專利名稱：計(jì)算機(jī)化教學(xué)、練習(xí)和診斷系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)通常限制了可以專用于孩子教育的可用資源。于是，人們尋找可以提高教學(xué)過(guò)程的效率的教育工具。實(shí)際上，由于可用于教師與學(xué)生交互的時(shí)間無(wú)論一對(duì)一還是在課堂上都是有限的，教師通常希望應(yīng)用最有效的教學(xué)系統(tǒng)和方法。教學(xué)效率通常要求教師懂得哪些概念對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是困難的、哪些概念學(xué)生容易理解。測(cè)試可以識(shí)別學(xué)生未能掌握的概念，但測(cè)試和測(cè)試的全面評(píng)價(jià)非常費(fèi)時(shí)。
一對(duì)一指導(dǎo)是人們特別希望的教學(xué)技術(shù)，因?yàn)榻處熆梢詫?shí)時(shí)地啟發(fā)學(xué)生感到困難的概念，使教師可以把指導(dǎo)調(diào)整成適合學(xué)生的需要。不幸的是，在大多數(shù)小學(xué)中，廣泛地開(kāi)展一對(duì)一指導(dǎo)在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。父母在對(duì)他們孩子的一對(duì)一教學(xué)中可以扮演重要角色，但父母往往缺乏教學(xué)技能，并且，還存在識(shí)別他們的孩子可能感到困難的特定部分的困難。此外，交流障礙往往使教師和父母難以協(xié)調(diào)教學(xué)工作，并難以對(duì)學(xué)生感到困難的特定部分進(jìn)行交流。
學(xué)生也可以通過(guò)自學(xué)和家庭作業(yè)教他們自己，但是家庭作業(yè)和自學(xué)通常不能給學(xué)生以可以引導(dǎo)學(xué)生最有效地使用時(shí)間的即時(shí)反饋。另外，學(xué)生可能不知道什么時(shí)候開(kāi)始嘗試掌握他們還未理解的新內(nèi)容或概念。書(shū)本和其它印刷品通常只提供無(wú)法適合學(xué)生需要的固定信息，使得利用印刷品的自學(xué)不能有的放矢。
因此，需要幫助教師和父母評(píng)價(jià)他們的學(xué)生的強(qiáng)弱點(diǎn)以便使目標(biāo)指導(dǎo)更有效的教育工具。人們還希望擁有給予學(xué)生以自動(dòng)適應(yīng)學(xué)生需要的自學(xué)選項(xiàng)和給予學(xué)生以可以與教師和父母共享的即時(shí)反饋的工具。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，自動(dòng)化或計(jì)算機(jī)化輔助教學(xué)系統(tǒng)通過(guò)在基本概念和技能的水平上迅速提供學(xué)生成績(jī)的詳細(xì)分析來(lái)改善傳統(tǒng)教育。這種教育可以利用劃分成與基本概念和技能關(guān)聯(lián)的多個(gè)步驟的練習(xí)題來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而，教學(xué)系統(tǒng)使學(xué)生可以在解練習(xí)題時(shí)給出逐步答案。通過(guò)對(duì)逐步答案的分析識(shí)別出學(xué)生必須掌握的特定概念和技能。然后，可以對(duì)學(xué)生受益最大的特定概念和技能施以傳統(tǒng)教育。教學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)一步分析學(xué)生成績(jī)，以便自動(dòng)實(shí)時(shí)地選擇瞄準(zhǔn)學(xué)生需要的后續(xù)練習(xí)題。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，教學(xué)系統(tǒng)可以定期提供加亮歷史上學(xué)生感到困難的概念或技能的復(fù)習(xí)題。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)包括不會(huì)重復(fù)或窮盡可用習(xí)題(problem)地使目標(biāo)主題得到充分練習(xí)的隨機(jī)習(xí)題生成系統(tǒng)。實(shí)時(shí)診斷可以精確地定位錯(cuò)誤和弱點(diǎn)和通過(guò)習(xí)題說(shuō)明和習(xí)題解答的呈現(xiàn)提供實(shí)時(shí)教學(xué)插入。因此，該系統(tǒng)可以適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和速度。當(dāng)概念和技能被識(shí)別為學(xué)生的難點(diǎn)時(shí)，該系統(tǒng)可以自動(dòng)生成瞄準(zhǔn)那些概念和技能的例子、練習(xí)題和固定內(nèi)容。學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以在學(xué)習(xí)期內(nèi)以可變間隔重訪困難概念和技能。重訪概念或技能的頻率可以隨學(xué)生對(duì)習(xí)題的回答標(biāo)志著水平已提高或顯示學(xué)生已經(jīng)掌握了概念而改變(例如，減少)。
按照本發(fā)明的又一個(gè)方面，將運(yùn)行教學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，使教師可以有效地管理和監(jiān)視學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和實(shí)時(shí)地分析結(jié)果，以便精確地調(diào)整下一個(gè)教學(xué)步驟或策略。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)例如因特網(wǎng)與校園內(nèi)計(jì)算機(jī)或校園外計(jì)算機(jī)聯(lián)接。當(dāng)在教師、父母和學(xué)生聯(lián)網(wǎng)之間時(shí)，教學(xué)系統(tǒng)可以提供在學(xué)校里或在家中對(duì)與學(xué)生的學(xué)習(xí)有關(guān)的詳細(xì)信息的有效交流。這種交互式雙向交流可以提高教育的效率和質(zhì)量。
本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例是自動(dòng)化教學(xué)過(guò)程。該過(guò)程以從一組習(xí)題模板當(dāng)中選擇一個(gè)習(xí)題模板，并為在所選習(xí)題模板中識(shí)別到的選項(xiàng)隨機(jī)地生成值開(kāi)始。隨機(jī)選項(xiàng)可以是諸如圖像之類成為習(xí)題呈現(xiàn)的組成部分的對(duì)象的數(shù)字、詞匯或標(biāo)識(shí)符。另外，該過(guò)程還呈現(xiàn)導(dǎo)致習(xí)題被解答的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的序列。每個(gè)習(xí)題的呈現(xiàn)通常依賴于隨機(jī)生成的值和可能依賴于學(xué)生以前的回答。
可以將學(xué)生對(duì)問(wèn)題的回答與從隨機(jī)生成值和來(lái)自所選習(xí)題模板的公式中導(dǎo)出的答案相比較。與答案相對(duì)應(yīng)的診斷代碼可以識(shí)別被更新成反映來(lái)自學(xué)生的回答是否正確的成績(jī)值。這些成績(jī)值可以指出弱點(diǎn)和控制該過(guò)程是否提供附加教學(xué)或復(fù)習(xí)題和復(fù)習(xí)頻率或問(wèn)題呈現(xiàn)的速率。尤其，所選習(xí)題模板可以識(shí)別導(dǎo)致解答的問(wèn)題的兩個(gè)或更多個(gè)序列，其中，一個(gè)序列比另一個(gè)序列短，以便該過(guò)程可以取決于對(duì)學(xué)生回答的評(píng)價(jià)，選擇習(xí)題的較短或較長(zhǎng)序列。
本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例是包括如下步驟的自動(dòng)化教學(xué)過(guò)程從一組習(xí)題模板當(dāng)中選擇一個(gè)習(xí)題模板；為在所選習(xí)題模板中識(shí)別到的各個(gè)選項(xiàng)隨機(jī)地生成值；和接受練習(xí)模式或例子模式的選項(xiàng)。響應(yīng)于學(xué)生選擇練習(xí)模式，該過(guò)程呈現(xiàn)依賴于隨機(jī)生成值并導(dǎo)致習(xí)題被解答的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的序列。響應(yīng)于學(xué)生選擇例子模式，該過(guò)程呈現(xiàn)類似地依賴于隨機(jī)生成值并導(dǎo)致習(xí)題被解答的一個(gè)或多個(gè)指導(dǎo)的序列。該過(guò)程可以使學(xué)生，例如，在學(xué)生沒(méi)有信心回答問(wèn)題時(shí)，在練習(xí)模式和例子模式之間切換。
