專利名稱：一種交互式學習系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡教學領域，更具體地說，涉及一種交互學習系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的學習輔助設備大多具有閱讀功能，其存儲單元中存儲有學習資料，在使用 中，學習輔助裝置調(diào)用及輸出對應用戶操作的數(shù)據(jù)，從而方便學習。但是這些學習輔助裝 置的學習資料對用戶來說，沒有特別的針對性，也就是說，所有的人看到的學習資料是一致 的。然而由于每個學員都有自己的個體差異性，對某一學科的相關知識域?qū)W習和掌握的程 度是不一致的，若采用現(xiàn)有的這些學習設備，對學員的學習成長以及幫助是不明顯的，不能 依據(jù)學員的個體差異以及對知識點掌握程度的不同來區(qū)別進行輔導和測試，不能真正的起 到輔助學習的目的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種能夠及時找 到學員的不足并依據(jù)學員的個體差異以及對知識點掌握程度的不同來區(qū)別進行輔導和測 試的交互式學習系統(tǒng)。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種交互式學習系統(tǒng)，包括
學習內(nèi)容模塊，用于存儲多個學科的知識點集合；每個學科包括多個知識域，每個 知識域包括至少一個知識鏈，每個知識鏈包括多個知識點；
分析控制模塊，與學習內(nèi)容模塊連接，用于依據(jù)當前已學知識點集合P從學習內(nèi) 容模塊中取出相關知識點對用戶進行測試，以生成應學習知識點Y，再依據(jù)應學習知識點Y 生成學習計劃，并將學習計劃輸出至網(wǎng)絡交互式學習終端；
網(wǎng)絡交互式學習終端，與分析控制模塊連接，用于依據(jù)分析控制模塊輸出的學習 計劃從學習內(nèi)容模塊中取出相關知識點供用戶學習，同時記錄用戶的學習軌跡，并將學習 軌跡的記錄反饋至分析控制模塊以便對學習計劃進行進一步的調(diào)整。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，還包括面授輔導模塊，與分析控制模塊和網(wǎng) 絡交互式學習終端連接，用于由輔導者對用戶進行面授輔導。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，所述知識點包括題庫、測試題庫、輔助學習資 料。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，分析控制模塊包括初始測評模塊、學習計劃 生成模塊、階段測評模塊、學習計劃調(diào)整模塊；
初始測評模塊，用于依據(jù)當前已學知識點集合P從學習內(nèi)容模塊中取出相關知識 點對用戶進行測試，以生成應學習知識點Y ；
學習計劃生成模塊，用于依據(jù)應學習知識點Y生成學習計劃并傳送給網(wǎng)絡交互式 學習終端；
階段測評模塊，用于接收來自網(wǎng)絡交互式學習終端的學習軌跡的記錄，并依據(jù)所述學習軌跡的記錄進行評估以輸出測評結論；
學習計劃調(diào)整模塊，用于根據(jù)測評結論中涉及的用戶未完全掌握的知識點重新生 成新的學習計劃發(fā)送至網(wǎng)絡交互式學習終端。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，所述初始測評模塊進一步用于
根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定應掌握知識點集合P，并設置需測試知識點集 合R等于應掌握知識點集合P，應學知識點集合Y為空；
從學習內(nèi)容模塊中提取需測試知識點集合R中的首個知識點r相關的測試題以便 用戶進行測試，若用戶已掌握該知識點r則將知識點r從需測試知識點集合R中移除，否則 將知識點r加入到集合Y中并將知識點r的前驅(qū)知識點加入需測試知識點集合R中，并繼 續(xù)提取需測試知識點集合R中的下一知識點，直至需測試知識點集合R為空為止，從而得到 應學知識點集合Y。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，所述初始測評模塊進一步用于
根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定應掌握知識點集合P，并設置需測試知識點集 合R為空，應學知識點集合Y為空；
從應掌握知識點集合P中提取一知識點，并將所述知識點和所述知識點的前驅(qū)知 識點加入到需測試知識點集合R中，并從知識點集合P中移除所述知識點，直至遍歷了知識 點集合P中的所有知識點使得知識點集合P為空時根據(jù)需測試知識點集合R從學習內(nèi)容模 塊中提取測試題以便用戶進行測試，從而得到應學知識點Y。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，學習計劃生成模塊進一步用于
將初始測評模塊輸出的應學習知識點集合Y按照學校設置的學習起始時間重新 組成有序知識鏈L，生成學習計劃。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，學習計劃生成模塊進一步用于
