專利名稱：學習分析系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可在電腦上執(zhí)行的學習分析系統(tǒng)，尤其涉及一種可以分析使用者的學習成績并針對不熟悉之處加以反覆學習的學習分析系統(tǒng)。
在已知的電腦學習系統(tǒng)中，學習內容與進度是預先設定好的，因此無法依據使用者的學習狀況來設計不同的學習進度與內容，而且教學的進度與內容也不能依據個人學習狀況的差異來做調整。另外，已知教學系統(tǒng)只能依據已知的答案來改分數而無法依據使用者的答案來分析使用者的學習成績，因此使用者無法充分了解自己的優(yōu)點以及特別需要加強的弱點在那里，這種情形使使用者在學習的過程中因為沒有適當的分析數據做為指引而導致學習的效率無法提高。
因此本發(fā)明的主要目的在于提供一種學習分析系統(tǒng)，其可分析使用者的學習成績，并且針對使用者的需求及學習狀況來提供不同的學習內容與進度。


圖1為本發(fā)明學習分析系統(tǒng)及電腦的功能方塊圖。
圖2為圖1學習分析系統(tǒng)所述的學習要點之一范例。
圖3為圖2所示的學習要點的學習要點表。
圖4為圖1所示的使用者學習記錄數據表之一范例。
圖5為圖1學習分析系統(tǒng)的題目數據庫。
圖6為圖1學習分析系統(tǒng)的操作流程圖。
圖7為修改過后的使用者學習記錄數據表。
請參考圖1。圖1為本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12及電腦10的功能方塊圖。本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12在電腦10上執(zhí)行，其可用來分析使用者的學習成績。電腦10包含有存儲器14，用來存儲數據及程序；一處理器16，用來執(zhí)行存儲于存儲器14內的程序；一輸入裝置18，電連接至處理器16，用來接收使用者的輸入數據，以及一顯示裝置20，電連接于處理器16，用來對使用者顯示影像數據。學習分析系統(tǒng)18包含有一數據庫22，一介面程序24，一學習分析程序26，一學習要點表28，以及一使用者學習記錄數據表30，都存儲在電腦10的存儲器14中。
數據庫22包含有多個問題及各個問題的答案，其中每一問題均對應于至少一種學習要點。介面程序24是用來依據一預定的選擇方式在數據庫22中選出一個或一個以上的問題作為問題組并將其顯示于顯示裝置20上，然后再利用輸入裝置18來接收使用者對各個問題所做的輸入。學習分析程序26是用來將使用者對各個問題所做的輸入與各個問題的答案做比較，并依據各個問題的比較結果以及各個問題所相對應的學習要點來分析使用者對于各個學習要點的學習成績。學習要點表28是用來存儲各個學習要點的數據。使用者學習記錄數據表30則是用來記錄使用者對于各個學習要點的學習成績。
數據庫22內所存的問題是依據不同的學習要點來分類，以使介面程序24或使用者可依據不同的學習要點來選擇所欲測試的問題。每一問題可為一是非題或選擇題，也可為其他多種不同的題型，如填空、改錯等，而每一問題的可能答案均對應于至少一個學習要點。學習分析程序26則依據每一問題的可能答案及各答案相對應之學習要點來分析使用者對各個問題所做的輸入，其中并包含一權值統(tǒng)計模給27，以依據一組預定的要點指標來統(tǒng)計該使用者對于各個學習要點的要點權值計算量，并對不同學習要點的要點權值計算量加以排序，以供使用者可針對不熟悉的學習要點加以反復學習，以達到較佳的學習效果。
請參考圖2及圖3。圖2為圖1學習分析系統(tǒng)12中所述的學習要點之一范例，在此范例顯示出英文文法中的名詞以及與名詞有關的各個學習要點。圖3為圖2所示的學習要點所組成的學習要點表28，在電腦10的存儲器14中各個學習要點的相關數據是以學習要點表28的型式來存儲。圖2顯示每一學習要點都包含有一個要點識別碼32以及要點名稱34。例如文法中的學習要點“名詞”的要點識別碼為P08，而其要點名稱即為“名詞”。一個學習要點可以有多數個相關的子學習要點，例如學習要點“名詞”有八個子學習要點31，即P081至P088，而學習要點“名詞片語的句法功能”則有五個子學習要點33，即P0831至P0835。
