课堂主动学习的方法与系统

摘要

本发明涉及一种进行交互式课堂学习的方法与系统。它利用通过教室或演讲厅中的第一网络设施互连的多个电子音像设备、移动计算设备以及处理服务器，将交互式多媒体内容无缝传输至教室或演讲厅中一个或多个参与者的每一个；其中参与者包括一个或多个演讲者或展示者，以及一个或多个学生或听众。该方法与系统能控制和协调电子音像设备、移动计算设备、处理服务器，将交互式多媒体内容同时发送至教室或演讲厅内的一个或多个参与者，以促进参与者之间信息输入/输出的交互；其中，交互式多媒体内容可分成多个部分或多个信息流，且每一部分或每一信息流是针对每一参与者或每一参与者子集个性化的。

说明书

版权说明

本专利文件受版权法保护，任一部分的披露都构成实质性披露。版权人无 权反对在专利局专利文件和记录上的复制权享有者的权利；除此之外，版权人 享有一切版权。

优先权声明：

本申请根据巴黎公约主张下列优先权：美国临时专利申请，申请日期： 2012年8月17日，申请号：61/684,156；美国非临时专利申请，申请日期： 2012年12月4日，申请号：13/685,720；美国临时专利申请，申请日期： 2013年4月12日，申请号：61/811,247；美国临时专利申请，申请日期：2013 年4月12日，申请号：61/811,250。上述专利申请的公开内容通过引用整体并 入本申请。

技术领域

本发明主要涉及课堂信息技术领域。具体来讲，本发明涉及课堂学习与演 讲材料展示的方法与系统。更具体地讲，本发明涉及交互式课堂学习方法和系 统，其利用网络协同电子设备展示演讲材料并促进演讲者与学生参与。

背景技术

传统意义上，在教室和演讲厅使用信息技术局限于一些特定的方式。它通 常只是使用挂在天花板上的投影仪或大型影像显示屏结合音响系统来展示幻灯 片和视频。好一点的教室和演讲厅会有无线网络设施，可以提供互联网连接和 室内互连，以便课堂参与者都能用自己的移动计算设备(mobile computing  devices)实现互连。当然更好一点的教室或演讲厅能够允许连网的移动计算设 备访问交互的演讲或展示材料内容,在演示的进行中参与进来。

然而，目前还没有一种系统能够利用多元化信息技术设施来实现无缝式交 互演示体验。例如，大多数信息技术能通过投影仪和音响系统同时传输非交互 式内容至课堂参与者的个人移动计算设备(通过无线网络以视频流方式)；但 是，目前还没有这样一种系统，其可以传输包含多种不同轨迹(track)的交互式 内容到不同的设备，以使投影仪的投影显示内容不同于通过视频流传输到每个 参与者的个人移动计算设备的内容，并且每一个不同轨迹的交互式内容也可实 时同步地播放，且由演讲者或展示者控制。

现有系统的另一缺陷就是，为了将演讲或展示材料内容传输至一些不同信 息技术设备，初始化设置耗时耗力，导致演示参与者整体体验降级。例如，为 访问演示内容，需将每一参与者的个人移动计算设备连入教室或者演讲厅的网 络，其涉及软件和硬件的网络配置、设备与参与者的身份认证与授权。这一过 程通常会出现人为错误，而且必需由每一位参与者进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种交互式课堂学习方法与系统，这一系统能够利用 通过教室或演讲厅内的第一网络设施互连的多个电子音像设备、移动计算设备 和处理服务器，向教室或演讲厅内的每一个参与者无缝传输交互式多媒体内 容；上述参与者包括一个或多个演讲者或者展示者，以及一个或者多个学生或 听众。

本发明的另一目标是基于前述方法和系统提供大量交互式演讲与课程以实 现交互式课堂学习。建立这一交互式演讲与课程的目标包括：

(a)增强学生学习不同技能的兴趣，比如语言技能(如听说读写)、数 学技能(例如小数以及容积和体积的单位换算的基本概念)、协调身体不同 部分的技能、IT技能(如计算机图表处理)、特殊课目(如导航、人体解剖 学和生理学、视觉艺术)，等等；

(b)强化课堂管理；

(c)鼓励学生的课堂参与；

(d)辅助备课；

(e)实现学生学术与学习表现的实时评估与比较；

(f)用虚拟平台代替传统的教学工具。

本发明的一方面是提供一种方法和系统，其通过控制和协调电子音像设 备、移动计算设备和处理服务器，将交互式多媒体内容同时传输到教室或演讲 厅的一个或多个参与者，以促进参与者之间的信息输入与输出交互；这一交互 式多媒体内容能被分割成多个部分或多个信息流，且每一部分或每一信息流是 针对每一参与者或每一参与者子集个性化的。

本发明的另一方面是为新参与者将其移动计算设备连入教室或演讲厅内的 第一网络设施提供快速、高度自动化参与者认证与网络连接设置。

本发明的另一方面，允许第一网络设施以不超过500毫秒的网络延迟向音 像设备和移动计算设备传输交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流的同步 流，使得教室或演讲厅内的多个参与者之间能够实时同步交互式演讲与展示体 验。

根据各个实施例，本发明包括用于一个或多个教室或演讲厅的第一处理服 务器；每一教室或演讲厅的一个或多个参与者中的每一个参与者的移动计算设 备，其中所述移动计算设备包括台式计算机、手提电脑、上网本和/或者这些的 组合；可选择地包括每一教室或演讲厅内的电子音像设备，其包括投影仪、电 子视频播放器、音响系统，和/或这些的组合。在一个实施例中，第一处理服务 器、移动计算设备、电子音像设备通过第一网络设施互连，其中，第一网络设 施可以是有线局域网、无线局域网，或者二者的结合。在使用有线局域网的情 况下，第一网络设施包括路由器；使用无线局域网的情况下，第一网络设施包 括网络接入点。

