用于制作教材的系统和方法

专利名称：用于制作教材的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制作教材的系统和方法，特别涉及一种用于使用数据库制作根据各个用户(即，学生、教师、家长)的各自能力和环境定制的教材的系统和方法。
背景技术：
常规的教材一般是由主要的出版商所提供的标准化课本。例如，在日本用于一年级的课本中，通常有在四月份(这是在日本东京市举行入学典礼的月份)沿着樱花盛开的校园漫步的插图，用于表达学生在入学典礼上的喜悦之情。虽然在东京市内的樱花在四月份开花，但是在冲绳，樱花在二月份开花，并且在北海道的樱花是在五月份开花。因此，该樱花不能够适当地表达学生在入学典礼上的喜悦之情。按照这种方式，常规的日本课本通常是以东京市来标准化的，并且它们是根据东京的地域环境而出版的。例如，即使在冲绳的学生在安排在四月份的课程的课本上看到在四月份东京盛开的樱花的樱花图，由于在冲绳的樱花不在四月份开花，因此在冲绳的学生不能够在此时闻到和感受到实际的樱花。相应地，学生不会对课本中示出的花朵有所感觉。
如上文所述，常规的教材没有针对于各个学生所在的区域特征而出版。也就是说，在课本中的插图的各个场景没有针对于地域性。这种标准化的课本不能够增加学生的感性认识。
另外，在常规的教育环境中，没有考虑教师的能力。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于考虑到各个学生、教学进程、教育环境、学校的教学策略、以及各个教师的能力或个性而制作教材的系统和方法。
根据本发明的当前系统和方法提供三种教材。尽管第一种教材(即，普通型)乍看起来类似于普通的课本，但是该第一种教材是根据各个学生的特征和家长/学生的选择而制作的。第二种教材是根据学生的自主性而制作的，并且提供空白页让学生书写感兴趣的内容，以开发学生的独立性和积极性。也就是说，第二种是例如工作表或练习薄这样的讲义型的教材。
本系统和方法提供第三种教材，这是根据各个学生的能力把第一种(普通型)和第二种(讲义型)教材混合。混合型材料的混合比例是由各个学生的能力和/或学习水平所确定的。请注意，由该系统所提供的教材可以被用于各种训练场合，例如学校、“混杂”类型的学校、或者文化中心等等，术语“学生”包括接受教育的人，例如小学生、学龄前儿童或者中学生。也就是说，本发明不但用于学生而且还可以用于例如公司的雇员这样的各种人群。
为了实现上述目的，根据本发明的一种用于制作教材的系统，包括存储装置，用于把原始教材存储到数据库中；输入装置，用于输入与学生相关的数据和与教育环境相关的数据；以及教材制作装置，用于根据预定的选择标准和所述输入的与学生相关的数据和与教育环境相关的数据，从所述数据库中选择至少一种原始教材，以根据预定的编辑模式排列所述选择的至少一种原始教材，以从所述选择的至少一种原始教材中制作教材。
根据本发明，通过输入与学生相关的数据(例如，学科、学年、年龄、学习能力、学历、或者学生的自主性等等)以及与教育环境相关的数据(例如，教师的个性、教学能力、经历、成绩，或者学校或家庭的环境等等)并且根据与学生相关的数据和与教育环境相关的数据和预定的选择标准，可以容易并且适当地提供为每个学生定制的教材。
例如，假设一个目标学生在三年级并且居住在x区。为了为该学生制作关于自然科学的课本，本系统提示用户(例如，教师、学生或家长)输入如下与学生相关的数据和与教育环境相关的数据学科为“自然科学”、学年为三年级、以及地域为x区。本系统根据所输入的数据和预定的选择标准自动地产生为该学生定制的一种教材。为了为小学至高中的学生制作教材，最好参照由教育部所制定的“教学的官方指南”和“时间分配”而设置“预定选择的标准”。教学的官方指南对教材的内容具有影响。时间分配对容量(即，页数)具有影响。另外，选择标准可以由教师或家长任意和自由地确定。