圖3顯示了學習要點表28包含有多數個項目(entry)35、37等，每一個項目35或37是用來記錄一個學習要點的各個相關數據，這些相關數據包含有每一學習要點的要點識別碼32、上一要點識別碼36、要點名稱34以及要點注解38。上一要點識別碼36是用來記錄每一個學習要點在圖2的樹狀結構中的上一層學習要點，例如學習要點“名詞片語”的要點識別碼32是P082，而它上一層學習要點的要點識別碼32則是P08，而要點注解38則是此一項目35或37的要點的具體注解，可包含此一學習要點的一般用法、特殊用法或容易出錯之處答應注意事項。
請參考圖4，圖4為圖1所示的使用者學習記錄數據表30之一范例。使用者學習記錄數據表30是使用者在操作本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12的相關學習歷史數據，不同的使用者即對應有不同的使用者學習記錄數據表30。此一學習記錄數據表30是由圖3的學習要點表28演化而來，其亦包含有多數個項目39、40等，每一個項目39或40代表此一使用者曾經練習過的學習要點，每一個項目包含有多數個欄位，以記錄此一使用者針對此一學習要點的學習成績的相關數據。前四個欄位和圖3的學習要點表28相似，分別為要點識別碼41、上一要點識別碼42、要點名稱43以及要點注解44；此外還有用來計算要點權值計算量50之一組要點指標，也就是將每一學習要點對使用者的難易程度做一量化的計算，進而可對不同的學習要點進行分類和排序。本實施例中，要點權值計算量50則包含了五個部分來依據某一比例計算此一項目的要點權值。
以下則將圖4的要點權值計算量50的作用做進一步的說明。要點權值計算量50包含了標示45、第一計數器46、第二計數器47、時間48和累計49等五個部分。標示45用來表示當此一要點出錯后，使用者事后是否利用介面程序24叫出存儲于要點注解44中有關此一要點的詳細具體說明，如果使用者看過了要點注解44，則此一標示62被設定為0，否則為1；第一計數器46則是計算此一要點在使用者使用本學習分析系統(tǒng)12的過程中共出現或已被練習的次數；第二計數器47則用來計算此一過程中此一要點出錯的次數，利用第二計數器47除以第一計數器46則可表示此一要點的出錯率；時間48是用來記錄此一要點最近一次出錯的時間，此一時間48可與使用者目前操作本系統(tǒng)12的上機時間作一比較，兩者愈接近則表示使用者在短時間內對同一要點已發(fā)生至少兩次出錯的現象，也就表示對此一要點的了解掌握較差；累計49是用來記錄使用者到目前為止對此一要點練習的過程中連續(xù)出錯的次數，每連續(xù)做錯一次其值就增加一，有一次做對就設回為零，此一值愈大也同樣表示使用者對此一要點的了解掌握愈差。利用上述的各部分并依據某一比例即可計算出此一項目的要點權值。若使用者練習不只一個學習要點，則可能會有多個類似上述針對不同項目的要點權值被統(tǒng)計出來，于是就可以依據其權值大小加以排序，將其較不熟悉的學習要點顯示出來，或在下次練習時再度加強練習。
請參考圖5。圖5為圖1學習分析系統(tǒng)12的題目數據庫22的數據結構。數據庫22包含有不同的問題型態(tài)，可以是是非題、選擇題、填空題、改錯題題型等，以不同的題型識別碼58加以區(qū)別。每一種題型之下可以有多數個問題，以不同的問題識別碼53加以區(qū)別。每一個問題識別碼53均相對應于一個問題，其內包含有每個問題的題目內容54，問題相對應的學習要點數據55，以及問題的答案數據56。學習要點數據55內含有該問題所有相關的學習要點的要點識別碼，而答案數據55則包含正確及每一個可能的錯誤答案及各個答案相對應的學習要點的要點識別碼。學習要點數據55內所含的要點識別碼是答案數據56所有學習要點的要點識別碼的集合。答案數據56是用來分析使用者在回答一個問題時，其是否了解與該問題相關的各個學習要點。使用者所回答的所有答案，包括正確及錯誤的答案，都可以用來分析使用者對各個學習要點的了解程度。
當使用者利用學習分析系統(tǒng)12進行測驗時，介面程序24會依據一個預定的選擇方式在數據庫22中選出一個問題組，并將其顯示于顯示裝置20上。介面程序24可依據使用者的輸入數據或是使用者學習記錄數據表30內的記錄來由數據庫22中選出問題紐；介面程序24亦可將學習要點表28內的各個學習要點顯示在顯示裝置20上，然后由使用者來選出所欲測試的學習要點，此時介面程序24即可依選出的學習要點來選擇問題組。當問題組被顯示于顯示裝置20后，使用者會由輸入裝置18輸入各個問題的答案。