本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例是包括習(xí)題主體表、練習(xí)主體表、例子主體表、練習(xí)呈現(xiàn)單元和例子呈現(xiàn)單元的教學(xué)系統(tǒng)。習(xí)題主體表包含與習(xí)題相對(duì)應(yīng)的條目，每個(gè)條目標(biāo)識(shí)隨機(jī)選項(xiàng)和答案。練習(xí)主體表包含與習(xí)題主體表中的條目相對(duì)應(yīng)的條目，而練習(xí)主體表中的每個(gè)條目包括代表導(dǎo)致與習(xí)題主體表中的相應(yīng)條目關(guān)聯(lián)的習(xí)題被解答的問(wèn)題的至少一個(gè)序列的信息。例子主體表包含與習(xí)題主體表中的條目相對(duì)應(yīng)的條目，而例子主體表中的每個(gè)條目包括代表導(dǎo)致與習(xí)題主體表中的相應(yīng)條目關(guān)聯(lián)的習(xí)題被解答的指導(dǎo)序列的信息。練習(xí)呈現(xiàn)單元將來(lái)自練習(xí)主體表和習(xí)題主體表的相應(yīng)條目的信息用于呈現(xiàn)問(wèn)題序列，而例子呈現(xiàn)單元將來(lái)自例子主體表和習(xí)題主體表的相應(yīng)條目的信息用于呈現(xiàn)指導(dǎo)序列。
本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例是包括練習(xí)題呈現(xiàn)系統(tǒng)、用戶進(jìn)度表、診斷引擎和管理單元的教學(xué)系統(tǒng)。練習(xí)題呈現(xiàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)來(lái)自一系列功課的練習(xí)題。診斷引擎在所依據(jù)的練習(xí)題的呈現(xiàn)期間評(píng)價(jià)從學(xué)生那里接收的答案，然后，更新用戶進(jìn)度表以指示哪些功課已經(jīng)完成。管理單元可以訪問(wèn)用戶進(jìn)度表和時(shí)間表，以確定學(xué)生學(xué)習(xí)功課的進(jìn)度是否按時(shí)。
本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例是包括如下步驟的自動(dòng)化教學(xué)過(guò)程設(shè)置進(jìn)度時(shí)鐘，以便完成一系列功課；以用戶控制的速率向用戶呈現(xiàn)功課；將用戶學(xué)習(xí)功課的進(jìn)度與進(jìn)度時(shí)鐘相比較；和確定用戶超前還是落后于時(shí)間表。依賴于用戶超前還是落后于時(shí)間表，該過(guò)程接著可以調(diào)整教學(xué)參數(shù)，譬如，為每節(jié)課提供的練習(xí)題的數(shù)量、練習(xí)題的難度和插入功課中的復(fù)習(xí)題的數(shù)量或比率。
本發(fā)明的另一個(gè)特定實(shí)施例是包括如下步驟的自動(dòng)化教學(xué)過(guò)程呈現(xiàn)來(lái)自包含導(dǎo)致習(xí)題被解答的多個(gè)問(wèn)題的序列的當(dāng)前問(wèn)題；從學(xué)生那里接收對(duì)當(dāng)前問(wèn)題的答案；和重復(fù)呈現(xiàn)和接收步驟，直到學(xué)生已經(jīng)解答為止。學(xué)生可以控制問(wèn)題的相繼呈現(xiàn)是否按照序列的順序繼續(xù)到下一個(gè)問(wèn)題。該過(guò)程也可以包括加亮呈現(xiàn)問(wèn)題的領(lǐng)域，并呈現(xiàn)該領(lǐng)域的內(nèi)容如何與回答問(wèn)題關(guān)聯(lián)的說(shuō)明。另外，或可替代地，該過(guò)程可以包括評(píng)價(jià)序列中的問(wèn)題的每個(gè)答案；定位分別與答案相對(duì)應(yīng)的診斷代碼；和更新與診斷代碼相對(duì)應(yīng)的進(jìn)度類目，以反映哪些答案是正確的。


圖1是示出基于本發(fā)明實(shí)施例的教育實(shí)踐過(guò)程的流程圖；圖2是示出基于本發(fā)明實(shí)施例的教學(xué)系統(tǒng)的方塊圖；圖3是適合用在圖2的教學(xué)系統(tǒng)中的表格的方塊圖；圖4是基于在練習(xí)特定類型的習(xí)題期間減少呈現(xiàn)步驟的數(shù)量的本發(fā)明實(shí)施例的教學(xué)過(guò)程的流程圖；圖5是基于用戶選擇多步解答的邏輯流程的本發(fā)明實(shí)施例的教學(xué)過(guò)程的流程圖；圖6是例示教學(xué)插入單元和診斷引擎之間的關(guān)系的方塊圖；和圖7是例示通過(guò)交互式萬(wàn)維網(wǎng)提供學(xué)生、教師和父母可訪問(wèn)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)的本發(fā)明實(shí)施例的方塊圖。
用在不同圖形中的相同標(biāo)號(hào)表示相似或相同的條目。
具體實(shí)施例方式
基于本發(fā)明實(shí)施例的教學(xué)系統(tǒng)交互式地提供了說(shuō)明內(nèi)容、例子和習(xí)題，適合學(xué)生的需要。另外，教學(xué)系統(tǒng)可以提供用有其它教學(xué)環(huán)境中的、可以與教師和/或父母交流的學(xué)生成績(jī)的詳細(xì)分析或診斷。
圖1是示出供學(xué)生使用的教學(xué)過(guò)程100的流程圖。教學(xué)過(guò)程100通常是在其中專用硬件或軟件像下面進(jìn)一步描述的那樣實(shí)現(xiàn)過(guò)程100的各個(gè)部分的計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程。教學(xué)過(guò)程100通?？蛇m用于以許多不同教育水平教學(xué)各種各樣的學(xué)科。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，教學(xué)過(guò)程100面向初級(jí)(K-12)教育以及習(xí)題的解答可以分成多步邏輯過(guò)程的數(shù)學(xué)、科學(xué)或類似學(xué)科的教學(xué)。像數(shù)學(xué)和科學(xué)那樣的學(xué)科特別適合于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，因?yàn)檫@些學(xué)科中的習(xí)題往往是數(shù)值相關(guān)的和可評(píng)價(jià)的。
在過(guò)程100的開(kāi)頭選擇主題和水平。在過(guò)程100的一種實(shí)現(xiàn)中，諸如教師、父母或?qū)W生的人員在步驟110中簡(jiǎn)單地為過(guò)程100選擇學(xué)科、領(lǐng)域和水平。例如，教師可以給出標(biāo)識(shí)學(xué)生的特定功課的類別指定。這樣的功課可以利用通常由教育機(jī)構(gòu)編制的標(biāo)準(zhǔn)化教學(xué)課程分類。例如，如對(duì)K-12學(xué)生的CAT/6標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試闡述的那樣，功課可以利用加州教育署(California StateBoard of Education)的學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分類。然后，每個(gè)學(xué)生在步驟110中選擇指定的學(xué)科、領(lǐng)域(area)和水平(level)。可替換地，為了讓學(xué)生使用教學(xué)過(guò)程100，學(xué)生可以在步驟120中進(jìn)行定位測(cè)試(placement test)，而步驟125中的自動(dòng)化指定選擇學(xué)科、領(lǐng)域和/或水平。
步驟130根據(jù)所選或指定的學(xué)科、領(lǐng)域和水平，生成隨機(jī)習(xí)題。正如下面進(jìn)一步描述的那樣，隨機(jī)習(xí)題的選擇可以進(jìn)一步基于學(xué)生以前的成績(jī)。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，在從與過(guò)程100的學(xué)科、領(lǐng)域和水平關(guān)聯(lián)的級(jí)別下的習(xí)題模板中作出選擇的過(guò)程中，首先隨機(jī)化生成的習(xí)題。所選的習(xí)題模板通過(guò)構(gòu)建完整習(xí)題所需的條目的選擇被進(jìn)一步隨機(jī)化。有關(guān)特定習(xí)題模板的條目的選擇可以包括例如可以從目標(biāo)集或范圍中隨機(jī)選擇、使得數(shù)字解或答案幾乎不重復(fù)的數(shù)值。并且，可以從相關(guān)列表中隨機(jī)選擇與模板關(guān)聯(lián)的內(nèi)容、措詞、圖形或其它表示特征中的條目，以提供在觀念上有助于維持學(xué)生對(duì)解答練習(xí)題的興趣的隨機(jī)習(xí)題的多樣性。
