编程教育系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种编程教育系统，包含：一手持行动装置，安装有一行动应用程序并包括一触控屏幕，该手持行动装置用以执行该行动应用程序、显示该行动应用程序执行内容及互动操控该行动应用程序；及一服务器，可与该手持行动装置通过网络连接。该服务器包括一学员管理模块及一课程管理模块。本发明提供的编程教育系统可让用户在手持行动装置上进行编程课程的学习。由于设置了课程管理模块，从而可在学习编程课程的同时兼顾英文学习。此外，通过学员管理模块进行的授权认证作业，可避免编程课程被复制盗用。
【专利说明】
编程教育系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种教育系统，特别是一种用于编程的教育系统。
【背景技术】
[0002]程序语言是用来定义计算机程序的形式语言，利用程序语言可以控制计算器的硬件运作及开发套装应用软件。由于硬件环境的快速变化，加上各种操作系统、执行平台在手持行动装置(如智能手机、平板计算机)问世后蓬勃发展，学习并灵活运用某种程序语言(编程)变得越来越困难。当然，常见的程序语言大多使用英文单字或以英文字母定义的字符串进行语法描述，对于母语不是英语的中国人来说，这也容易造成上述困境。然而，编程技能在商业上可以带来许多利益，因此许多学校与教育机构愿意开办编程课程，为国家社会培育人才，创造新的生意型态。
[0003]随着主流程序语言逐渐变成开源型态以及因特网的盛行，许多编程课程可以在网络上的网站及博客中，远距离无时差地进行学习。通过图文并茂的教学内容，以及遇到困难可以自由发问获得解答的环境，似乎可以应对上述困境，为有心学习编程的人减少障碍，协助其早日完成学习。但这种环境还是有年龄上的限制:学习者要有不少的英文单字基础。对于较小的学龄儿童，比如小学三、四年级生或更小者，这种自学方式难有较佳作用，有时还可能打消学习者对编程的兴趣。但是，程序设计学习不仅是世界趋势，也是英文教育延伸的应用教学，故国内有不少公司团体开始在积极发展编程向下扎根的教育，以期中国在未来信息人才培育上能拉近与欧美国家间的距离。
[0004]不同于商业导向的程序语言编程培训，较小学龄儿童的编程扎根教育需要更生活化的学习内容与简易的逻辑操作，在玩乐中培养兴趣，通过作品激发成就感。整套教材是需经过精心设计，才授权各班级老师上课使用。然而，在现代的社会氛围下，这种脑力成果并无法受到妥善的保护，以至于授权内容被复制滥用，造成开发人员不愿意再开发更精进的教材内容。恶性循环，编程教育的质量提升不上来，这是极需要解决的问题。
[0005]此外，由于编程学习是要耗费小朋友的课后时间与精力，在升学主义当道的今日，如何兼顾课业压力并提升编程能力，好的编程教育内容必须要能提出一套协调之道，比如，学编程顺道增加英语字汇能力。最好能利用日常生活常见的设备作学习内容的载体，免除非计算机不能授课的限制，在学习的时间与空间上都能延伸。
[0006]因此，本案发明人提出了一种编程教育系统，以解决上述的问题及满足上述的需求。
【发明内容】
[0007]为了提供可以在手持行动装置上进行学习的编程课程，学习该编程课程的同时亦可兼顾英文学习，且该编程课程不会被复制盗用，本发明提出一种编程教育系统。
[0008]该编程教育系统包含:一手持行动装置，安装有一行动应用程序并包括一触控屏幕，该手持行动装置用以执行该行动应用程序、显示该行动应用程序执行内容及互动操控该行动应用程序；及一服务器，与该手持行动装置通过网络连接，包括:一学员管理模块，用以储存多组用户名称与密码，并进行一授权认证作业；及一课程管理模块，用以在该授权认证作业成功后，提供针对一高阶程序语言的一编程课程及相关应用数据，该编程课程及相关应用数据能够下载到该手持行动装置中并通过该行动应用程序的执行而显示其内容。
[0009]依照本案构想，前述的编程教育系统中，该手持行动装置可为平板计算机或智能手机。授权认证作业为一用户通过该行动应用程序输入一组用户名称与密码，该学员管理模块确认该组用户名称与密码是否与其中储存的任一组用户名称与密码相同；若确认结果为是，则授权认证作业成功，学员管理模块将授权认证作业成功信息及该用户名称通知该课程管理模块；若确认结果为否，则授权认证作业失败，学员管理模块传送一组数据错误信息至该手持行动装置，该数据错误信息通过该行动应用程序显示。
[0010]又编程教育系统中，该课程管理模块进一步包含:一课程内容子模块，用以提供该编程课程的各个主题内容；一学员教学管理子模块，用以针对该编程课程的各个主题，提供应用单字记忆训练数据及修改程序训练数据；一社群子模块，用以提供互动练习数据与协助开发数据；及一大数据报告子模块，用以分析用户使用该些单字记忆训练数据、修改程序训练数据、互动练习数据与协助开发数据的成果，并提供分析结果给使用者。