當使用者輸入各個問題的答案后，介面程序24會啟動學習分析程序26并將問題組以及答案交給學習分析程序26以進行分析。學習分析程序26會利用問題組內各個問題的識別碼53來搜索數據庫22以找出各個問題的答案數據56，然后再將使用者對各個問題所輸入的答案與各題的答案數據56相比對以了解使用者的答案是否正確，而使用者所輸入的所有正確或錯誤的答案都可以依據答案數據56的內容來分析使用者對于各個相關的學習要點的了解程度。最后學習分析程序26會依據這些相關的學習要點并啟動權值統(tǒng)計模組27來做統(tǒng)計，就可以得到使用者對于各個相關的學習要點的學習成績，并由介面程序24顯示一份學習成績分析報告在顯示裝置20上，而這些統(tǒng)計出來的學習成績則會被記錄在使用者學習記錄數據表30中。
請參考圖6。圖6為圖1學習分析系統(tǒng)12的操作流程圖，學習分析系統(tǒng)12的操作流程60包含有下列步驟步驟61學習分析系統(tǒng)12開始操作；步驟62介面程序24選出問題組并將其顯示在顯示裝置20上；步驟63輸入裝置18接收各個問題的答案；步驟64介面程序24啟動學習分析程序26并將問題組以及答案交給學習分析程序26以進行分析；步驟65學習分析程序26啟動權值統(tǒng)計模組27，以依據相關學習要點進行統(tǒng)計，并得到對于各個相關的學習要點的學習成績；步驟66將學習成績記錄于使用者學習記錄數據表30中；
步驟67介面程序24在顯示裝置20上顯示一份學習成績分析報告；步驟68是否繼續(xù)操作學習分析系統(tǒng)12以進一步練習？若是，則跳回步驟62；步驟69結束并退出學習分析系統(tǒng)12。
學習分析程序26不但可以依據使用者所輸入的答案正確與否，來分析出使用者對于各個相關的學習要點的了解程度，也可以依據每一學習要點的學習時間，以及每一學習要點的出錯頻率，來加以分析、統(tǒng)計，以得到使用者對于各個相關的學習要點的學習成績。
以下的范例是說明使用者學習記錄數據表30的修改和學習要點權值的計算方法首先介面程序24從數據庫22取出問題給顯示于顯示裝置20上，使用者由輸入裝置18輸入答案后，即記錄其答案與相關學習要點碼至存儲器14中，并交由學習分析程序26以進行分析。例如題目為Mary is()I speakto.
當使用者練習此一“名詞片語作受詞”的文法練習題，并決定輸入答案為“who”時，表示使用者此題出錯，因正確答案為“whom”，于是學習分析程序26會尋找此一使用者的使用者學習記錄數據表30，并檢查其中是否有“名詞片語作受詞”之項目40，如果已存在則表示此一使用者曾對此一學習要點加以練習，便可直接對此項目40的不同欄位進行更新，以記錄使用者最新的學習成績；如果此一項目40不存在便會新加入“名詞片語作受詢”的項目40，以顯示使用者對此一學習要點已經加以練習，同時也對相關欄位進行記錄。當然，使用者練習要點識別碼為P0832“名詞片語作受詞”的文法時，也就表示其同時在練習P083“名詞片語的句法功能”及P03“名詞”」等部分，如果在使用者學習記錄數據表30中原本沒有這些項目存在，就會被增加進去，圖4為說明方便起見僅列出項目39、40，并未列出使用者學習記錄數據表30中所有的項目。
請參考圖7并配合圖4。圖7為圖4的使用者學習記錄數據表30經過使用者練習上述題目后加以修改的結果。假設圖4為使用者練習之前的學習成績，與圖7的相對應攔位做一比較，由于使用者對于P0832“名詞片語作受語”此一學習要點的問題答錯，因此在圖7所示項目40及其上一層學習要點項目39的相關欄位必須加以更新，欄位71、76都被設為1，直到使用者利用介面程序24將相關要點注解44閱讀過后才會被設為0，欄位72、77中數值都增加一以顯示相關學習要點披練習的總次數，欄位73、78中數值也都增加一以顯示相關學習要點被練習時答錯的總次數，欄位74、79同時更新為使用者練習的最新時間，欄位75、80則依據此一學習要點被連續(xù)答錯的最大次數而加以更新，因此比較圖4及圖7相關欄即可得知使用者對某一學習要點在學習歷史過程中的變化，同時也就可以就這些要點指標的變化情形將學習要點0832“名詞片語作受詞”的要點權值計算量50作一計算。