將初始測評模塊輸出的應學習知識點集合Y按照知識域歸類，再分別對各知識域 的知識點按照學校學習起始時間重新組成有序知識鏈，生成學習計劃。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，學習計劃生成模塊進一步用于
將初始測評模塊輸出的應學習知識點集合Y按知識域歸類，再分別對各知識域的 知識點按學校學習起始時間重新組成有序知識鏈，計算學校當前及未來學習的一知識域的 結束時間與用戶使用所述系統(tǒng)開始學習該知識域時間的差值，該時間差值與所述重新組成 的一知識鏈使用所述系統(tǒng)的學習時間進行比較，以選取合適的知識域以便用戶學習，從而 生成學習計劃。
在本發(fā)明所述的交互式學習系統(tǒng)中，網(wǎng)絡交互式學習終端包括硬件模塊和記錄評 判豐旲塊;
硬件模塊包括以下之一或其組合計算機、手機或終端學習機，用于為用戶提供交 互學習的接口；
記錄評判模塊用于記錄用戶學習軌跡并將學習軌跡的記錄反饋至分析控制模塊 以便對學習計劃進行進一步的調(diào)整。
實施本發(fā)明的技術方案，具有以下有益效果通過分析控制模塊對學員學習狀況 的測試和分析來及時找到學員掌握某一知識域或某些知識點的程度，并依據(jù)學員的個體差 異以及對知識點掌握程度的不同來區(qū)別進行輔導和測試，網(wǎng)絡交互式學習終端還會對學員的學習狀況進行記錄，依據(jù)學員的學習記錄可得知學員進一步學習的掌握程度，依據(jù)測試 結果對學習進化進行適應性的調(diào)整以便于學員鞏固學習未完全掌握的內(nèi)容，直至其全部掌 握。學習內(nèi)容模塊中的學習資源可隨時增加、修改、共享。而且本發(fā)明的技術方案還將學校 的教學進度的因素考慮在內(nèi)，使得制定的學習計劃更加科學且更有利于學員的進步。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中
圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的交互式學習系統(tǒng)邏輯結構示意圖2是圖1所示的交互學習系統(tǒng)中的學習內(nèi)容模塊的組成結構示意圖3是圖2所示的知識域的組成結構示意圖4是圖3所示的知識點的主要構成示意圖5是圖1所示的交互學習系統(tǒng)中的分析控制模塊的組成結構示意圖6是圖5中的測評題生成模塊502的動態(tài)測試法600的示意流程圖7是初始測評模塊502的靜態(tài)測試法700的示意流程圖8是圖5中的面授輔導模塊108對學習者進行面授輔導的示意流程圖9是用戶學習過程的示意流程圖10是圖1所示的網(wǎng)絡交互式學習終端一實施例的電路原理圖11是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的交互式學習系統(tǒng)邏輯結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的交互學習系統(tǒng)邏輯結構示意圖。如圖1所示，交互 式學習系統(tǒng)100包括學習內(nèi)容模塊102、分析控制模塊104、網(wǎng)絡交互式學習終端106、面 授輔導模塊108。
學習內(nèi)容模塊102與分析控制模塊104連接，分析控制模塊104與網(wǎng)絡交互式學 習終端106和面授輔導模塊108連接，網(wǎng)絡交互式學習終端106與面授輔導模塊108連接。
學習內(nèi)容模塊102，用于存儲多個學科的知識點集合；每個學科包括多個知識域， 每個知識域包括至少一個知識鏈，每個知識鏈包括多個知識點；
分析控制模塊104，與學習內(nèi)容模塊102連接，用于依據(jù)當前已學知識點集合P從 學習內(nèi)容模塊102中取出相關知識點對用戶進行測試，以生成應學習知識點Y，再依據(jù)應學 習知識點Y生成學習計劃，并將學習計劃輸出至網(wǎng)絡交互式學習終端106 ；
網(wǎng)絡交互式學習終端106，與分析控制模塊104連接，用于依據(jù)分析控制模塊104 輸出的學習計劃從學習內(nèi)容模塊102中取出相關知識點供用戶學習，同時記錄用戶的學習 軌跡，并將學習軌跡的記錄反饋至分析控制模塊104以便對學習計劃進行進一步的調(diào)整。
面授輔導模塊108，與分析控制模塊104和網(wǎng)絡交互式學習終端106連接，用于由 輔導者對用戶進行面授輔導。
其中的面授輔導模塊108并不是必須的，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)提供的學習方案進行系統(tǒng)的學習，并對測試過程中出現(xiàn)的問題進行及時的學習和鞏固，無需面授輔導模塊108。 此處僅為示例，并不作為對本發(fā)明的限制。
下面將對每一組分進行詳細介紹。
圖2是圖1所示的交互學習系統(tǒng)中的學習內(nèi)容模塊102的組成結構示意圖。參考圖2可知，學習內(nèi)容模塊102 (也可稱為數(shù)據(jù)庫)包括多個學科，每個學科包括多個知識域， 每個知識域包括至少一個知識鏈，而每個知識鏈包括多個知識點。也即知識點為學科的最小組成單位。