根据各个实施例，第一处理服务器配置为用于与移动计算设备交换数据， 所述数据包括参与者的输入和交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流。第 一处理服务器还配置为允许参与者使用一个移动计算设备对电子音像设备进行 控制，并传输交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流到电子音像设备。第 一处理服务器还配置为通过网络接入点或路由器来控制第一网络设施，调整和/ 或划分其连接覆盖区域，启用和禁用网络连接，以及移动计算设备的联网资源 访问。根据本发明的一实施例，第一处理服务器还包括数据库，用来存储参与 者的信息、交互式多媒体内容、演讲或展示的材料。据本发明的另一实施例， 第一处理服务器还与第二处理服务器通过第二网络设施连接以存储和取回数 据，其中，第二处理服务器包括数据库，用于存储参与者的信息、交互式多媒 体内容、演讲或展示的材料。

根据各个实施例，移动计算设备分为至少两组：演讲者或展示者组，学生 或听众组。演讲者或展示者组中的移动计算设备配置为与第一处理服务器交 互，以实现下列功能：

1.控制与监视电子音像设备的各功能和状态，包括电源开/关、睡眠模 式开/关、音量，以及常规状态；

2.控制与监视学生或听众组的每一台移动计算设备的显示、扬声器、其 他功能与状态，包括电源开/关、睡眠模式开/关、交互式多媒体内容的播 放、对第一处理服务器中的数据的访问权限、网络资源访问、网络连通性， 音量、存储容量、电池电量，以及常规设备状态；

3.控制与监视第一网络设施的功能和状态，包括链接覆盖区域的划分、 网络连接、及针对移动计算设备的网络资源访问权限；及

4.控制交互式多媒体内容和演讲或展示材料至每个或子集电子音像设备 和每个或子集移动计算设备的传输，其中，根据针对特定交互式多媒体内容 的预先配置设定，或来自演讲者或展示者组的移动计算设备的参与者控制输 入，传输给每个或子集电子音像设备的和传输给每个或子集移动计算设备的 交互式多媒体内容和演讲或展示材料的多个部分或多个信息流可以是不同 的。

根据各个实施例，演讲者或展示者组中的每一移动计算设备配置为可与学 生或听众组的每一移动计算设备通信，该通信可基于文本和/或图片。根据各个 实施例，每一移动计算设备配置为可以访问第一处理服务器来浏览演讲或展示 材料。另外，每一移动计算设备配置为接收参与者对展示材料的响应，其需要 来自该参与者的用户输入。然后参与者的输入数据被发送到第一处理服务器存 储，并可由其他移动计算设备浏览。

根据一替代实施例，主动学习系统在云计算平台上实施，该云计算平台包 括云计算处理服务器或云计算处理服务器组，配置为允许连接移动计算设备。 该云计算处理服务器或云计算处理服务器组可远程放置在在教室或演讲厅之 外，在功能上可用来替代第一处理服务器。用于输出交互式多媒体内容的音像 设备可通过输入/输出设备连接到云计算处理服务器或云计算处理服务器组，以 允许展示者通过他/她的运行有相应软件程序或者移动应用的台式机或移动设备 来控制。

根据各个实施例，基于云计算的主动学习系统还配置为用于提供以付费来 获得内容与流量的其他服务。

附图说明

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，附图中：

图1A是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统的示意框图；

图1B是根据本发明另一实施例的在云计算平台上实施的课堂交互学习系统 的示意框图；

图2是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统的注册过程的流程图；

图3A和图3B是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统的参与者认证过 程的流程图；

图4是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统、说明有关快速回答问题 竞赛的交互式多媒体内容页是如何加载到不同设备上并在不同设备之间交互的 流程图；

图5是根据本发明一实施例的课堂交互学习系统、说明有关学习句子成分 的游戏的交互式多媒体内容是如何划分并分配给不同参与学生的流程图；

图6是根据本发明一实施例、说明有关学习使用比较运算符依序重排不同 数字的游戏的交互式多媒体内容如何分配给不同参与学生的流程图；

图7：图7A是根据本发明一实施例、有关使用指南针学习导航技能的游戏 的示意图和游戏界面；

图7B是根据本发明一实施例、有关学习导航技能的另一游戏的信息是如何 在同组中的参与学生之间进行分配的示意图；

图8是根据本发明一实施例、关于导航的竞赛问题的快速回复的界面；

图9是根据本发明一实施例、有关学习3-D结构的游戏是如何演示和采用 不同折叠纸模板玩该游戏的流程图；

图10是根据本发明一实施例、有关学习计算容积与体积的练习是如何进行 及交互的流程图；

图11：图11A所示是在画或照片中找影子的视觉艺术练习；图11B所示是 另一视觉艺术练习，学习通过在不同位置选择不同光源来改变物体影子。

具体实施方式

以下是关于课堂交互式学习和演讲厅交互式展示以及类似交互式展示的方 法和系统的优选例子的说明。显然，本领域技术人员可以在不偏离本发明的范 围与精神的基础上对此做出修改，包括增补和/或替换。为不掩盖本发明，省略 一些具体细节的描述；然后，此书面公开使本领域技术人员能够根据其中的教 导在无需过度试验的情况下实施本发明。

系统：

参见图1A。根据本发明的多个实施例，本发明包括第一处理服务器105供 一个或多个教室或演讲厅使用；为每一教室或演讲厅内的每一个参与者特殊配 置的移动计算设备(101和103)；选择性地安装在每一教室或演讲厅中的一个 或多个能联网的电子音像设备102，其中电子音像设备包括投影仪、电子视频播 放器、扩音系统，和/或这些设备的组合。第一处理服务器105、移动计算设备 101和103、电子音像设备102通过第一网络设施104相互连接，构成一个在教 室或演讲厅中的主动学习解决方案(active learning solution,简称ALS)。 第一网络设施102可以是支持TCP/IP协议的有线局域网、无线局域网、或有线 局域网和无线局域网的结合。在有线局域网情况下，第一网络设施102包括路 由器；在无线局域网情况下，第一网络可根据IEEE 802.11标准各个版本以Wi- Fi技术为基础，且包括网络接入点。第一网络还包括带有防入侵和访问控制功 能的网络部件。

