實施時，該外殼10上進一步設置一通過該主機板20與硬碟30電連接以存取資料的USB傳輸埠12。

實施時，所述外部用戶端裝置200包括但不限於手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機。

實施時，所述雲端300資料庫為一網路伺服器。

實施時，所述用戶端傳輸介面50為有線或無線傳輸介面，包括但不限於WiFi、WLAN、Wireless HD、WHDI、HDMI。

實施時，所述網路傳輸介面60為為有線或無線傳輸介面，包括但不限於：WiFi、3G/4G/5G、網路線、光纖。

實施時，該運算單元40為一暫存記憶體及處理器。

實施時，該硬碟30為一固態或液態硬碟。

以上實施例說明及圖式僅為本創作之較佳實施例，並非以此侷限本創作；舉凡與本創作之構造、裝置、特徵等近似或雷同者，均應屬本創作之創設目的及申請專利範圍之內，謹此聲明。

100‧‧‧數位學習裝置

200‧‧‧用戶端裝置

300‧‧‧雲端

301‧‧‧伺服器作業系統

302‧‧‧高畫質教學影片

303‧‧‧會員資料庫

304‧‧‧媒合系統

10‧‧‧外殼

11‧‧‧充電插孔

12‧‧‧USB傳輸埠

20‧‧‧主機板

30‧‧‧硬碟

31‧‧‧系統平台

311‧‧‧影音串流單元

312‧‧‧認證單元

313‧‧‧加密/解密單元

314‧‧‧監控單元

315‧‧‧測驗單元

316‧‧‧即時教學單元

32‧‧‧教學資料

33‧‧‧教學影片

40‧‧‧運算單元

50‧‧‧用戶端傳輸介面

60‧‧‧網路傳輸介面

70‧‧‧蓄電池

第一圖：本創作數位學習裝置的使用示意圖。

第二圖：本創作數位學習裝置的系統架構示意圖。

第三圖：本創作數位學習裝置的系統平台與雲端的示意圖。

100‧‧‧數位學習裝置

200‧‧‧用戶端裝置

300‧‧‧雲端

301‧‧‧伺服器作業系統

20‧‧‧主機板

30‧‧‧硬碟

31‧‧‧系統平台

32‧‧‧教學資料

33‧‧‧教學影片

40‧‧‧運算單元

50‧‧‧用戶端傳輸介面

60‧‧‧網路傳輸介面

70‧‧‧蓄電池

Claims (9)

1. 一種具備雙傳輸介面的數位學習裝置，包含一外殼以及一固定於外殼內的主機板，該主機板電連接有： 一儲存有系統平台、教學資料及教學影片的硬碟； 一執行該系統平台、教學資料及教學影片運算及暫存的運算單元； 一連接外部用戶端裝置以輸出教學資料及教學影片數據的用戶端傳輸介面； 一通過網路連接至雲端伺服器作業系統的網路傳輸介面； 一供應運作電源的蓄電池；以及 所述外部用戶端裝置能通過用戶端傳輸介面連接該硬碟的系統平台，並且通過網路傳輸介面連接至雲端伺服器作業系統。
2. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，該蓄電池為一可充放電式蓄電池，且所述外殼上進一步設置一能夠連接外部電源對該蓄電池進行充電的充電插孔。
3. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，該外殼上進一步設置一通過該主機板與硬碟電連接以存取資料的USB傳輸埠。
4. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，所述外部用戶端裝置包括但不限於手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型電腦、電視或投影機。
5. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，所述雲端為一網路伺服器。
6. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，所述用戶端傳輸介面為有線或無線傳輸介面，包括但不限於WiFi、WLAN、Wireless HD、WHDI、HDMI。
7. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，所述網路傳輸介面為為有線或無線傳輸介面，包括但不限於：WiFi、3G/4G/5G、網路線、光纖。
8. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，該運算單元為一暫存記憶體及處理器。
9. 如請求項1所述具備雙傳輸介面的數位學習裝置，其中，該硬碟為一固態或液態硬碟。