知識點有如下屬性參數(shù)學校學習起始時間(Tl)，學校學習結束時間(T2)，知識點在本系統(tǒng)中學習需要時間(t)。根據(jù)知識點的學校學習起始時間(Tl)進行有序連接形成知識鏈L，相關知識鏈L組合成知識域，知識域包含學校學習的起始時間(Ta)及學校學習的結束時間(Tb)等信息，不同知識域組合成學科課程。
圖2所示的學習內(nèi)容模塊102中，示出了學科1、2.....η。比如說在學校所學習的課程語文、數(shù)學、物理、化學、生物、地理等等。對于學科I來說有多個知識域1、2......η ;對于學科2來說有多個知識域1、2、、. . .、η ;對于學科η來說有多個知識域1、2、、. . .、η。 這里所示的η僅為示例，表示多個的意思，并不是說一定要有η個學科，每個學科要有η個知識域，η僅為一個不定數(shù)。這里都用η表示也僅僅為了表述方便，并不是對數(shù)量有統(tǒng)一的限定。
對于每個知識域，還對其進行詳細的劃分，一個知識域可以有一個知識鏈或多個知識鏈，圖3示出了圖2中知識域的組成結構示意圖，這里所示的知識鏈的構成僅為示例， 并不作為對本發(fā)明的限制?！?br> 從圖中可以看到，該知識域包含兩個知識鏈，而每個知識鏈的示例組成結構多種多樣，圖3中示出了 2種知識鏈類型。圖中所示的小圓圈即代表一個知識點。例如，知識鏈 I包含7個知識點I 7。多個知識點串成一有序的知識鏈，按照圖示箭頭循序漸進的學習即可掌握該知識鏈的全部內(nèi)容，可以理解，箭頭的起始端是基礎的知識點，后面的知識點是在前面知識點基礎上的擴展或延伸，是比基礎知識點更進一步的較高程度的知識點。
而對于每一知識點的概念，基本上類似于學校老師授課時的知識點概念。對于每一知識點在學習內(nèi)容模塊102中的體現(xiàn)主要是以習題的方式出現(xiàn)。圖4示出了知識點的主要構成。
知識點對應資源可包括題庫、測試題庫、輔助教學資料和輔助學習資料。
題庫包括入門學習題庫、簡單運用題庫、深化綜合題庫、非常規(guī)運用題庫等，用于由學習者在本系統(tǒng)中進行學習以及練習，所有題目均有解題時間、正確率、難度等級信息的設置。其中解題時間可累計統(tǒng)計，可精確到秒，初始設定值為O。正確率可累計統(tǒng)計，可精確到百分之一，初始設定值為O。難度等級設置標準例如入門題庫難度等級為I ;簡單運用題庫難度等級為2 ;深化綜合題庫難度等級為4 ;非常規(guī)運用題庫難度等級為8，用戶可按照上述標準直接設定，也可手工變更。上述設置的方式僅為示例，并不作為對本發(fā)明的限制。
測試題庫用于學習者進行測試，包括初始測試、周測試、等級測試，每測試題可設置為選擇題，每一選擇項可含有錯誤原因分析，另外還可設置測試題的難度等級，例如難度等級設置為4個等級，這里的測試題庫例如可設置的難度等級為2。
輔助教學資料用于輔導者進行自我進修學習的文字音像資料。這里的輔導者也即使用本發(fā)明的系統(tǒng)對需要進行學習的人員進行輔導或補課的人員。
輔助學習資料用于幫助學習者在本系統(tǒng)學習時的文字音像資料。
從以上的描述可知，學習內(nèi)容模塊102是學習資源包，可隨時增加、修改、共享，知識點可以按照不同標準有序連接。
學習內(nèi)容模塊102主要有以下特點1、根據(jù)斯金納(Skinner)的“程序教學法”原理，把學習資源劃分為初學等級、入門等級、中等等級、較高等級等不同難度等級，使學習者能循序漸進地進行有效的自主學習；2、知識點可以根據(jù)不同的邏輯關系進行連接，如以學校教材的時間順序、以知識點由淺入深的邏輯關系、以知識域的相關性順序等等。
圖5是圖1所示的交互學習系統(tǒng)中的分析控制模塊104的組成結構示意圖。參考圖5可知，分析控制模塊104包括初始測評模塊502、學習計劃生成模塊504、階段測評模塊506、學習計劃調(diào)整模塊508。學習計劃生成模塊504的輸出傳送給網(wǎng)絡交互式學習終端 106，學員對學習計劃進行學習的過程中網(wǎng)絡交互式學習終端106記錄學員的學習軌跡并將其傳送至 階段測評模塊506進行測評，從而判斷學員對學習計劃相關知識的學習情況， 由學習計劃調(diào)整模塊508對該學員的學習計劃進行調(diào)整，以便為該學員進行有針對的測試和練習。
初始測評模塊502，用于根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定學校當前所學知識點集合P，根據(jù)前一等級測試題+本學期已學知識點，從測試題庫中獲取相應的測試卷及相應答案，記錄本測試題到該測試學員的ID下。每一學員都有一對應的唯一的ID，也即身份識別碼。
下面對初始測評模塊502的具體工作過程進行詳細描述。這里給出兩種生成測評的方法動態(tài)測試法和靜態(tài)測試法。并假設輸入此模塊的是學生應掌握知識點集合P以及知識鏈，輸出的是學生應學習知識點集合Y。