在本发明的各种实施例中，第一处理服务器105配置为与移动计算设备101 和103进行数据交换，所述数据包括用户输入和交互式多媒体内容的多个部分 和多个信息流。第一处理服务器105还配置为允许参与者使用一个移动计算设 备控制电子音像设备102，并将交互式多媒体内容的多个部分或多个信息流传输 至电子音像设备。第一处理服务器105还配置为通过网络接入点或者路由器来 控制第一网络设施，调整和/或划分其连接覆盖区域，启用和禁用网络连接和移 动计算设备的联网资源访问。根据本发明一实施例，第一处理服务器105包括 数据库，用来存储参与者信息、交互式多媒体内容和其他演讲与展示的材料。 根据本发明另一实施例，第一处理服务器105通过第二网络设施106与第二处 理服务器107通信，以进行数据存储与取回，其中，第二处理服务器107包括 用来存储参与者信息、交互式多媒体内容和其他演讲与展示的材料的数据库。 第二网络设施106可以是第一网络设施104；支持TCP/IP协议的独立的有线局 域网、无线局域网、或者二者的混合；广域通信网络或者支持Internet协议的 电信网络。

在本发明的各种实施例中，移动计算设备101和103被分成至少两组：演 讲者或展示者组，学生或者听众组。演讲者或展示者组中的移动计算设备101 配置为与第一处理服务器105交互，以实现以下功能：

1.控制与监视电子音像设备的状态，包括电源开/关、电池电量、网络 连通性、音量，以及常规状态；

2.控制与监视学生或听众组的每一台移动计算设备的显示、音量、睡眠 模式开/关、交互式多媒体内容的播放、对第一处理服务器中的数据的访问权 限、网络资源访问、存储容量、电池电量，以及常规设备状态；

3.控制与监视第一网络设施，调整和/或划分其连通覆盖区域、启用和 禁用网络连接，以及每个或子集移动计算设备的联网资源访问；及

4.控制交互式多媒体内容至每个或子集电子音像设备和每个或子集移动 计算设备的传输，其中，根据针对特定交互式多媒体内容的预先配置设定， 或来自演讲者或展示者组的移动计算设备的参与者控制输入，传输给每个或 子集电子音像设备的和传输给每个或子集移动计算设备的交互式多媒体内容 的多个部分或多个信息流可以是不同的。

在本发明的各种实施例中，演讲者或展示者组的中的每一移动计算设备101 配置为可与学生或听众组的每一移动计算设备103通信，其中该通信可以是文 本的或图片的。在各种实施例中，每一移动计算设备101和103配置为能访问 第一处理服务器105，以浏览演讲或展示材料及其他参考材料。另外，每一移动 计算设备101和103配置为能接收参与者对展示材料的响应，其需要来自该参 与者的用户输入。然后参与者的输入数据被发送到第一处理服务器105存储， 并可由其他移动计算设备101和103浏览。

在处理服务器105和107的示例性实施例中，处理服务器105和107的配 置可通过安装和运行特殊设计的服务器应用软件来实现，其至少包括用户交互 界面和服务器后端机器指令代码。

移动计算设备101和103的实施例包括有无线联网功能的台式电脑、笔记 本电脑、上网本。移动计算设备101和103的配置可通过安装和运行一个特殊 设计的应用软件来实现的，其至少包括用户交互界面和机器指令代码。该软件 在台式电脑上安装与运行的典型示例是苹果公司开发的在iOS操作系统上运行 的移动应用(App)。另一用户交互界面的典型示例是Google公司开发的在 Android操作系统上运行的移动应用(App)。另外，移动计算设备的许多典型示 例包括用于图像采集和近场通信(NFC)的电子部件和电路。有NFC功能的移动 计算设备能从一个NFC设备(如NFC数据存储或安全卡)读取数据。

基于云计算的系统：

根据一替代实施例，主动学习系统在云计算平台上实施，该云计算平台包 括云计算处理服务器或云计算处理服务器组，配置为允许连接移动计算设备。 该云计算处理服务器或云计算处理服务器组可远程放置在在教室或演讲厅之 外，在功能上可用来替代第一处理服务器。用于输出交互式多媒体内容的音像 设备可通过输入/输出设备连接到云计算处理服务器或云计算处理服务器组，以 允许展示者通过他/她的运行有相应软件程序或者移动应用的台式机或移动设备 来控制。

参见图1B。在各种实施例中，本发明包括：为一个或多个教室或演讲厅配 置的云计算处理服务器或云计算处理服务器组(统称为云计算处理服务器) 110；为每一教室或演讲厅内的每一参与者而特殊配置的移动计算设备(101和 103)；选择性地在每一教室或演讲厅安装的一个或多个电子音像设备102，这 些电子音像设备包括投影仪、电子视频播放器、扩音系统和/或这些设备的组 合；用来连接电子音像设备的输入/输出设备111。云计算处理服务器110、移 动计算设备101和103、输入/输出设备111都接入互联网，形成一个基于ALS 架构的云计算。输入/输出设备111提供电子音像设备的互联网联网接入以及控 制能力。

基于ALS架构的非云计算中的处理服务器105和107的功能则可由云计算 处理服务器110来提供。在一实施例中，云计算处理服务器110可服务属于不 同组织/学院的多个教室或演讲厅。存储在云计算处理服务器中的部分或全部 交互式多媒体内容和演讲或展示材料可指定为付费内容，仅对预付费用户或基 于付费订阅用户开放。可选地，基于ALS架构的云计算可配置成付费流量使 用、付费订阅、或者付费用户授权服务。