每個(gè)習(xí)題模板通常與多步習(xí)題解答過(guò)程關(guān)聯(lián)。例如，分?jǐn)?shù)相加的一般性習(xí)題可能與從正在相加的分?jǐn)?shù)中求出公分母、將分?jǐn)?shù)的分子和分母乘以適當(dāng)因子、相加相乘之后的分?jǐn)?shù)的所得分子、求出結(jié)果的分子和分母的公因子以及由此簡(jiǎn)化結(jié)果的步驟關(guān)聯(lián)。與模板的每個(gè)步驟關(guān)聯(lián)的是解答那個(gè)步驟的指導(dǎo)、問(wèn)題和一個(gè)或多個(gè)公式。在多步過(guò)程中學(xué)生提供的每個(gè)答案可能都含有標(biāo)識(shí)技能的診斷代碼。對(duì)于分?jǐn)?shù)相加的例子，診斷代碼可能對(duì)應(yīng)于諸如求出公分母、相乘分子和分母、簡(jiǎn)化分?jǐn)?shù)之類的技能。與模板關(guān)聯(lián)的指導(dǎo)通常用在教學(xué)系統(tǒng)呈現(xiàn)隨機(jī)習(xí)題作為習(xí)題解答技術(shù)的例子的時(shí)候。當(dāng)學(xué)生解答練習(xí)題時(shí)，過(guò)程100使用與習(xí)題的步驟關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。
學(xué)生在步驟140中選擇是查看習(xí)題的示范性解答、嘗試解答習(xí)題還是從過(guò)程100退出。如果學(xué)生選擇查看習(xí)題的示范性解答，步驟150呈現(xiàn)隨機(jī)習(xí)題的多步解答。對(duì)于習(xí)題的每個(gè)步驟，如利用隨機(jī)選擇的條目和數(shù)值完成的那樣，過(guò)程100呈現(xiàn)與步驟關(guān)聯(lián)的指導(dǎo)。因此，教學(xué)過(guò)程100可以通過(guò)解答隨機(jī)生成習(xí)題逐步引導(dǎo)學(xué)生。
如果學(xué)生在步驟140中決定練習(xí)解答習(xí)題，過(guò)程100執(zhí)行練習(xí)例程160。在圖1的實(shí)施例中，練習(xí)例程160包括向?qū)W生呈現(xiàn)與隨機(jī)習(xí)題的當(dāng)前步驟關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。問(wèn)題通常包括在步驟130中選擇的隨機(jī)數(shù)或條目。問(wèn)題可能尋找一個(gè)或多個(gè)數(shù)字答案或可能請(qǐng)學(xué)生從許多個(gè)選項(xiàng)中選擇在解答提出的習(xí)題中如何合乎邏輯地進(jìn)行下去。在教學(xué)系統(tǒng)在步驟166中決定練習(xí)例程160是否完成之前，學(xué)生在步驟164中回答問(wèn)題。如果當(dāng)前隨機(jī)習(xí)題的練習(xí)例程160還沒(méi)有完成，步驟168選擇與該習(xí)題關(guān)聯(lián)的下一個(gè)步驟。下一個(gè)步驟的選擇可以基于學(xué)生對(duì)最后問(wèn)題的回答和/或?qū)W生過(guò)去對(duì)相似習(xí)題的成績(jī)。例如，如果學(xué)生未正確回答最后問(wèn)題，步驟168可以請(qǐng)學(xué)生再試一次。如果學(xué)生正確地回答和以前的成績(jī)指示學(xué)生已經(jīng)掌握了與下一個(gè)問(wèn)題關(guān)聯(lián)的概念，步驟168可以選擇將解答習(xí)題的兩個(gè)或更多個(gè)步驟結(jié)合在一起的問(wèn)題。
評(píng)價(jià)例程170評(píng)價(jià)學(xué)生的成績(jī)，可以在練習(xí)例程160完成時(shí)，或可替代地，在每個(gè)問(wèn)題之后開(kāi)始。評(píng)價(jià)例程170識(shí)別和列表在練習(xí)例程160期間學(xué)生犯的錯(cuò)誤。更具體地說(shuō)，可以按與不正確答案關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)概念分類識(shí)別的錯(cuò)誤，而表可以記錄與每個(gè)概念關(guān)聯(lián)的正確和錯(cuò)誤答案的數(shù)目。然后，步驟174確定學(xué)生對(duì)特定概念的掌握是否不牢固。與特定概念或技能關(guān)聯(lián)的大量錯(cuò)誤表示學(xué)生對(duì)那個(gè)概念或那種技能的掌握不牢固。
如果步驟174檢測(cè)到弱點(diǎn)，可以激活針對(duì)檢測(cè)到的弱點(diǎn)的復(fù)習(xí)例程180。復(fù)習(xí)例程180可以包括教學(xué)系統(tǒng)向?qū)W生提供概念的描述或說(shuō)明的概念復(fù)習(xí)步驟182。然后，在步驟184中可以呈現(xiàn)使用該概念的一個(gè)或多個(gè)解答例子，并且在步驟186中給出目標(biāo)練習(xí)題。一旦完成復(fù)習(xí)過(guò)程180，教學(xué)過(guò)程100就可以返回到步驟130，以便生成另一個(gè)隨機(jī)習(xí)題，或返回到評(píng)價(jià)例程170，以便進(jìn)一步完成學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)。復(fù)習(xí)過(guò)程和例程180一般說(shuō)來(lái)可以在檢測(cè)到弱點(diǎn)之后的任何時(shí)刻執(zhí)行。尤其，可以將例程180延遲到學(xué)生完成一批習(xí)題的時(shí)候，從而在一課、一節(jié)或一章結(jié)束時(shí)將多個(gè)復(fù)習(xí)過(guò)程之一提供給學(xué)生。
如果評(píng)價(jià)例程170的步驟174未檢測(cè)到具體弱點(diǎn)，步驟176為所評(píng)價(jià)的類型的練習(xí)題計(jì)算速度。例如，如果學(xué)生掌握了通過(guò)特定類型的練習(xí)題呈現(xiàn)的概念或技能，可以減少使用所掌握概念或技能的練習(xí)題的數(shù)量。練習(xí)題也可以用較少的步驟呈現(xiàn)，和基于學(xué)生對(duì)概念或技能的掌握的計(jì)算速度可以控制用在多步練習(xí)題中的步驟的數(shù)量。
步驟178計(jì)算重訪以前識(shí)別的弱點(diǎn)的頻率。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，對(duì)于與所識(shí)別的弱點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，重訪所識(shí)別的弱點(diǎn)的頻率與學(xué)生錯(cuò)誤率成正比。例如，如果對(duì)于與弱點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，錯(cuò)誤率是100％，可以將重訪頻率設(shè)置在最高水平上，例如，重訪指數(shù)9。如果錯(cuò)誤率是90％，可以將重訪頻率設(shè)置得稍微低一些，例如，重訪指數(shù)8。如果錯(cuò)誤率低于目標(biāo)水平(例如，10％)，可以將重訪頻率設(shè)置成0。在每個(gè)練習(xí)循環(huán)，例如，每個(gè)習(xí)題或每一課之后，可以增加重訪指數(shù)，當(dāng)重訪指數(shù)達(dá)到目標(biāo)水平，例如，重訪指數(shù)10時(shí)，可以開(kāi)始復(fù)習(xí)過(guò)程。
圖1中在評(píng)價(jià)例程170之后執(zhí)行的步驟190確定是否重訪學(xué)生感到特別困難的任何概念。如果步驟190確定它是重訪的時(shí)間，則學(xué)生的下一個(gè)練習(xí)題是明確使用作為重訪目標(biāo)的概念的隨機(jī)習(xí)題。重訪練習(xí)題可以是在概念復(fù)習(xí)例程180中識(shí)別和使用的相同類型習(xí)題。如果步驟190確定它還不是重訪任何概念的時(shí)間，則教學(xué)過(guò)程100轉(zhuǎn)移回到步驟130，生成學(xué)生當(dāng)前正在學(xué)習(xí)那種類型的另一個(gè)隨機(jī)習(xí)題。
如上所述的過(guò)程100可以以硬件或軟件形式實(shí)現(xiàn)。這樣的軟件可以是被具體化成諸如軟盤(pán)、CD ROM(光盤(pán)只讀存儲(chǔ)器)、DVD ROM(數(shù)字多功能盤(pán)只讀存儲(chǔ)器)或存儲(chǔ)棒(僅舉幾例)之類的存儲(chǔ)媒體中的機(jī)器可讀指令。在一個(gè)例子中，以軟件形式為獨(dú)立計(jì)算機(jī)、與局域網(wǎng)連接的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或通過(guò)廣域網(wǎng)或因特網(wǎng)互連的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)具體化過(guò)程100。例如，實(shí)現(xiàn)過(guò)程100的軟件可以通過(guò)網(wǎng)站訪問(wèn)和使用。
