由参与度水平的实时识别驱动的适应性学习环境的制作方法
【专利说明】
[0001] 对相关申请的交叉引用 本申请主张对于2014年7月8日提交的题为"ADAPTIVE LEARNING ENVIRONMENT DRIVEN BY REAkTIME IDENTIFICATION OF ENGAGEMENT LEVEL(由参与度水平的实时识别驱动的 适应性学习环境)"的美国申请No. 14/325，740的优先权，其主张于2013年10月7日提交的题 为"ADAPTIVE LEARNING ENVIRONMENT DRIVEN BY REAL TIME IDENTIFICATION OF LEAR肥R STATES(由学习者状态的实时识别驱动的适应性学习环境)"的美国临时申请 No. 61/887,766 的利益。
技术领域
[0002] 本公开设及计算领域，尤其是设及与由参与度水平(engagement level)的实时确 定驱动的适应性学习环境相关联的设备、方法和储存媒体。
【背景技术】
[0003] 本文中提供的背景描述是用于一般性呈现本公开的上下文的目的。除非W其它方 式在本文中指示，否则在本章节中描述的材料不是对在本申请中的权利要求来说的现有技 术并且不通过包括在本章节中而被承认为现有技术。
[0004] 现今在传统教室中，教师经常是信息的主要来源。教师可W向任何数目的学生呈 现单一类型的教育性内容（ins化UCtional content)，并且被迫W单一的步调呈现该教育 性内容而不管学习差异(例如，学习风格、偏好、态度、W及知识缺乏）、动态变化的学习者状 态(例如，屯、境、情绪、W及动机）、和影响学习者的其它上下文变量(例如，环境条件一诸如 天气、光和噪声）。在教室中的所有学生都被迫在相同类型的教育性内容和条件的情况下W 相同的步调学习。把重点放在基于时间和一体适用(one-size-fits-all)的方式上，假设在 60分钟的分组教育的末尾处，该分组的学生中的所有将获得必需的学习收获，并且将准备 好继续前进到课程中的下一话题或单元。在该不切实际的假设的情况下，一些学生被迫在 没有完全掌握当前的教育性内容的情况下继续前进，导致学习缺乏的累积。在运样的场景 中，W较快步调学习的学生在能够继续前进到课程中的下一话题或单元之前可能不得不等 候W较慢步调学习的学生。类似地，W较慢步调学习的学生可能被迫W超出他们能力的步 调移动通过教育性内容，并且作为结果，运些学生可能不能够投入足够的时间来获得对教 育性内容的掌握。另外，最终，教师实现被设计成评估学生表现的度量，其经常展现作为基 于时间、一体适用方式的结果的学生间的成绩差异。
【附图说明】
[000引通过W下连同附图的详细描述将容易地理解实施例。为了促进本描述，相似的参 考数字指定相似的结构元素。W示例的方式而不是W限制的方式在附图的图形中图解实施 例。
[0006]图1图解根据本公开的各种实施例的本公开的适应性学习环境。
[0007] 图2和3更详细地图解根据本公开的各种实施例的图I的适应性学习平台的运行逻 辑。
[0008] 图4图解根据本公开的各种实施例的用于构造个性化进化的用户状态模型的机器 分类方法。
[0009] 图5图解根据本公开的各种实施例的适应性学习环境的管理控制板(das化oard) 的示例呈现。
[0010] 图6图解根据本公开的各种实施例的具有管理控制板的适应性学习环境。
[0011] 图7图解根据本公开的各种实施例的管理控制板的过程流程。
[0012] 图8图解根据各种实施例的适用于实践本公开的示例计算机系统的组件视图。
[0013] 图9图解根据各种实施例的具有被配置成使计算设备能够实践本公开的指令的示 例储存媒体。
【具体实施方式】