就上述使用者學習記錄數據表30中所呈現的相關欄位，人們可以定出決定要點權值計算量50大小的相關因素，某一學習要點的要點權值計算量50愈大，則表示使用者對此一學習要點愈不熟悉，其可包含下列部分(1)出錯處是否加以復習，已復習表示會增加熟悉度，相反地未復習表示較不熟悉，可從標示45顯示的狀態(tài)(0或1)看出；(2)總出錯率，總出錯率低表示對此一學習要點較熟悉，反之則表示較不熟悉，可利用第二計數器47除以第一計數器46表示出其大小；(3)出錯頻率，可設定由目前往前算起某一時間范圍內出錯的次數，或如本實施例的做法記錄下某一要點最近一次出錯的時間，此一時間可與使用者目前出錯的時間作一比較，兩者愈接近則表示使用者在短時間內對同一要點再度出錯，也就是顯示其出錯頻率較高或對此一要點較不熟悉，反之則較熟悉。計算出錯頻率高低所需要的數據可從時間48欄位中得知，當然時間48欄位所記錄的數據也可以視需要以小時或分、秒為時間計算的最小單位，不一定以本實施例舉例的年、月、日為限；以及(4)連續(xù)出錯次數累計，到目前為止對某一學習要點連續(xù)出錯的次數越多，則表示使用者對此一要點一直不了解，熟悉度也較差，反之則較熟悉，其和總出錯率或出錯頻率所代表的含意有所不同，出錯不一定代表不會，可能只是粗心大意所致，不過一旦是連續(xù)出錯時，則表示是真正不懂而非粗心，故此一值愈大則表示使用者對此一要點愈不熟悉。
權值統(tǒng)計模組27利用上述四部分加上不同比重可得出某一要點的要點權值計算量50。此一比重的分配可視使用者需要而加以不同變化，但由于本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12的設計目的，是希望藉由分析使用者在學習某一項知識或技藝的過程中，特別搞出其不熟悉或較難掌握的部分加以反復練習，直到其融會貫通，因此在訂定權值的比重時，建議由大到小依次為(4)連續(xù)出錯次數累計，(3)出錯頻率，(2)總出錯率，(1)出錯處是否加以復習，例如可分別配以35％、30％、20％、15％。連續(xù)出錯表示始終還未弄懂，是最需要加強練習的部分；最近以來出錯的頻率較高或距離上次出錯的時間間隔很短，也可能表示此一學習要點難度較高需要多加練習；總出錯率較高則表示相較于其他學習要點而言，對此一學習要點較無法掌握或較不熟悉；出錯處如果未加以復習當然下次還有可能出錯，但是比起前述幾項和使用者是否真正了解的關聯(lián)度就小了很多。
如果要點權值計算量50以1與0作為評估使用者完全不了解與完全了解的標準，則不同學習要點即可依其相對應的要點權值計算量50由大到小做一排序，愈大者表示愈需加強練習。在實際上操作時，可以設定某一學習要點的要點權值計算量50如果大于一指標值K時，就會顯示一應該再加強訓練的訊息給使用者，使使用者知道自己在這一個學習要點上相較于其他學習要點而言學習成績較差，需要再加強訓練，指標值K的設定取值范圍在0與1之間，K設定越接近于1，符合需要再加強的學習要點數目越少，表示標準越寬松，而K設定越接近于0，符合需要再加強的學習要點數目越多，也就表示標準越嚴謹，當然此一指標值K是可因需要而異，或可依據經驗法則加以歸納得出，一般建議是介于0.2與0.4之間。就如同本實施例對于計算要點權值計算量50所提出的四個部分只是一種建議，其他設計者實可就本發(fā)明的精神找出其他相關的因素加以量化加入要點權值計算量50的計算中。
另外，本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12可置于網絡上，讓使用者可以上網學習，而每一使用者的學習成績可以經由網絡來互相交流。其中，數據庫22及學習要點表28可為網絡型數據庫，并且可從網上更新。