圖2例示了實(shí)現(xiàn)基于本發(fā)明實(shí)施例的教學(xué)過(guò)程的系統(tǒng)200的功能塊。系統(tǒng)200包括隨機(jī)習(xí)題發(fā)生器210、呈現(xiàn)單元212和214、映射表220、診斷引擎230、教學(xué)插入235、復(fù)習(xí)插入單元240、重訪頻率調(diào)整單元245、練習(xí)速度調(diào)整單元250、報(bào)告總結(jié)單元260、進(jìn)度時(shí)鐘265和管理單元270。
在所例示的實(shí)施例中，隨機(jī)習(xí)題發(fā)生器210利用映射表220為特定級(jí)別、章、節(jié)、主題、課或水平生成和呈現(xiàn)隨機(jī)習(xí)題。如圖3所示，映射表220可以包括習(xí)題主體表310、例子主體表320、練習(xí)主體表330、診斷代碼表340、用戶進(jìn)度表350和教學(xué)主體表360。隨機(jī)習(xí)題發(fā)生器210利用學(xué)生的水平和指定的功課生成在習(xí)題主體表310中定位相關(guān)條目的指針，然后，選擇習(xí)題主體表310中的條目之一。每個(gè)條目通常包括標(biāo)識(shí)諸如級(jí)別、章、節(jié)、主題、課、水平、例子、變種和習(xí)題類型之類的信息的標(biāo)記。習(xí)題主體表310中的條目還包括標(biāo)識(shí)練習(xí)題和例題兩者共有的信息的代碼。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，習(xí)題主體表310的每個(gè)條目?jī)?nèi)的代碼標(biāo)識(shí)一組隨機(jī)選項(xiàng)r1到rn和一組答案a1到am，其中，n是選項(xiàng)個(gè)數(shù)和m是生成和完成隨機(jī)習(xí)題所需的輸入的個(gè)數(shù)。
習(xí)題主體表310的每個(gè)條目通常含有例子主體表320和練習(xí)主體表330每一個(gè)中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)條目。例子主體表320中的條目提供專用于呈現(xiàn)例題的信息，而練習(xí)主體表330中的條目提供專用于呈現(xiàn)練習(xí)題的信息。
等式1給出了與作為呈現(xiàn)例題或練習(xí)題的組成部分的步驟，即，作為例題或練習(xí)題的部分的指導(dǎo)或問(wèn)題。單步例題和練習(xí)題可能只需要一次呈現(xiàn)P，但更一般地，N步例題和練習(xí)題可能包括N次呈現(xiàn)P1到PN，每一次呈現(xiàn)都與相應(yīng)步驟關(guān)聯(lián)。在等式1中，呈現(xiàn)P代表對(duì)于呈現(xiàn)P的顯示、聲音或其它媒體功能具有格式F的問(wèn)題或指導(dǎo)主體。在用格式F標(biāo)識(shí)的位置上將隨機(jī)選項(xiàng)ri和答案ai與呈現(xiàn)的固定內(nèi)容一起使用。具體地說(shuō)，模式F可以指示顯示屏上的方格(cell)的位置，和呈現(xiàn)可以將依賴于隨機(jī)選項(xiàng)ri和答案ai的固定內(nèi)容或主題填入每個(gè)方格中。呈現(xiàn)中的固定內(nèi)容的一些例子可以包括固定句子、數(shù)學(xué)表達(dá)式、一組可用選項(xiàng)、下拉選擇、多維幾何圖形、多維坐標(biāo)、靜止圖像、運(yùn)動(dòng)圖像、聲音和這些的混合物。
等式1P＝F(r1，r2，...，rn，a1，a2，...，am)這里統(tǒng)稱為選項(xiàng)ri的隨機(jī)選項(xiàng)r1到rn對(duì)應(yīng)于可以顯示在問(wèn)題或指導(dǎo)主體中的變量。每個(gè)選項(xiàng)ri可以代表任何格式的數(shù)字、一組(一個(gè)或多個(gè))字母、一個(gè)或多個(gè)詞匯、多維幾何圖形、一組坐標(biāo)、靜止圖像、運(yùn)動(dòng)圖像或聲音。取決于選項(xiàng)ri的標(biāo)識(shí)代碼，隨機(jī)習(xí)題發(fā)生器210可以隨機(jī)地從來(lái)自文件的數(shù)組、表格或調(diào)用中選擇每個(gè)選項(xiàng)ri。可替代地，一些選項(xiàng)ri可以從其它選項(xiàng)ri中或依賴于其它選項(xiàng)ri計(jì)算出來(lái)。對(duì)于一個(gè)習(xí)題選項(xiàng)ri通常被選擇一次，并且在多個(gè)步驟的呈現(xiàn)中可以顯示它們。
在練習(xí)模式中輸入和在例子模式中可以利用來(lái)自表格22的公式確定這里統(tǒng)稱為答案ai的答案a1到am。每個(gè)答案ai通常在隨機(jī)習(xí)題用于練習(xí)時(shí)從用戶那里接收到，但可替代地，也可以在隨機(jī)習(xí)題作為例子時(shí)從選項(xiàng)ri和相關(guān)公式中計(jì)算出來(lái)。格式F定義計(jì)算的答案ai在指導(dǎo)主體中的位置或暗示用戶從問(wèn)題主體中輸入。依賴于上下文，答案ai可以是任何格式的數(shù)字、字母、詞匯、多選項(xiàng)選擇、下拉選擇、多維幾何圖形。在練習(xí)題中，步驟的呈現(xiàn)可以提供用作作為用戶指定答案ai的界面的組成部分的標(biāo)記或隊(duì)列的文本框、菜單、單選按鈕或類似圖形。然后，用戶可以利用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)按鈕(或定義在屏幕上的坐標(biāo)系統(tǒng)上的鼠標(biāo)移動(dòng))、數(shù)字或符號(hào)檢出器、語(yǔ)音輸入，輸入答案ai。借助于符號(hào)檢出器，系統(tǒng)響應(yīng)學(xué)生將光標(biāo)移動(dòng)到標(biāo)記上，顯示包含與標(biāo)記相鄰的諸如數(shù)字或其它符號(hào)之類的條目的填充區(qū)。然后，學(xué)生可以用鼠標(biāo)來(lái)選擇填充區(qū)上的條目，識(shí)別輸入的答案。
多步練習(xí)題呈現(xiàn)方塊212通常將來(lái)自練習(xí)主體表330的問(wèn)題格式F和來(lái)自隨機(jī)習(xí)題發(fā)生器210的選項(xiàng)ri用于呈現(xiàn)與練習(xí)題關(guān)聯(lián)的每個(gè)問(wèn)題。類似地，多步例子呈現(xiàn)方塊214可以將來(lái)自例子主體表320的指導(dǎo)格式用于呈現(xiàn)例題的一個(gè)或多個(gè)步驟的指導(dǎo)。
在呈現(xiàn)例題或練習(xí)題期間，用戶激活通?？刂贫嗖匠尸F(xiàn)。正如上面所指的那樣，呈現(xiàn)P可以包括一旦前一步驟完成用戶就激活的多個(gè)步驟，和呈現(xiàn)中的下一步驟可以隨用戶在前一步驟中的選擇或回答而改變。例如，如果用戶在前一步驟中提供了答案ai，在用戶提供附加輸入之前，在隨后步驟的呈現(xiàn)中自動(dòng)顯示從該答案得出的答案或值。前一答案ai的重復(fù)或使用可以使步驟之間的連接在用戶看來(lái)更自然和顯而易見(jiàn)。在通常情況下，用戶可以不局限于解答習(xí)題的特定方法和步驟順序，通過(guò)呈現(xiàn)可以讓用戶在解答某些習(xí)題的不止一種方式當(dāng)中作出選擇。
多步呈現(xiàn)在幾個(gè)方面優(yōu)于簡(jiǎn)單地向用戶呈現(xiàn)習(xí)題和用戶只提供最后答案的單一過(guò)程。尤其，多步呈現(xiàn)使用戶可以專注于和學(xué)習(xí)解答習(xí)題所需的每個(gè)步驟。多步邏輯也可以教導(dǎo)解答習(xí)題的邏輯思維過(guò)程。并且，來(lái)自用戶的多個(gè)答案使可以精確定位用戶錯(cuò)誤的源頭的診斷或分析成為可能。
圖2的呈現(xiàn)單元212和214的多步操作可以被模型化成隨來(lái)自用戶的練習(xí)結(jié)果呈現(xiàn)不同步驟組合。例如，圖4例示了為解答特定類型練習(xí)題而呈現(xiàn)的步驟的數(shù)量隨用戶解答類型代碼相同的習(xí)題的成績(jī)而改變的教學(xué)過(guò)程400的例子。在步驟410中，用戶開(kāi)始特定類型或類別習(xí)題的練習(xí)，呈現(xiàn)步驟420呈現(xiàn)全套步驟/問(wèn)題供用戶回答。決定步驟430觀察用戶的答案以確定用戶是否已經(jīng)達(dá)到掌握的目標(biāo)水平。如果用戶成績(jī)暗示用完整多步呈現(xiàn)進(jìn)一步練習(xí)，例如，如果錯(cuò)誤數(shù)量超過(guò)目標(biāo)水平，則過(guò)程400從步驟430轉(zhuǎn)移回到步驟420。如果步驟430認(rèn)識(shí)到用戶已經(jīng)達(dá)到掌握的目標(biāo)水平，則步驟440提供步驟數(shù)量減少了的，例如，將一些最初呈現(xiàn)步驟組合在一起的呈現(xiàn)版本。以這種方式組合步驟測(cè)試用戶是否可以沒(méi)有提示地執(zhí)行組合步驟。決定步驟450確定用戶是否已經(jīng)達(dá)到掌握的水平，以便進(jìn)一步減少呈現(xiàn)步驟的數(shù)量。步驟460利用最少步驟，例如，單步呈現(xiàn)來(lái)呈現(xiàn)練習(xí)題。然后，決定步驟470讓用戶以提供最少步驟的速度練習(xí)，以證明用戶不用提示解答習(xí)題的能力。當(dāng)步驟470識(shí)別出用戶已經(jīng)達(dá)到掌握那種特定類型習(xí)題的所需水平，過(guò)程400即告完成。然后，過(guò)程400可以用于新類型的習(xí)題。
