課堂主動學習的方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】課堂主動學習的方法與系統(tǒng)
[0001]版權(quán)說明
[0002]本專利文件受版權(quán)法保護，任一部分的披露都構(gòu)成實質(zhì)性披露。版權(quán)人無權(quán)反對在專利局專利文件和記錄上的復制權(quán)孚有者的權(quán)利；除此之外，版權(quán)人孚有一切版權(quán)。
[0003]優(yōu)先權(quán)聲明:
[0004]本申請根據(jù)巴黎公約主張下列優(yōu)先權(quán):美國臨時專利申請，申請日期:2012年8月17日，申請?zhí)?61/684，156 ;美國非臨時專利申請，申請日期:2012年12月4日，申請?zhí)?13/685，720 ;美國臨時專利申請，申請日期:2013年4月12日，申請?zhí)?61/811,247 ;美國臨時專利申請，申請日期:2013年4月12日，申請?zhí)?61/811，250。上述專利申請的公開內(nèi)容通過引用整體并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明主要涉及課堂信息技術(shù)領(lǐng)域。具體來講，本發(fā)明涉及課堂學習與演講材料展示的方法與系統(tǒng)。更具體地講，本發(fā)明涉及交互式課堂學習方法和系統(tǒng)，其利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)同電子設(shè)備展示演講材料并促進演講者與學生參與。
【背景技術(shù)】
[0006]傳統(tǒng)意義上，在教室和演講廳使用信息技術(shù)局限于一些特定的方式。它通常只是使用掛在天花板上的投影儀或大型影像顯示屏結(jié)合音響系統(tǒng)來展示幻燈片和視頻。好一點的教室和演講廳會有無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可以提供互聯(lián)網(wǎng)連接和室內(nèi)互連，以便課堂參與者都能用自己的移動計算設(shè)備(mobile computing devices)實現(xiàn)互連。當然更好一點的教室或演講廳能夠允許連網(wǎng)的移動計算設(shè)備訪問交互的演講或展示材料內(nèi)容，在演示的進行中參與進來。
[0007]然而，目前還沒有一種系統(tǒng)能夠利用多元化信息技術(shù)設(shè)施來實現(xiàn)無縫式交互演示體驗。例如，大多數(shù)信息技術(shù)能通過投影儀和音響系統(tǒng)同時傳輸非交互式內(nèi)容至課堂參與者的個人移動計算設(shè)備(通過無線網(wǎng)絡(luò)以視頻流方式)；但是，目前還沒有這樣一種系統(tǒng)，其可以傳輸包含多種不同軌跡(track)的交互式內(nèi)容到不同的設(shè)備，以使投影儀的投影顯示內(nèi)容不同于通過視頻流傳輸?shù)矫總€參與者的個人移動計算設(shè)備的內(nèi)容，并且每一個不同軌跡的交互式內(nèi)容也可實時同步地播放，且由演講者或展示者控制。
[0008]現(xiàn)有系統(tǒng)的另一缺陷就是，為了將演講或展示材料內(nèi)容傳輸至一些不同信息技術(shù)設(shè)備，初始化設(shè)置耗時耗力，導致演示參與者整體體驗降級。例如，為訪問演示內(nèi)容，需將每一參與者的個人移動計算設(shè)備連入教室或者演講廳的網(wǎng)絡(luò)，其涉及軟件和硬件的網(wǎng)絡(luò)配置、設(shè)備與參與者的身份認證與授權(quán)。這一過程通常會出現(xiàn)人為錯誤，而且必需由每一位參與者進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種交互式課堂學習方法與系統(tǒng)，這一系統(tǒng)能夠利用通過教室或演講廳內(nèi)的第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施互連的多個電子音像設(shè)備、移動計算設(shè)備和處理服務(wù)器，向教室或演講廳內(nèi)的每一個參與者無縫傳輸交互式多媒體內(nèi)容；上述參與者包括一個或多個演講者或者展示者，以及一個或者多個學生或聽眾。
[0010]本發(fā)明的另一目標是基于前述方法和系統(tǒng)提供大量交互式演講與課程以實現(xiàn)交互式課堂學習。建立這一交互式演講與課程的目標包括:
[0011](a)增強學生學習不同技能的興趣，比如語言技能(如聽說讀寫)、數(shù)學技能(例如小數(shù)以及容積和體積的單位換算的基本概念)、協(xié)調(diào)身體不同部分的技能、IT技能(如計算機圖表處理)、特殊課目(如導航、人體解剖學和生理學、視覺藝術(shù))，等等；
[0012](b)強化課堂管理；
[0013](c)鼓勵學生的課堂參與；
[0014](d)輔助備課；
[0015](e)實現(xiàn)學生學術(shù)與學習表現(xiàn)的實時評估與比較；
[0016](f)用虛擬平臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的教學工具。
[0017]本發(fā)明的一方面是提供一種方法和系統(tǒng)，其通過控制和協(xié)調(diào)電子音像設(shè)備、移動計算設(shè)備和處理服務(wù)器，將交互式多媒體內(nèi)容同時傳輸?shù)浇淌一蜓葜v廳的一個或多個參與者，以促進參與者之間的信息輸入與輸出交互；這一交互式多媒體內(nèi)容能被分割成多個部分或多個信息流，且每一部分或每一信息流是針對每一參與者或每一參與者子集個性化的。