[0014] 本文中描述了用于适应性学习平台的计算设备、方法、和计算机可读储存媒体。在 实施例中，计算设备可W包括教育模块和在操作时被与教育模块禪合的适配模块。教育模 块可W经由与计算设备禪合的一个或多个输出设备向计算设备的用户选择性地提供多个 教育性内容类型之一的教育性内容。适配模块可W实时地确定与计算设备的用户相关联的 参与度水平并可W与教育模块合作W至少部分地基于所确定的参与度水平动态地适配被 提供给用户的教育性内容。例如，教育模块可WW多媒体呈现的形式向用户呈现教育性内 容。在多媒体呈现期间，适配模块可W监控用户的参与度水平。如果适配模块确定用户的参 与度水平正在降低，那么适配模块可W与教育模块合作W将教育性内容呈现适配成诸如游 戏的交互式呈现，努力增加用户的参与度水平。
[0015] 在W下的描述中，参考形成其中一部分的附图，贯穿其中相似的数字指定相似的 部分，并且其中W图解的方式示出可W被实践的实施例。要理解的是，可W利用其它实施例 并且可W进行结构上或逻辑上的变化而不脱离本公开的范围。因此，W下详细描述不应被 纳入限制性意思，并且实施例的范围通过随附的权利要求和其等价物而被限定。
[0016] 可能W最有助于理解所要求的主题的方式将各种方法的操作描述为依次的多个 分立的行为或操作。然而，描述的顺序不应被解释为暗示运些操作必须依赖于顺序。特别 地，可W不W呈现的顺序执行运些操作。可W W不同于所描述的实施例的顺序执行所描述 的操作。可W执行各种另外的操作和/或可W在另外的实施例中省略、拆分、或组合所描述 的操作。
[0017] 为了本公开的目的，短语"A和/或B"的意思是(A)、（B)、或(A和B)。为了本公开的目 的，短语"A、B和/或C' 的意思是(A)、（B)、（C)、(A和B)、(A和C)、（B和C)、(A、B、和C)。
[0018] 描述可能使用短语"在一个实施例中"或"在多个实施例中"，其可W每一个设及相 同的或不同的实施例中的一个或多个。另外，如关于本公开的实施例使用的术语"包含"、 "包括"、"具有"等是同义的。
[0019] 如在包括权利要求的下文中使用的那样，术语"模块"可W指的是专用集成电路 (ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的、或群组）、和/或执行一个或多个软件或固件程 序的存储器(共享的、专用的、或群组）、组合式逻辑电路、和/或(一个或多个)其它适当的提 供所描述的功能性的组件、为其一部分或包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共 享的、专用的、或群组）、和/或执行一个或多个软件或固件程序的存储器(共享的、专用的、 或群组）、组合式逻辑电路、和/或(一个或多个)其它适当的提供所描述的功能性的组件。
[0020] 图1图解根据本发明的各种实施例的适应性学习环境100。如所描绘的那样，适应 性学习环境100可W包括诸如平板102的计算设备，其被配置成向平板102的用户输出教育 性内容。在实施例中，平板102可W包括适应性学习平台108,或可W被与其通信地禪合。在 实施例中，适应性学习平台108可W试图改善在个性化学习空间中的用户表现。因为用户表 现可W与用户的参与度水平互相关联，因此适应性学习平台108可W在进行关于适配在个 性化学习空间中的教育性内容的决定时利用用户的参与度水平。同样地，适应性学习平台 108可W被配置具有逻辑，W基于所确定的用户的参与度水平动态地适配向用户输出的教 育性内容。可W将该逻辑包括在一个或多个模块中，诸如适配模块124和教育模块128。在实 施例中，教育模块128可W被配置成向平板102的用户提供教育性内容，并且适配模块124可 W被配置成确定用户的当前参与度水平。在一些实施例中，适配模块124可W进一步被配置 成与教育模块128合作W至少部分地基于所确定的参与度水平动态地适配教育性内容。适 配模块124可W被配置成接收各种类型的可W被利用于确定用户的当前参与度水平的用户 状态数据。在实施例中，各种类型的用户状态数据可W包括感知数据110、用户简档数据 120、和/或环境数据122。