在教室或演讲厅的ALS架构上注册新移动计算设备：

参见图2。预先未在教室或演讲厅的特定的ALS架构上注册的移动计算设备 在连接ALS架构前必须先进行注册。移动计算设备在ALS架构上注册包括： 201)移动计算设备进入ALS架构覆盖的区域；202)在移动计算设备上启动并 执行ALS应用；203)移动计算设备连接到ALS架构；204)ALS架构中的第一处 理服务器识别移动计算设备尚未注册，指示移动计算设备提示其用户进行注 册；205)如果移动计算设备的用户具有计算机生成的条码，用户可以命令移动 计算设备对计算机生成条码执行图像捕捉，计算机生成条码包括矩阵或二维条 码诸如快速响应(QR)代码，其中，计算机生成条码包含参与者和移动计算设 备身份的编码信息；206)移动计算设备对计算机生成条码进行解码，以及发送 解码信息到第一处理服务器进行验证；207)如验证通过，移动计算设备则注册 成功；208)如果移动计算设备的用户不具有计算机生成的条码，则用户可在运 行在移动计算设备上的ALS应用的用户界面输入登录ID和密码进行注册； 209)移动计算设备发送登录ID和密码到第一处理服务器进行验证；210)如验 证通过，移动计算设备则注册成功。

连接移动计算设备到教室或演讲厅内的ALS架构：

为访问网络资源、参与交互式演讲与展示环节、浏览教室或演讲厅的ALS 架构上的交互式多媒体内容，参与者首先必须进行认证以及将他/她已注册的移 动计算设备接入ALS架构。在本发明的各种实施例中，参与者被分成两组:演讲 者或展示者组，以及学生或听众组。参与者认证及连接移动计算设备到ALS架 构的过程对于两组参与者而言是不同的。

参见图3A。针对演讲者或展示者组的参与者，参与者认证和连接移动计算 设备到ALS架构包括：301)移动计算设备进入ALS架构覆盖的区域；302)启 动并运行移动计算设备上的ALS应用；303)连接移动计算设备到ALS架构； 304)在ALS架构上的第一处理服务器识别移动计算设备已经注册，指示移动计 算设备提示其参与者进行认证；305)如果移动计算设备的参与者拥有NFC个人 安全访问卡，参与者可在移动计算设备附近挥动个人安全登录卡，使得移动计 算设备从个人安全访问卡上读取参与者的个人安全访问信息；306)移动计算设 备发送参与者个人安全访问信息到第一处理服务器进行认证；307)如认证通 过，移动计算设备则连入ALS架构；308)如果移动计算设备的用户具有计算机 生成的条码，参与者可以命令移动计算设备对计算机生成条码执行图像捕捉， 计算机生成条码包括矩阵或维位条码如快速响应(QR)代码，其中，计算机生 成条码包含参与者与移动计算设备身份的编码信息；309)移动计算设备对计算 机生成的条形码进行解码，并发送解码信息到第一处理服务器进行认证；310) 如认证通过，移动计算设备则连入ALS架构；311)如果移动计算设备的用户没 有NFC安全访问卡或计算机生成条码，则参与者可在运行在移动计算设备上的 ALS应用的用户界面输入登录ID和密码进行认证；312)移动计算设备发送登录 ID和密码到第一处理服务器进行认证；313)如认证通过，移动计算设备则连入 ALS架构。

参见图3B。针对学生或听众组的参与者，参与者认证与连接移动计算设备 到ALS架构包括：321)移动计算设备进入ALS架构覆盖的区域；322)启动并 执行移动计算设备上的ALS应用；323)移动计算设备运行ALS应用连接到ALS 架构；324)在ALS架构上的第一处理服务器识别移动计算设备已注册，指示移 动计算设备提示其参与者进行认证；325)参与者将他/她的NFC个人安全访问 卡放置在移动计算设备附近，以从个人安全访问卡读取参与者的个人安全访问 信息；326)移动计算设备发送参与者个人安全访问信息到第一处理服务器进行 认证；327)一旦认证通过，如果尚没有来自演讲者或展示者组的参与者接入 ALS架构，328)移动计算设备则临时连入ALS架构；当来自演讲者或展示者组 的参与者接入ALS架构时，329)第一处理发送通知到他/她的移动计算设备请 求他/她批准学生或听众组的参与者的移动计算设备连入ALS架构；如果有至少 一个演讲者或展示者组的参与者已连入ALS架构，329)发送通知到演讲者或展 示者组的参与者的移动计算设备，请求演讲者或展示者组的参与者批准学生或 听众组的参与者的移动计算设备接入ALS架构。如果演讲者或展示者组的参与 者拒绝该请求，332)学生或听众组的参与者的移动计算设备被拒绝参与ALS架 构上的交互式演讲与展示环节，并被拒绝访问ALS架构中的任何联网资源；否 则331)移动计算设备接入ALS架构。

教室或演讲厅的管理：

根据本发明的各种实施例，教室或演讲厅的ALS架构上的参与者被分成两 组：演讲者或展示者组，以及学生或听众组。通过移动计算设备上运行的ALS 应用用户界面，演讲者或展示者组的参与者能够分别地或集体地控制和监视学 生或听众组的参与者的移动计算设备。被监视的移动计算设备的状态包括：睡 眠模式开/关、电池电量、音量、交互式多媒体内容和演讲与展示材料的下载进 程、在移动计算设备上展示的信息，以及移动计算设备是否锁住/解锁参与者操 作。被控制的移动计算设备的功能包括：睡眠模式开/关、音量、锁住或解锁参 与者操作、交互式多媒体内容和演讲与展示材料的下载与播放、在任一移动计 算设备上显示的内容共享给任一其他移动计算设备和/或任一电子音像设备。

