专利名称：多维线上学习测验之智能型评估与导引系统的制作方法
技术领域：
本发明系为一种智能型线上学习评估系统及方法，特别是指一种利用多维学习数据库设计，作为评估标准，用以分析使用者之一连串测验结果的成绩，在查询条件为科目、年级、单元、题型、期间或使用者自定的重要参数之下，提供智能型分析，并予以使用者评语与建议、学习盲点的诊断，系统利用网页精灵的虚拟导师，执行正确学习方向的导引，提供线上学习领域中，更贴切、更有特色与价值的智能型评估分析与导引系统。
2、背景技术鉴于线上教学系统已能达到因时因地制宜，但因材施教是数千年来教育不变的理想，也是解决学习障碍的重要方法，所以适性化教学是线上学习系统中重要的一环。将教材与测验予以适性化整合，让每位学习者获得适合自己的教材与练习测验，经由反复自我学习与练习而渐入佳境。
由于课程的学习需要不断的练习，但是光练习无法得知是否真的已经学会，所以必须经过测验，且由测验的成绩可以督促使用者，然而目前并无智能型学习成绩之评估软件，使用者根本无法了解自己的学习盲点，也无法提供自动学习导引的功能。
习知线上测验与评鉴系统，皆着重于试题管理与成绩统计，例如2001年10月21日公开的公告号为TW00460820，名为″线上学习成果评鉴系统及其方法″，即揭示1种包括题库管理装置、试卷命题装置、线上测验装置，与测验分析装置等的线上学习成果评鉴系统，另有些着重于信息交换与媒合功能，例如2002年6月1日公开的公告号为TW00489291，名为″使用学生对家庭教师媒合服务之互动线上学习″，即揭示一种自动地选出一位具资格家庭教师以协助学生的方法。习知这些线上测验系统仅提供试题管理、基本排行榜分析与个人成绩统计，或具资格家庭教师媒合服务。然而，在这一些互动过程中，显然无法有效诊断使用者学习盲点与提供自动化的虚拟教师，导引使用者进入重点学习，达到事半功倍的成效。
因此，本发明即针对上述之需求，乃特潜心研究并配合学理之运用，提出一种多维参数的学习系统之题库测验方法，并提供一成绩评估的方法与学习导引之系统，设计合理且有效增进学习效果之发明。
3、发明内容鉴于上述习知技术之种种缺点，本发明之主要目的系利用多维题目数据库，预先设定多种学习评估的参数及辅助索引文件，给予使用者施测，施测结果皆记录于使用者学习记录数据库，透过统计与分析学习记录的结果，所有统计资料均储存于学习统计数据库。透过多维数据库与多重坐标交叉查询设定，例如查询条件为科目、年级、单元、期间、题型或各种使用者自订的重要参数，提供智能型分析，予以使用者学习盲点分析，并有网页精灵的学习导引功能等模块所建构成有完整性的学习评估与分析系统。
本发明包括有(1)多维题目数据库，(2)学习成绩数据库，(3)线上自动测验系统，(4)智能型学习成效分析系统，(5)网页精灵导引系统等模块所组成，系统人员可透过多维题目数据库系统输入题目，并建立完整索引系统，使用者透过线上自动测验系统进行远程考试，考试过程的活动记录与成绩累计于学习记录数据库，之后使用者再透过智能型学习成效分析系统了解自我的学习盲点与欲加强的项目，另透过网页精灵的导引系统，如互动桌面或网页精灵的方式，随时随地提出警示讯号，导引使用者进入正确的学习方向。
本系统利用网页(Web)技术与全球信息网(world wide web)的相关环境实施，故使用者可透过网际网络(Internet)随时随地进行测验，利用资料探勘(DataMining)的技术，进行学习成效分析，由统计资料与分析报表让使用者了解自我的学习盲点、已加强区、未加强区与待加强区，透过系统的辅助，使用者能清楚了解往后的学习重点，让学习活动能有事半功倍的成效，另系统依据使用者的学习进度与历史学习成效等资料，再透过系统常驻计算机的网页精灵，提供随时随地学习导引，提醒使用者应加强与注意的学习主题，主动警示使用者应用心处，提供计算机系统中的虚拟导师。
