專利名稱：一種個性化的早期教育系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字信號處理技術領域，更具體地說，涉及一種個性化的早期教育系統。
背景技術：
數據挖掘是從數據倉庫中發現并提取隱藏在其中的有用信息的一種新技術，它可以從大量的數據中抽取出潛在的、有價值的知識、模型或規則，有助于嬰童在茫茫的知識海洋中發掘依據天賦的成長趨勢，推薦已有的該學的知識，預測未來該學的教案。但是，對個性化早教領域中的“目的個性化”、“過程個性化”、“結果個性化”和“前提個性化”要求，目前沒有直接對應的數據挖掘系統。國際個性化教育協會定義的個性化教育的四大要素是(I)前提個性化-得到個 性化的教育的切入點；(2)目標個性化-早教老師或家長能夠正確地確定孩子成長的下一個目標；(3)過程個性化-每天都該學習什么、怎么學；(4)結果個性化-每個孩子在每個階段學習的結果的差異化。如果能讓0-6歲的學前嬰童能在6年中得到完整地個性化、啟發式教育，就能達到個性化潛能開發，最大化地培育嬰童的創造性能力。而這么多個性化帶來的是巨大的工作量，早教老師和家長客觀上以人力根本無法實現這么強大的工作負擔，從而也就無法實現個性化教育的規模化和產業化。
發明內容
有鑒于此，本發明實施例提供一種個性化的早期教育系統，其供所有的早教機構和家長用于個性化早教，通過對嬰童的肢體語言和思維語言進行分析，通過實時的、精準的深度挖掘，按照嬰童的喜好和天賦，即時向嬰童提供個性化教案和學習內容的增值服務。本發明實施例提供一種個性化的早期教育系統，包括包括體感捕捉模塊、語音采集模塊、圖形采集模塊、文字內容采集模塊、互動顯示屏、智能分析識別模塊、內容過濾分類模塊、嬰童喜好天賦數據庫、嬰童行為數據庫、教案內容知識庫、線下教案內容源、數字圖書館、線上內容；所述體感捕捉模塊，是針對0-2歲的嬰童，著重在捕捉和監控嬰童的身體行為，體感捕捉模塊根據嬰童的動作，與嬰童交互，通過對嬰童的肢體動作進行分析識別，與嬰童行為數據庫進行匹配。所述語音采集模塊，是針對3-4歲的兒童，采集嬰童的發音，與嬰童交互，通過智能分析識別模塊對嬰童的聲音進行識別，與嬰童行為數據庫進行匹配。所述圖形采集模塊，是針對5-6歲的兒童，捕捉兒童的繪畫，通過圖形識別技術，了解嬰童的思維，與嬰童行為數據庫進行匹配。所述文字內容采集模塊，是針對5-6歲的兒童，捕捉其書寫的文字，通過語義分析技術，了解嬰童的思維，與嬰童行為數據庫進行匹配。所述互動顯示屏，是嬰童與早教系統、其他嬰童和早教專家的視覺互動的界面。
所述智能分析模塊，對采集的數據進行智能分析，并對不同媒體的教案內容進行個性化推薦。由于教案內容來自于不同的媒體，例如視頻、兒歌、動漫、電子書等不同的媒體，智能分析識別模塊進行跨媒體的智能關聯性推薦和檢索。所述內容分類過濾模塊，對多源頭的教案進行內容過濾和根據嬰童行為、天賦喜好自動分類。教案的內容來自于線上和線下的內容源，包括線上的各種有益的知識、線下合作的各種教案以及數字圖書館內館藏的各 種有益于嬰童學習的知識。所述嬰童喜好天賦數據庫，偏重于嬰童的腦力思維，將嬰童平時的喜好和天賦進行積累、記錄，以便用于數據挖掘或者查詢匹配。所述嬰童行為數據庫，偏重于嬰童的肢體行為，是對嬰童的各種肢體行為予以記錄的數據庫。所述教案內容知識庫，是對學前嬰童的教案的元知識和教案的總匯。所述線下教案內容源，是早教專家預先整理好的教案庫。所述數字圖書館，是指橫向合作的各類數字圖書館館藏教案庫。所述線上內容，是指互聯網上新鮮的實時內容。優選的，所述的個性化教案的生成過程是自動的對非結構化信息的抽取。優選的，所述的個性化教案的生成過程中的關聯信息搜索是對線上實時信息的搜索與線下數據源的搜索并發，而且自動融合匯總。優選的，所述的個性化教案的生成過程中所使用的數據倉庫與互聯網有著不間斷的自動追蹤和自動更新。優選的，所述的個性化教案的生成過程是依據互動的嬰童的肢體語言和思維語言希望指定的學習內容、學習時長和學習方式。優選的，所述的個性化教育的人機互動是嬰童的肢體、語音、書寫、繪畫的融合方式。