練習(xí)題生成單元212也可以使用多步概念來(lái)跟蹤解答習(xí)題的用戶優(yōu)選邏輯過(guò)程。例如，圖5例示了用戶選擇解答練習(xí)題的步驟的過(guò)程500。過(guò)程500從步驟510開(kāi)始，步驟510向用戶呈現(xiàn)在解答習(xí)題的過(guò)程中最初步驟的選項(xiàng)。在圖5中，存在三種可能選擇，但更一般地，取決于習(xí)題，可以提供任何數(shù)量的可替代項(xiàng)。但是，如果只存在一種選擇，則可以跳過(guò)步驟510。然后，決定步驟520根據(jù)用戶選擇將過(guò)程500引向問(wèn)題的呈現(xiàn)530X、530Y或530Z，而用戶在步驟540中向呈現(xiàn)的問(wèn)題提供答案。然后，決定步驟550確定習(xí)題的解答是否完成，如果沒(méi)有，則轉(zhuǎn)移回到步驟510。步驟510中的每次問(wèn)題呈現(xiàn)一般說(shuō)來(lái)都提供數(shù)量不同的選項(xiàng)，這些選項(xiàng)依賴于用戶以前的選擇。
圖2的教學(xué)系統(tǒng)200的另一個(gè)特征是用戶從練習(xí)模式切換到例子模式的的能力。尤其，如果用戶無(wú)法回答來(lái)自練習(xí)題呈現(xiàn)單元212的問(wèn)題，用戶可以切換到例子模式。然后，例子呈現(xiàn)單元214可以呈現(xiàn)當(dāng)前步驟(或例題從頭開(kāi)始)的指導(dǎo)，因此，練習(xí)呈現(xiàn)單元212和例子呈現(xiàn)單元214使用相同的隨機(jī)選項(xiàng)ri。如有需要，在多步例題或練習(xí)題中也可以讓用戶向后退。
通過(guò)顯示說(shuō)明特定步驟的計(jì)算、邏輯或推理，或特定選項(xiàng)ri或答案ai與習(xí)題的所需解答的關(guān)系的說(shuō)明性文本、圖形和/或語(yǔ)音，練習(xí)呈現(xiàn)單元212或例子呈現(xiàn)單元214也可以提供可替代幫助模式。與所呈現(xiàn)問(wèn)題的特征相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)位置可以通過(guò)加亮，要不然變更，例如，某些選項(xiàng)ri或答案ai的外表來(lái)激活。尤其，可以類似地變更或加亮作為卷入說(shuō)明性文本、圖形和/或語(yǔ)音中的元素的選項(xiàng)ri或答案ai，并可以在說(shuō)明的特征上或附近顯示說(shuō)明。
系統(tǒng)200包括含有如圖3所示，可以相互鏈接的映射表220的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，習(xí)題主體表310包含生成應(yīng)用于練習(xí)題和例題兩者的習(xí)題的各個(gè)部分的可執(zhí)行代碼。習(xí)題主體表310中的代碼可以由隨機(jī)習(xí)題發(fā)生器210，例如，為了選擇隨機(jī)選項(xiàng)ri或在選擇隨機(jī)選項(xiàng)ri期間，或作為習(xí)題的呈現(xiàn)部分鏈接和調(diào)出。如上所述，習(xí)題主體表310中的每個(gè)條目還為相應(yīng)習(xí)題標(biāo)識(shí)隨機(jī)選項(xiàng)ri和答案ai。例子主體表320類似地包含例子主體的代碼，并且例子呈現(xiàn)單元214可以鏈接和調(diào)出來(lái)自表320的代碼。例子主體表320的每個(gè)條目包括與習(xí)題主體表310的相應(yīng)條目的映射和鏈接，而習(xí)題主體表310包括反向到例子主體表320的相應(yīng)條目的映射和鏈接。
練習(xí)主體表330類似地包含練習(xí)題呈現(xiàn)單元212可以為呈現(xiàn)練習(xí)題調(diào)出的練習(xí)題主體。例子主體表330的條目包括與習(xí)題主體表310和/或例子主體表320的相應(yīng)條目的映射或鏈接和反過(guò)來(lái)，以便當(dāng)系統(tǒng)200以練習(xí)模式操作時(shí)，使用來(lái)自表310和330的信息和/或可執(zhí)行代碼。借助于這種結(jié)構(gòu)，來(lái)自表310和320的條目可以被雙向調(diào)出，以便例如當(dāng)從呈現(xiàn)練習(xí)題的練習(xí)模式切換到呈現(xiàn)例題的例子模式時(shí)，使用來(lái)自例子主體表320和/或練習(xí)主體表330的信息或代碼。
當(dāng)評(píng)價(jià)哪些答案ai正確和在特定技能領(lǐng)域中列表正確和錯(cuò)誤答案時(shí)，診斷引擎方塊230可以訪問(wèn)練習(xí)主體表330、診斷代碼表340和用戶進(jìn)度表350。診斷代碼表340是包含供診斷引擎230使用的診斷代碼的一組表格。每個(gè)診斷代碼表340都與習(xí)題主體表310中的相應(yīng)條目鏈接，因此，與特定習(xí)題鏈接。每個(gè)診斷代碼表340中的條目對(duì)應(yīng)于與相應(yīng)習(xí)題關(guān)聯(lián)的答案ai，和每個(gè)條目是標(biāo)識(shí)與答案ai關(guān)聯(lián)的主題或技能。當(dāng)在練習(xí)題期間評(píng)價(jià)用戶響應(yīng)時(shí)，如下面進(jìn)一步描述的診斷引擎340識(shí)別答案ai是正確的還是不正確的，訪問(wèn)與所評(píng)價(jià)習(xí)題關(guān)聯(lián)的診斷代碼表中與答案ai相對(duì)應(yīng)的條目，和在用戶進(jìn)度表350的相應(yīng)條目中列表正確或不正確的答案。
用戶進(jìn)度表350用于指示用戶/進(jìn)度狀態(tài)信息，譬如當(dāng)前水平、當(dāng)前解決點(diǎn)、總級(jí)別、詳細(xì)級(jí)別、總診斷結(jié)果、詳細(xì)診斷結(jié)果、需要復(fù)習(xí)的概念或功課、需要重訪的習(xí)題和加速/減速參數(shù)。一般說(shuō)來(lái)，表350中的狀態(tài)項(xiàng)與表310、330和340中的相應(yīng)條目鏈接。
診斷引擎230評(píng)價(jià)練習(xí)題的答案ai，以識(shí)別在習(xí)題解答技能方面的特定弱點(diǎn)和/或在完成一類習(xí)題方面的總?cè)觞c(diǎn)。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，診斷引擎230包含為了執(zhí)行診斷功能與診斷代碼表340鏈接的邏輯關(guān)系式和等式。診斷引擎230的四種基本診斷功能是實(shí)時(shí)弱點(diǎn)檢測(cè)、總?cè)觞c(diǎn)分析、要重訪的主題的檢測(cè)和在練習(xí)題呈現(xiàn)期間學(xué)習(xí)速度的調(diào)整。
對(duì)于實(shí)時(shí)弱點(diǎn)檢測(cè)，只要用戶完成/回答了問(wèn)題或習(xí)題，診斷引擎230就激活錯(cuò)誤檢驗(yàn)。錯(cuò)誤檢驗(yàn)將用戶答案與計(jì)算答案相比較。答案可以用習(xí)題的隨機(jī)選項(xiàng)ri和來(lái)自習(xí)題主體表310的公式來(lái)計(jì)算。診斷代碼表340也可以將每個(gè)答案ai指定成特定習(xí)題類型和/或特定技能，然后，診斷引擎230可以對(duì)識(shí)別的技能或習(xí)題類型更新用戶進(jìn)度表350，以反映正確和不正確答案。在示范性實(shí)施例中，診斷引擎230針對(duì)相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)類別將每個(gè)答案ai列表成正確或錯(cuò)誤答案，并針對(duì)每個(gè)不正確答案，給出正確答案，以及例子計(jì)算或?yàn)槭裁椿蛉绾吻蟪稣_答案的邏輯理由。診斷引擎230還可以激活教學(xué)插入單元235，然后，教學(xué)插入單元235可以提供固定呈現(xiàn)，以說(shuō)明診斷引擎230識(shí)別成需要提高的概念或技術(shù)。診斷引擎230最好呈現(xiàn)正確答案、達(dá)到正確答案所需的推理和在練習(xí)呈現(xiàn)單元212提供的作業(yè)紙上的用戶錯(cuò)誤上或附近需要學(xué)習(xí)的領(lǐng)域或技能的列表。