请参照「图1」，为本发明实施之系统架构图。本发明系一种测验及成绩评估与导引系统。包括有多维题目数据库、实时线上测验、学习记录数据库、弹性化多重坐标交叉查询条件设定、智能型分析，与导引系统等六个模块，说明如下一多维题目数据库10，如图2所示，由科目、等级、单元、章节、题型、重点分析参数、题目特殊属性参数所组成之游戏评量。其中科目，以国内小学课程为例，可区分为国文、数学、自然、综合及英文；等级，则可依照目前国内的年级区分，共1~6个年级；而每个科目，再细分出各大类，如图18。题型有选择题、是非题、填充题、互动游戏题等。
一实时线上测验20，在网络上自动化考试，由多维题目数据库10，选取题目进行测验，再将学习成绩累计至学习记录数据库30。
一学习记录数据库30，如图3所示，有累计使用之时间(依科目)、累计使用之次数(依科目)、总成绩(依科目)、平均成绩(依科目)、每次平均时间(依科目)、各单元成绩，和各种分析属性成绩的记录。
一弹性化多重坐标交叉查询条件设定，如图4所示，条件有科目、年级、单元、题型、期间、重点分析参数和特殊属性等。使用者透过查询条件设定，订定下一阶段智能型分析的范围，使用者可巨观了解问题全貌，也可聚焦于某一特定问题的细节，让使用者可多角度、不同深浅远近的了解问题点与学习盲点。
一智能型分析，如图5所示，此子系统为本系统的重心，因数据库架设于开放的网际网络上，学生来源为全球各地，故分析主体可巨观以全球或全国，或某地的学生成绩进行排行榜分析，成绩落点分析，也可聚焦于个人的某科、某单元、某时间段、某重要参数、或某特殊参数进行成绩统计分析、成绩比较分析、成绩进退步分析、与加强区分析，如此，可预测使用者学习趋势，包括个人成绩统计分析(依等级、期间)，如图6、个人成绩比较分析(依等级、期间)，如图7、成绩进退步分析(依科目、单元)，如图8、全国成绩排行(依科目、地区、等级、单元、日期)，如图9、上网时间统计(依科目、地区、月份)，如图10、成绩与时间分析(依科目、地区、年度)、落点分析(依科目、地区、等级、单元、日期)，如图11学习盲点分析、学习属性分析，和加强区分析(依科目、地区、等级、单元、月份、使用者自订重点分析参数，或特殊属性参数)，如图12加强区分析又细分为欲加强区、已加强区及待加强区，导引使用者制定有效率的学习计画。例如学习光谱图，红色代表欲加强区，蓝色代表已加强区等。
一导引系统，利用智能型分析技术，明显标示使用者待加强学习项目，再利用Flash动画所制作之网页精灵，如图13所示，精灵利用多媒体去背的技术可常驻于使用者计算机桌面上，利用此网页精灵，提供网络上虚拟导师的功能，系统利用从智能型分析单元所收集的资料，了解使用者学习盲点与欲加强区(如图14所示)、待加强区等学习成果资料，网页精灵于计算机桌面上，与使用者互动，透过多媒体人性化的人机接口设计，让使用者觉得贴切，随时随地提醒使用者学习方针，是学生在网络世界上非常负责的虚拟导师。
本发明是运用在线上学习系统之测验中，作为成绩评估与分析，首先网络系统是由多维题目数据库所构成，其中区分科目、等级、单元、章节、题型、重点分析参数及题目特殊属性参数等部分，以国小教学为例，科目部分有国文、数学、自然、综合及英文。等级则可依照目前国内的年级区分，共1~6个年级。单元的分类，以国小课程为例，可区分为参照图18，每个科目中再细分出各大类。题型有选择题、是非题、填充题、互动游戏题等。重点分析参数，例如有属记忆、属推理、属逻辑分析、属归纳分析、属创意性、属手眼协调等。题目特殊属性参数，以打字训练为例，属左手或右手的某一支手指(如「图15」)、键盘各行与列的分析设定(如「图16」)。