可以理解的，在本發(fā)明的交互式學習系統(tǒng)中，如圖11所示學習內(nèi)容模塊102和分析控制模塊104可位于網(wǎng)絡交互式學習終端106中或如圖1所示位于網(wǎng)絡交互式學習終端 106外。其中，當學習內(nèi)容模塊102和分析控制模塊104位于網(wǎng)絡交互式學習終端106中時，該交互式學習系統(tǒng)可進行單機學習，即用戶可進行離線學習，而無需建立遠程網(wǎng)絡鏈接才可學習。另外，當學習內(nèi)容模塊102和分析控制模塊104位于網(wǎng)絡交互式學習終端106 外時，該交互式學習系統(tǒng)可進行在線學習，即用戶需要建立遠程網(wǎng)絡鏈接后才可學習。
如圖10所示為本發(fā)明網(wǎng)絡交互式學習終端106 —實施例的電路原理圖，其主要包括嵌入式單片機101、FPGA可編程邏輯器件102、語音芯片103、SD卡座104、LCD顯示屏 105、微型鍵盤 106,SDRAM 107、供電電源 108、JTAG 接口 109、ISP 接口 110、RS232 接口 111、 USB接口 112、以太網(wǎng)接口 113、FLASH閃存114、麥克風115、揚聲器116、耳機117和SD卡 118。圖10示出了這些部件之間的信號流控制和電連接關系。
在具體設計時，該嵌入式單片機101可采用ARM9內(nèi)核，在該嵌入式單片機101上運載有μ Linux系統(tǒng)，實現(xiàn)主流文件、圖片、音頻格式的兼容，支持TXT、H)F、MP3、BMP、GIF格式。FPGA可編程邏輯器件102可采用ALTERA公司的產(chǎn)品，SDRAM107為64M的內(nèi)存，F(xiàn)LASH 閃存114可存儲2G的數(shù)據(jù)資料。在該網(wǎng)絡交互式學習終端106中設置有SD卡座104，SD 卡118可以插接在SD卡座104中。另外，語音芯片103支持學生16分鐘語音的存儲。標準的麥克風115、揚聲器116和耳機117保證隨錄隨放。該嵌入式單片機101配置有32. 268 晶芯實現(xiàn)時鐘、日歷和學習時間的分時管理。同時，該網(wǎng)絡交互式學習終端106上設置有 JTAG接口 109、ISP接口 110、RS232接口 IlUUSB接口 112和以太網(wǎng)接口 113，由此可實現(xiàn) JTAG, ISP、RS232、USB、以太網(wǎng)等的數(shù)據(jù)通信。IXD顯示屏105和微型鍵盤106作為人機交互的接口，由此用戶可使用微型鍵盤106進行數(shù)據(jù)和指令的輸入，IXD顯示屏105可為用戶提供學習內(nèi)容和進度的視頻感知。
另外，該網(wǎng)絡交互式學習終端106專門針對“選擇性⑴試題(ST)設計出XSD格式的數(shù)據(jù)，該XSD格式的數(shù)據(jù)除了具備文件名、文件長度、文件入口地址……等所有文件格式的基本特征之外，還具備漢、英、數(shù)、理、化、音等等學科特征；進一步地，還具備學前兒童、 小學、初中不同等級和階段的特征，還具備考試題，參考題，提示資料等題材特征，還具備選擇性試題必備的“格式特征”，例正確答案存放地址，正確答案數(shù)據(jù)，答題允許時間，答題允許提供參考，獎勵娛樂時間等。
當前的SD卡118的內(nèi)容是存儲學生將要學習和考試的知識點內(nèi)容的各種題材，它被劃分為直接讀寫的資料庫空間和非直接讀寫的隱蔽的資料庫空間以及記錄學生學習過程痕跡的存儲空間。
當前SD卡118內(nèi)容的生成方法是根據(jù)該學生的年級要求，學習階段要求的全部知識點，減去已掌握的已完成正確答案部分的知識點。加上未完成正確答案部分的知識點，加上嵌入式單片機101分析判斷的欠缺知識點所組合成的知識點的總成。SD卡118的內(nèi)容是每次學習結束后，自動生成。不斷反復直到全部掌握所有知識點后才提示學生“已經(jīng)掌握本學習階段的基本知識要求”。
語音芯片103采用ISD公司開發(fā)的產(chǎn)品，采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存儲到片內(nèi)閃存FLASH 中，語音非常逼真和自然。語音芯片103和麥克風115、揚聲器116和耳機117之間采用SPI串行總線通信。另外，F(xiàn)PGA可編程邏輯器件102和語音芯片103直接相連接，麥克風115為配置標準麥克風和耳機117為3. 5mm，利用FPGA的硬件高速度，保證SPI總線讀寫流暢，語音記錄、語音復讀達到隨錄隨放。16分鐘存儲器容量，可以記錄學生朗讀漢、英語的語音數(shù)據(jù)，可以判斷該學生對知識點的掌握程度。
嵌入式單片機101根據(jù)插入的SD卡118的特征數(shù)據(jù)，控制FPGA可編程邏輯器件 102，自動處理顯示在IXD顯示屏105上，配置了與該資料有關的硬件裝置(語音芯片103、 麥克風115、揚聲器116、耳機117、微型鍵盤106、SD卡118的讀寫器等)，供學生操作使用， 同時讀取SD卡118中隱蔽的資料庫，調(diào)入內(nèi)存，提供作為分析和判斷的依據(jù)，清空SD卡118 中需要記錄學生學習痕跡的空間。隨時記錄學生通過微型鍵盤106選擇的題號題目，輸入的答案是否查看提示資料，學生答題使用的時間等等。
使用圖10所示的硬件結構的網(wǎng)絡交互式學習終端106的具體的操作，可以是例如
考試某年級數(shù)學特征的考核題目