[0021] 可W通过适应性学习环境100的一个或多个传感器实时地收集感知数据110,并且 感知数据110可W包括与用户的当前状态相关联的各种数据。运样的传感器可W包括但不 被限于一个或多个能够捕获二维或=维中的图像或视频的相机，一个或多个麦克风，皮肤 电导传感器，眼部追踪传感器，和/或屯、率传感器。运些传感器可W被并入到平板102内或者 可W与平板102的一个或多个通信接口通信地禪合。例如，适应性学习环境100可W包括诸 如上面列出的那些的传感器，其能够产生要被用于面部运动捕获112、眼部追踪114、语音辨 识116、和/或手势/姿势119的数据。
[0022] 根据一些实施例，用户简档数据120可W是先前由适应性学习环境100的管理员 (诸如例如在教室设置中的教师)定义的静态数据。可W将用户简档数据120与平板102的个 体用户相关联，并且用户简档数据120可W包括与该学生相关联的特征化参数。同样地，可 W基于用户鉴别机制(诸如通过生物测定信息，例如面部辨识)或任何其它适当的鉴别机制 (例如，用户名和密码等)来选择用户简档数据120。在实施例中，运些特征化参数可W包括 与用户的参与度水平相关联的参数。例如，教师可能注意到一个或多个环境因素可W或者 增加或者降低学生的参与度水平。例如，如果教师有规律地注意到午饭后学生的参与度水 平似乎被减少，那么教师可W将该点输入到用户简档中。运样的特征化参数可W包括但不 被限于一天中的时间、溫度、天气、和/或主题，并且还可W包括与运些特征化参数中的一个 或多个相关联的参与度水平。
[0023] 另外，运些特征化参数可W指示对于学生优选的支架（scaffolding)或辅导、结 构。例如，如果相对于学生响应于机器辅导或来自教师的辅导，学生更好地响应于同龄辅导 (peer tutoring)，那么教师可W指定运作为特征化参数。在另一示例中，教师可能能够指 定该学生可能从其处特别好地响应于辅导的一个或多个特定同龄辅导人。在一些实施例 中，运些一个或多个特定同龄辅导人可W是特定主题。例如，可W指定一个同龄辅导人针对 数学辅导，而可W指定另一同龄辅导人针对科学辅导。
[0024] 可W通过一个或多个传感器或由适应性学习平台108可访问的其它数据源106实 时地收集环境数据122。环境数据122可W包括各种与用户位于其中的环境相关联的数据。 运样的传感器或数据源可W包括但不被限于用于生成与光照条件相关联的数据的周围环 境光传感器，用于生成与环境的噪声水平相关联的数据的周围环境噪声传感器，用于生成 溫度数据的溫度传感器，用于生成与环境的湿度相关联的数据的湿度传感器，各种天气相 关的数据源，时间和日期数据源等。运些传感器和数据源可W被并入到平板102内或者可W 与平板102的一个或多个通信接口通信地禪合。
[0025] 上面讨论的类型的用户状态数据和任何其它适用于确定用户的参与度水平的数 据都可W被提供到适配模块124。适配模块124可W被配置成接收运些类型的用户状态数据 并可W处理用户状态数据W确定用户的参与度水平。下面参考图2和3进一步讨论对用户的 参与度水平的确定。
[0026] 当用户与适应性学习平台108交互时，适配模块124持续地监控上面讨论的用于用 户当前参与度水平的指示符的=个不同数据类型中的一个或多个。适配模块124还可W被 配置成接收与教育性内容相关联的内容类型和可编程参数126的指示符，并且教育模块128 可W被配置成发射它们。在实施例中，内容类型可W与教育性内容的类型相关联，并且可编 程参数可W指示可W被用于适配教育性内容的参数。适配模块124可W被配置成使当前内 容类型与当前参与度水平的指示符互相关联W发展进化的用户状态模型。在实施例中，进 化的用户状态模型可W被利用于更好地确定用户的参与度水平和特定于该用户的对教育 性内容的适配，其可W增加参与度水平。
[0027] 随着用户继续与适应性学习平台108交互，适配模块124可W被配置成确定用户的 参与度水平方面的变化。在一些实施例中，一旦用户的参与度水平降低低于预定义的阔值， 适配模块124就可W被配置成通过通知教育模块128在用户参与度水平方面的降低与教育 模块128合作W适配教育性内容和/或通过利用可编程参数W引起教育模块128来适配教育 性内容。可W针对用户利用适应性学习平台108期间重复上面描述的过程。
[0028] 图2和3图解根据各种实施例的适应性学习平台108