教室或演讲厅内交互式多媒体内容及其播放的示例：

1)文学作文：

演讲者或展示者组的参与者，通过他/她移动计算设备中运行的ALS应用的 用户界面发送命令和提供用户输入，能创建学生或听众组中的参与者子组，以 在文学作文讲课环节分组参与或竞争。演讲者或展示者组的参与者能够为每一 子组选择成员，并可选地为每一子组选择一个领导。交互式多媒体内容的多个 部分或多个信息流发送到学生或听众组的参与者的移动计算设备上。每一子组 可以接收交互式多媒体内容的相同或不同的多个部分或多个信息流。这一过程 可以由演讲者或展示者组的参与者通过运行在他/她移动计算设备上的ALS应用 的用户界面来控制和监视。学生或听众组中的每一子组的每个参与者的移动计 算设备上运行的ALS应用的用户界面显示交互式多媒体内容的相应部分或信息 流，并提供文本输入区域，供参与者输入与交互式多媒体内容的多个部分或多 个信息流相关或由此带来灵感的作文。每一参与者的作文能同时在子组其他参 与者的移动计算设备上运行的ALS应用的用户界面上展现。最终的作文是子组 中每一参与者的作文的结合。之后，每一子组的最终作文发送至演讲者或展示 者组的参与者的移动计算设备上供批阅。演讲者或展示者组的参与者通过其移 动计算设备上运行的ALS应用的用户界面发送命令，可以选择在所有的移动计 算设备上和/或一个或多个电子音像设备(如投影仪)上展示所有的最终作文。

2)提问与回答环节：

交互式多媒体内容包括一个或多个视频、图像、音频，和/或它们的组合； 伴随着一系列的问题和可能的答案。演讲者或展示者组的参与者，通过在他/她 的移动计算设备上运行的ALS应用的用户界面发送命令及提供用户输入，在学 生或观众组的所有参与者的移动计算设备上开始下载和播放视频、图像和/或音 频，以供提问与回答环节使用。相关的问题会伴随视频、图像和/或音频一同展 示。这些问题可以是多选题，具有可能答案的相应选项。演讲者或展示者组的 参与者能够控制视频、图像和/或音频播放的进度，以及回答问题的时间长度。 每个学生或听众可以在他/她的移动计算设备上运行的ALS应用的用户界面输入 他/她对每个问题的答案。每一学生或听众的答案被发送到演讲者或展示者组 的参与者的移动计算设备上以供批阅。在问答环节结束后，通过演讲者或展示 者组的参与者的移动计算设备中运行的ALS应用的用户界面发送命令，关于学 生或听众表现的统计数据(如每一问题的正确答案百分比、每个学生或听众正 确答案数目及对每一道题的答题时间，对每一问题选择特定答案的学生或听众 数目)被计算出，且供在所有移动计算设备和/或一个或多个电子音像设备(如 投影仪)中阅览。

3)电子书播放：

交互式多媒体内容可包括具有多个章节的教科书格式的一个或多个交互式 视频、图像、文本，和/或它们的组合。演讲者或展示者组的参与者，通过在他 /她的移动计算设备上运行的ALS应用的用户界面发送命令及提供用户输入，在 学生或观众组的所有参与者的移动计算设备上和/或一个或多个电子音像设备 (如投影仪)上开始下载和播放交互式多媒体内容。演讲者或展示者组的参与者 可以选择和控制每一个学生或听众的移动计算设备中章节的播放进度。作为选 择，演讲者或展示者组的参与者也可以把章节播放的选择和控制权全部或部分 交给学生或听众。

4)投票：

交互式多媒体内容可包括具有一系列选项格式的一个或多个交互式视频、 图像、文本，和/或它们的组合。在演讲者或展示者组的参与者，通过在他/她 的移动计算设备上运行的ALS应用的用户界面发送命令及提供用户输入，在学 生或观众组的所有参与者的移动计算设备上和/或一个或多个电子音像设备(如 投影仪)上开始下载和播放交互式多媒体内容。演讲者或展示者组的参与者可以 选择和控制每一个学生或听众的移动计算设备中多组可选项的播放进度。作为 选择，演讲者或展示者组的参与者也可以把多组可选项的播放的选择和控制权 全部或部分交给学生或听众。每一个学生或听众都可以在他/她的移动计算设备 上运行ALS应用的用户界面对每一组可选项中的可选项进行投票。投票环节结 束后，通过演讲者或展示者组的参与者的移动计算设备中运行的ALS应用的用 户界面发送命令，所有学生或听众对每一组可选项的投票数据计算出，且供在 所有移动计算设备和/或一个或多个电子音像设备(如投影仪)中阅览。

