擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括用于記錄學(xué)習(xí)者的操作歷程及提供回饋信息的云端服務(wù)器以及供學(xué)習(xí)者操作的移動(dòng)裝置，包括：影像擷取模塊擷取作為教具的實(shí)體對(duì)象的影像，對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存有對(duì)應(yīng)實(shí)體對(duì)象的虛擬對(duì)象，辨識(shí)模塊辨識(shí)影像擷取模塊所擷取的影像以產(chǎn)生影像信息，處理模塊接收并分析該影像信息，以通過(guò)所分析的結(jié)果自對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)取得相對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象，且將虛擬對(duì)象顯示于移動(dòng)裝置的顯示接口上，學(xué)習(xí)者可通過(guò)顯示接口上的虛擬對(duì)象操作指令或直接操作該實(shí)體對(duì)象以控制該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，而學(xué)習(xí)者的操作歷程將回傳至云端服務(wù)器。本發(fā)明不僅有利于抽象概念的教學(xué)，亦有助于突破現(xiàn)有學(xué)習(xí)中在時(shí)間和空間上的限制。
【專(zhuān)利說(shuō)明】擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)合移動(dòng)科技、云端科技與擴(kuò)增實(shí)境的技術(shù)，尤指一種應(yīng)用于移動(dòng)裝置提供學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)操作的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，教學(xué)不再僅局限于書(shū)本，目前許多教學(xué)過(guò)程都利用實(shí)體教具來(lái)進(jìn)行。通過(guò)實(shí)體教具的觀(guān)察或操作來(lái)輔助學(xué)習(xí)，不僅有助于加深學(xué)習(xí)者的印象，也利于教學(xué)者的講解說(shuō)明，且不到受文字或圖片的限制。
[0003]科學(xué)中有許多現(xiàn)象是不可見(jiàn)的，像是微觀(guān)粒子或巨觀(guān)地形，對(duì)于初學(xué)者而言是屬于抽象概念，在課堂中，教學(xué)者必須以書(shū)本圖文進(jìn)行解說(shuō)，或者是通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)備以仿真影像方式進(jìn)行演繹，而學(xué)習(xí)者通過(guò)紙本圖文描述或是計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)繪圖來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，以了解所述抽象概念，舉例來(lái)說(shuō)，若教學(xué)內(nèi)容為氣體粒子的移動(dòng)狀態(tài)，僅以圖文恐難讓學(xué)習(xí)者具體了解，若以多媒體方式則須適當(dāng)場(chǎng)地和仿真軟件，此對(duì)多數(shù)教學(xué)者或?qū)W習(xí)者可能非容易的。在前述學(xué)習(xí)過(guò)程中，教學(xué)者與學(xué)習(xí)者將面對(duì)到媒體線(xiàn)索不足，例如僅有圖文可供揣摩想象，以及多媒體設(shè)備的限制，例如需在計(jì)算機(jī)教室內(nèi)，此外，若教學(xué)者要進(jìn)一步測(cè)驗(yàn)學(xué)習(xí)者的理解程度，也將面對(duì)測(cè)驗(yàn)工具在時(shí)間與空間上的限制，像是紙本測(cè)驗(yàn)無(wú)法實(shí)時(shí)回饋，若通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真的測(cè)驗(yàn)則有時(shí)間、設(shè)備和場(chǎng)地上限制，因而多人同時(shí)學(xué)習(xí)上將會(huì)造成教學(xué)品質(zhì)或效果上的影響。
[0004]因此，如何具體化自然科學(xué)現(xiàn)象中的抽象概念，特別是有別于紙本文圖，且可突破現(xiàn)有多媒體方式的時(shí)間和空間限制，以提供教學(xué)者和學(xué)習(xí)者一種實(shí)時(shí)、高效率及不復(fù)雜的教學(xué)、測(cè)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)機(jī)制，即為本【技術(shù)領(lǐng)域】待解決的技術(shù)課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的為提出一種擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其方法，通過(guò)移動(dòng)科技結(jié)合云端科技與擴(kuò)增實(shí)境，以提供具體化呈現(xiàn)抽象概念的教學(xué)、測(cè)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)機(jī)制。
[0006]為達(dá)成前述目的及其它目的，本發(fā)明提出一種擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其包括通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連結(jié)的云端服務(wù)器及移動(dòng)裝置，該云端服務(wù)器用于記錄學(xué)習(xí)者的操作歷程及提供回饋信息，移動(dòng)裝置則供學(xué)習(xí)者操作來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)，該移動(dòng)裝置包括:影像擷取模塊，其用于擷取作為教具的實(shí)體對(duì)象的影像；對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，其用于儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的虛擬對(duì)象與識(shí)別圖案；辨識(shí)模塊，其用于辨識(shí)該影像擷取模塊所擷取的該實(shí)體對(duì)象的影像以產(chǎn)生影像信息；以及處理模塊，其用于接收并分析來(lái)自該辨識(shí)模塊的該影像信息，通過(guò)分析所得到的該辨別圖案由該對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)取得對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的該虛擬對(duì)象，且將該虛擬對(duì)象顯示于該移動(dòng)裝置的顯示接口上，其中，該學(xué)習(xí)者通過(guò)該顯示接口上的虛擬對(duì)象操作指令或直接操作該實(shí)體對(duì)象以控制該實(shí)體對(duì)象所對(duì)應(yīng)的該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，并將該學(xué)習(xí)者的操作歷程回傳至該云端服務(wù)器，且其中，該學(xué)習(xí)者通過(guò)對(duì)該虛擬對(duì)象或該實(shí)體對(duì)象的操作，以進(jìn)行仿真科學(xué)實(shí)驗(yàn)及具體操作訓(xùn)練。
[0007]于一實(shí)施例中，該移動(dòng)裝置還包括用于與外部傳輸?shù)耐ㄓ嵞K，該處理模塊通過(guò)該通訊模塊以將該操作歷程傳送至該云端服務(wù)器。