優選的，所述的個性化教育的過程也是具備同樣愛好和天賦的嬰童之間形成同好社區的方式。優選的，在每個個性化教育周期內，早教專家可以對嬰童喜好與天賦數據庫進行人工分析和維護，并對每個嬰童得出該周期內的行為分析報告。優選的，所述的個性化教育的呈現平臺網絡包括互聯網、局域網、無線網絡、廣播電視網，呈現的載體包括電腦、手機、PDA。同現有的早教技術相比，目前的早教系統主要有以下幾種類型。(I)卡片機。該系統通過固定的一套卡片，讓嬰童將卡片插入插槽，機器隨即發出聲音或者呈現教案內容。這類早教系統沒有和嬰童進行實時交互，也沒有智能分析后臺，從而無法挖掘嬰童的喜好和天賦。任憑嬰童插卡，無法因才施教。(2)類卡拉OK機。該系統通過一個類似卡拉OK的麥克風，讓嬰童歌唱，然后通過卡拉OK打分算法，給予分數。或者對著麥克風講故事。這類早教機首先需要嬰童握住一個麥克風的手握力和對準麥克風說話的能力，要求嬰童在2歲以上甚至三歲以上。其二，長期手握麥克風唱歌會將嬰童引向歌唱的方向，與教育和學習存在偏差。(3)卡通外觀的電腦。這類早教機本質上是無法進行復雜運算的配置比較低的電腦，內存有一些教案，通過類似一個軟件的操作界面，進行內容的播放。該方法(裝置)要求嬰童至少具有操作按鈕的能力。其二，該方法(裝置)的程式比較固定，每個按鈕基本對應固定的內容。不會根據嬰童自身的喜好自動地個性化地變換內容。(4)點讀機。這類早教機是將教材固定放置在一個大小合適的面板上，每個學習的內容的位置都做了位置標記，當點讀筆點中某一個位置時，該位置坐標信號傳遞到電腦主機，主機根據位置坐標匹配出該位置所對應教材的內容，通過電腦發聲進行教育。這類早教機是根據固定的一套教材，所有的嬰童都按照這一套教材點擊位置，沒有因才施教。其二，該方法(裝置)也沒有對兒童的思維進行分析，從而沒有挖掘該嬰童的喜好和天賦，不屬于個性化、啟發式教育。其三、該早教機是屬于應試教育的范疇，與個性化教育追求的啟發式、培育創意和創造型思維的定位不同。本發明提供的技術方案通過捕捉嬰童的行為(肢體方面)和思維(精神方面)數據，通過智能分析技術，投其所好地進行知識傳遞，解決個性化教育的“目的個性化”、“過程個性化”、“結果個性化”和“前提個性化”。該方案讓早教老師真正實現原來人力不能及的“個性化”的輔導工作。以往，早教老師根本無法對每個孩子進行真正的一對一個性化輔導。該早教方案讓0-6歲的學前嬰童能在完整的6年中每周都得到個性化、啟發式教育。因為 投其所好，就能培養嬰童愛學習的習慣。同時，該方案開發了嬰童的肢體語言、五官交互能力、圖像思維和文字思維能力，不僅僅是左腦和右腦的同步開發，也是體力和智力的同步開發，所以達到嬰童的個性化潛能開發，最大化地培育嬰童的創造性能力。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例提供的一種個性化的早期教育系統結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。首先對本發明提供的一種個性化的早期教育系統進行說明，參照圖I所示，所述系統包括體感捕捉模塊I、語音采集模塊2、圖形采集模塊3、文字內容采集模塊4、互動顯示屏5、智能分析識別模塊6、內容過濾分類模塊7、嬰童喜好天賦數據庫8、嬰童行為數據庫9、教案內容知識庫10、線下教案內容源11、數字圖書館12、線上內容13，通過和嬰童們(由14、16表示)和專家們(由15、17表示)交互使用。對于0-2歲的嬰童，由于嬰兒尚未具備發音、書寫和畫畫的能力，著重在捕捉和監控嬰童的身體行為，體感捕捉模塊I根據嬰童的動作，與嬰童交互，通過6對嬰童的肢體動作進行分析識別，與嬰童行為數據庫進行匹配，補充修正該嬰童的喜好天賦數據庫8，然后從教案內容知識庫10中調取教案內容或者寓教于樂的游戲通過5呈現給嬰童，嬰童在接收內容的同時可以產生其它的行為動作，系統按以上的流程產生對應的教案，教案可以是多媒體的動漫、兒歌、游戲、書法、視頻等。系統通過訓練嬰童的肢體動作，也可以形成條件反射，嬰童可以控制得到他想要的內容。