例如，在日本由教育部所制定的“教学的官方指南”对三年级规定三个章节“生物及其环境”、“物质和能量”以及“地球和外层空间”。当由所述官方指南制定该选择标准时，本系统将为三年级的学习制作包含上述三个章节的教材。
另外，在官方指南的“生物及其环境”的情况中规定通过栽培来观察几种可获得的植物，以理解植物的生长，因此该教材将包括该内容。当该学生居住在x区，并且其位置被作为与教育环境相关的数据而输入，则本系统制作包含对于x区特定的任何植物或昆虫作为内容的教材。
学生、家长或教师可以更改由本系统所制作的教材。最好，教师重新排列该教材的格式以适应各个学生。
老师输入与学生和学习环境相关的一些数据，然后本系统产生一种教材。老师、学生或家长检查该教材是否适合一个目标学生。在该教材由学生和家长所使用之后，该教材、其原始教材和该教材的评价被存储到一个用于学习管理的数据库中。这些数据可以用于为该目标学生或任何学生产生下一个教材。
学生所居住的区域的教育环境(例如，文化、历史和地理位置等等)是重要的，并且该教育环境被作为教育环境数据而输入，以利用该数据。例如，当本系统根据所输入的教育环境数据判断该目标学生住在海边，则该系统产生包含海产工业或者海洋野生动物作为内容的教材。相应地，由于该目标学生倾向于对海洋野生动物非常感兴趣，因此包含海洋野生动物的教材可以更加有效地吸引该目标学生，并且可以提高该目标学生学习的积极性。
在根据本发明用于制作教材的系统的优选实施例中，所述教材和/或所述原始教材包括文字、静止图像、运动图像、示意图、照片、图画、图表或者声音这样的元素。
根据本发明的实施例，可以提供一种教材，其利用例如文字或运动图像这样的各种元素。由于能够制作可视化的教材，因此学生可以更加有效和容易地使用该教材进行学习。
在根据本发明的用于制作教材的另一个实施例中，所述教材是教师作为参考的普通型教材、可由学生所记录以及随着课程的进行由学生自主填入任何数据的讲义型教材、或者根据各个学生的能力作为普通型和讲义型教材的混合的混合型教材。
根据本发明的实施例，本系统可以根据任何目的提供各种类型的教材。本系统可以提供讲义型以及普通型的教材。讲义型的教材更加适合于所谓的“基于计划的学习”或者“主动学习”。在讲义型教材的情况中，它可以包括任何提示，例如作为有用的参考的几个关键字和URL。当然这种提示可以根据学生的独立性和教师的能力而自动选择(即，与学生相关的数据和与教育环境相关的数据)，以及所选择的提示可以包含在该教材中。
在根据本发明的用于制作教材的系统的另一个实施例，所述教材制作装置包括用于根据所输入的与学生相关的数据、与教育环境相关的数据、所选择的原始材料或者所制作的教材产生一个教学指南和/或评估表的装置。
根据本发明的这个实施例，适合于为各个学生定制的各个教材的教学指南和评估表可以容易和自动地产生。
在根据本发明的用于制作教材的系统的另一个实施例中，该系统进一步包括评估装置，其通过在该学生使用所制作的教材上课时，通过使用CCD摄像机拍摄学生的图像而评估各个学生的积极性或学习效果，以及用于把评估结果传送到家长-客户机的装置。
在根据本发明的用于制作教材的系统的另一个方面中，所述数据库可以是由管理员所管理的一个或多个数据库。本发明进一步包括用于学习管理的数据库，其由与学校相关的人员或者由学校所委托的第三方所管理。由该系统所提供的教材可以由学生、教师或第三方所使用，或者可以显示在PC的屏幕上或可以打印在纸上。