[0008]前述的云端服務(wù)器包含:用于分析該操作歷程以產(chǎn)生回饋信息及歷程數(shù)據(jù)的運(yùn)算模塊，用于儲(chǔ)存該操作歷程以及該運(yùn)算模塊產(chǎn)生的歷程數(shù)據(jù)的歷程數(shù)據(jù)庫(kù)，用于將該歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的多筆歷程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以由所述歷程數(shù)據(jù)產(chǎn)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)模塊，以及依據(jù)該運(yùn)算模塊所產(chǎn)生的回饋信息及該統(tǒng)計(jì)模塊所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生回饋指令，并回傳至該處理模塊以實(shí)時(shí)提供學(xué)習(xí)回饋的回饋模塊。
[0009]于另一實(shí)施例中，該學(xué)習(xí)者還可操作該實(shí)體對(duì)象，經(jīng)由該影像擷取模塊擷取新的影像，以由該顯示接口顯示依據(jù)該新的影像而顯示該虛擬對(duì)象的新顯示狀態(tài)。
[0010]此外，本發(fā)明提出一種擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法，其提供通過(guò)移動(dòng)裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括以下步驟:1)提供作為教具的實(shí)體對(duì)象以及對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的虛擬對(duì)象；2)設(shè)定各該虛擬對(duì)象間的互動(dòng)關(guān)系與回饋條件；3)通過(guò)該移動(dòng)裝置對(duì)該實(shí)體對(duì)象進(jìn)行影像擷取以產(chǎn)生該實(shí)體對(duì)象的影像，辨識(shí)該影像以產(chǎn)生影像信息，且依據(jù)該影像信息取得對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的該虛擬對(duì)象并顯示于該移動(dòng)裝置的顯示接口上；4)學(xué)習(xí)者通過(guò)該顯示接口上的虛擬對(duì)象操作指令以控制該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，或者直接操作該實(shí)體對(duì)象以控制該實(shí)體對(duì)象所對(duì)應(yīng)的該虛擬對(duì)象，且該移動(dòng)裝置記錄該學(xué)習(xí)者的操作歷程；以及5)該操作歷程自動(dòng)地傳送至一云端服務(wù)器，該云端服務(wù)器分析該操作歷程以產(chǎn)生用于實(shí)時(shí)回饋的回饋信息以及用于學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)的歷程數(shù)據(jù)。
[0011]于另一實(shí)施例中，該互動(dòng)關(guān)系與回饋條件包括每一該虛擬對(duì)象的可調(diào)整參數(shù)、空間互動(dòng)關(guān)系、以及欲記錄的操作歷程內(nèi)容。
[0012]相較于先前技術(shù)，本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及方法，通過(guò)移動(dòng)裝置擷取實(shí)體教具的影像以取得對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象而顯示于移動(dòng)裝置上，學(xué)習(xí)者可直接操作實(shí)體教具或者控制虛擬對(duì)象來(lái)改變所形成的仿真影像，如此將有助于提升實(shí)驗(yàn)操作學(xué)習(xí)效果。此外，本系統(tǒng)不僅可用于教學(xué)也可用于測(cè)驗(yàn)，同樣利用實(shí)體教具以達(dá)到抽象物或抽象概念的顯示及實(shí)驗(yàn)操作等學(xué)習(xí)。由上可知，本發(fā)明利用擴(kuò)增實(shí)境的技術(shù)手段，以一種直觀(guān)且真實(shí)的媒體來(lái)呈現(xiàn)并仿真科學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)抽象概念的操作，以此協(xié)助學(xué)習(xí)者以空間互動(dòng)的方式理解和學(xué)習(xí)。此夕卜，采用移動(dòng)裝置可降低現(xiàn)有學(xué)習(xí)上時(shí)間和空間的限制，且與云端運(yùn)算結(jié)合下，不僅可提供實(shí)時(shí)回饋，也可對(duì)多位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)歷程進(jìn)行統(tǒng)整，對(duì)于了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀態(tài)或教學(xué)方向調(diào)整皆有所助益。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0014]圖2為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)具體實(shí)施例的示意圖；
[0015]圖3為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)的整體架構(gòu)運(yùn)作示意圖；以及
[0016]圖4為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法的步驟圖。
[0017]其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:
[0018]1:擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)
[0019]10:移動(dòng)裝置
[0020]101:影像擷取模塊
[0021]102:對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)
[0022]103:辨識(shí)模塊
[0023]104:處理模塊
[0024]105:通訊模塊
[0025]106:影像擷取設(shè)備
[0026]107:顯示接口
[0027]1071:虛擬對(duì)象操作指令
[0028]11:實(shí)體對(duì)象
[0029]11’:識(shí)別圖案集合
[0030]111:平面實(shí)物
[0031]112:立體實(shí)物
[0032]111’:識(shí)別圖案
[0033]112’:識(shí)別圖案
[0034]12:云端服務(wù)器
[0035]121:運(yùn)算模塊
[0036]122:歷程數(shù)據(jù)庫(kù)
[0037]123:統(tǒng)計(jì)模塊
[0038]124:回饋模塊
[0039]13:學(xué)習(xí)者
[0040]14:虛擬對(duì)象
[0041]141:3D氣體粒子
[0042]142:3D 玻璃箱
[0043]510:空間移動(dòng)信息
[0044]511:參數(shù)調(diào)整信息
[0045]512:虛擬互動(dòng)信息
[0046]513:歷程數(shù)據(jù)
[0047]52:空間互動(dòng)
[0048]53:參數(shù)控制
[0049]54:自動(dòng)化記錄歷程
[0050]55:裝置實(shí)時(shí)回饋
[0051]56:網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享