對于3-4歲的兒童，由于兒童具備發音的能力，著重在捕捉其發音，系統通過語音采集模塊2根據嬰童的發音，與嬰童交互，通過智能分析識別模塊6對嬰童的聲音進行識另O，與嬰童行為數據庫9進行匹配，補充修正該嬰童的喜好天賦數據庫8，然后從教案內容知識庫10中將匹配的教案內容通過5呈現給嬰童，嬰童在接收內容的同時可以產生其它的發音，系統按以上的流程產生對應的教案，教案可以是多媒體的動漫、兒歌、游戲、書法、視頻等。系統通過訓練嬰童的發音，形成條件反射，控制得到他/她想要的內容。對于5-6歲的兒童，由于兒童具備書寫和繪畫的能力，著重在捕捉其文字和畫(涂鴉)，系統通過圖形采集模塊3和文字內容采集模塊4根據嬰童的書寫和繪畫，與嬰童交互，通過智能分析識別模塊6對嬰童的文字和繪畫，通過語義分析和圖形識別技術，了解嬰童的思維，與嬰童行為數據庫9進行匹配，補充修正該嬰童的喜好天賦數據庫8，然后從教案內容知識庫10中，將與語義類似的教案內容通過5呈現給嬰童，嬰童在接收內容的同時可以書寫其它的文字、描繪其它的畫，系統按以上的流程產生對應的教案，教案可以是多媒體的動漫、兒歌、游戲、書法、視頻等。系統通過訓練嬰童的文字表達和圖形表達，形成條件反射，控制得到他/她想要的內容。在每個個性化教育周期內，專家15會對嬰童喜好與天賦數據庫進行人工分析和維護，并對每個嬰童得出該周期內修正的分析報告。教案的內容來自于線上和線下的內容源，包括線上的各種有益的知識13、線下合作的各種教案11以及數字圖書館內館藏的各種有益于嬰童學習的知識12。由于內容來源多元，系統通過內容過濾分類模塊7對多數據源進行內容過濾和根據嬰童行為、天賦喜好進行基于主題追蹤的自動分類。嬰童喜好天賦數據庫8可以把具有類似喜好和天賦的嬰童自動組成社區，讓他們(由14、16代表)通過互聯網產生互動。智能分析識別模塊6對不同媒體的教案內容進行個性化推薦。由于教案內容來自于不同的媒體，例如視頻、兒歌、動漫、電子書等不同的媒體，智能分析識別模塊基于典型相關分析CCA方法挖掘不同模態之間的典型相關性，從而達到跨媒體的智能關聯性推薦和檢索。以上學前交互流程也可以在年齡段上重疊。比如一位3歲的嬰童，也可以使用原本著重給予0-2歲嬰童的體感控制，或者4歲的兒童也可以使用書寫控制。基于以上的流程，通過挖掘嬰童的肢體行為和腦力思維，實現了對0-6歲全程的嬰童的個性化知識傳遞，達到了 “目的個性化”、“過程個性化”、“結果個性化”和“前提個性化”，同時大大開發了嬰童的肢體語言、五官交互能力、圖像思維和文字思維能力，不僅僅是左腦和右腦的同步開發，也是體力和智力的同步開發。由于該系統同時基于嬰童的行為(肢體方面)和思維(精神方面)，能夠真正全面地掌握嬰童的整個成長細節，發掘每個嬰童的差異。基于這樣的差異，才能得到個性化的教育的切入點(前提個性化)。這些差異引導著早教老師或者家長能夠正確地確定孩子成長、的下一個目標(目標個性化)，每天都該學習什么、怎么學(過程個性化)，每個孩子在每個階段學習的結果也就差異化(結果個性化)。只有這樣的系統，才能實現國際個性化教育協會定義的四個個性化。這么多個性化帶來的是巨大的工作量，早教老師和家長客觀上用人力無法實現這么強大的工作負擔。通過該系統，就可以把早教老師和家長從這么繁重的工作中解脫出來。
以上所描述的系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種個性化的早期教育系統，其特征在于，包括包括體感捕捉模塊、語音采集模塊、圖形采集模塊、文字內容采集模塊、互動顯示屏、智能分析識別模塊、內容過濾分類模塊、嬰童喜好天賦數據庫、嬰童行為數據庫、教案內容知識庫、線下教案內容源、數字圖書館、線上內容； 所述體感捕捉模塊，是對于0-2歲的嬰童，著重在捕捉和監控嬰童的身體行為，體感捕捉模塊I根據嬰童的動作，與嬰童交互，通過對嬰童的肢體動作進行分析識別。
所述語音采集模塊，是對于3-4歲的兒童，由于兒童具備發音的能力，著重在捕捉其發音，根據嬰童的發音，與嬰童交互，通過智能分析識別模塊對嬰童的聲音進行識別。
所述圖形采集模塊，是對5-6歲的兒童，由于兒童具備繪畫的能力，著重在捕捉兒童的繪畫，通過圖形識別技術，了解嬰童的思維。