嵌入式單片機101將題目資料和隱蔽的相關資料庫調(diào)入內(nèi)存SDRAM107，首頁顯示在IXD顯示屏105上，在硬件上只需要配置相關的微型鍵盤106，當學生按下“開始”鍵，考核時鐘計時開始，根據(jù)學生不同健的輸入，判斷學生選擇第幾題，判斷學生的答案是否正確， 提示答錯了還允許答幾次，同時在LCD顯示屏105的提示框中顯示允許提供的提示資料,在LCD顯示屏105的時鐘框中顯示剩余的考核時間等等。同時，記錄學生的答題內(nèi)容，是否查 看提示資料，每個題目答題時間等等。學生學習過程中的全部可以記錄的痕跡，在整個考核 時間內(nèi)都記錄在內(nèi)存中，待學生鍵入“考核結束”鍵后，LCD顯示屏105自動顯示本次考核的 總成績，同時將學生的過程記錄，存儲到SD卡118的相對應的記錄存儲空間內(nèi)。
考核某年級的英語、語音閱讀特征的題目
嵌入式單片機101將SD卡118的英語文章和隱蔽的相關資料庫調(diào)入內(nèi)存 SDRAM107, IXD顯示屏105上顯示第一頁英語文章，配置麥克風115的輸入，耳機117的輸 出，語音芯片103和FPGA可編程邏輯器件102相連接，同時配置相對應的微型鍵盤106。當 學生按下“開始”鍵，考核時鐘計時開始。學生一邊觀看IXD顯示屏105上英語顯示，一邊 用麥克風115朗讀，自己用耳機117進行監(jiān)聽。嵌入式單片機101自動記錄學生選擇文章 的題號題目。同時控制語音芯片103的錄音和放音，并且記錄學生朗讀時間，在IXD顯示屏 105上顯示本題考核的剩余時間。自動錄取學生朗讀的語音，自動播放到耳機117，自動記 錄朗讀的時間，在LCD顯示屏105顯示上本題考核的剩余時間，待學生鍵入“考核結束”鍵 后，嵌入式單片機101將學生本題考核的過程記錄，存儲到SD卡118相對應的存儲空間。
圖6示出了圖5中的初始測評模塊502的動態(tài)測試法600的流程圖，對于動態(tài)測 試法來說，假設R為需測試知識點的集合，P為應掌握知識點集合，Y為應學知識點集合。動 態(tài)測試法600開始于步驟602。
隨后，進入下一步驟604，根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定應掌握知識點集合 P，并設置需測試知識點的集合R = P，而設置應學知識點集合Y為空。
隨后，進入下一步驟606，測試集合R中的首個知識點r，并從題庫中取出知識點r 相關的測試題對學員進行測試。
隨后，進入下一步驟608，判斷知識點r是否已經(jīng)掌握，如是，則進入下一步驟610， 將知識點r從集合R中移除；若否，則進入下一步驟612，將知識點r加入到集合Y中，并將 r的前驅(qū)知識點加入R中，返回步驟606繼續(xù)取出下一知識點。這里的“前驅(qū)知識點”是指 知識點r所屬的所有知識鏈中指向知識點r的箭頭的起始端的知識點，例如圖3所示的知 識點5的前驅(qū)知識點為知識點4，知識點4的前驅(qū)知識點為知識點3和知識點7。
隨后，進入下一步驟612，判斷集合R是否為空，也即判斷需測試的知識點是否已 遍歷，若是，則得到應學知識點集合Y，進入結束步驟616 ;若否，則返回步驟606繼續(xù)取出下 一知識點。
圖7示出了圖5中的初始測評模塊502的靜態(tài)測試法700的流程圖，對于靜態(tài)測 試法來說，假設R為需測試知識點的集合，P為應掌握知識點集合P，Y為應學知識點集合。 靜態(tài)測試法700開始于步驟702。
靜態(tài)測試法700開始于步驟702。
隨后，進入下一步驟704，根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定應掌握知識點集合 P，并設置需測試知識點的集合R為空，設置應學知識點集合Y為空。
隨后，進入下一步驟706，從P中取出知識點r，并將r和r的前驅(qū)知識點加入到集 合R中。
隨后，進入下一步驟708，從集合P中移除r。
隨后，進入下一步驟710，判斷P是否為空，若是，則進入下一步驟712，根據(jù)集合R從題庫中取測試題進行測試；若否，則返回步驟706，繼續(xù)從P中取出下一知識點。
隨后，進入下一步驟714，對學員的錯誤答案進行分析，得到應學知識點Y。最后， 方法700結束于步驟716。
下面對學習計劃生成模塊504進行詳細介紹。這里主要介紹三種學習計劃的生成方法。
第一種是按照學校時間進度方式形成學習計劃，將初始測評模塊502輸出的應學 習知識點集合Y，按照學校設置的學習起始時間(Tl)，重新組成有序知識鏈L，形成學習計 劃A。
也就是說，該模塊輸入的是應學習知識點集合Y、開始學習時間、知識鏈，輸出的是 學習計劃A(由知識點、系統(tǒng)的學習時間組成)
整個處理過程如下
1、知識點集合Y按照學校學習起始時間(Tl)重新組成有序知識鏈L。
2、從知識鏈L中按序取知識點，根據(jù)該知識點在系統(tǒng)中學習需要的時間(t)安排 到學習計劃A中。
第二種是按知識域分類方式形成學習計劃系統(tǒng)將學員應學習知識點集合Y，按照知識域歸類(Yl......Yn)，再分別對各域知識點(Yl......Yn)按照學校學習起始時間(Tl)，重新組成有序知識鏈(L1......Ln)，以知識域分類隨機形成學習計劃A。
也就是說，該模塊輸入的是學員應學習知識點集合Y、開始學習時間、知識鏈，輸 出學習計劃A(由知識點、系統(tǒng)的學習時間組成)。
整個處理過程如下