在分析方面，分为单元分析及个人分析。所谓单元分析是依照题库中的分类为准则，在此单元中使用者可与全国使用者作比较，使用者可以得到排名、所处比率位置、分数平均表等；个人分析则包含了个人学习纪录、各科目的成绩总表、各科目中各单元的成绩总表、各科目使用时间量等等。表格可以图标表示并可让使用者自行选择，目前图标可支持圆饼图、长条图、曲线图等等(包含2D或3D的图标)。以打字训练为例，如「图17」颜色光谱图，以不同的色块来标示打字时加强区分析，每个按键或每支手指除了成绩的分别外，亦可藉由颜色光谱图来显现某个键或某支手指的不足，明显的指示使用者欲加强区、已加强区和待加强区。
具体实施方式
本发明之评估系统的详细实施步骤，如下1)安装一个多维题目数据库于服务器中本多维数据库包含有各种参数的题库，例如有科目、等级、单元、章节、题型、重点分析参数与题目特殊属性参数等索引参数，提供统计分析让查询非常结构化的资料仓储。
2)建立一个学习记录数据库于服务器中，此数据库会记录使用者一连串的测验结果，包含有累计使用之时间、累计使用之次数、总成绩、平均成绩、每次平均使用时间、各单元成绩与各种分析属性成绩。累计记录使用者学习成效于统计数据库中，将记录于学习数据库中之资料，透过统计与方析，将结果储存于学习统计数据库中，由此数据库，可得以下分析资料个人成绩统计分析、个人成绩比较分析、成绩进退步分析、全国成绩排行、上网时间统计、成绩与时间分析、落点分析、加强区分析、学习盲点分析与学习属性分析。
3)提供实时线上测验系统，可以在网际网络上自动化考试，系统并将考试活动的过程资料累计于数据库中，以利于往后系统分析所引用。
4)透过使用者端弹性化多重坐标交叉查询条件设定，其查询条件可以为科目、单元、等级、题型、使用者自订重点分析参数、特殊属性参数、起始日期、终止日期…等，这些条件，可以交叉设定，以查询出最有利于使用者的分析报告。
5)智能型分析个别学习盲点与欲加强、已加强、待加强的学习单元使用者施测后，所有的成绩与相关参数的记录，皆有利于智能型分析，使用次数愈多，则学习统计数据库的统计资料就愈大，此时，智能型分析的可信赖度就愈高。透过智能型分析，使用者可以了解个别的学习盲点，以及做弱点之补强，更可透过加强区的分析，自行安排加强补强之学习，可有效率的节省时间，并可达到事半功倍的成果。
6)网页精灵式的警示系统，利用精灵的互动，提供使用者正确学习方针，由计算机依据智能型分析，在加上精灵与使用者的桌面互动，随时随地提供使用者评估与建议，引导使用者正确与补强的学习方针。
6、图标简要说明图1多维线上学习测验智能型评估与导引系统的系统架构2多维题目数据库，有科目、等级、单元、章节、题型、题目特殊属性参数、重点分析参数…等索引文件图3学习记录数据库，累计各种学习活动过程的记录图4弹性化查询条件设定，可利用多维索引，弹性设定查询范围图5智能型分析系统，分析各种成绩排行榜、成绩落点与加强区、学习盲点分析图6个人成绩统计表图7个人成绩比较分析表图8成绩进退步分析总表图9全国成绩排行表图10上网时间统计表图11落点分析表图12加强区分析表图13虚拟导师示意图，点选桌面上虚拟导师可弹出学习板与网页精灵主选单图14网页精灵主选单，让使用者选择欲加强学习重点，导引正确学习方向图15打字训练之手指正确率分析16打字训练之键盘列正确率分析17打字训练之颜色光谱18小学科目与各单元列表范例7、主要组件标号多维题目数据库…………………………10实时线上测验……………………………20学习记录数据库…………………………30弹性化查询条件设定……………………40智能型分析………………………………50导引系统…………………………………60