當(dāng)用戶完成一節(jié)練習(xí)題(例如，與一課、一個(gè)單元、一章、一級(jí)等相對(duì)應(yīng))時(shí)，診斷引擎230根據(jù)用戶進(jìn)度表350中的錯(cuò)誤累計(jì)進(jìn)行總?cè)觞c(diǎn)分析。這樣的分析可以評(píng)定這節(jié)練習(xí)題的總正確/水平百分比，并且可以評(píng)定用在這節(jié)練習(xí)題中的每個(gè)概念、技術(shù)或技能。先于總評(píng)定或分析，診斷引擎230可以計(jì)算正確答案的百分比或如等式2所指，每個(gè)診斷代碼ci的加權(quán)平均CRT。在等式2中，n是具有診斷代碼ci的評(píng)價(jià)練習(xí)題的總數(shù)，j是標(biāo)識(shí)特定練習(xí)題的指標(biāo)，如果習(xí)題j的答案ai正確，則ARij是1，否則，ARij是0，而kj是指定給每個(gè)習(xí)題j的權(quán)重。用于計(jì)算加權(quán)平均的權(quán)重kj可以來(lái)自固定表格(未示出)和通?？梢跃哂幸蕾囉诹?xí)題j的評(píng)定水平和難度的值。然后，正確答案百分比或CRT可以用在創(chuàng)建練習(xí)部分完成之后可能需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)的概念或技術(shù)的列表中。
等式2CRTci=Σj=1nkjARijΣj=1nkj]]>可以調(diào)用教學(xué)插入單元235來(lái)呈現(xiàn)正確答案百分比較低的識(shí)別概念或技能的說(shuō)明。圖6例示了在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中教學(xué)插入單元235與診斷引擎230和練習(xí)題呈現(xiàn)單元212之間的關(guān)系。如圖6所示，診斷引擎230利用與問(wèn)題或技能相對(duì)應(yīng)的診斷代碼識(shí)別教學(xué)主體表360中的條目。與為教學(xué)插入識(shí)別的診斷代碼相對(duì)應(yīng)的識(shí)別條目可以包含與診斷代碼相對(duì)應(yīng)的概念或技能的說(shuō)明或如何解答相應(yīng)習(xí)題的詳細(xì)說(shuō)明。教學(xué)插入單元235包括呈現(xiàn)所需概念或技能的復(fù)習(xí)的例程610和呈現(xiàn)如何解答相應(yīng)習(xí)題的詳細(xì)說(shuō)明的例程620。教學(xué)插入單元235可以比例子呈現(xiàn)單元214呈現(xiàn)的例題更詳細(xì)地提供固定詳細(xì)說(shuō)明，或者，可替代地，可以使用例子呈現(xiàn)單元214呈現(xiàn)的隨機(jī)例題。教學(xué)插入單元235還可以激活練習(xí)題呈現(xiàn)單元212，以呈現(xiàn)與識(shí)別的診斷代碼相對(duì)應(yīng)的一組隨機(jī)習(xí)題。然后，診斷引擎230可以評(píng)價(jià)這套隨機(jī)習(xí)題，以監(jiān)視用戶的提高。
診斷引擎230還可以激活速度調(diào)整單元250，以便根據(jù)總錯(cuò)誤百分比調(diào)整特定類型習(xí)題的速度。用戶進(jìn)度表350也可以作為對(duì)一節(jié)的總評(píng)價(jià)的一部分得到更新，以示出該節(jié)的完成和該節(jié)的總評(píng)定或評(píng)價(jià)。因此，診斷引擎230可以使總評(píng)定/評(píng)價(jià)，以及特定問(wèn)題或技能的正確/錯(cuò)誤答案的特定百分比適用于報(bào)告總結(jié)單元260為教師、父母或其它用戶生成報(bào)告。
診斷引擎230的練習(xí)重訪檢測(cè)功能也可以在用戶完成一節(jié)(例如，一課、一個(gè)單元、一章或一級(jí))練習(xí)題的時(shí)候啟動(dòng)。重訪檢測(cè)通常包括基于特定習(xí)題類型的正確答案的百分比的總分析。如果特定習(xí)題類型或技能的正確答案的百分比低于固定或浮動(dòng)閾值，可以將那種習(xí)題類型或技能作為復(fù)習(xí)和/或重訪的目標(biāo)。然后，重訪頻率調(diào)整單元245可以設(shè)置重訪識(shí)別習(xí)題類型或技能的頻率，以便激活復(fù)習(xí)插入單元240向用戶呈現(xiàn)目標(biāo)復(fù)習(xí)題。在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，重訪頻率調(diào)整單元245更新用戶進(jìn)度表350，以列出診斷引擎230為重訪識(shí)別的每個(gè)診斷代碼和提供可以從與診斷代碼關(guān)聯(lián)的正確答案的百分比中計(jì)算出來(lái)的重訪頻率。
復(fù)習(xí)插入單元240在管理單元270的指導(dǎo)下，可以啟動(dòng)插入診斷引擎230為重訪識(shí)別的一種或幾種類型的練習(xí)題的重訪功能。例如，當(dāng)學(xué)生正在練習(xí)檢測(cè)到弱點(diǎn)的功課后面的功課時(shí)，每個(gè)重訪習(xí)題通常被插入與后續(xù)功課相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前一系列練習(xí)題當(dāng)中。對(duì)于重訪功能，管理單元270可以設(shè)置允許復(fù)習(xí)插入單元240以重訪頻率調(diào)整單元245設(shè)置的頻率執(zhí)行重訪功能的進(jìn)度間斷。
在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，重訪頻率調(diào)整單元245為診斷引擎230為重訪而識(shí)別的每個(gè)診斷代碼m確定重訪頻率RFm。等式3提供了適合計(jì)算重訪頻率RFm的公式的例子。在等式3中，CRVm是診斷代碼m的正確答案的加權(quán)百分比，TCRV是與及格或不及格水平相對(duì)應(yīng)的閾值，和由于選擇診斷代碼m加以重訪，所以大于加權(quán)百分比CRVm，和sm是診斷代碼m的自適應(yīng)比例參數(shù)。參數(shù)sm可以存儲(chǔ)在用戶進(jìn)度表350中，和可能依賴于學(xué)生的超出成績(jī)、評(píng)定水平、習(xí)題難度和錯(cuò)誤重要性。因此，參數(shù)sm可以隨診斷代碼m的重要性定標(biāo)重訪頻率。例如，對(duì)于學(xué)生當(dāng)前評(píng)定水平來(lái)說(shuō)相對(duì)不重要的習(xí)題類型m的參數(shù)sm可以較小，以降低較不重要習(xí)題的重訪頻率。
等式3RFm＝sm(TCRV-CRVm)診斷引擎230還為學(xué)習(xí)速度調(diào)整提供所需輸入。學(xué)習(xí)速度調(diào)整可以基于學(xué)生完成習(xí)題的最近的成績(jī)。為此，診斷引擎230可以不斷地進(jìn)行總分析，以獲得最近的練習(xí)對(duì)話期間診斷代碼ci的正確答案的加權(quán)百分比CRVci。等式4給出適合加權(quán)百分比CRV的公式。在等式4中，np是最后練習(xí)部分中具有診斷代碼ci的評(píng)價(jià)練習(xí)題的總數(shù)，j是標(biāo)識(shí)特定練習(xí)題的指標(biāo)，如果習(xí)題j的答案ai正確，則PRij是1，否則，PRij是0，而qj是指定給每個(gè)習(xí)題j的權(quán)重。權(quán)重qj可以與權(quán)重kj相同，或可替代地，可以不同，以提供專用于當(dāng)前部分的總評(píng)價(jià)。如果正確答案的加權(quán)平均CRVci在固定或可變閾值之上，則可以提高與診斷代碼ci相對(duì)應(yīng)的習(xí)題類型的練習(xí)速度。
等式4CRVci=Σj=1npqjPRijΣj=1npqj]]>在本發(fā)明的示范性實(shí)施例中，根據(jù)最后的練習(xí)對(duì)話中練習(xí)題的正確答案的百分比的平均值，為下一個(gè)練習(xí)對(duì)話中的所有習(xí)題設(shè)置練習(xí)速度。等式5給出了學(xué)習(xí)速度參數(shù)LSP與正確答案的權(quán)重百分比CRVm、與最后練習(xí)對(duì)話關(guān)聯(lián)的診斷代碼的數(shù)量nd和診斷代碼的加權(quán)因子wm之類的關(guān)系的公式。加權(quán)因子wm可以表示每個(gè)診斷代碼的重要性因子。例如，如果診斷代碼i對(duì)應(yīng)于重要主題，那么，可以將加權(quán)因子wi設(shè)置成1，否則，加權(quán)因子wi可以小于1。練習(xí)題呈現(xiàn)單元212可以利用學(xué)習(xí)速度參數(shù)LSP來(lái)選擇為練習(xí)題呈現(xiàn)的步驟的數(shù)量。