[0018]本發(fā)明的另一方面是為新參與者將其移動計算設(shè)備連入教室或演講廳內(nèi)的第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施提供快速、高度自動化參與者認證與網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置。
[0019]本發(fā)明的另一方面，允許第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以不超過500毫秒的網(wǎng)絡(luò)延遲向音像設(shè)備和移動計算設(shè)備傳輸交互式多媒體內(nèi)容的多個部分或多個信息流的同步流，使得教室或演講廳內(nèi)的多個參與者之間能夠?qū)崟r同步交互式演講與展示體驗。
[0020]根據(jù)各個實施例，本發(fā)明包括用于一個或多個教室或演講廳的第一處理服務(wù)器；每一教室或演講廳的一個或多個參與者中的每一個參與者的移動計算設(shè)備，其中所述移動計算設(shè)備包括臺式計算機、手提電腦、上網(wǎng)本和/或者這些的組合；可選擇地包括每一教室或演講廳內(nèi)的電子音像設(shè)備，其包括投影儀、電子視頻播放器、音響系統(tǒng)，和/或這些的組合。在一個實施例中，第一處理服務(wù)器、移動計算設(shè)備、電子音像設(shè)備通過第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施互連，其中，第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施可以是有線局域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)，或者二者的結(jié)合。在使用有線局域網(wǎng)的情況下，第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施包括路由器；使用無線局域網(wǎng)的情況下，第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施包括網(wǎng)絡(luò)接入點。
[0021]根據(jù)各個實施例，第一處理服務(wù)器配置為用于與移動計算設(shè)備交換數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括參與者的輸入和交互式多媒體內(nèi)容的多個部分或多個信息流。第一處理服務(wù)器還配置為允許參與者使用一個移動計算設(shè)備對電子音像設(shè)備進行控制，并傳輸交互式多媒體內(nèi)容的多個部分或多個信息流到電子音像設(shè)備。第一處理服務(wù)器還配置為通過網(wǎng)絡(luò)接入點或路由器來控制第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，調(diào)整和/或劃分其連接覆蓋區(qū)域，啟用和禁用網(wǎng)絡(luò)連接，以及移動計算設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)資源訪問。根據(jù)本發(fā)明的一實施例，第一處理服務(wù)器還包括數(shù)據(jù)庫，用來存儲參與者的信息、交互式多媒體內(nèi)容、演講或展示的材料。據(jù)本發(fā)明的另一實施例，第一處理服務(wù)器還與第二處理服務(wù)器通過第二網(wǎng)絡(luò)設(shè)施連接以存儲和取回數(shù)據(jù)，其中，第二處理服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫，用于存儲參與者的信息、交互式多媒體內(nèi)容、演講或展示的材料。
[0022]根據(jù)各個實施例，移動計算設(shè)備分為至少兩組:演講者或展示者組，學生或聽眾組。演講者或展示者組中的移動計算設(shè)備配置為與第一處理服務(wù)器交互，以實現(xiàn)下列功會K:
[0023]1.控制與監(jiān)視電子音像設(shè)備的各功能和狀態(tài)，包括電源開/關(guān)、睡眠模式開/關(guān)、音量，以及常規(guī)狀態(tài)；
[0024]2.控制與監(jiān)視學生或聽眾組的每一臺移動計算設(shè)備的顯示、揚聲器、其他功能與狀態(tài)，包括電源開/關(guān)、睡眠模式開/關(guān)、交互式多媒體內(nèi)容的播放、對第一處理服務(wù)器中的數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限、網(wǎng)絡(luò)資源訪問、網(wǎng)絡(luò)連通性，音量、存儲容量、電池電量，以及常規(guī)設(shè)備狀態(tài)；
[0025]3.控制與監(jiān)視第一網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的功能和狀態(tài)，包括鏈接覆蓋區(qū)域的劃分、網(wǎng)絡(luò)連接、及針對移動計算設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)資源訪問權(quán)限；及