权利要求
1.一种线上学习评估与导引方法与系统，系应用于多维数据库储存装置上，透过累计线上学习历史与成绩记录，结合多重坐标查询与处理逻辑，达到个性化智能型的学习效果评估，并提供网页精灵之导引系统，该方法包括有下列模块(1)多维题目数据库，储存所有题目，并建立有效的索引数据(2)学习记录数据库，累计所有使用者学习过程的活动资料(3)自动线上测验系统，由题目数据库选取题目进行测验，并将学习成绩累计于学习记录数据库(4)透过使用者端弹性化多维交叉查询条件设定，选定分析的范围(5)智能型分析，全国性排行榜，与落点分析，以及个别学习盲点与欲加强、已加强、待加强的学习单元(6)网页精灵式的导引系统，利用精灵互动，提供使用者正确学习方针，是网络上的虚拟导师。
2.如申请专利范围第1项所述，具有结构化多维学习题目数据库，其中该题库透过一个自动转文件或后台管理系统输入接口建立题目与索引。
3.如申请专利范围第1项所述，具有多重坐标方便线上立即查询的个人学习历史记录与各单元成绩数据库，累计使用者各种学习活动，方便于分析单元，进行数据处理。
4.如申请专利范围第1项所述，具有线上实时测验之人机接口考试系统，可自动化提供线上考试，利用多媒体动画使线上测验能虚拟实际考试的情境。
5.如申请专利范围第1项或第3项所述，使用者端弹性化查询条件设定，其中该信息处理装置，可从桌上型计算机、手提电脑(NB)、个人数字助理(PDA)、行动电话、掌上型信息处理装置的组合中任意择一，设定下阶段分析的范围。
6.一种智能型学习分析方法，可预测使用者学习趋势，包括全国性成绩排行榜、成绩落点分析、或个人的成绩统计、成绩比较分析、成绩进退步分析、学习盲点分析，以供欲加强区、已加强区及待加强区，导引使用者制定有效率的学习计画。
7.如申请专利范围第6项所述之全国性成绩落点分析，显示使用者成绩于全国之排名，为线上实时考试重要相对成绩标示系统。
8.如申请专利范围第6项所述之加强区分析，利用颜色光谱图标学习盲点与欲加强单元。
9.一种网页精灵学习导引系统，利用第6项多种分析结果，明显标示使用者待加强学习项目，并利用网页精灵的方式常驻于桌面上，随时随地贴切的提醒计算机主人，正确的学习方向，是网络世界最有耐心的虚拟导师。
10.如申请专利范围第9项所述之网页精灵，包括利用去背技术，常驻于计算机系统桌面上，实时按需求与使用者互动。
全文摘要
本发明揭露一种智能型线上学习评估与导引系统及方法，利用多维学习数据库设计，累计执行学习成绩记录，多重坐标查询设定，达成个性化与智能型学习成效分析，可实时诊断欲加强区，已加强区，待加强区等学习盲点，并利用网页精灵所设计的虚拟导师导引使用者朝向正确学习方向，达到事半功倍的效果。本线上教学学习网站，以动画游戏包装，其测验之题库，预先以科目、年级、单元、题型或使用自定的重要参数归类，并建立多维坐标索引文件方便查询，系统可透过弹性查询参数设定，可实时制作学习成效分析，诊断个别使用者学习盲点，并利用网页精灵警示系统不断提醒使用者，导引使用者正确的学习方向。
文档编号G06F17/00GK1584880SQ0315418
公开日2005年2月23日 申请日期2003年8月18日 优先权日2003年8月18日
发明者洪永城, 潘秋敏 申请人:杭州草莓资讯有限公司