等式5LSP=Σj=1ndwjCPVjΣj=1ndwj]]>本發(fā)明示范性實(shí)施例中的進(jìn)度時(shí)鐘265控制或選擇圖2的系統(tǒng)200呈現(xiàn)的主要功課。除非用戶直接選擇特定主題，否則系統(tǒng)200可以像在所選時(shí)間跨度內(nèi)完成一系列功課所需的那樣，以線性或非線性方式依次呈現(xiàn)功課。另外，如上所述，可以將重訪題插入一系列功課當(dāng)中，以復(fù)習(xí)學(xué)生原來(lái)感到比較困難的概念。一系列功課的時(shí)間跨度可以是為學(xué)習(xí)包含在一系列功課中的主題而設(shè)置的一個(gè)陽(yáng)歷年或?qū)W年、一個(gè)學(xué)期、一個(gè)季度、一個(gè)月或任何所需時(shí)間間隔。通常，進(jìn)度時(shí)鐘265與當(dāng)前陽(yáng)歷時(shí)間同步。
進(jìn)度時(shí)鐘265的用途之一可以是將如記錄在用戶進(jìn)度表350中那樣的學(xué)生進(jìn)度與在分配的時(shí)間內(nèi)完成功課的時(shí)間表相比較。進(jìn)度時(shí)鐘也可以將時(shí)間參數(shù)提供給管理單元270。然后，管理單元270可以執(zhí)行諸如向用戶發(fā)送警告信號(hào)來(lái)表述他/她的進(jìn)度落后于時(shí)間表之類的功能，然后，加強(qiáng)學(xué)習(xí)/練習(xí)努力，讓用戶趕上?？商娲?，管理單元270可以向用戶發(fā)送祝賀信號(hào)來(lái)表明學(xué)生的進(jìn)度超前時(shí)間表。然后，中心管理單元270或用戶可以選擇做更困難的練習(xí)題，對(duì)任何以前檢測(cè)的弱點(diǎn)進(jìn)行額外學(xué)習(xí)/練習(xí)，或彌補(bǔ)例如由于有關(guān)使用系統(tǒng)200的遲簽約而跳過(guò)的一些學(xué)習(xí)/練習(xí)/主題。
管理單元270更一般地含有與系統(tǒng)200中的所有其它單元的接口，和可以一般地控制系統(tǒng)200的操作，例如，以便實(shí)現(xiàn)圖1的教學(xué)過(guò)程。
上面大多集中于系統(tǒng)200的教學(xué)功能并且著重于用戶是學(xué)生的操作。系統(tǒng)200也可以用作向教師或父母報(bào)告學(xué)生進(jìn)度的評(píng)價(jià)工具。報(bào)告總結(jié)單元260處理存儲(chǔ)在用戶進(jìn)度表350中的數(shù)據(jù)以生成報(bào)告。這樣的報(bào)告可以以諸如原始數(shù)據(jù)、表格或圖形之類的各種各樣的格式提供，并可以包括有關(guān)學(xué)生進(jìn)度的信息的學(xué)生選擇組合?？梢园ㄔ趫?bào)告中的有關(guān)學(xué)生進(jìn)度的一些信息包括學(xué)生當(dāng)前水平、當(dāng)前功課、總成績(jī)、按具有診斷代碼的任何一個(gè)或所有主題分類的詳細(xì)成績(jī)、指示學(xué)生實(shí)力和需要的相關(guān)成績(jī)、列出學(xué)生總?cè)觞c(diǎn)的總診斷結(jié)果、列出與弱點(diǎn)有關(guān)的明細(xì)或細(xì)節(jié)的詳細(xì)診斷結(jié)果、學(xué)生需要復(fù)習(xí)的概念或功課、需要重訪的問(wèn)題/習(xí)題、加速/減速參數(shù)、與主日歷相比較的學(xué)生總進(jìn)度或詳細(xì)進(jìn)度、學(xué)生總進(jìn)度的時(shí)效和學(xué)生最近進(jìn)度的時(shí)效。這樣的報(bào)告可以打印出來(lái)或通過(guò)諸如局域網(wǎng)(LAN)之類的網(wǎng)絡(luò)或諸如因特網(wǎng)之類的廣域網(wǎng)電傳輸?shù)浇處熓褂玫挠?jì)算機(jī)上。
如上所述的教學(xué)系統(tǒng)和過(guò)程可以在各種各樣的環(huán)境或狀況下實(shí)現(xiàn)和可以用在各種各樣的環(huán)境或狀況中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在學(xué)生在家里或在學(xué)校使用的獨(dú)立計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)教學(xué)系統(tǒng)200。
在位于諸如學(xué)校之類的中心位置或位于分立位置的分立計(jì)算機(jī)上工作的一組學(xué)生可以使用如上所述的系統(tǒng)200的副本。如上所述的隨機(jī)習(xí)題生成的優(yōu)點(diǎn)在于，可以將講述同一主題的不同習(xí)題(例如，將不同數(shù)值答案)提供給班級(jí)里的每個(gè)學(xué)生。這使答案作弊或共享更加困難，并且，不會(huì)增加評(píng)定或評(píng)價(jià)學(xué)生答案的難度。教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)可以監(jiān)視所有學(xué)生的成績(jī)和進(jìn)度，并且，可以迅速地對(duì)學(xué)生作出手工需要花費(fèi)大量時(shí)間才能得出的評(píng)價(jià)。
圖7例示了網(wǎng)站710提供與上面參照?qǐng)D1和2所述的那些相似的教學(xué)過(guò)程或系統(tǒng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)700的示范性實(shí)施例。學(xué)生720通過(guò)登錄和觀看例子或解答練習(xí)題使用網(wǎng)站700。教師730可以類似地登錄到網(wǎng)站700上，與學(xué)生710和/或父母740交流，以將功課指定給學(xué)生710，或訪問(wèn)有關(guān)萬(wàn)維網(wǎng)710識(shí)別成處在教師730的班級(jí)中的任何一個(gè)學(xué)生710的報(bào)告。父母或監(jiān)護(hù)人740也可以登錄到網(wǎng)站710上和訪問(wèn)來(lái)自教師730的信息或有關(guān)他們孩子710的成績(jī)或需要的報(bào)告。
雖然通過(guò)參照特定實(shí)施例，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但描述只是本發(fā)明應(yīng)用的例子，而不應(yīng)該看作是一種限制。公開(kāi)的實(shí)施例的特征的各種各樣改編和組合都在所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)化教學(xué)方法，包括從一組習(xí)題模板當(dāng)中選擇一個(gè)習(xí)題模板；為在所選習(xí)題模板中識(shí)別到的各個(gè)選項(xiàng)隨機(jī)地生成值；向?qū)W生呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的序列，其中，呈現(xiàn)的問(wèn)題依賴于隨機(jī)生成的值；接收來(lái)自學(xué)生的答案；和將來(lái)自學(xué)生的答案與從隨機(jī)生成值和來(lái)自所選習(xí)題模板的公式中導(dǎo)出的答案相比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，隨機(jī)值的至少一個(gè)是數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，隨機(jī)值的至少一個(gè)標(biāo)識(shí)呈現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要顯示的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所選模板標(biāo)識(shí)呈現(xiàn)問(wèn)題中的隨機(jī)選擇值的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所選模板提供多個(gè)方格的位置，其中，當(dāng)呈現(xiàn)問(wèn)題時(shí)將通過(guò)按照隨機(jī)生成值識(shí)別的條目置于各自的方格中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)一步包括呈現(xiàn)為所選習(xí)題模板識(shí)別出導(dǎo)致最后解答的問(wèn)題序列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，問(wèn)題序列之一的呈現(xiàn)內(nèi)容包含依賴于來(lái)自學(xué)生的一個(gè)或多個(gè)答案的內(nèi)容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，接收來(lái)自學(xué)生的答案包括顯示指示答案的位置的標(biāo)記；響應(yīng)學(xué)生將光標(biāo)移動(dòng)到標(biāo)記上，顯示與標(biāo)記相鄰的填充區(qū)；和根據(jù)填充區(qū)上的學(xué)生選擇條目識(shí)別答案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所選習(xí)題模板識(shí)別導(dǎo)致最后解答的習(xí)題的第一序列和導(dǎo)致最后解答的習(xí)題的第二序列，第二序列包括處在第一序列中的較少習(xí)題，其中，該方法進(jìn)一步包括評(píng)價(jià)學(xué)生為前面習(xí)題給出的答案，以確定是否呈現(xiàn)習(xí)題的第一或第二序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括識(shí)別與來(lái)自學(xué)生的答案的至少一個(gè)相對(duì)應(yīng)的診斷代碼；和更新與診斷代碼相對(duì)應(yīng)的成績(jī)值，以反映來(lái)自學(xué)生的答案是否正確。