[0026]4.控制交互式多媒體內(nèi)容和演講或展示材料至每個或子集電子音像設(shè)備和每個或子集移動計算設(shè)備的傳輸，其中，根據(jù)針對特定交互式多媒體內(nèi)容的預先配置設(shè)定，或來自演講者或展示者組的移動計算設(shè)備的參與者控制輸入，傳輸給每個或子集電子音像設(shè)備的和傳輸給每個或子集移動計算設(shè)備的交互式多媒體內(nèi)容和演講或展示材料的多個部分或多個信息流可以是不同的。
[0027]根據(jù)各個實施例，演講者或展示者組中的每一移動計算設(shè)備配置為可與學生或聽眾組的每一移動計算設(shè)備通信，該通信可基于文本和/或圖片。根據(jù)各個實施例，每一移動計算設(shè)備配置為可以訪問第一處理服務(wù)器來瀏覽演講或展示材料。另外，每一移動計算設(shè)備配置為接收參與者對展示材料的響應，其需要來自該參與者的用戶輸入。然后參與者的輸入數(shù)據(jù)被發(fā)送到第一處理服務(wù)器存儲，并可由其他移動計算設(shè)備瀏覽。
[0028]根據(jù)一替代實施例，主動學習系統(tǒng)在云計算平臺上實施，該云計算平臺包括云計算處理服務(wù)器或云計算處理服務(wù)器組，配置為允許連接移動計算設(shè)備。該云計算處理服務(wù)器或云計算處理服務(wù)器組可遠程放置在在教室或演講廳之外，在功能上可用來替代第一處理服務(wù)器。用于輸出交互式多媒體內(nèi)容的音像設(shè)備可通過輸入/輸出設(shè)備連接到云計算處理服務(wù)器或云計算處理服務(wù)器組，以允許展示者通過他/她的運行有相應軟件程序或者移動應用的臺式機或移動設(shè)備來控制。
[0029]根據(jù)各個實施例，基于云計算的主動學習系統(tǒng)還配置為用于提供以付費來獲得內(nèi)容與流量的其他服務(wù)。
【附圖說明】
[0030]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，附圖中:
[0031]圖1A是根據(jù)本發(fā)明一實施例的課堂交互學習系統(tǒng)的示意框圖；
[0032]圖1B是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的在云計算平臺上實施的課堂交互學習系統(tǒng)的示意框圖；
[0033]圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的課堂交互學習系統(tǒng)的注冊過程的流程圖；
[0034]圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明一實施例的課堂交互學習系統(tǒng)的參與者認證過程的流程圖；
[0035]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的課堂交互學習系統(tǒng)、說明有關(guān)快速回答問題競賽的交互式多媒體內(nèi)容頁是如何加載到不同設(shè)備上并在不同設(shè)備之間交互的流程圖；
[0036]圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例的課堂交互學習系統(tǒng)、說明有關(guān)學習句子成分的游戲的交互式多媒體內(nèi)容是如何劃分并分配給不同參與學生的流程圖；
[0037]圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例、說明有關(guān)學習使用比較運算符依序重排不同數(shù)字的游戲的交互式多媒體內(nèi)容如何分配給不同參與學生的流程圖；
[0038]圖7:圖7A是根據(jù)本發(fā)明一實施例、有關(guān)使用指南針學習導航技能的游戲的示意圖和游戲界面；
[0039]圖7B是根據(jù)本發(fā)明一實施例、有關(guān)學習導航技能的另一游戲的信息是如何在同組中的參與學生之間進行分配的示意圖；
[0040]圖8是根據(jù)本發(fā)明一實施例、關(guān)于導航的競賽問題的快速回復的界面；
[0041]圖9是根據(jù)本發(fā)明一實施例、有關(guān)學習3-D結(jié)構(gòu)的游戲是如何演示和采用不同折疊紙模板玩該游戲的流程圖；
[0042]圖10是根據(jù)本發(fā)明一實施例、有關(guān)學習計算容積與體積的練習是如何進行及交互的流程圖；
[0043]圖11:圖1lA所示是在畫或照片中找影子的視覺藝術(shù)練習；圖1lB所示是另一視覺藝術(shù)練習，學習通過在不同位置選擇不同光源來改變物體影子。
【具體實施方式】
[0044]以下是關(guān)于課堂交互式學習和演講廳交互式展示以及類似交互式展示的方法和系統(tǒng)的優(yōu)選例子的說明。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的范圍與精神的基礎(chǔ)上對此做出修改，包括增補和/或替換。為不掩蓋本發(fā)明，省略一些具體細節(jié)的描述；然后，此書面公開使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)其中的教導在無需過度試驗的情況下實施本發(fā)明。
[0045]系統(tǒng):
[0046]參見圖1A。根據(jù)本發(fā)明的多個實施例，本發(fā)明包括第一處理服務(wù)器105供一個或多個教室或演講廳使用；為每一教室或演講廳內(nèi)的每