1、將應學習知識點集合Y按知識域歸類形成知識點集合組(Yl......Yn)
2、分別將每個知識點集合(Yl......Yn)按照學校學習起始時間(Tl)，重新組成有序知識鏈(L1......Ln)。
3、隨機從每個知識鏈(L1......Ln)中按序取知識點，根據(jù)該知識點在本系統(tǒng)中學習需要時間(t)安排到學習計劃A中。
第三種是按照學校知識域?qū)W習時間進度方式形成學習計劃系統(tǒng)將學員應學習知識點集合Y，按知識域歸類(Yl......Yn)，再分別對各域知識點(Yl......Yn)按學校學習起始時間(Tl)，重新組成有序知識鏈(L1......Ln)，計算學校當前及未來學習的知識域的結束時間(Tb)與系統(tǒng)開始學習時間的差(tl......tn)，及相同知識域?qū)W員應學習知識點集合Yi知識域分類隨機形成學習計劃A。
也就是說，該模塊輸入的是學員應學習知識點集合Y、開始學習時間、知識鏈及學 校當前及未來學習的知識域結束時間(Tb)，輸出的是學習計劃A(由知識點、系統(tǒng)的學習時 間組成)。
整個處理過程如下
1、將知識點集合Y按知識域歸類形成知識點集合組(Yl......Yn)；
2、分別將每個知識點集合(Yl......Yn)按知識點學校學習起始時間(Tl)，重新組成有序知識鏈(L1......Ln)；
3、計算學校當前知識域的結束時間與系統(tǒng)開始學習時間的差(Ti)；
4、計算對應應學知識鏈Li的系統(tǒng)學習時間ti ；
5、計算T1-ti的值，若值小于0，則系統(tǒng)依序計算學校下一個知識域的結束時間與 系統(tǒng)開始學習時間的差(Ti)，返回步驟4。若值不小于0，則該知識域應學的為該學員學習 的首選計劃，安排到學習計劃A中，并記錄學習知識點集合Yi的結束時間T’，計算學校在 T’后下一個知識域的結束時間與T’的差(Ti)，返回步驟4。直至應學知識鏈Li全部學習完畢。
也就是說，例如學校當前知識域的結束時間與系統(tǒng)開始學習時間的差(Ti)為一 個月，而對應應學知識鏈Li的系統(tǒng)學習時間ti為半個月，那么使用交互系統(tǒng)對知識鏈Li 進行學習的時間足以保證學員能夠順利的掌握，因此優(yōu)先選擇對知識鏈Li進行學習。若Ti 為一個月，而ti為2個月，則考慮對知識鏈Li的學習暫時放一旁，因為，使用交互系統(tǒng)對 知識鏈Li進行學習的時間較長，在還未完全掌握知識鏈Li時，學習對該知識鏈的教學已完 成，對學員來說收獲不是很大。因此需要繼續(xù)選擇計算下一知識域或知識鏈的結束時間與 系統(tǒng)開始學習時間的差(Ti)。這樣做的目的就是為了盡可能的保證學員及時的跟上學校的 教學進度。
學習計劃生成模塊504將生成的學習計劃A與學員的ID關聯(lián)，通過網(wǎng)絡傳輸或直 接復制到網(wǎng)絡交互式學習終端106以便用戶可以按照學習計劃進行學習。
網(wǎng)絡交互式學習終端106主要包括硬件模塊和記錄評判模塊。硬件模塊可由以下 任一種來實現(xiàn)計算機、手機或終端學習機，可適用于不同用戶的學習配置和學習方式。記 錄評判模塊用于記錄學習者學習軌跡、自動判題、計算題目正確率、學習時間的自動記錄和 變更等。
用戶可借助網(wǎng)絡交互式學習終端106錄入個人信息(即學員信息)，形成用戶唯一 的ID。網(wǎng)絡交互式學習終端106獲取了分析控制模塊104中的學習計劃生成模塊504生 成的學習計劃A后，從題庫中提取相關知識點的題目，由用戶進行學習。網(wǎng)絡交互式學習終 端106會記錄用戶進行學習測試的過程，也即記錄學習者學習軌跡，并對完成的測試進行 閱卷，計算題目正確率、學習時間等信息，最終將這些信息反饋給分析控制模塊104中的階 段測評模塊506。
關于用戶學習過程，詳見圖9所示，下面將對圖9進行詳細描述
圖9所示的學習過程開始于步驟902，由系統(tǒng)輸出題目給學員(即用戶)。
在步驟904中，學員完成答題后，提交答案至系統(tǒng)。
在步驟906中，系統(tǒng)對學員提交的題目答案進行判斷，若正確則進入步驟908，若 錯誤則進入步驟910。
在步驟908中，變更該題目的統(tǒng)計信息，包括變更該題的平均解題時間、該題的平 均正確率等。然后進入步驟912。
在步驟912中，對學員進行獎勵并返回步驟902輸出下一題目，所述獎勵包括比如 輸出激勵性語言或文字(例如但不限于“回答正確，繼續(xù)努力！”等等文字)，以及為該用戶 增加經(jīng)驗值(設置的經(jīng)驗值可等于難度等級)；為該學員增加積分(例如但不限于20分)。
在步驟910中，變更該題的出錯統(tǒng)計信息(平均正確率、平均錯誤率等)。
在步驟914中，輸出提醒文字或語言(即，幫助用戶回答此題目的提示性文字等)， 并重新輸出該題目以便用戶重新解答該題目，然后接收解答結果。
在步驟916中，系統(tǒng)對學員提交的題目答案進行判斷(即判題)，若正確則進入步驟918，若錯誤則進入步驟920。
在步驟918中，變更該題目的統(tǒng)計信息，包括變更該題的平均解題時間、該題的平 均正確率等。然后進入步驟922。