所述文字內容采集模塊，是對5-6歲的兒童，由于兒童具備書寫的能力，著重在捕捉其 書寫的文字，通過語義分析技術，了解嬰童的思維。
所述互動顯示屏，是嬰童與早教系統、其他嬰童或者早教專家的視覺互動的界面。
所述智能分析模塊，對采集的數據進行智能分析，對不同媒體的教案內容進行個性化推薦。由于教案內容來自于不同的媒體，例如視頻、兒歌、動漫、電子書等不同的媒體，智能分析識別模塊要進行跨媒體的智能關聯性推薦和檢索。
所述內容分類過濾模塊，對多源頭的教案進行內容過濾和根據嬰童行為、天賦喜好進行自動分類。教案的內容來自于線上和線下的內容源，包括線上的各種有益的知識、線下合作的各種教案以及數字圖書館內館藏的各種有益于嬰童學習的知識。
所述嬰童喜好天賦數據庫，偏重于嬰童的腦力思維，將嬰童平時的喜好和天賦進行積累、記錄，以便用于數據挖掘或者查詢匹配。
所述嬰童行為數據庫，偏重于嬰童的肢體行為，是對嬰童的各種肢體行為予以記錄的數據庫。
所述教案內容知識庫，是對學前嬰童的教案的元知識和教案的總匯。
所述線下教案內容源，是早教專家預先整理好的教案庫。
所述數字圖書館，是指橫向合作的各類數字圖書館館藏教案庫。
所述線上內容，是指互聯網上新鮮的實時內容。
2.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教案的生成過程是自動的對非結構化信息的抽取。
3.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教案的生成過程中的關聯信息搜索是對線上實時信息的搜索與線下數據源的搜索并發，而且自動融合匯總。
4.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教案的生成過程中所使用的數據倉庫與互聯網有著不間斷的自動追蹤和自動更新。
5.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教案的生成過程是依據互動的嬰童的肢體語言和思維語言而指定的學習內容、學習時長和學習方式。
6.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教育的人機互動是嬰童的肢體、語音、書寫、繪畫的融合方式。
7.根據權力要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教育的過程也是具備同樣愛好和天賦的嬰童之間形成同好社區的方式。
8.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，在每個個性化教育周期內，早教專家可以對嬰童喜好與天賦數據庫進行人工分析和維護，并對每個嬰童得出該周期內的行為分析報告。
9.根據權利要求I所述的個性化早期教育系統，其特征在于，所述的個性化教育的呈現平臺網絡包括互聯網、局域網、無線網絡、廣播電視網，呈現的載體包括電腦、手機、PDA。
全文摘要
本發明公開了一種個性化的早期教育系統。包括體感捕捉模塊、語音采集模塊、圖形采集模塊、文字內容采集模塊、互動顯示屏、智能分析識別模塊、內容過濾分類模塊、嬰童喜好天賦數據庫、嬰童行為數據庫、教案內容知識庫、線下教案內容源、數字圖書館、線上內容。嬰童們和早教專家們通過體感技術、語音識別技術、圖形識別技術、文字內容理解技術，捕捉嬰童的行為(肢體方面)和思維(精神方面)數據，通過智能分析技術，將投其所好的教案內容與嬰童交互，形成精準的知識傳遞，徹底解決個性化教育的“目的個性化”、“過程個性化”、“結果個性化”和“前提個性化”，讓早教老師真正實現原來人力不能及的“四個個性化”的工作，讓0-6歲的學前嬰童能在6年中得到完整地個性化、啟發式教育，達到個性化潛能開發，最大化地培育嬰童的創造性能力。
文檔編號G06Q50/20GK102737352SQ201110090508
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月12日 優先權日2011年4月12日
發明者施章祖 申請人:施章祖