相較于已知學習系統(tǒng)，本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12可藉由學習分析程序26來分析出使用者對各個相關的學習要點的學習成績，因此可以清楚地知道自己的學習成績如何，以及需要加強練習的學習要點在哪里。此外，記錄在使用者學習記錄數據表30內的學習成績也可以被用來做為下一次測驗時選擇問題組的參考。因此，本發(fā)明學習分析系統(tǒng)12可針對使用者的學習狀況來安排適合的學習進度與內容，提高使用者的學習效率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做等效變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利的保護范圍。
權利要求
1.一種可在電腦執(zhí)行的學習分析系統(tǒng)，用來分析使用者的學習成績，所述電腦包含有存儲器，用來存儲數據及程序；一處理器，用來執(zhí)行存儲于所述存儲器內的程序；一輸入裝置，電連接所述處理器，用來接收所述使用者的輸入數據，以及一顯示裝置，電連接于所述處理器，用來對所述使用者顯示影像數據；該學習分析系統(tǒng)包含有數據庫，存儲于所述存儲器中，其包含有多個問題及各個問題和答案，每一問題均對應于至少一種學習要點；介面程序，存儲于所述存儲器中，用來依據一預定的選擇方式在所述數據庫中選出至少一個問題，將各個選出的問題顯示于該顯示裝置上以便該使用者得以進行測驗，以及由所述輸入裝置來接收所述使用者對各個問題所做的輸入；學習分析程序，存儲于所述存儲器中，用來將該使用者對各個問題所做的輸入與各個問題的答案做比較，并依據各個問題的比較結果以及各個問題相對應的學習要點來分析該使用者對于各個學習要點的學習成績；以及使用者學習記錄數據表，存儲于所述存儲器中，用來記錄使用者對于各個學習要點的學習成績。
2.如權利要求1的學習分析系統(tǒng)，其特征在于，每一問題可為一是非題或選擇題，而每一問題的可能答案均對應于至少一個學習要點，而所述學習分析程序即依據每一問題的可能答案及各答案相對應的學習要點來分析所述使用者對各個問題所做的輸入，并統(tǒng)計該使用者對于各個學習要點的學習成績。
3.如權利要求2的學習分析系統(tǒng)，其特征在于，所述學習分析程序包含權值統(tǒng)計模組，以依據一組預定的要點指標來統(tǒng)計該使用者對于各個學習要點的要點權值計算量，并對不同學習要點的要點權值計算量加以排序，以便使用者可針對不熟悉的學習要點加以反復學習。
4.如權利要求1的學習分析系統(tǒng)，其特征在于，所述數據庫內所存的問題依據不同的學習要點來分類，以使所述介面程序或使用者可依據不同的學習要點來選擇所欲測試的問題。
5.如權利要求4的學習分析系統(tǒng)，其特征在于，某些學習要點具有多個子學習要點，而且每一子學習要點均包含有至少一個相對應的問題。
6.如權利要求1的學習分析系統(tǒng)，其特征在于，還包含有學習要點表，用來存儲每一學習要點的要點識別碼及要點名稱，而在所述數據庫中，每一問題相對應的各個學習要點是以其要點識別碼的形式來存儲。
7.如權利要求1的學習分析系統(tǒng)，其特征在于，所述學習分析系統(tǒng)依據下列步驟進行分析(1)啟動所述介面程序，依據一預定的選擇方式在所述數據庫中選出至少一個問題顯示于所述顯示裝置上；(2)由所述輸入裝置來接收該使用者對各個問題所做的輸入；(3)啟動所述學習分析程序，用來將該使用者對各個問題所做的輸入與各個問題的答案做比較，并依據各個問題的比較結果以及各個問題相對應的學習要點來分析該使用者對于各個學習要點的學習成績；以及(4)將學習成績記錄在該使用者學習記錄數據表中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可在電腦上執(zhí)行的學習分析系統(tǒng),分析使用者的學習成績。電腦包含有存儲器、處理器、輸入裝置和顯示裝置。學習分析系統(tǒng)包含有數據庫,其包含有多個問題及各個問題的答案,每一問題均對應于至少一種學習要點,介面程序用來于數據庫中選擇出至少一個問題并接收使用者對各個問題的輸入,學習要點表用來存儲學習要點,學習分析程序用來分析使用者對各個學習要點的學習成績,以及使用者學習記錄數據表,用來記錄學習成績。
文檔編號G06F17/00GK1268707SQ9910418
公開日2000年10月4日 申請日期1999年3月24日 優(yōu)先權日1999年3月24日
發(fā)明者邱全成, 韓軍, 高楊 申請人:英業(yè)達集團(上海)電子技術有限公司