在步驟922中，對學員進行獎勵并返回步驟902輸出下一題目，所述獎勵包括比如 輸出激勵性語言或文字(例如但不限于“回答正確，繼續(xù)努力！”等等文字)，以及為該用戶 增加經(jīng)驗值(設置的經(jīng)驗值可等于難度等級)；為該學員增加積分(例如但不限于10分)。
在步驟920中，變更該題的出錯統(tǒng)計信息(平均正確率、平均錯誤率等)。
在步驟924中，輸出幫助信息或提供線上咨詢服務(若需幫助，則提供該題幫助信 息；若需線上咨詢，則連線輔導者)，并重新輸出該題目要求用戶重新解答該題目，然后接 收解答結果。
在步驟926中，系統(tǒng)對學員提交的題目答案進行判斷(即判題)，若正確則進入步 驟928，若錯誤則進入步驟930。
在步驟928中，變更該題目的統(tǒng)計信息，包括變更該題的平均解題時間、該題的平 均正確率等。然后進入步驟932。
在步驟932中，對學員進行獎勵并返回步驟902輸出下一題目，所述獎勵包括比如 輸出激勵性語言或文字(例如但不限于“回答正確，繼續(xù)努力！”等等文字)，以及為該用戶 增加經(jīng)驗值(設置的經(jīng)驗值可等于難度等級)；還可選擇為該學員增加積分(例如但不限 于5分)，也可不增加積分。
在步驟930中，變更該題的出錯統(tǒng)計信息(平均正確率、平均錯誤率等)，并返回步 驟902直接進入下一題。
階段測評模塊506對學員當周或某一階段的學習進行測試，測評主要包括周測評 和等級測評，周測評是為學習者當周學習內(nèi)容的測評，等級測評是為學習者一個等級學完 后的測評。
階段測評模塊506輸入的是學習計劃A、學習記錄，輸出的是測評結論。學習記錄 包括學習者學習軌跡、自動判題、計算題目正確率、學習時間的自動記錄和變更等信息。
該模塊的整個處理過程如下
1、輔導者按學習記錄評估學習者對學習計劃A中的知識點的掌握情況。
2、進行周期測試。
3、按測試結果得到測評結論。
分析控制模塊104中的學習計劃調(diào)整模塊508根據(jù)階段測評模塊506輸出的測 評結論對學習者沒有完全掌握的知識點作為下一時間段的首選學習內(nèi)容，原計劃的內(nèi)容順 延，重新進行內(nèi)容編排，形成新的學習計劃。
分析控制模塊104輸入的是測評結論，輸出的是新的學習計劃。
該模塊的整個處理過程如下
1、按測評結論，找到未掌握知識點。
2、未掌握知識點加入學習計劃，原計劃順延。
另外，本發(fā)明的交互式學習系統(tǒng)還可以包括面授輔導模塊108，可由輔導者對學習 者(即學員)進行面授輔導，流程如圖8所示。這里以周測評為例進行說明。
在步驟802中，根據(jù)學習者ID下的學習軌跡記錄，生成周測試題
在步驟804中，輔導者對輔導講解困難題并對學習者進行測試
在步驟806中，根據(jù)測試結果生成本周未掌握知識點練習內(nèi)容
在步驟808中，輔導者對未掌握知識點進行講解并輔導練習
在步驟810中，學習者練習直至完全掌握(90%正確率)
在步驟812中，本周輔導內(nèi)容為下周進度首要內(nèi)容，原ID下學習進度進行調(diào)整。
本發(fā)明的交互式學習系統(tǒng)可獲取一 ID所對應學員學習過程中有困難的題目，輔 導者可有針對性地進行輔導講解，本發(fā)明的交互式學習系統(tǒng)還可針對這些有困難的題目生 成測試題，對學習者進行測試，測試結束后系統(tǒng)生成測試結果，可由輔導者對錯題再次進行 講解訂正，學員可進行反復練習直至完全掌握(這里的完全掌握并不是絕對的，可設置正 確率為例如90% )，然后系統(tǒng)根據(jù)學習情況調(diào)整學習進度。本系統(tǒng)還可提供打印功能。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，包括 學習內(nèi)容模塊(102)，用于存儲多個學科的知識點集合；每個學科包括多個知識域，每個知識域包括至少一個知識鏈，每個知識鏈包括多個知識點； 分析控制模塊(104)，與學習內(nèi)容模塊(102)連接，用于依據(jù)當前已學知識點集合P從學習內(nèi)容模塊(102)中取出相關知識點對用戶進行測試，以生成應學習知識點Y，再依據(jù)應學習知識點Y生成學習計劃，并將學習計劃輸出至網(wǎng)絡交互式學習終端(106)； 網(wǎng)絡交互式學習終端(106)，與分析控制模塊(104)連接，用于依據(jù)分析控制模塊(104)輸出的學習計劃從學習內(nèi)容模塊(102)中取出相關知識點供用戶學習，同時記錄用戶的學習軌跡，并將學習軌跡的記錄反饋至分析控制模塊(104)以便對學習計劃進行進一步的調(diào)整。
2.根據(jù)權利要求1所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，還包括面授輔導模塊(108)，與分析控制模塊(104)和網(wǎng)絡交互式學習終端(106)連接，用于由輔導者對用戶進行面授輔導。
3.根據(jù)權利要求1所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，所述知識點包括題庫、測試題庫、輔助學習資料； 所述知識點中的題目設置有難度等級、解題時間、正確率。