以下结合附图对交互式演讲或课程进行示例说明：

示例1-快速回答问题竞赛：

在图4中，演讲者先通过他的电脑播放一段关于演讲内容的短片，然后开 始课堂提问。当演讲者取回存在云服务器的电子书上的相关内容时，内容页面 401在演讲者电脑或移动设备上弹出，且在内容页面401呈现出一个图标 401a。选择图标401a，演讲者和学生会得到两个不同内容的页面(402，403) 分别在他们的台式/移动设备上呈现，相同内容同时通过投影仪(404)投射到 屏幕上。图标401b的功能是“返回索引”，选择图标401c，点击后，演讲者将 进入控制版面和活动清单功能条。步骤402和403在演讲者和学生的台式/移动 设备上同时进行。在步骤402，视频内容信息可以通过如下方式找到：如视频的 名称402b、视频的持续时间402c、视频中需要回答的问题总数402d、和剩余未 回答问题的数目402e。点击图标402a，演讲者和学生分别进入视频播放页面 (405，406)。在步骤403，学生台式/移动设备上呈现的页面会带有动画 403a。动画403a处于等待模式，直到演讲者点击图标402a开始播放竞赛短片 为止。一旦演讲者点图标402a击，动画403a会进入计数模式，其中当要播放 的短片加载时，一个像钟表的动画便开始计时。在短片加载完成后，学生台式/ 移动设备上的内容页面开始播放短片流(406)。同时，同一动画404a会被投影 仪投射到屏幕(404)；并且在短片加载完成后，与步骤406所呈现的内容页面 相同的内容页面会同时投射到屏幕上(步骤407)。同时，演讲者的台式/移动 设备会进入同一内容页面(405)，但带有一个控制条405a，这个控制条可以允 许演讲者在他的台式/移动设备上控制播放时间、音量、在演讲者的台式/移动 设备上显示的视频的屏幕大小。演讲者使用此控制条405a对视频的任何改变会 同步体现在学生的台式/移动设备上和投影仪的屏幕上播放的视频中。视频播放 完毕后，演讲者的台式/移动设备上的视频页面会自动弹出多选题页面 (408)。当演讲者选择点击图标408a则开始提问。多选题页面还包括其他信 息，如可由演讲者在提问前调整的回答问题的时间限制408b、体现选择每一选 项的参与者数量的图表408c，以及此问题的正确答案408d。一旦选择了开始提 问的图标408a，带有多项选择的答题页面将被加载，在答题页面加载成功之 前，在学生台式/移动设备(409)的显示屏和投影仪屏幕(410)上会弹出一个 等待动画。每一学生可以在各自的台式/移动设备上呈现的回答页面(411) 上，在时间限定内选择他/她的答案。关于选择每一答案的参与者的数目和没回 答的参与者的数目的实时统计数据会呈现在演讲者的台式/移动设备的显示屏上 (412)。当答题页面开始412，在408用于开始提问的图标408b会自动变成图 标412a，用于宣布结果。一旦答题时间截止，在学生的台式/移动设备的显示屏 上会弹出一条消息告知答题时间截止(413)。同时，在投影仪屏幕上也会弹出 一个体现答题时间截止的动画(414)。如果演讲者点击通知结果的图标，回答 正确的最快的前三名排名会在演讲者台式/移动设备(415)上呈现；仅回答正 确的最快的前三名会收到内容页面416，告知其前三名的各自排名、答题花费的 时间及相应得分；前三名之后的回答问题正确的其他人会收到内容页面417，告 知其回答正确、每一问题的答题花费时间及相应得分；回答错误的人会收到内 容页面418，告知其回答错误、每一问题的答题花费时间及相应得分；而没有回 答问题的人会收到内容页面419，告知其时间截止和正确答案。同时，前三名的 姓名、各自回答问题的用时、得分、选择每一答案的参与者数目会体现在投影 仪的大屏幕上(420)。这一竞赛跟其他传统多媒体演讲相比有如下优势：同时 在所有的台式机上同步播放视频，无时间间隙的即时问/答系统，立刻的结果和 参与者排名反馈，立刻的学生结果的统计数据。如果一个问题之后还有另一问 题，开始下一问题的图标415a会在页面415上呈现。在演讲者选择图标415a 后，下一问题会被加载。如果这个问题是竞赛中的最后一个问题，图标415a将 会变成为“完成”图标，以结束竞赛；在演讲者选择“完成”图标421后，会 自动回到竞赛的第一个内容页面。演讲者可以在选择图标401c后，通过运行控 制版面，选择浏览参与者的整体得分和决定是否将此内容投影在投影仪的大屏 幕上。演讲者也可以根据控制版面下不同的展开图，查看体现学生在每个问题 上单独或整体表现的统计数据。另一方面，学生通过控制版面功能只能查看他/ 她回答问题的总数目及回答正确的问题数目，以及总体得分。

示例2-句子成分：

在图5，句子成分游戏及相关内容可以通过存储在云服务器上的电子书上取 回，并可在演讲者的台式/移动设备上打开(501)。基本上，每一个句子都被 分成不同的部分，每一部分被分配一个分段号码。每一部分包含一个或多个单 词。一个学生或一组学生将被指派将句子的不同部分正确顺序。在内容页面 501，在选择“句子成分”图标501a后，演讲者会被带入一个游戏模式选择页 面，在此至少有四个模式可供选择。句子成分的至少四个模式之一就是把句子 的一个部分分配给一个特定的学生(502)。参与和不参与该游戏的学生的照 片、姓名、学号都会根据学生在教室中的座位安排在一个版面中呈现。一个句 子中可供分配给特定学生/特定组学生的部分在同一页面以图标的形式体现，演 讲者可以拖动一个部分至特定学生的棋格。一旦学生被分配到某一句子的某一 部分，面版上体现学生照片、姓名、学号的代表棋格会变成绿色，表示其已被 分配的状态。在另一游戏模式(503)，演讲者能一次选择一个句子的一个以上 的部分，这要通过两根手指指点被选部分的版面，拖动被选部分到该版面。在 两根手指离开触屏后，那些未被分配任何部分的学生，仍然会被随机分配已被 选部分之一。然而，在该游戏的另一模式(504)中，一个句子不同部分被随机 分配给参与的学生，且为分组目的每个学生被指定一种颜色。在模式(505) 中，演讲者分配每一部分给每一特定的学生，并为每个学生指定分组。通过与 他/她这组内的其他学生接收的不同部分组合和按顺序排列，组成一个完整的句 子。这是一个给学生使他/她与组内的同学互动的任务，通过重新排列他们的位 置来形成一个句子。

示例三-“谁更大”

在图6中，使用比较符号(“＞”或“＜”)排列至少两个数字的游戏，其 内容从演讲者的台式/移动设备中存储的电子书中取回并打开(601)。演讲者 给每一个由三个学生组成的组分配不同的数字和比较符号，其包括两个随机数 字和一个比较符号(“＞”或“＜”)。每组中每个学生会收到这两个数字之一 或者一个比较符号。这些数字和比较符号会呈现在学生的台式/移动设备上。至 少有四个游戏模式：模式之一是分配给一个学生两个数字之一，把剩下的数字 给另一学生，把比较符号给第三个学生(602)；另一模式是将这两个数字和一 个比较符号的组合拖动到一个版面，此操作是使用两根手指先点击组选择条和 拖动被选组到体现学生照片、姓名和学号的版面来完成(603)。在这个方式 中，每个没有分配到数字或比较符号的学生会随机分配到被选组的两数字中的 任一个或比较符号；另外一种模式是随机分配两数字中的任一个或比较符号 (604)。如果参与学生总数不能被3整除，那么余下来的学生会在版面上体现 “没有被分配”的状态。还有一种模式是演讲者分配一组中的两数字中的任一 个或比较符号给3个指定的学生(605)。每一组中的学生接收的数字和比较符 号通过组合和按顺序排列，形成一个完整的数学表达式。这也是一个给学生的 任务，使其与组内的同学互动，通过重新排列他们的位置来形成一个正确的数 学表达式。

