课堂主动学习的方法与系统的制作方法
【专利说明】课堂主动学习的方法与系统
[0001]版权说明
[0002]本专利文件受版权法保护，任一部分的披露都构成实质性披露。版权人无权反对在专利局专利文件和记录上的复制权孚有者的权利；除此之外，版权人孚有一切版权。
[0003]优先权声明:
[0004]本申请根据巴黎公约主张下列优先权:美国临时专利申请，申请日期:2012年8月17日，申请号:61/684，156 ;美国非临时专利申请，申请日期:2012年12月4日，申请号:13/685，720 ;美国临时专利申请，申请日期:2013年4月12日，申请号:61/811,247 ;美国临时专利申请，申请日期:2013年4月12日，申请号:61/811，250。上述专利申请的公开内容通过引用整体并入本申请。
技术领域
[0005]本发明主要涉及课堂信息技术领域。具体来讲，本发明涉及课堂学习与演讲材料展示的方法与系统。更具体地讲，本发明涉及交互式课堂学习方法和系统，其利用网络协同电子设备展示演讲材料并促进演讲者与学生参与。
【背景技术】
[0006]传统意义上，在教室和演讲厅使用信息技术局限于一些特定的方式。它通常只是使用挂在天花板上的投影仪或大型影像显示屏结合音响系统来展示幻灯片和视频。好一点的教室和演讲厅会有无线网络设施，可以提供互联网连接和室内互连，以便课堂参与者都能用自己的移动计算设备(mobile computing devices)实现互连。当然更好一点的教室或演讲厅能够允许连网的移动计算设备访问交互的演讲或展示材料内容，在演示的进行中参与进来。
[0007]然而，目前还没有一种系统能够利用多元化信息技术设施来实现无缝式交互演示体验。例如，大多数信息技术能通过投影仪和音响系统同时传输非交互式内容至课堂参与者的个人移动计算设备(通过无线网络以视频流方式)；但是，目前还没有这样一种系统，其可以传输包含多种不同轨迹(track)的交互式内容到不同的设备，以使投影仪的投影显示内容不同于通过视频流传输到每个参与者的个人移动计算设备的内容，并且每一个不同轨迹的交互式内容也可实时同步地播放，且由演讲者或展示者控制。
[0008]现有系统的另一缺陷就是，为了将演讲或展示材料内容传输至一些不同信息技术设备，初始化设置耗时耗力，导致演示参与者整体体验降级。例如，为访问演示内容，需将每一参与者的个人移动计算设备连入教室或者演讲厅的网络，其涉及软件和硬件的网络配置、设备与参与者的身份认证与授权。这一过程通常会出现人为错误，而且必需由每一位参与者进行。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种交互式课堂学习方法与系统，这一系统能够利用通过教室或演讲厅内的第一网络设施互连的多个电子音像设备、移动计算设备和处理服务器，向教室或演讲厅内的每一个参与者无缝传输交互式多媒体内容；上述参与者包括一个或多个演讲者或者展示者，以及一个或者多个学生或听众。
[0010]本发明的另一目标是基于前述方法和系统提供大量交互式演讲与课程以实现交互式课堂学习。建立这一交互式演讲与课程的目标包括:
[0011](a)增强学生学习不同技能的兴趣，比如语言技能(如听说读写)、数学技能(例如小数以及容积和体积的单位换算的基本概念)、协调身体不同部分的技能、IT技能(如计算机图表处理)、特殊课目(如导航、人体解剖学和生理学、视觉艺术)，等等；
[0012](b)强化课堂管理；
[0013](c)鼓励学生的课堂参与；
[0014](d)辅助备课；
[0015](e)实现学生学术与学习表现的实时评估与比较；
[0016](f)用虚拟平台代替传统的教学工具。
[0017]本发明的一方面是提供一种方法和系统，其通过控制和协调电子音像设备、移动计算设备和处理服务器，将交互式多媒体内容同时传输到教室或演讲厅的一个或多个参与者，以促进参与者之间的信息输入与输出交互；这一交互式多媒体内容能被分割成多个部分或多个信息流，且每一部分或每一信息流是针对每一参与者或每一参与者子集个性化的。
[0018]本发明的另一方面是为新参与者将其移动计算设备连入教室或演讲厅内的第一网络设施提供快速、高度自动化参与者认证与网络连接设置。
[0019]本发明的另一方面，允许第一网络设施以不超过500毫秒的网络延迟向音像设备和移动计算设备传输交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流的同步流，使得教室或演讲厅内的多个参与者之间能够实时同步交互式演讲与展示体验。
[0020]根据各个实施例，本发明包括用于一个或多个教室或演讲厅的第一处理服务器；每一教室或演讲厅的一个或多个参与者中的每一个参与者的移动计算设备，其中所述移动计算设备包括台式计算机、手提电脑、上网本和/或者这些的组合；可选择地包括每一教室或演讲厅内的电子音像设备，其包括投影仪、电子视频播放器、音响系统，和/或这些的组合。在一个实施例中，第一处理服务器、移动计算设备、电子音像设备通过第一网络设施互连，其中，第一网络设施可以是有线局域网、无线局域网，或者二者的结合。在使用有线局域网的情况下，第一网络设施包括路由器；使用无线局域网的情况下，第一网络设施包括网络接入点。