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括利用成績(jī)值確定與診斷代碼關(guān)聯(lián)的概念是否需要復(fù)習(xí)；和呈現(xiàn)與診斷代碼關(guān)聯(lián)的概念的說(shuō)明。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括利用成績(jī)值確定是否應(yīng)該重訪與診斷代碼關(guān)聯(lián)的概念；和將與所述診斷代碼關(guān)聯(lián)的練習(xí)題插入針對(duì)于除了與所述診斷代碼關(guān)聯(lián)的概念之外的其它概念的隨后一系列練習(xí)題中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括利用成績(jī)值確定將與所述診斷代碼關(guān)聯(lián)的練習(xí)題插入隨后一系列練習(xí)題中的頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括利用成績(jī)值確定呈現(xiàn)隨后練習(xí)題的速度。
15.一種自動(dòng)化教學(xué)方法，包括從一組習(xí)題模板當(dāng)中選擇一個(gè)習(xí)題模板；為在所選習(xí)題模板中識(shí)別到的各個(gè)選項(xiàng)隨機(jī)地生成值；接收對(duì)于第一或第二模式的選擇；響應(yīng)學(xué)生選擇第一模式，呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的序列，其中，呈現(xiàn)的問(wèn)題依賴于隨機(jī)生成值并導(dǎo)致最后解答；和響應(yīng)學(xué)生選擇第二模式，呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)指導(dǎo)的序列，呈現(xiàn)的指導(dǎo)依賴于隨機(jī)生成值并導(dǎo)致最后解答。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，接受第二模式的選擇發(fā)生在呈現(xiàn)來(lái)自一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的序列的至少一個(gè)問(wèn)題之后，和其中，呈現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)指導(dǎo)的序列包括呈現(xiàn)指示如何回答所呈現(xiàn)問(wèn)題的相應(yīng)一個(gè)的指導(dǎo)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括響應(yīng)用戶命令，在沿著呈現(xiàn)的序列向前進(jìn)和沿著呈現(xiàn)的序列向后退之間切換。
18.一種教學(xué)系統(tǒng)，包括包含多個(gè)條目的習(xí)題主體表，每個(gè)條目與習(xí)題相對(duì)應(yīng)并標(biāo)識(shí)一組隨機(jī)選項(xiàng)和一組答案；包含多個(gè)條目的練習(xí)主體表，練習(xí)主體表的每個(gè)條目與習(xí)題主體表中的條目之一相對(duì)應(yīng)，并包括代表導(dǎo)致與習(xí)題主體表中的相應(yīng)條目關(guān)聯(lián)的習(xí)題被解答的問(wèn)題序列的信息；包含多個(gè)條目的例子主體表，例子主體表的每個(gè)條目與習(xí)題主體表中的條目之一相對(duì)應(yīng)，并包括代表導(dǎo)致與習(xí)題主體表中的相應(yīng)條目關(guān)聯(lián)的習(xí)題被解答的指導(dǎo)序列的信息；練習(xí)呈現(xiàn)單元，將來(lái)自練習(xí)主體表和習(xí)題主體表的相應(yīng)條目的信息用于呈現(xiàn)問(wèn)題序列；和例子呈現(xiàn)單元，將來(lái)自例子主體表和習(xí)題主體表的相應(yīng)條目的信息用于呈現(xiàn)指導(dǎo)序列。
19.一種教學(xué)系統(tǒng)，包括練習(xí)題呈現(xiàn)系統(tǒng)，用于呈現(xiàn)來(lái)自一系列功課的練習(xí)題；用戶進(jìn)度表；診斷引擎，在所依據(jù)的練習(xí)題的呈現(xiàn)期間評(píng)價(jià)從學(xué)生那里接收的答案，診斷引擎更新用戶進(jìn)度表以指示哪些功課已經(jīng)完成；和管理單元，能夠訪問(wèn)用戶進(jìn)度表和時(shí)間表，以確定學(xué)生學(xué)習(xí)功課的進(jìn)度是否按時(shí)。
20.一種自動(dòng)化教學(xué)方法，包括設(shè)置進(jìn)度時(shí)鐘，以便完成一系列功課；以用戶控制的速率向用戶呈現(xiàn)功課；將用戶學(xué)習(xí)功課的進(jìn)度與進(jìn)度時(shí)鐘相比較；和確定用戶超前還是落后于時(shí)間表。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)用戶超前還是落后于時(shí)間表，調(diào)整為每節(jié)課提供的練習(xí)題的數(shù)量。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)用戶超前還是落后于時(shí)間表，調(diào)整練習(xí)題的難度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，以依賴于用戶超前還是落后于時(shí)間表的速率將復(fù)習(xí)題插入功課中。
24.一種自動(dòng)化教學(xué)方法包括選擇一個(gè)習(xí)題；向?qū)W生呈現(xiàn)來(lái)自序列的當(dāng)前問(wèn)題，其中，該序列包含導(dǎo)致習(xí)題被解答的多個(gè)問(wèn)題；從學(xué)生那里接收對(duì)當(dāng)前問(wèn)題的答案；和重復(fù)呈現(xiàn)和接收步驟，直到學(xué)生已經(jīng)解答為止。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，學(xué)生控制呈現(xiàn)問(wèn)題的相繼重復(fù)是否按照序列的順序繼續(xù)到下一個(gè)問(wèn)題。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，包括加亮呈現(xiàn)問(wèn)題的領(lǐng)域；和呈現(xiàn)該領(lǐng)域的內(nèi)容如何與回答問(wèn)題關(guān)聯(lián)的說(shuō)明。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括評(píng)價(jià)序列中的問(wèn)題的每個(gè)答案；定位分別與答案相對(duì)應(yīng)的診斷代碼；和更新與診斷代碼相對(duì)應(yīng)的進(jìn)度類目，以反映哪些答案是正確的。
全文摘要
教學(xué)系統(tǒng)交互式地提供說(shuō)明性內(nèi)容、例子和習(xí)題并適應(yīng)于學(xué)生使用。該系統(tǒng)可以生成向?qū)W生演示呈現(xiàn)的隨機(jī)問(wèn)題，作為多步例題或練習(xí)題。可以評(píng)價(jià)多步練習(xí)題的每個(gè)步驟中學(xué)生的答案，以識(shí)別弱點(diǎn)。通過(guò)呈現(xiàn)附加說(shuō)明、提供附加練習(xí)題并將所識(shí)別類型的練習(xí)題插入學(xué)生隨后功課中重訪弱點(diǎn)，可以彌補(bǔ)所識(shí)別的弱點(diǎn)。該系統(tǒng)還可以適應(yīng)于根據(jù)學(xué)生成績(jī)調(diào)整呈現(xiàn)步驟的速度或數(shù)量。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步提供用在其它教學(xué)環(huán)境中的可以與教師和/或父母交流的、學(xué)生成績(jī)的詳細(xì)分析或診斷。當(dāng)具體化在網(wǎng)站中時(shí)，教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步提供學(xué)生、教師和父母之間的交流。
文檔編號(hào)G09B7/00GK1770222SQ20051007839
公開(kāi)日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者劉震宇, 陳新, 陳世亮 申請(qǐng)人:摩特股份有限公司