示例4-指南针游戏：

图7体现的一个供学生学习如何使用指南针辨别方向的游戏，此游戏包括 “游乐场”和“定向”两个部分。在图7A中，一个称作“游乐场”的游戏部分 为由十个学生组成的组而设计的。每个组的领导被配有一个说明卡，剩下的组 成员分配有游乐场设施的九个图片。每一组应遵循说明卡701，把正确的图片放 入一个3x3的方阵，围绕着方阵中心的游乐设施的特定图片702。例如，说明卡 701提供五个说明，每个说明给出至少一个该说明中提及的游乐设施之间的方向 关系。在图7B，另一称作“定向”游戏部分为由六个学生组成的组而设计。每 组的领导(学生A)配有一个虚拟指南针地图，而剩下的组员(学生B-F)分配 有不同设施的五张图。在这一部分，指南针地图上指示北极的指针可以指向12 点钟方向或其他方向。和“游乐场”说明卡中的展示格式类似，基于有虚拟指 南针地图的领导在教室中的位置和有游乐设施图片的组员在教室中的位置，学 生能辨别不同游乐设施之间的方向关系。

示例5-最快反应的指南针竞赛。

和示例1类似，这一竞赛示例包括一系列多选题，只不过其内容是关于不 同物体方向的。在为每一问题指定的回答时间内，参与的每一学生可以选择可 用答案中的一个。演讲者能看到体现每一问题的回答数量的即时统计数据。演 讲者能看到各参与者在各个问题和整个竞赛的表现，而学生只能接收有关他/她 的回答是否正确，以及在每一问题上的答题时间排名的消息，直到竞赛结束， 学生才能看到自己的在比赛中的总结果，如回答正确数目、所做正确回答的得 分、在参与学生中的排名。图8A中，在演讲者和学生的台式/移动设备上展示 有一个带有许多物体的图表的内容页面801。相同的内容页面也可在投影仪的屏 幕上展示。经过预设的持续时间T1(如3秒)后，内容页面801会自动跳到提 问页面802。经过另一预设的持续时间T2(如4秒)，提问页面802会自动跳 到多选题页面803。和示例1类似，在限定的回答时间结束后，正确答案会在学 生的台式/移动设备上和投影仪屏幕上跳出。在多选题页面803倒计时期间，演 讲者能收到每一问题的即时统计数据。在答题结束后，演讲者和学生都可获得 测验统计数据，其为不同统计数据组。学生仅能看到自己对各个问题的回答结 果或者总体的答题正确的数目、每一题花费的时间、每一题的得分，和总分。 每道题给出正确回答的前三个最快的学生获得高分，其余在规定时间回答正确 的学生会获得最低分。演讲者能从该统计数据看到单独的或整体的课堂表现。

示例6-彩色3-D折纸练习和竞赛

在图9中，演讲者首先在存储在云服务器上的电子书上取回到此练习的内 容，并在其台式/移动设备上打开。登录到服务器的学生也能访问云服务器从相 同的资源取回相关内容。一旦此练习成功加载至演讲者和学生的台式/移动设备 上，带有“开始”图标(901a)的第一内容页面901会被弹出。演讲者可点选择 图标901a开始练习。同一内容页面可以在学生的台式/移动设备及教室内投影 仪大屏幕上(902，903)弹出。选择图标901a后，内容页面901会跳的第二内 容页面904，在此页面，演讲者先要从包含折叠不同3-D结构的不同折纸样式的 资料库中选择展开的纸张样式。选好展开的纸张样式后，有两种命令可供演讲 者选择。命令一是开始练习904a，命令二而是演示如何做练习904b。如果演讲 者选择图标904b，演示页面905会在演讲者的台式/移动设备上弹出，而同一演 示页面会在学生的台式/移动设备上和投影仪屏幕上同步弹出(906，907)。在 演示页面905，演讲者可以使用不同颜色填入展开纸样式的不同部分，以便于识 别在哪一部分对应折叠后3-D结构的哪一表面。在选择开始折叠图标905a前， 可以重新选择颜色。在图标905a被选择后，展开的纸张样板会自动被折叠成期 待的3-D结构。通过点击(如鼠标)或手指触摸触屏，演讲者可以沿着三个不 同的坐标在不同的方向倾斜和旋转折叠的3-D结构。与演讲者能够操纵展开的 纸张样式相似，一旦演讲者选择命令来开始练习904a，学生可以学习展开纸张 样式的哪部分与折叠后的3-D结构哪一表面对应908。在3-D结构形成后，学生 可以通过点击(如鼠标)或手指触摸触屏，从一个视角至另一视角倾斜和旋转 这一3-D结构，由此可以看到在第一观察视角看不到的表面909。除了学习练 习，还有一个测试学生从展开的纸张样式构造成3-D结构的知识的小测验。测 验之一，演讲者将不同表面被涂有不同颜色的3-D结构从一系列不同视角提供 给学生，让学生来判断哪一颜色应被填到展开纸张样式的哪一部分，以使该展 开纸张样式的每一部分所填颜色，与演讲者提供的3-D结构上的相应部分的颜 色相匹配。作为选择，颜色也可改成其他的指示，如把动物特征填入展开纸张 样式的各个部分。这一测验可以个人测验也可以分组测验。若为分组测验，根 据之前所述的示例，演讲者能选择对学生如何分组，如何分配不同的物体给每 一个组成员。