[0052]S401 ?S405:步驟。

【具體實(shí)施方式】
[0053]以下通過(guò)特定的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它特點(diǎn)與功效。本發(fā)明也可通過(guò)其它不同的具體實(shí)施例加以施行或應(yīng)用。
[0054]請(qǐng)參閱圖1，其為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。如圖所示，該擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I用于提供學(xué)習(xí)者通過(guò)移動(dòng)裝置10進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)習(xí)。
[0055]需說(shuō)明的，本發(fā)明所提出的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I并不限制所使用的移動(dòng)裝置10，本實(shí)施例所述的移動(dòng)裝置10僅是方便說(shuō)明所提出的范例，該移動(dòng)裝置10可為一般智能型移動(dòng)裝置，并無(wú)特別規(guī)格限定，移動(dòng)裝置10需包含例如相機(jī)或攝影機(jī)等影像擷取設(shè)備106以及用于顯示畫(huà)面的顯示接口 107，然而若僅考量顯示畫(huà)面的目的，該顯示接口 107也可為外接的投影裝置，并不局限于移動(dòng)裝置10的顯示面板。
[0056]本實(shí)施例的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I包括學(xué)習(xí)者操控的移動(dòng)裝置10以及提供云端服務(wù)的云端服務(wù)器12。該云端服務(wù)器12用于記錄每位學(xué)習(xí)者的操作歷程，并且依據(jù)各學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況提供適當(dāng)?shù)幕仞佇畔ⅰ?br> [0057]該移動(dòng)裝置10用于提供學(xué)習(xí)者操作使用，除了可能內(nèi)建的影像擷取設(shè)備106及顯示接口 107外，還有執(zhí)行擴(kuò)增實(shí)境、互動(dòng)學(xué)習(xí)等內(nèi)部處理單元，可包括影像擷取模塊101、對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102、辨識(shí)模塊103以及處理模塊104。
[0058]影像擷取模塊101用于擷取作為教具的實(shí)體對(duì)象11的影像。具體來(lái)說(shuō)，影像擷取模塊101可通過(guò)移動(dòng)裝置10內(nèi)的影像擷取設(shè)備106來(lái)進(jìn)行外部對(duì)象的影像擷取，而實(shí)體對(duì)象11是表示某一事物的教具，換言之，可能是表示氣體分子，但因氣體分子無(wú)法被具體呈現(xiàn)，故可能采用一個(gè)特定外型或特殊圖案的實(shí)體對(duì)象11來(lái)表示。
[0059]對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102用于儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象11的虛擬對(duì)象與識(shí)別圖案。如前面所述，實(shí)體對(duì)象11是為了呈現(xiàn)一些無(wú)法直觀(guān)的事物而設(shè)計(jì)，因而可通過(guò)對(duì)實(shí)體對(duì)象11上識(shí)別圖案的不同設(shè)計(jì)，以定義該實(shí)體對(duì)象11為何，例如實(shí)體對(duì)象11 (即為教具)為印有DNA圖像的平面實(shí)體，學(xué)習(xí)者可通過(guò)其來(lái)呈現(xiàn)與DNA有關(guān)的虛擬對(duì)象，因而，僅需預(yù)先將該事物的虛擬對(duì)象儲(chǔ)存于對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102，并訂出實(shí)體對(duì)象11與虛擬對(duì)象關(guān)系后，當(dāng)判斷出實(shí)體對(duì)象11為何者時(shí)，即可找出相對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象來(lái)提供呈現(xiàn)，因此，對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102可儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)多個(gè)實(shí)體對(duì)象11的多個(gè)虛擬對(duì)象。關(guān)于識(shí)別圖案，后面將有更詳細(xì)的描述。
[0060]辨識(shí)模塊103用于辨識(shí)該影像擷取模塊101所擷取的該影像以產(chǎn)生影像信息。辨識(shí)模塊103自影像擷取模塊101接收并辨識(shí)該影像擷取設(shè)備106對(duì)實(shí)體對(duì)象11所擷取影像，通過(guò)該辨識(shí)模塊103辨識(shí)以得知該實(shí)體對(duì)象11為何。
[0061]處理模塊104用于接收來(lái)自辨識(shí)模塊103的影像信息，經(jīng)分析處理后，可由對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102取得對(duì)應(yīng)于所擷取影像的實(shí)體對(duì)象11的虛擬對(duì)象，也就是在實(shí)際狀態(tài)中，作為教具的實(shí)體對(duì)象11對(duì)應(yīng)一虛擬對(duì)象,例如一種氣體分子,之后,處理模塊104會(huì)將虛擬對(duì)象顯示于移動(dòng)裝置10的顯示接口 107上。
[0062]于具體實(shí)施時(shí)，實(shí)體對(duì)象11可為平面實(shí)體對(duì)象或是立體實(shí)體對(duì)象，這里所采用的實(shí)體對(duì)象11并不局限其外型，由于實(shí)體對(duì)象11僅用于代表某一虛擬對(duì)象，只要辨識(shí)模塊103可辨識(shí)出其代表為何，但實(shí)體對(duì)象11的外觀(guān)可因設(shè)計(jì)上的不同而產(chǎn)生不同方面的重要性，因而可依據(jù)教具設(shè)計(jì)需要而作調(diào)整。于本實(shí)施例中，可利用實(shí)體對(duì)象11的每一表面有不同圖案來(lái)進(jìn)行辨識(shí)，并利用辨識(shí)模塊103來(lái)辨識(shí)平面實(shí)體對(duì)象的單一表面或是立體實(shí)體對(duì)象的任一表面所形成的影像。
[0063]由于對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102會(huì)先預(yù)先儲(chǔ)存實(shí)體對(duì)象11每一表面的圖案辨識(shí)信息，因而無(wú)論實(shí)體對(duì)象11被如何擺放或移動(dòng)，影像擷取模塊107所取得的影像皆可被辨識(shí)模塊103所辨識(shí)。
[0064]舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)實(shí)體對(duì)象11為平面實(shí)體對(duì)象時(shí)，其包含有特定圖案的表面，辨識(shí)模塊103僅需辨識(shí)出該特定圖案即可得到實(shí)體對(duì)象11代表為何者，另外，當(dāng)實(shí)體對(duì)象11為立體實(shí)體對(duì)象時(shí)，例如為六面體，則對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102將記載有此六面體任一表面的特定圖案，待辨識(shí)模塊103辨識(shí)出該立體實(shí)體對(duì)象(如六面體)的任一表面上的特定圖案時(shí)，即可知悉實(shí)體對(duì)象11其代表為何者。