在根据本发明的用于制作教材的系统的另一个实施例中，所述数据库可以是普通数据库或用于教育的专用数据库。本系统可以使用搜索引擎从所述数据库搜索所需信息。存储在所述数据库中的文件可以按照文件类型和文件属性(例如隐藏文件属性)来管理和排序。本系统进一步包括用于实时或者分批地从客户机(学生、教师或家长)收集例如文件信息(类型、属性和更新数据等等)、评估结果和任何评论这样的信息的装置。
在根据本发明的用于制作教材的系统的另一个实施例中，可以从世界上的任何地方通过网络使用PC、网络TV或者STB来访问所述数据库和本系统。
为了便于说明，本发明主要是作为系统，即设备，而进行描述，但是应当知道本发明还可以实现为对应于系统的方法、体现该方法的程序以及存储该程序的存储介质。
例如，根据本发明另一个方面，用于制作教材的方法包括如下步骤把原始教材存储到一个数据库中；输入与学生相关的数据和与教育环境相关的数据；根据预定的选择标准和所述输入的与学生相关的数据和与教育环境相关的数据从所述数据库选择至少一种原始教材，以从所选择的至少一个原始教材制作一个教材。
在根据本发明的用于制作教材的方法的一个实施例中，所述教材和/或所述原始教材包括文字、静止图像、运动图像、示意图、照片、图画、图表或者声音这样的元素。
在根据本发明的用于制作教材的方法的另一个实施例中，所述教材是教师作为参考的普通型教材、可由学生所记录的讲义型教材、或者根据各个学生的能力作为普通型和讲义型教材的混合的混合型教材。
在根据本发明的用于制作教材的方法的另一个实施例中，所述选择和制作步骤包括根据所输入的与学生相关的数据、与教育环境相关的数据、所选择的原始材料或者所制作的教材产生一个教学指南和/或评估表。
在根据本发明的用于制作教材的方法的另一个实施例中，所述教学指南和/或所述评估表被存储在教师的客户机中，当教师的客户机连接到学生的客户机时，包括学生对存储在学生的客户机中的所制作教材的学习进程和学习效果被自动地从学生的客户机发送到教师的客户机上，以把该状态信息记录到评估表上。
附图简述

图1为示出根据本发明的用于制作教材的系统的基本结构的方框图；图2为示出能够操作根据本发明的用于制作教材的系统的计算机系统的基本结构的方框图；图3为示出由根据本发明的用于制作教材的系统所实现的教学环境的思想的方框图；图4为示出根据本发明的制作教材的示例方法的流程图；图5为示出根据本发明的用于制作自助教材的示例方法的流程图；图6为用于显示由本系统所制作的教材的内容的屏幕界面；图7为示出由本系统所产生的教学指南表的结构的表格；以及图8为示出由本系统所产生的评估表的结构的表格。
具体实施例方式
下面参照附图描述根据本发明的用于制作教材的几个优选实施例。
图1为示出根据本发明的用于制作教材的系统的基本结构的方框图。如图1中所示，用于制作教材的本系统10包括数据库12、输入装置14和用于制作教材的装置16。数据库12已经安装有各种原始教材，其被选择并包含到一个教材中，例如文字和图像数据。输入装置14提示通过例如互联网这样的网络连接到本系统的网络接口的教师的客户机18输入与学生相关的数据和与教育环境相关的数据。用于制作教材的装置16根据所输入的与学生相关的数据和与教育环境相关的数据从所述数据库12中选择至少一种原始教材，以从所选择的原始教材中产生为目标学生所定制的一个教材。本系统10把所产生的教材通过网络发布到作为本地或远程终端的各个客户机。尽管所产生的教材可以原封不动地使用，但是它也可以由教师或家长所更改以更加适合目标学生。