4.根據(jù)權利要求1所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，分析控制模塊(104)包括初始測評模塊(502)、學習計劃生成模塊(504)、階段測評模塊(506)、學習計劃調(diào)整模塊(508)； 初始測評模塊(502)，用于依據(jù)當前已學知識點集合P從學習內(nèi)容模塊(102)中取出相關知識點對用戶進行測試，以生成應學習知識點Y ； 學習計劃生成模塊(504)，用于依據(jù)應學習知識點Y生成學習計劃并傳送給網(wǎng)絡交互式學習終端(106)； 階段測評模塊(506)，用于接收來自網(wǎng)絡交互式學習終端(106)的學習軌跡的記錄，并依據(jù)所述學習軌跡的記錄進行評估以輸出測評結論； 學習計劃調(diào)整模塊(508)，用于根據(jù)測評結論中涉及的用戶未完全掌握的知識點重新生成新的學習計劃發(fā)送至網(wǎng)絡交互式學習終端(106)。
5.根據(jù)權利要求4所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，所述初始測評模塊(502)進一步用于 根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定應掌握知識點集合P，并設置需測試知識點集合R等于應掌握知識點集合P，應學知識點集合Y為空； 從學習內(nèi)容模塊(102)中提取需測試知識點集合R中的首個知識點!■相關的測試題以便用戶進行測試，若用戶已掌握該知識點r則將知識點r從需測試知識點集合R中移除，否則將知識點r加入到集合Y中并將知識點r的前驅(qū)知識點加入需測試知識點集合R中，并繼續(xù)提取需測試知識點集合R中的下一知識點，直至需測試知識點集合R為空為止，從而得到應學知識點集合Y。
6.根據(jù)權利要求4所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，所述初始測評模塊(502)進一步用于 根據(jù)測試時間和學校教學進度，確定應掌握知識點集合P，并設置需測試知識點集合R為空，應學知識點集合Y為空； 從應掌握知識點集合P中提取一知識點，并將所述知識點和所述知識點的前驅(qū)知識點加入到需測試知識點集合R中，并從知識點集合P中移除所述知識點，直至遍歷了知識點集合P中的所有知識點使得知識點集合P為空時根據(jù)需測試知識點集合R從學習內(nèi)容模塊(102)中提取測試題以便用戶進行測試，從而得到應學知識點Y。
7.根據(jù)權利要求4所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，學習計劃生成模塊進一步用于 將初始測評模塊(502)輸出的應學習知識點集合Y按照學校設置的學習起始時間重新組成有序知識鏈L，生成學習計劃。
8.根據(jù)權利要求4所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，學習計劃生成模塊進一步用于 將初始測評模塊(502)輸出的應學習知識點集合Y按照知識域歸類，再分別對各知識域的知識點按照學校學習起始時間重新組成有序知識鏈，生成學習計劃。
9.根據(jù)權利要求4所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，學習計劃生成模塊進一步用于 將初始測評模塊(502)輸出的應學習知識點集合Y按知識域歸類，再分別對各知識域的知識點按學校學習起始時間重新組成有序知識鏈，計算學校當前及未來學習的一知識域的結束時間與用戶使用所述系統(tǒng)開始學習該知識域時間的差值，該時間差值與所述重新組成的一知識鏈使用所述系統(tǒng)的學習時間進行比較，以選取合適的知識域以便用戶學習，從而生成學習計劃。
10.根據(jù)權利要求1 9任一項所述的交互式學習系統(tǒng)，其特征在于，網(wǎng)絡交互式學習終端(106)包括硬件模塊和記錄評判模塊； 硬件模塊包括以下之一或其組合計算機、手機或終端學習機，用于為用戶提供交互學習的接口 ； 記錄評判模塊用于記錄用戶學習軌跡并將學習軌跡的記錄反饋至分析控制模塊(104)以便對學習計劃進行進一步的調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交互式學習系統(tǒng)，包括學習內(nèi)容模塊用于存儲多個學科的知識點集合；每個學科包括多個知識域，每個知識域包括至少一個知識鏈，每個知識鏈包括多個知識點；分析控制模塊用于依據(jù)當前已學知識點集合P從學習內(nèi)容模塊中取出相關知識點對用戶進行測試，以生成應學習知識點Y，再依據(jù)應學習知識點Y生成學習計劃，并將其輸出至網(wǎng)絡交互式學習終端；網(wǎng)絡交互式學習終端，用于依據(jù)分析控制模塊輸出的學習計劃從學習內(nèi)容模塊中取出相關知識點供用戶學習，同時記錄用戶的學習軌跡，并將其反饋至分析控制模塊以便調(diào)整學習計劃。本發(fā)明依據(jù)學員個體差異及對知識點掌握的程度來區(qū)別輔導和測試，制定的學習計劃更科學且更利于學員的進步。
文檔編號G09B7/04GK103021217SQ20111028015
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2011年9月20日
發(fā)明者虞思華 申請人:虞思華