[0065]于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)操作中，學(xué)習(xí)者可通過(guò)顯示接口 107上的虛擬對(duì)象操作指令來(lái)控制虛擬對(duì)象的狀態(tài)，其中，該虛擬對(duì)象操作指令可為如按鈕、滑桿或選項(xiàng)等控制接口，也可為圖片等各種自訂的圖形化接口，其可形成于顯示接口 107上，學(xué)習(xí)者通過(guò)觸碰或點(diǎn)選方式來(lái)觸發(fā)所述虛擬對(duì)象的操作。舉例來(lái)說(shuō)，虛擬對(duì)象為氣體分子時(shí)，當(dāng)觸發(fā)提升溫度的指令按鈕時(shí)，在溫度越高氣體越活耀的科學(xué)原理下，氣體分子會(huì)產(chǎn)生更快速移動(dòng)，以此以類(lèi)似方式來(lái)控制虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)。
[0066]此外，學(xué)習(xí)者可直接操作實(shí)體對(duì)象11來(lái)達(dá)到改變虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，當(dāng)學(xué)習(xí)者對(duì)實(shí)體對(duì)象11進(jìn)行位置或狀態(tài)改變操作時(shí)，通過(guò)影像擷取模塊101擷取新的影像，即可由顯示接口 107顯示對(duì)應(yīng)該新的影像而改變的虛擬對(duì)象其顯示狀態(tài)，換言之，學(xué)習(xí)者可直接對(duì)實(shí)體對(duì)象11進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)及校對(duì)等變化，此時(shí)，顯示接口 107中的虛擬對(duì)象也會(huì)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生改變。
[0067]由上可知，學(xué)習(xí)者通過(guò)擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I可對(duì)代表某一虛擬事物的實(shí)體對(duì)象，通過(guò)影像擷取、分析及顯像，以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)且可互動(dòng)的虛擬對(duì)象，不僅可觀(guān)看該虛擬對(duì)象顯示狀態(tài)，更可通過(guò)對(duì)虛擬對(duì)象或?qū)嶓w對(duì)象的操控而達(dá)到顯示狀態(tài)改變的目的，據(jù)此，學(xué)習(xí)者將可打破傳統(tǒng)文字及圖片的說(shuō)明，而以直觀(guān)方式來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。
[0068]此外，為了讓學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能夠?qū)崟r(shí)取得回饋或者教學(xué)者想知悉每位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況，甚至是追蹤各學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)歷程，或欲統(tǒng)計(jì)相關(guān)學(xué)習(xí)歷程數(shù)據(jù)，于本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者通過(guò)移動(dòng)裝置10的學(xué)習(xí)過(guò)程將被自動(dòng)地實(shí)時(shí)傳送至云端服務(wù)器12。
[0069]具體來(lái)說(shuō)，移動(dòng)裝置10內(nèi)的通訊模塊105可將處理模塊104所產(chǎn)生的操作歷程傳送至云端服務(wù)器12，由此云端服務(wù)器12可針對(duì)不同的操作歷程而提供對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)回饋，或者保存記錄每位學(xué)習(xí)者的操作歷程，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)或分析數(shù)筆操作歷程，以將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可供研究與評(píng)估的有意義數(shù)據(jù)。此外，通訊模塊105不僅可傳送學(xué)習(xí)者的操作歷程，也可將影像擷取模塊101所取得的影像或者來(lái)自對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102的虛擬對(duì)象傳送至云端服務(wù)器12，以提供更完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)整。
[0070]更具體地，該通訊模塊105并非將影像或虛擬對(duì)象直接傳送至云端服務(wù)器12，而是將擷取影像的歷程信息與虛擬對(duì)象被操作而改變時(shí)的歷程信息制作成歷程記錄并傳送至云端服務(wù)器12，例如:欲了解學(xué)習(xí)者面對(duì)一組A-Z編號(hào)的實(shí)體對(duì)象11，會(huì)如何以裝置觀(guān)察其代表的虛擬對(duì)象，其觀(guān)察的序列如何？觀(guān)察每一個(gè)實(shí)體對(duì)象11的時(shí)間為何？辨識(shí)模塊103在辨識(shí)到實(shí)體對(duì)象11與正在辨識(shí)的實(shí)體對(duì)象11改變時(shí)，都會(huì)上傳具有時(shí)間戳記的標(biāo)號(hào)，以形成影像辨識(shí)的歷程記錄。此外，通訊模塊105還可作為數(shù)據(jù)傳遞或信息傳輸?shù)拿浇?，于此就不再詳述?br> [0071]云端服務(wù)器12包含運(yùn)算模塊121、歷程數(shù)據(jù)庫(kù)122、統(tǒng)計(jì)模塊123以及回饋模塊124。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，運(yùn)算模塊121用于分析來(lái)自移動(dòng)裝置10的操作歷程，以產(chǎn)生回饋信息及歷程數(shù)據(jù)，歷程數(shù)據(jù)庫(kù)122則用于儲(chǔ)存運(yùn)算模塊121所接收的操作歷程及經(jīng)分析后所產(chǎn)生的歷程數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)模塊123用于將歷程數(shù)據(jù)庫(kù)122內(nèi)的多筆歷程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以由所述歷程數(shù)據(jù)產(chǎn)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，回饋模塊124則是依據(jù)運(yùn)算模塊121的回饋信息產(chǎn)生回饋指令，經(jīng)由移動(dòng)裝置10的通訊模塊105回傳至處理模塊104，以通過(guò)顯示接口 107或其它方式(振動(dòng)或聲音)實(shí)時(shí)提供學(xué)習(xí)回饋。由上可知，通過(guò)云端服務(wù)器12，可更完整記錄、統(tǒng)整學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)歷程，并依據(jù)學(xué)習(xí)歷程給予回饋。