[0011]课程管理模块中的主题内容包含一组对象及原始码，该组对象及原始码应用于一特定操作系统的一执行文件，通过该行动应用程序切换编辑该组对象属性与执行该执行文件。该多个主题内容通过文字及/或图标(icon)表列于该行动应用程序的一目录界面中，通过点击对应文字或图标而显示其完整内容。应用单字记忆训练数据可包含该主题内容原始码中使用的外文单字或指令文字、该外文单字的中文意义与读音、及/或该外文单字或指令文字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式。修改程序训练数据则可包含一部分原始码及修改该部分原始码的说明；当该部分原始码被修改后，行动应用程序会反应修改结果。该互动练习数据显示随机性提取的外文单字的中文意义、该外文单字或指令文字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式，供用户输入对应的外文单字或指令文字，并在输入后公布答案。该协助开发数据可包含应用于该高阶程序语言的子程序、函数或特定功能开发模块。
[0012]由以上说明可知，本发明能让用户在手持行动装置上进行编程课程的学习。由于设置了课程管理模块，从而可在学习编程课程的同时兼顾英文学习。此外，通过学员管理模块进行的授权认证作业，可避免编程课程被复制盗用。
【附图说明】
[0013]图1为依照本发明的一种编程教育系统的硬件设备图；
[0014]图2为编程教育系统使用的平板计算机架构；
[0015]图3为一服务器内含模块的结构图；
[0016]图4至图8为行动应用程序的多个界面截图。
[0017]附图标记说明:10_编程教育系统；100-平板计算机；101-智能手机；110-触控屏幕；120_行动应用程序；200_服务器；210_学员管理模块；220_课程管理模块；221_课程内容子模块；222_学员教学管理子模块；223_社群子模块；224_大数据报告子模块。
【具体实施方式】
[0018]如图1至图8所示，该些图式用于说明本发明的一实施例。
[0019]图1为依照本发明的一种编程教育系统10的硬件设备图。编程教育系统10的硬件设备主要包含多个手持行动装置，以及通过网络300与各手持行动装置连接的一服务器200。此处所谓的网络300，可以是局域网络(Local Area Network，LAN)、广域网(Widearea network,WAN)或因特网(Internet)其中的一种。手持行动装置可通过无线IP分享器或可携式无线基地台，或通过手机行动网络连接到网络300。
[0020]如图1所示，连接的手持行动装置可有不同的形式。一般说来，手持行动装置可分为平板计算机100或智能手机101。举一平板计算机100为例子，如图2所示。该平板计算机100安装有一行动应用程序120 (如图中虚线所示)，该行动应用程序120自服务器200下载，安装于平板计算机100的记忆装置中。当平板计算机100的触控屏幕110接收来自用户的指示(比如点击代表该行动应用程序120的图标(icon))，执行行动应用程序120时，该行动应用程序120暂存于平板计算机100的内存中，平板计算机100的处理器可存取处理该行动应用程序120。此外，触控屏幕110可显示该行动应用程序120的执行内容，并且可让使用者互动操控行动应用程序120。智能手机101和平板计算机100在操作行动应用程序120方面是一样的，差别仅在于触控屏幕110的尺寸。
[0021]如图3所示。服务器200除了维持运作(开机、关机、电源供应等等)的基本原件夕卜，更包括了一学员管理模块210与一课程管理模块220。前述2个模块是以软件形式存在于服务器200中，实际上，它们也可通过特殊的硬件，比如外接卡，协助服务器200提供相关服务。以下针对学员管理模块210与课程管理模块220的实质内容，作进一步的说明。
[0022]学员管理模块210储存多组用户名称与密码，每一组用户名称与密码是在一用户登录后建置的，该使用者被授权可以使用编程教育系统10提供的编程课程。当然，学员管理模块210也可储存其它许多关于用户的基本数据，比如用户姓名、年龄、性别等等，但只有用户名称与密码被用来进行一授权认证作业。授权认证作业为某一用户通过该行动应用程序120的界面输入其专属的一组用户名称与密码。学员管理模块210要确认该组用户名称与密码是否与其中储存的任一组用户名称与密码相同；若确认结果为是，则表示输入该组用户名称与密码的用户是可以授权使用该编程课程，授权认证作业成功，学员管理模块210将授权认证作业成功信息及该用户名称通知课程管理模块220，此时，课程管理模块220就可以开始作业；若确认结果为否，则表示该组用户名称与密码之一或全部有误，可能是输入错误或被盗用，授权认证作业失败，学员管理模块210传送一组数据错误信息至传来该组用户名称与密码的手持行动装置，该数据错误信息通过行动应用程序120显示于触控屏幕110上。通过以上方式可以管制课程管理模块220不提供编程课程给未经授权的使用者，安全保护编程课程的知识产权不被盗用。