[0021]根据各个实施例，第一处理服务器配置为用于与移动计算设备交换数据，所述数据包括参与者的输入和交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流。第一处理服务器还配置为允许参与者使用一个移动计算设备对电子音像设备进行控制，并传输交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流到电子音像设备。第一处理服务器还配置为通过网络接入点或路由器来控制第一网络设施，调整和/或划分其连接覆盖区域，启用和禁用网络连接，以及移动计算设备的联网资源访问。根据本发明的一实施例，第一处理服务器还包括数据库，用来存储参与者的信息、交互式多媒体内容、演讲或展示的材料。据本发明的另一实施例，第一处理服务器还与第二处理服务器通过第二网络设施连接以存储和取回数据，其中，第二处理服务器包括数据库，用于存储参与者的信息、交互式多媒体内容、演讲或展示的材料。
[0022]根据各个实施例，移动计算设备分为至少两组:演讲者或展示者组，学生或听众组。演讲者或展示者组中的移动计算设备配置为与第一处理服务器交互，以实现下列功會K:
[0023]1.控制与监视电子音像设备的各功能和状态，包括电源开/关、睡眠模式开/关、音量，以及常规状态；
[0024]2.控制与监视学生或听众组的每一台移动计算设备的显示、扬声器、其他功能与状态，包括电源开/关、睡眠模式开/关、交互式多媒体内容的播放、对第一处理服务器中的数据的访问权限、网络资源访问、网络连通性，音量、存储容量、电池电量，以及常规设备状态；
[0025]3.控制与监视第一网络设施的功能和状态，包括链接覆盖区域的划分、网络连接、及针对移动计算设备的网络资源访问权限；及
[0026]4.控制交互式多媒体内容和演讲或展示材料至每个或子集电子音像设备和每个或子集移动计算设备的传输，其中，根据针对特定交互式多媒体内容的预先配置设定，或来自演讲者或展示者组的移动计算设备的参与者控制输入，传输给每个或子集电子音像设备的和传输给每个或子集移动计算设备的交互式多媒体内容和演讲或展示材料的多个部分或多个信息流可以是不同的。
[0027]根据各个实施例，演讲者或展示者组中的每一移动计算设备配置为可与学生或听众组的每一移动计算设备通信，该通信可基于文本和/或图片。根据各个实施例，每一移动计算设备配置为可以访问第一处理服务器来浏览演讲或展示材料。另外，每一移动计算设备配置为接收参与者对展示材料的响应，其需要来自该参与者的用户输入。然后参与者的输入数据被发送到第一处理服务器存储，并可由其他移动计算设备浏览。
[0028]根据一替代实施例，主动学习系统在云计算平台上实施，该云计算平台包括云计算处理服务器或云计算处理服务器组，配置为允许连接移动计算设备。该云计算处理服务器或云计算处理服务器组可远程放置在在教室或演讲厅之外，在功能上可用来替代第一处理服务器。用于输出交互式多媒体内容的音像设备可通过输入/输出设备连接到云计算处理服务器或云计算处理服务器组，以允许展示者通过他/她的运行有相应软件程序或者移动应用的台式机或移动设备来控制。
[0029]根据各个实施例，基于云计算的主动学习系统还配置为用于提供以付费来获得内容与流量的其他服务。
【附图说明】
[0030]以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，附图中:
[0031]图1A是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统的示意框图；
[0032]图1B是根据本发明另一实施例的在云计算平台上实施的课堂交互学习系统的示意框图；
[0033]图2是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统的注册过程的流程图；
[0034]图3A和图3B是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统的参与者认证过程的流程图；
[0035]图4是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统、说明有关快速回答问题竞赛的交互式多媒体内容页是如何加载到不同设备上并在不同设备之间交互的流程图；
[0036]图5是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统、说明有关学习句子成分的游戏的交互式多媒体内容是如何划分并分配给不同参与学生的流程图；
[0037]图6是根据本发明一实施例、说明有关学习使用比较运算符依序重排不同数字的游戏的交互式多媒体内容如何分配给不同参与学生的流程图；
[0038]图7:图7A是根据本发明一实施例、有关使用指南针学习导航技能的游戏的示意图和游戏界面；
[0039]图7B是根据本发明一实施例、有关学习导航技能的另一游戏的信息是如何在同组中的参与学生之间进行分配的示意图；
[0040]图8是根据本发明一实施例、关于导航的竞赛问题的快速回复的界面；
[0041]图9是根据本发明一实施例、有关学习3-D结构的游戏是如何演示和采用不同折叠纸模板玩该游戏的流程图；
[0042]图10是根据本发明一实施例、有关学习计算容积与体积的练习是如何进行及交互的流程图；
[0043]图11:图1lA所示是在画或照片中找影子的视觉艺术练习；图1lB所示是另一视觉艺术练习，学习通过在不同位置选择不同光源来改变物体影子。
【具体实施方式】
[0044]以下是关于课堂交互式学习和演讲厅交互式展示以及类似交互式展示的方法和系统的优选例子的说明。显然，本领域技术人员可以在不偏离本发明的范围与精神的基础上对此做出修改，包括增补和/或替换。为不掩盖本发明，省略一些具体细节的描述；然后，此书面公开使本领域技术人员能够根据其中的教导在无需过度试验的情况下实施本发明。
[0045]系统:
[0046]参见图1A。根据本发明的多个实施例，本发明包括第一处理服务器105供一个或多个教室或演讲厅使用；为每一教室或演讲厅内的每