[0072]換言之，回饋模塊124也可依據(jù)統(tǒng)計(jì)模塊123產(chǎn)生具共享概念的回饋，意即通過(guò)擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I可統(tǒng)整多人使用后的學(xué)習(xí)歷程，表達(dá)科學(xué)概念為多次科學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果累積后所提取的事實(shí)，例如，完成某測(cè)量實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，其結(jié)果與多數(shù)學(xué)習(xí)歷程的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相同時(shí)，則回傳回饋指令，進(jìn)而由移動(dòng)裝置10的處理模塊104產(chǎn)生震動(dòng)、音效告知學(xué)習(xí)者操作結(jié)果。此外，回饋模塊124可通過(guò)網(wǎng)頁(yè)形式將統(tǒng)整數(shù)據(jù)顯示于網(wǎng)頁(yè)上，以達(dá)到共享統(tǒng)整數(shù)據(jù)的目的。
[0073]于本實(shí)施例中，該云端服務(wù)器12也可成為測(cè)驗(yàn)記錄服務(wù)器，也就是，學(xué)習(xí)者通過(guò)擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，而學(xué)習(xí)者的操作歷程及測(cè)驗(yàn)結(jié)果同樣回傳至云端服務(wù)器12，云端服務(wù)器12可作進(jìn)一步分析統(tǒng)計(jì)。此實(shí)施例僅是將擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I再新增測(cè)驗(yàn)機(jī)制，使其同時(shí)兼具教學(xué)與測(cè)驗(yàn)功能，其操作及運(yùn)作過(guò)程與前述相似，故不再贅述。
[0074]接著，將以具體范例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)如何運(yùn)作和操作，于此利用氣體粒子為欲教學(xué)的概念來(lái)說(shuō)明具體實(shí)施的情況。
[0075]請(qǐng)參考圖2并搭配圖1，圖2是說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)具體實(shí)施例的示意圖。如圖所示，擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I可提供學(xué)習(xí)者13進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練。在學(xué)習(xí)或測(cè)驗(yàn)時(shí)，學(xué)習(xí)者13可通過(guò)移動(dòng)裝置10的影像擷取設(shè)備106對(duì)實(shí)體對(duì)象11進(jìn)行影像拍攝，其中，實(shí)體對(duì)象11有兩種，一者為平面實(shí)物111，另一者為立體實(shí)物112，兩者分別具有不同圖案的表面，當(dāng)影像擷取設(shè)備106擷取平面實(shí)物111和立體實(shí)物112的影像后，經(jīng)影像分析后由對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102找出相對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象并呈現(xiàn)顯示接口 107上。于本實(shí)施例中，是以氣體粒子為范例，主要目的是提供氣體粒子運(yùn)動(dòng)的教學(xué)，其中，平面實(shí)物111表示玻璃箱，立體實(shí)物112表示氣體粒子，因而顯示接口 107會(huì)顯示出3D氣體粒子141及3D玻璃箱142等虛擬對(duì)象14，學(xué)者者可通過(guò)顯示接口 107上的虛擬對(duì)象操作指令1071來(lái)操控虛擬對(duì)象14的狀態(tài)。
[0076]關(guān)于實(shí)體對(duì)象11的影像的判斷，當(dāng)學(xué)習(xí)者13以移動(dòng)裝置10的影像擷取設(shè)備106對(duì)實(shí)體對(duì)象11進(jìn)行影像拍攝，其中，平面實(shí)物111具有識(shí)別圖案111’，立體實(shí)物112具有識(shí)別圖案112’，所述識(shí)別圖案111’、112’的識(shí)別圖案集合11’將提供辨識(shí)模塊103進(jìn)行影像分析，如前面所述，通過(guò)不同表面圖案可代表不同虛擬對(duì)象，因而，處理模塊104由對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)102找出相對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象14，也就是3D氣體粒子141及3D玻璃箱142，此時(shí)，每一項(xiàng)虛擬對(duì)象14會(huì)記載有自己的顯像狀態(tài)信息，因而，學(xué)習(xí)者13通過(guò)顯示接口 107可看到3D氣體粒子141會(huì)困在3D玻璃箱142中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，互相碰撞、彈射，如此便可將不可視的微觀(guān)科學(xué)現(xiàn)象具體化。此外，學(xué)習(xí)者13可通過(guò)虛擬對(duì)象操作指令1071對(duì)虛擬對(duì)象14狀態(tài)進(jìn)行控制，例如將氣體溫度調(diào)升或?qū)怏w粒子增加，使得虛擬的氣體粒子會(huì)加速運(yùn)動(dòng)或高頻率的碰撞，以此達(dá)到直觀(guān)的學(xué)習(xí)目的。
[0077]此外，學(xué)習(xí)者13也可通過(guò)手動(dòng)操作實(shí)體對(duì)象11來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，例如增加對(duì)應(yīng)一個(gè)3D透明墻的實(shí)體對(duì)象(圖未示)，經(jīng)辨識(shí)后，產(chǎn)生3D透明墻(圖未示)的擴(kuò)增實(shí)境，當(dāng)學(xué)習(xí)者13動(dòng)手將3D透明墻壓入3D玻璃箱142內(nèi)時(shí)(兩者可互相穿透)，此時(shí)虛擬的3D氣體粒子141的運(yùn)動(dòng)空間受到壓縮，虛擬的3D玻璃箱142受到粒子碰撞的頻率就會(huì)增加，也就是代表箱內(nèi)壓力提高，因此，通過(guò)上述仿真實(shí)驗(yàn)操作，可提供學(xué)習(xí)者13直接操作實(shí)體對(duì)象11而達(dá)到實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練的效果。因此，識(shí)別圖案集合11’、虛擬對(duì)象14以及學(xué)習(xí)者13執(zhí)行虛擬對(duì)象操作指令1071等過(guò)程，將會(huì)被記錄并傳送至云端服務(wù)器12的歷程數(shù)據(jù)庫(kù)122，所述數(shù)據(jù)將可供相關(guān)人員作進(jìn)一步研究利用。