[0023]课程管理模块220在该授权认证作业成功后，用来提供针对一高阶程序语言的编程课程及相关应用数据，该编程课程及相关应用数据供下载到传送前述用户名称与密码手持行动装置中，并通过安装的行动应用程序120的执行而显示其内容。此处要强调的是高阶程序语言有别于直接处理机器码的低阶程序语言，常用的JAVA、Objective C、C、C++等，都是本发明可以应用的高阶程序语言。最好可以使用第四代程序语言，具有英文脚本、图形化开发环境及跨平台特性的程序语言，比如LIVEC0DE。编程教育系统10所提供的编程课程不是用于低阶程序语言。此外，由于课程管理模块220收到来自学员管理模块210授权认证的使用者名称，之后，课程管理模块220提供的编程课程及相关应用数据的记录可以建立在与该用户名称相关的数据库中。
[0024]课程管理模块220进一步包含:一课程内容子模块221、一学员教学管理子模块222、一社群子模块223及一大数据报告子模块224。各子模块的功能参照图4至图8的行动应用程序120的界面截图而说明。课程内容子模块221是用来提供编程课程的各个主题内容。如图4所示，以智能手机101为例，各个经授权下载到智能手机101上的编程课程的主题内容通过文字及/或图标表列于该行动应用程序120的一目录界面中，由点击对应文字或图标而显示其完整内容。比如当“剪刀石头布”被点击时，相对应的内容界面显示于图
5。文字或图标亦可择一而列，只要表达清楚主题即可。
[0025]上述的主题内容包含一组对象及原始码，该对象及原始码应用于一特定操作系统的执行文件，通过该行动应用程序120切换编辑该组对象属性与执行该执行文件。此处所谓的对象，包含了应用于执行文件中的图像、声音、影音、文字、前景、背景等等，对象属性则是指对象的内容、位置、显示方式与显示时机。请再次参阅图5，该图所示的界面，点击左下方的“剪刀石头布”图形(Before)，进入编辑模式。在编辑模式中可调整剪刀、石头与布等图形的相关位置；长按该些图形可以录制声音，录制的声音在执行过程中会播放；背景颜色亦可以变换。而当点击右下方的文字说明(After)时，则执行该执行档，一种游戏就开始了。
[0026]学员教学管理子模块222是用来针对编程课程的各个主题，提供应用单字记忆训练数据及修改程序训练数据。这里所谓的应用单字记忆训练数据，包含该主题内容原始码中使用的外文单字、该外文单字的中文意义与读音、及该外文单字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式，如图6所示。由于本实施例是以LIVEC0DE为使用的高阶程序语言，GROUP是指令，外文单字就是英文单字。为了同时能达到学编程与记忆单字，以平衡升学需求与编程学习所需，GROUP的文意以中文出示于其上，点击下方的图标则可进行发音、切换英文单字、或随机数选播发音单字等功能。要注意的是，外文单字、外文单字的中文意义与读音、及外文单字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式三者并非需要同时出现，可选择其中之一或之二作为应用。当然，其它有助于记忆与学习该外文单字的方法，都可以是应用单字记忆训练数据。
[0027]此外，本发明并非限定应用于第四代程序语言(使用外文母语及自然语法进行编程)，一般常用的高阶程序语言亦适用。以C++来说，由于常用的指令集并非完整外文单字，比如extern int表示外部变量，为了要记得该指令的意义与用法，也可以利用本发明所示的应用单字记忆训练数据来加强记忆。但此时外文单字换成了指令文字(或字符串)，中文意义换成了定义，不提供该指令文字的读音，而该指令文字在高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式还是可以表示。通过重复播放指令文字的定义与用法，该指令可深刻快速地记忆于用户的脑中。
[0028]又，前述的修改程序训练数据包含了一部分原始码及修改该部分原始码的说明；当该部分原始码被修改后，行动应用程序120会反应修改结果。请见图7所示的界面截图，在点击图5的“编程”后即可进入。该截图是行动应用程序120在收到修改程序训练数据后，执行时的一个界面。该界面的左上方” Code”可选择不同部分的原始码进行编修，下方即为该部分的原始码及修改说明。中央上方“Do”可以测试修改效果，右上方“Cancel”可以取消修改作业，并跳到上一个使用的界面环境。