图2为示出能够操作根据本发明的用于制作教材的系统的计算机系统的基本结构的方框图。如图2中所示，计算机系统20包括处理器21、RAM22、ROM23、网络接口24、辅助存储控制器25和系统总线26。例如在计算机系统20中的RAM22这样的每个元件通过系统总线26相互连接。计算机系统20通过辅助存储控制器25连接到辅助存储器27。辅助存储器27或ROM23已经存储体现本发明的方法的程序、大量的原始教材和预先选择的标准。在操作之前，把程序安装到RAM22中，然后在处理器21中执行该程序。计算机20通过网络接口24连接到例如互联网这样的网络28，并且类似地连接到与该网络18相连接的远程终端19。计算机20通过网络接口24连接到客户机(或者终端29)或连接到远程终端30。客户机29或远程终端30被用于显示由该教材所提供的任何信息。
图3为示出由根据本发明的用于制作教材的系统所实现的教学环境的思想的方框图。如图3中所示，具有搜索引擎的数据库包括一个或多个通过网络相连接的数据库。该数据库存储各种原始教材、选择标准和具有评估表和教学指南的所产生的教材。所述数据库可以是普通数据库、专用于教育的数据库或者付费或免费的数据库。专用于教育的数据库可以具有过滤功能，以过滤有害的内容。如图3中所示专用于学习管理的数据库可以由例如负责的老师这样的被授权的人员所访问，并且可以使用防火墙阻挡未授权的访问。专用于学习管理的数据库可以存储与学生相关的信息和与教育环境相关的信息，例如关于各个学生或教师的个人信息、关于学生的学习效果、关于教师的教学技能、每个学生的学历、以及学校的教育环境。专用于教育的所述数据库可以被包含到主数据库中。存储在这些数据库中的信息可以根据可访问性而分为几类。例如，一些类别被限制为仅仅由得到授权的人员所改写。当在数据库中的文件(即信息)被更新时，本系统可以收集用于评估的统计信息，例如更新者、时间标记、更改和使用时间，以把它们记录为隐藏文件。这种统计信息可以添加到被更新的文件中。另外，这种统计信息可以通过使用已知的水印技术嵌入到被更新的文件中。
图4为示出根据本发明的制作教材的示例方法的流程图。如图4中所示，在步骤S1中，本系统提示教师(或学生，或家长)输入与被提供教材的目标学生相关的学生相关数据和与教育环境相关的数据。本系统可以提供面向菜单的用户界面，以提示用户选择任何选项，例如年龄或学科名称。
在步骤S2中，本系统根据所输入的与学生相关的数据、与教育环境相关的数据和用于选择原始材料的标准从数据库中选择至少一个原始材料。本系统然后从所选择的原始教材中产生一个教材，这是为该目标学生或班级所定制的教材。本系统进一步根据所输入的数据、所产生的教材和用于制作表格的预定标准，自动地产生由教师或家长所使用的评估表、教学指南表和“学校-家庭通信表”。在此时，所产生的教材是一个原型，并且它可以由学生、教师或家长所更改。该教材可以是在一些电子显示形式上的“软拷贝”图像、打印输出或者任何其它适当的介质。构成教材的每个元素(即，原始教材)可以是文字、静止图像、运动图像、示意图、照片、图画、图表或者声音。
在步骤S3中，所产生的教材被显示给教师。如果需要的话，教师可以更改该教材。例如，该教师对该教材检查结构、上下文内容、版面、设计、对目标学生的适用性，也更改该教材的任何部分或者通过手动选择原始教学数据而替换其中的任何部分。
在步骤S4中，该教师与学生和家长讨论所更改的教材，以把它更改为使学生完全满意。该教师进一步考虑到各个学生的情况而改变该教材的内容或结构。
本系统产生包括课程目标和评估表的教学指南表以及该教材。
本系统从学生的客户机收集评估数据，并且把它们记录到对于各章节或单元的评估表或教学指南表中。教师考虑在评估表或教学指南表中的评估信息并使用该教材来讲课。
本系统进一步对学生进行测验，以评估由该教材所提供的课程达到的学习效果。本系统可以把一个用于测验的文件和一个开始信号发送到客户机。在接收到开始信号之后，学生可以打开文件并填写问题的答案。在经过预定的时间段之后，该文件被自动关闭以把该答案记录在一个隐藏文件中。然后，存储该答案的隐藏文件被发送到本系统。通过这种方式，该系统可以进行测试，以对使用该教材学习的学生作出评估。