[0078]接著，請(qǐng)參考圖3，其為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)的整體架構(gòu)運(yùn)作示意圖。如圖所示，擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)I提供學(xué)習(xí)者13進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練，其中，移動(dòng)裝置10可通過(guò)內(nèi)部影像擷取設(shè)備(攝錄器)對(duì)實(shí)體對(duì)象11進(jìn)行影像擷取以取得該實(shí)體對(duì)象11的影像，接著分析所擷取影像找出對(duì)應(yīng)虛擬對(duì)象14并由顯示器顯示，以供學(xué)習(xí)者13觀(guān)察學(xué)習(xí)。
[0079]在學(xué)習(xí)同時(shí)，學(xué)習(xí)者13可通過(guò)觸控控制以操縱在移動(dòng)裝置10上操作接口的按鈕、滑桿或選項(xiàng)等控制組件，以此通過(guò)參數(shù)控制53來(lái)控制虛擬對(duì)象14的狀態(tài)，學(xué)習(xí)者13也可通過(guò)直接手持移動(dòng)操縱實(shí)體對(duì)象11，通過(guò)空間互動(dòng)52的方式，如以移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、校對(duì)等方式操作實(shí)體對(duì)象11，也就是在真實(shí)空間中直接操縱實(shí)體對(duì)象11以間接改變虛擬對(duì)象14以進(jìn)行互動(dòng)。此外，除了通過(guò)操作接口改變虛擬對(duì)象14或直接對(duì)實(shí)體對(duì)象11操縱外，更可結(jié)合移動(dòng)裝置10內(nèi)的傳感器，例如方向感測(cè)、加速度感測(cè)、亮度感測(cè)、距離感測(cè)等，以感測(cè)學(xué)習(xí)者13對(duì)于移動(dòng)裝置10的操控過(guò)程，以此記錄學(xué)習(xí)者13的學(xué)習(xí)操縱。
[0080]在互動(dòng)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者13所進(jìn)行的空間互動(dòng)52、參數(shù)控制53以及虛擬對(duì)象14所產(chǎn)生狀態(tài)改變，將會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生空間移動(dòng)信息510、參數(shù)調(diào)整信息511及虛擬互動(dòng)信息512等數(shù)據(jù)，其中，空間移動(dòng)信息510為辨識(shí)實(shí)體對(duì)象11成功時(shí)，開(kāi)始連續(xù)回傳其代表的虛擬對(duì)象的三維坐標(biāo)信息，參數(shù)調(diào)整信息511是該虛擬對(duì)象14的狀態(tài)數(shù)值其對(duì)應(yīng)在操作接口中，虛擬互動(dòng)信息512是虛擬對(duì)象14彼此接觸(虛擬對(duì)象14的表面互碰)、組合(虛擬對(duì)象14有形狀上的嵌合或空間上的對(duì)應(yīng))、覆蓋(虛擬對(duì)象14的體積互相疊合)等經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的互動(dòng)關(guān)系下的結(jié)果，并非指虛擬對(duì)象14自身狀態(tài)改變的信息，前述各項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)由自動(dòng)化記錄歷程54過(guò)程被記錄下來(lái)，即三種經(jīng)由互動(dòng)產(chǎn)生的信息自動(dòng)化賦予時(shí)間標(biāo)記并匯整在一起產(chǎn)生具有時(shí)間方向的歷程數(shù)據(jù)513。如前面所述的實(shí)施例中，在增加3D透明墻至實(shí)驗(yàn)操作中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生3D透明墻的空間移動(dòng)信息510，接著因氣體粒子活動(dòng)空間變小而增加碰撞頻率，會(huì)產(chǎn)生碰撞頻率改變的虛擬互動(dòng)信息512，而前述兩種信息與進(jìn)行參數(shù)控制時(shí)所產(chǎn)生的參數(shù)調(diào)整信息511整合，即成為歷程數(shù)據(jù)513。
[0081]接著，所述歷程數(shù)據(jù)513可通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式傳送至遠(yuǎn)方的云端服務(wù)器12，爾后云端服務(wù)器12可進(jìn)行裝置實(shí)時(shí)回饋55和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享56等應(yīng)用，裝置實(shí)時(shí)回饋55意指通過(guò)震動(dòng)、音效、動(dòng)畫(huà)特效等方式回饋學(xué)習(xí)者13，告知其學(xué)習(xí)情況或是與其它學(xué)習(xí)者的比對(duì)結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享56則是以網(wǎng)頁(yè)、郵件等方式實(shí)時(shí)更新多個(gè)移動(dòng)裝置10 (即多位學(xué)習(xí)者)的歷程數(shù)據(jù)513，藉此提供學(xué)習(xí)者13學(xué)習(xí)成績(jī)，以及教學(xué)者可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及學(xué)術(shù)量化研究等。
[0082]因此，本發(fā)明通過(guò)整合智能移動(dòng)、擴(kuò)增實(shí)境、云端運(yùn)算等科技概念，創(chuàng)造出新型態(tài)的教學(xué)與測(cè)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)于許多不可視的微觀(guān)現(xiàn)象(如氣體粒子運(yùn)動(dòng))，通過(guò)將抽象科學(xué)概念具現(xiàn)化，并配合可實(shí)驗(yàn)操縱，將有助于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)、更節(jié)省成本、更具便利性等效果，而通過(guò)云端運(yùn)算記錄歷程數(shù)據(jù)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享及分析統(tǒng)計(jì)的目的，以作為研究與評(píng)估之用。
[0083]接著，請(qǐng)參考圖4，其為說(shuō)明本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法的步驟圖。該擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法是指通過(guò)移動(dòng)裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程，于步驟S401中，提供作為教具的實(shí)體對(duì)象以及對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的虛擬對(duì)象。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，除了供學(xué)習(xí)者操作的實(shí)體對(duì)象的教具外，還提供與實(shí)體對(duì)象對(duì)應(yīng)的虛擬對(duì)象，其包括制作虛擬對(duì)象及識(shí)別圖案，虛擬對(duì)象可為二維、三維計(jì)算機(jī)圖形、動(dòng)畫(huà)或影片，而識(shí)別圖案可為黑白、彩色高度復(fù)雜的自然影像，接著定義虛擬對(duì)象與識(shí)別圖案之間對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及虛擬對(duì)象可顯示靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的顯示狀態(tài)，虛擬對(duì)象及識(shí)別圖案將會(huì)被記錄在對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。