[0029]社群子模块223可以提供互动练习数据与协助开发数据，该些数据下载到智能手机101后，可点击图5所示的“游戏”而进入该界面。如图8所示。互动练习数据可让行动应用程序120显示随机性提取的外文单字的中文意义、该外文单字或指令文字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式，让用户输入对应的外文单字或指令文字，并在输入后公布答案。这是一种以游戏的方式，测验使用者的学习效果(单字记忆)。其它有助于加强学习效果的方法、界面、游戏等，都是互动练习数据包含的范围。协助开发数据则包含应用于该高阶程序语言的子程序、函数或特定功能开发模块。特定功能开发模块指的是针对某些小功能，比如用户界面、排序计算器、简易的影像拨放器等，让其它的程序或模块能通过固定的应用程序编程接口(Applicat1n Programming Interface，API)或特定输入输出方式，获取特定功能开发模块所提供的功能。这些协助开发数据可以在某一用户开发后，提供给其他使用者参考或使用，也可以是由开发者提供，旨在增加使用者练习经验，并能减少学习时间。用户也可以参考前述子程序、函数与特定功能开发模块的原始码，进而改进。这些协助开发资料可以放在服务器200的储存装置(或特定数据库)中，由被授权的使用者下载使用，或由某一开发者将其作品上传分享。
[0030]大数据报告子模块224是用来分析用户使用该些单字记忆训练数据、修改程序训练数据、互动练习数据与协助开发数据的成果，并提出分析结果给使用者。分析的结果可以是用报表呈现于一远程网站，或下载至智能手机101中，为使用者提供参考。大数据报告子模块224也可以依照用户学习结果，比如互动练习资料的测验结果，提供适合用户下一阶段的主题，或者建议用户复习某一不熟悉的主题。
[0031]虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定为准。
【主权项】
1.一种编程教育系统，其特征在于，包含: 一手持行动装置，安装有一行动应用程序并包括一触控屏幕，该手持行动装置用以执行该行动应用程序、显示该行动应用程序执行内容及互动操控该行动应用程序；及 一服务器，与该手持行动装置通过网络连接，包括: 一学员管理模块，用以储存多组用户名称与密码，并进行一授权认证作业；及 一课程管理模块，用以在该授权认证作业成功后，提供针对一高阶程序语言的一编程课程及相关应用数据，该编程课程及相关应用数据能够下载到该手持行动装置中并通过该行动应用程序的执行而显示其内容。2.根据权利要求1所述的编程教育系统，其特征在于，该手持行动装置为平板计算机或智能手机。3.根据权利要求1所述的编程教育系统，其特征在于，该授权认证作业为一用户通过该行动应用程序输入一组用户名称与密码，该学员管理模块确认该组用户名称与密码是否与其中储存的任一组用户名称与密码相同；若确认结果为是，则授权认证作业成功，学员管理模块将授权认证作业成功信息及该用户名称通知该课程管理模块；若确认结果为否，则授权认证作业失败，学员管理模块传送一组数据错误信息至该手持行动装置，该数据错误信息通过该行动应用程序显示。4.根据权利要求1所述的编程教育系统，其特征在于，该课程管理模块进一步包含: 一课程内容子模块，用以提供该编程课程的各个主题内容； 一学员教学管理子模块，用以针对该编程课程的各个主题，提供应用单字记忆训练数据及修改程序训练数据； 一社群子模块，用以提供互动练习数据与协助开发数据；及 一大数据报告子模块，用以分析用户使用该些单字记忆训练数据、修改程序训练数据、互动练习数据与协助开发数据的成果，并提供分析结果给使用者。5.根据权利要求4所述的编程教育系统，其特征在于，该主题内容包含一组对象及原始码，该组对象及原始码应用于一特定操作系统的一执行文件，通过该行动应用程序切换编辑该组对象属性与执行该执行文件。6.根据权利要求4所述的编程教育系统，其特征在于，该多个主题内容通过文字及/或图标表列于该行动应用程序的一目录界面中，通过点击对应文字或图标而显示其完整内容。7.根据权利要求5所述的编程教育系统，其特征在于，该应用单字记忆训练数据包含该主题内容原始码中使用的外文单字或指令文字、该外文单字的中文意义与读音、及/或该外文单字或指令文字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式。8.根据权利要求5所述的编程教育系统，其特征在于，该修改程序训练数据包含一部分原始码及修改该部分原始码的说明；当该部分原始码被修改后，行动应用程序显示修改结果。9.根据权利要求7所述的编程教育系统，其特征在于，该互动练习数据显示随机性提取的外文单字的中文意义、该外文单字或指令文字在该高阶程序语言中的用法及/或组合使用方式，供用户输入对应的外文单字或指令文字，并在输入后公布答案。10.根据权利要求4所述的编程教育系统，其特征在于，该协助开发数据包含应用于该高阶程序语言的子程序、函数或特定功能开发模块。
【文档编号】G09B5/02GK106033647SQ201510124421
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月20日
【发明人】李佰聪, 庞国臣
【申请人】李佰聪, 庞国臣