本系统可以提供例如作文考试、对错测试或者多项选择测试这样的考试。本系统使用自动评分系统来减轻教师的负担。
在学生已经学习完该教材之后，教师将根据该评估表来确认教学成绩，并且学生和家长将接受关于该教材和该教师的教学技能的满意度调查。这些信息将被记录在专用于教育的数据库中。
图5为示出根据本发明的用于制作自助教材的示例方法的流程图。
如图5中所示，在步骤S11，本系统提示教师(或学生或家长)输入与被提供教材的目标学生相关的学生相关数据和与教育环境相关的数据。在步骤S12，本系统根据所输入的与学生相关的数据、与教育环境相关的数据和用于选择原始材料的标准从数据库中选择至少一个原始材料。本系统然后从所选择的原始教材中自动产生一个讲义型教材，这是为该目标学生或班级所定制的教材。该计算机化的讲义型教材可由学生、教师或家长所记录。换句话说，该计算机化的讲义型课本具有许多空白的空间。因此，随着上课的进程由学生自愿地填写任何有用的数据。该课本的教育水平根据学生的各自能力和学习动机而确定。对于具有较高学习能力、积极态度和较高的学习主动性的目标学生，该讲义型课本将具有许多空白空间。该讲义型课本具有一个推荐读物的列表和URL(统一资源定位符)。学生使用URL来进行“主动学习”，在该讲义型课本中填写空白空间。本系统从该讲义型课本收集由学生填写的所记录的数据，以进行评估。然后教师根据该评估对学生给出建议和评价。
图6为用于显示由本系统所制作的教材的内容的屏幕界面。本系统自动地根据与学生相关的数据和与教育环境相关的数据从数据库中选择适当的原始教材，并且把它们排列在屏幕界面上。如图6中所示，屏幕界面具有标题部分、摘要部分、详细描述部分、观看部分、相关材料部分和检查表部分。该布局可以根据预定的编辑模式而确定。另外，图6中所示的布局基于用于教育的标准编辑模式。对于历史课本，例如其内容可以是历史事件、地点、详细描述、说明该事件的图像和相关URL。课本的卷册(即，页数)可以根据材料选择标准而确定，其中包括对各个学科的分配时间。检查表部分可以用于写入例如印象、调查结果等等这样的一些数据。另外，该部分还可以用于启发积极的态度并且发现问题并解决问题。
在该教材由学生和教师所使用之后，执行评估测验，以评估学生的学习效果。当该教材是普通型时，一般按照这样一种方式进行测试，使得本系统把用于显示一些问题的屏幕接口提供到学生的客户机，以提示学生回答问题。当该教材是讲义型时，一般按照这样一种方式执行测试，使学生根据已经记录例如关于他对该学科的研究成果的原始有用信息作演讲。
图7为示出由本系统所产生的教学指南表的结构的表格；以及图8为示出由本系统所产生的评估表的结构的表格。
该评估表和教学指南表一般提供到教师的客户机并存储。如图7和8中所示，该表格包括与学生相关的数据和与教育环境相关的数据，例如学生的姓名、年龄、学科或学时。教学指南表具有教学指南部分，其中包括学习计划或学习范围。该评估表具有评估描述部分，其中包括教师、学生和家长的评估。
工业应用性根据本发明的设备的优点总结如下(1)本系统可以容易和有效地提供计算机化的教材，其根据各个学生的能力而对每个学生定制。
(2)本系统可以用作为一种远程教育系统，通过互联网向远方的用户提供定制的教材。
(3)本系统可以容易地评估学生的学习效果。
上述系统是示例性。为了便于说明，本发明主要是作为系统，即设备，而进行描述，但是应当知道本发明还可以实现为对应于系统的方法、体现该方法的程序以及存储该程序的存储介质。因此，应当知道本领域的专业人员可以设计出各种在此没有明确示出或描述的体现本发明的原理的实施例，因此这些实施例落在本发明的精神和范围内。尽管本发明已经描述为使部件或功能块以分布式计算模式在服务器和客户机之间分布，但是它们可以集中到一个服务器中，并且可以重新排列。