[0084]此外，制作作為教具的實(shí)體對(duì)象，可包含平面實(shí)體對(duì)象及立體實(shí)體對(duì)象，無(wú)論是平面實(shí)體對(duì)象或是立體實(shí)體對(duì)象皆擁有識(shí)別圖案于其表面上，以作為虛擬對(duì)象成像的依據(jù)。接著進(jìn)至步驟S402。
[0085]于步驟S402中，設(shè)定各該虛擬對(duì)象間的互動(dòng)關(guān)系與回饋條件。也就是事先建立每個(gè)虛擬對(duì)象之間的互動(dòng)關(guān)系，以及不同操作下所提供的回饋，具體來(lái)說(shuō)，可包括可調(diào)整參數(shù)及空間互動(dòng)關(guān)系，可調(diào)整參數(shù)可例如溫度、壓力、密度等自然狀態(tài)，其可通過(guò)顯示接口上的操控選項(xiàng)來(lái)構(gòu)成可調(diào)整參數(shù)的操作，空間互動(dòng)關(guān)系指各虛擬對(duì)象彼此相關(guān)性，例如虛擬氣體粒子彼此碰撞，或者被虛擬玻璃箱包覆。接著進(jìn)至步驟S403。
[0086]于步驟S403中，通過(guò)該移動(dòng)裝置對(duì)該實(shí)體對(duì)象進(jìn)行影像擷取以產(chǎn)生該實(shí)體對(duì)象的影像，辨識(shí)該實(shí)體對(duì)象的影像以產(chǎn)生影像信息，且依據(jù)該影像信息取得對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的該虛擬對(duì)象并顯示于該移動(dòng)裝置的顯示接口上。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)者可通過(guò)移動(dòng)裝置的影像擷取設(shè)備進(jìn)行影像擷取，以取得實(shí)體對(duì)象的影像，其中，基于平面實(shí)體對(duì)象的單一表面或者該立體實(shí)體對(duì)象的任一表面的識(shí)別圖案不同，可藉以作為辨識(shí)影像的依據(jù)。
[0087]此外，在擷取到影像后，可對(duì)該影像進(jìn)行辨識(shí)分析，即便是實(shí)體對(duì)象的表面圖案為何，進(jìn)而取得對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的虛擬影像，并將虛擬對(duì)象并顯示于該移動(dòng)裝置的顯示接口上，此時(shí)學(xué)習(xí)者可通過(guò)顯示接口觀(guān)看到虛擬對(duì)象的成像。接著進(jìn)至步驟S404。
[0088]于步驟S404中，學(xué)習(xí)者通過(guò)該顯示接口上的虛擬對(duì)象操作指令以控制該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，或者直接操作該實(shí)體對(duì)象以控制該實(shí)體對(duì)象所對(duì)應(yīng)的該虛擬對(duì)象，且該移動(dòng)裝置記錄該學(xué)習(xí)者的操作歷程。此步驟為說(shuō)明虛擬對(duì)象會(huì)被顯示在移動(dòng)裝置的顯示接口上，此時(shí)通過(guò)預(yù)設(shè)控制虛擬對(duì)象顯像狀態(tài)或互動(dòng)條件的調(diào)整參數(shù)，以控制該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，同時(shí)將相關(guān)顯像狀態(tài)及互動(dòng)情形記錄，以成為該學(xué)習(xí)者的操作歷程。
[0089]上述包括學(xué)習(xí)者通過(guò)顯示接口上的可視化操作接口，例如虛擬對(duì)象操作指令，以控制虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，或者學(xué)習(xí)者也可直接改變實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，例如以移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、校對(duì)等方式改變實(shí)體對(duì)象于真實(shí)空間的狀態(tài)，并隨著學(xué)習(xí)者對(duì)于虛擬對(duì)象的狀態(tài)改變，而由顯示接口顯示新的狀態(tài)，也就是移動(dòng)裝置在攝錄像像的狀態(tài)下，會(huì)持續(xù)攝入實(shí)體對(duì)象，并由持續(xù)判定識(shí)別影像是否存在，以持續(xù)更新虛擬對(duì)象對(duì)應(yīng)于實(shí)體對(duì)象而所需呈現(xiàn)于真實(shí)空間的位置，其中，這里所述的持續(xù)攝入與持續(xù)更新是指硬件的高速連續(xù)擷取以及軟件的高速連續(xù)重繪，并非單元格單影的模式。接著進(jìn)至步驟S405。
[0090]于步驟S405中，該操作歷程自動(dòng)地傳送至一云端服務(wù)器，該云端服務(wù)器分析該操作歷程以產(chǎn)生用于實(shí)時(shí)回饋的回饋信息以及用于學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)的歷程數(shù)據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，為了達(dá)到實(shí)時(shí)回饋及數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)等目的，本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法會(huì)將操作歷程傳送至云端服務(wù)器，其中，該云端服務(wù)器用來(lái)分析操作歷程以產(chǎn)生回饋信息及歷程數(shù)據(jù)。如前所述，學(xué)習(xí)者的操作歷程可被記錄下來(lái)，并儲(chǔ)存云端服務(wù)器中，所述數(shù)據(jù)除了提供實(shí)時(shí)回饋互動(dòng)外，也可供進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，以作為教學(xué)或測(cè)驗(yàn)改進(jìn)的依據(jù)。
[0091]綜上所述，本發(fā)明的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)及其方法，通過(guò)擴(kuò)增實(shí)境方式將不可視的教學(xué)內(nèi)容具體化，以取得較佳學(xué)習(xí)效果，更特別的是，本發(fā)明利用擴(kuò)增實(shí)境著重學(xué)習(xí)者的實(shí)驗(yàn)操作，也就是以擴(kuò)增實(shí)境為媒介進(jìn)行虛擬的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，有別于以往僅有書(shū)本、圖片、甚至僅有影片方式所提供教學(xué)內(nèi)容。此外，擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)也可提供測(cè)驗(yàn)內(nèi)容，同樣可讓學(xué)習(xí)者不再局限文字測(cè)驗(yàn)，而可通過(guò)本系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)并得到實(shí)時(shí)回饋的測(cè)驗(yàn)結(jié)果，因此，對(duì)于教學(xué)與測(cè)驗(yàn)上是有相當(dāng)幫助。
[0092]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書(shū)所列。
【權(quán)利要求】
1.一種擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，包括: 云端服務(wù)器，其用于記錄學(xué)習(xí)者的操作歷程及提供回饋信息；以及 移動(dòng)裝置，用于供該學(xué)習(xí)者操作，其包括: 影像擷取模塊，其用于擷取作為教具的實(shí)體對(duì)象的影像； 對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)，其用于儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的虛擬對(duì)象與識(shí)別圖案； 辨識(shí)模塊，其用于辨識(shí)該影像擷取模塊所擷取的該實(shí)體對(duì)象的影像以產(chǎn)生影像信息；以及 處理模塊，其用于接收并分析來(lái)自該辨識(shí)模塊的該影像信息，通過(guò)分析所得到的該識(shí)別圖案由該對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)取得對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的該虛擬對(duì)象，且將該虛擬對(duì)象顯示于該移動(dòng)裝置的顯示接口上，其中，該學(xué)習(xí)者通過(guò)該顯示接口上的虛擬對(duì)象操作指令或直接操作該實(shí)體對(duì)象以控制該實(shí)體對(duì)象所對(duì)應(yīng)的該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，并將該學(xué)習(xí)者的操作歷程回傳至該云端服務(wù)器，且其中，該學(xué)習(xí)者通過(guò)對(duì)該虛擬對(duì)象或該實(shí)體對(duì)象的操作，以進(jìn)行仿真科學(xué)實(shí)驗(yàn)及具體操作訓(xùn)練。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其特征在于，該實(shí)體對(duì)象包含平面實(shí)體對(duì)象及立體實(shí)體對(duì)象，該辨識(shí)模塊用于辨識(shí)由該平面實(shí)體對(duì)象的單一表面或者該立體實(shí)體對(duì)象的任一表面所形成的影像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其特征在于，該移動(dòng)裝置還包括通訊模塊，以由該處理模塊通過(guò)該通訊模塊將該操作歷程傳送至該云端服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其特征在于，該云端服務(wù)器包含: 運(yùn)算模塊，其用于分析該操作歷程以產(chǎn)生回饋信息及歷程數(shù)據(jù)； 歷程數(shù)據(jù)庫(kù)，其用于儲(chǔ)存該操作歷程以及該運(yùn)算模塊產(chǎn)生的歷程數(shù)據(jù)； 統(tǒng)計(jì)模塊，其用于對(duì)該歷程數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的多筆歷程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以產(chǎn)生學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；以及 回饋模塊，其依據(jù)該運(yùn)算模塊所產(chǎn)生的回饋信息及該統(tǒng)計(jì)模塊所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生回饋指令，并回傳至該處理模塊以實(shí)時(shí)提供學(xué)習(xí)回饋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其特征在于，該虛擬對(duì)象操作指令包含按鈕、滑桿或選項(xiàng)，以此控制該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該學(xué)習(xí)者操作該實(shí)體對(duì)象時(shí)，經(jīng)由該影像擷取模塊擷取新的影像，以由該顯示接口依據(jù)該新的影像而顯示該虛擬對(duì)象的新?tīng)顟B(tài)。
7.一種擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法，其提供通過(guò)移動(dòng)裝置進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括以下步驟: 1)提供作為教具的實(shí)體對(duì)象以及對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的虛擬對(duì)象； 2)設(shè)定各該虛擬對(duì)象間的互動(dòng)關(guān)系與回饋條件； 3)通過(guò)該移動(dòng)裝置對(duì)該實(shí)體對(duì)象進(jìn)行影像擷取以產(chǎn)生該實(shí)體對(duì)象的影像，辨識(shí)該實(shí)體對(duì)象的影像以產(chǎn)生影像信息，且依據(jù)該影像信息取得對(duì)應(yīng)該實(shí)體對(duì)象的該虛擬對(duì)象并顯示于該移動(dòng)裝置的顯示接口上； 4)學(xué)習(xí)者通過(guò)該顯示接口上的虛擬對(duì)象操作指令以控制該虛擬對(duì)象的顯示狀態(tài)，或者直接操作該實(shí)體對(duì)象以控制該實(shí)體對(duì)象所對(duì)應(yīng)的該虛擬對(duì)象，且該移動(dòng)裝置記錄該學(xué)習(xí)者的操作歷程；以及 5)該操作歷程自動(dòng)地傳送至一云端服務(wù)器，該云端服務(wù)器分析該操作歷程以產(chǎn)生用于實(shí)時(shí)回饋的回饋信息以及用于學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)的歷程數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法，其特征在于，該實(shí)體對(duì)象包含平面實(shí)體對(duì)象及立體實(shí)體對(duì)象，且該步驟3)還包括辨識(shí)由該平面實(shí)體對(duì)象的單一表面或者該立體實(shí)體對(duì)象的任一表面所形成的影像。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法，其特征在于，該步驟4)還包括依據(jù)該學(xué)習(xí)者改變?cè)搶?shí)體對(duì)象的狀態(tài)以擷取新的影像，并由該顯示接口依據(jù)該新的影像而顯示該虛擬對(duì)象的新?tīng)顟B(tài)以及與其它虛擬對(duì)象的空間互動(dòng)狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的擴(kuò)增實(shí)境學(xué)習(xí)方法，其特征在于，該互動(dòng)關(guān)系與回饋條件包括每一該虛擬對(duì)象的可調(diào)整參數(shù)、空間互動(dòng)關(guān)系、以及欲記錄的操作歷程內(nèi)容。
【文檔編號(hào)】G06F3/0487GK104346081SQ201310414879
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】邱美虹, 唐尉天, 周金城 申請(qǐng)人:邱美虹