权利要求
1.一种用于制作教材的系统，包括存储装置，用于把原始教材存储到数据库中；输入装置，用于输入与学生相关的数据和与教育环境相关的数据；以及教材制作装置，用于根据预定的选择标准和所述输入的与学生相关的数据和与教育环境相关的数据，从所述数据库中选择至少一种原始教材，以根据预定的编辑模式排列所述选择的至少一种原始教材，以从所述选择的至少一种原始教材中制作教材。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述教材和/或所述原始教材包括文字、静止图像、运动图像、示意图、照片、图画、图表或者声音这样的元素。
3.根据权利要求1和2所述的系统，其中所述教材是教师作为参考的普通型教材、可由学生所记录以及随着课程的进行由学生自主填入任何数据的讲义型教材、或者根据各个学生的能力作为普通型和讲义型教材的混合的混合型教材。
4.根据权利要求1和2所述的系统，其中所述教材制作装置包括用于根据所输入的与学生相关的数据、与教育环境相关的数据、所选择的原始材料或者所制作的教材产生一个教学指南和/或评估表的装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述教学指南和/或所述评估表被存储在教师的客户机中，当教师的客户机连接到学生的客户机时，包括学生对存储在学生的客户机中的所制作教材的学习进程和学习效果被自动地从学生的客户机发送到教师的客户机上，以把该状态信息记录到评估表上。
6.一种用于制作教材的方法，其中包括如下步骤把原始教材存储到一个数据库中；输入与学生相关的数据和与教育环境相关的数据；根据预定的选择标准和所述输入的与学生相关的数据和与教育环境相关的数据从所述数据库选择至少一种原始教材，以从所选择的至少一个原始教材制作一个教材。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述教材和/或所述原始教材包括文字、静止图像、运动图像、示意图、照片、图画、图表或者声音这样的元素。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述教材是教师作为参考的普通型教材、可由学生所记录的讲义型教材、或者根据各个学生的能力作为普通型和讲义型教材的混合的混合型教材。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述选择和制作步骤包括根据所输入的与学生相关的数据、与教育环境相关的数据、所选择的原始材料或者所制作的教材产生一个教学指南和/或评估表。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述教学指南和/或所述评估表被存储在教师的客户机中，当教师的客户机连接到学生的客户机时，包括学生对存储在学生的客户机中的所制作教材的学习进程和学习效果被自动地从学生的客户机发送到教师的客户机上，以把该状态信息记录到评估表上。
全文摘要
提供一种用于为学生制作教材的系统。本系统具有存储装置，用于把原始教材存储到数据库中；输入装置，用于输入与学生相关的数据和与教育环境相关的数据；以及教材制作装置，用于根据预定的选择标准和所述输入的与学生相关的数据和与教育环境相关的数据，从所述数据库中选择至少一种原始教材，以根据预定的编辑模式排列所述选择的至少一种原始教材，以从所述选择的至少一种原始教材中制作教材。
文档编号G06Q50/00GK1402162SQ02141319
公开日2003年3月12日 申请日期2002年7月5日 优先权日2001年7月6日
发明者穗屋下茂, 池上康之, 角和博 申请人:佐贺大学