示例7--容积与体积计算练习与竞赛

图10中演讲者能在存储在云服务器上的电子书中取回此练习的内容，并在 其台式/移动设备上打开。已登录到服务器的学生可以通过访问云服务器取回电 子书上的此练习的内容。一旦此练习在演讲者和学生的台式/移动设备上加载成 功，带有“开始”图标(1001a)的第一内容页面1001会被弹出。演讲者可选择 此图标开始练习。每一对游戏卡将随机地或选择性地分配给两个参与学生，该 游戏卡上示出一个带有计量标志的空容器和一定体积的液体。接收到这对游戏 卡的两个学生将被呈现不同内容页面(1002，1003)。在练习期间，根据两个 学生的台式/移动设备之间交换的交互式媒体内容的数据，这两个学生的台式/ 移动设备彼此之间通信。在内容页面1002上，一瓶液体出现在第一个学生的台 式/移动设备上。图标1002a可供第一个学生选择以将液体倒出瓶子。一旦图标 1002a被点击，此学生可以倾斜他的台式/移动设备到另一边(或左或右)，直 到与水平面的倾斜角度达到临界值(如45度角)。学生的倾斜运动和角度可以 由运动感应器感应到(如，运动感应加速仪)或者由事先在学生的台式/移动设 备上装好的程序感应到。一旦倾斜角度达到临界值，一个从杯子中倒出液体的 动画会在第一学生的台式/移动设备上呈现。在另一内容页面1003，当第二个学 生的台式/移动设备通过处理服务器接收到第一个学生的台式/移动设备倾斜角 度达到临界值(如45度角)的信号时，第二个学生的台式/移动设备上会出现 一个动画；这一动画中，一个带有计量标识的空闪(empty flash)被装入内容 页面1002中瓶中倒出的液体。当内容页面1002中事先定好体积的液体被完全 倒出的瓶子时，倒进空闪的液体会停止。此时，在内容页面1002的液体倒入 动画会停止播放(其意味着液体已被完全从瓶子中倒出)，并且在第一个学生 的台式/移动设备上内容页面1002会自动关闭且导入一个空页面。同时，在内 容页面1003中把液体倒入空容器的动画会结束(意味着液体已被完全倒出空 闪)。根据内容页面1003里烧瓶中的液体所达到的计量标志，第一个和第二个 学生之后能一起或单独计算液体体积。演讲者可以分给学生不同的计量烧瓶， 以使得学生学习如何阅读不同计量烧瓶上的计量标志，并根据液体在烧瓶中的 高度来计算其体积。

示例八-物体的不同横截面

这一练习是为五到六个学生的组而设计的。此练习的内容可以在云服务器 存储的电子书中取回，并在演讲者的台式/移动设备上打开。像在其他游戏中一 样，演讲者可以给学生分组和/或在游戏中在学生中随机或人为地分配不同游戏 卡。在默认的情况下，每组的领导可以收到一个装有虚拟水的各种形状的容器 结构(如圆柱体、三棱柱体、立方体)的动画。其他组员会配有不同横截面的 视角图。如在学习体积和溶剂计算的一个练习一样，在每个学生的台式/移动设 备上事先装好的运动感应器或者感应程序会感应学生的台式/移动设备的倾斜运 动和角度。当领导倾斜他/她的台式/移动设备到一边(如左或右)，在台式/移 动设备倾斜过程中的一些倾斜角度(如每5度)，一系列横切面图会被图像采 集模块捕捉。在台式/移动设备倾斜过程中捕获的容器的这一系列横切面图，将 在其他的组成员之间分配。在学生之间分配容器的各种横切面图的操作，可被 演讲者人工执行或由计算设备随机分配。组员可以分析横切面图并根据容器从 垂直至水平位置的倾斜运动来顺序排列。作为选择，这一被横切的物体可以是 不规则的形状，比如食物的形状。也可以先被分配资料库中的横切面图给学 生，之后给出物体，以便判断哪些图片是属于演讲者指定的物体的。

示例9-视觉艺术技能练习

演讲者能在存储在云服务器上的电子书中取回此练习的内容。登录到服务 器学生也可以从相同的资源中取回此练习。该练习可分成三个部分。第一个部 分叫做“找影子”(图11A)，在这一部分，首先在演讲者的台式/移动设备上 加载照片或图画。照片或图画加载成功后，演讲者可以在他/她的台式/移动设 备演示如何使用程序1101中可用的画图工具圈出照片或图画上的物体的影子。 演讲者还可以使用同一画圈工具标识照片或图画上不同深浅的阴影。演示页面 同步在学生的台式/移动设备和教室中投影仪的屏幕上呈现。演示结束后，演讲 者可以选择“开始”图标，通过服务器把照片或图画的模板发到学生的台式/移 动设备上。演讲者进一步发出命令以授权学生圈出所需的阴影。演讲者控制者 时间，在圈出阴影的授权发出后的一定时期，他/她可以停止程序。程序停止 后，被控制时间段内学生的所有作业都会被发送到演讲者的设备上。学生的作 业可以在演讲者设备上以缩略图格式预览。一个特定学生的作业可同时在演讲 者和该学生的台式/移动设备上展示，如果演讲者命令把该作业展示给所有人， 则该作业会同时呈现在投影仪的大屏幕上。

视觉艺术练习的第二部分，提供一幅包含3-D物体1102和来自不同角度的 各种光源1103的计算机图画(图11B)。学生可以点击或触摸每个光源来学习 在不同角度射出的光源中物体的影子是如何变化的。作为选择，如前述示例的 方式，演讲者可以把学生分组并人为地或随机地给每两个学生分配一个物体图 和影子图。学生在课堂上通过搜索相匹配物体或影子来配对。

在视觉艺术练习的第三部分，每次给学生一张照片或图片以学习如何勾勒 出照片/图片中的物体或者用不同的颜色给勾勒出的物体涂色。学生可以给物体 添加其他效果，如添加直线或不规则的线条。一些效果可以在视觉艺术资料库 或互联网上找到。作为选择，学生可以使用程序中的绘图工具，自由地在纸模 板上画画。演讲者有权控制何时及是否与其他学生在其台式/移动设备上和/或 通过投影仪在投影屏幕上共享学生的作品。除了视觉艺术效果，学生也可以加 入其他效果给物体，如声效。纸模板的背景可以用从背景模块库或互联网取得 的或由学生创作出并存入资料库的一些背景模板来替换。

此处公开的实施例可以利用通用或专用计算设备、计算机处理器、或电子 电路来实施，其中，包括但不限于数字信号处理器(DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、和根据本文的教导配置或编程的其他 可编程逻辑器件。运行在通用或专用计算设备、计算机处理器、或可编程逻辑 器件的计算机指令或软件代码，根据本文的教导本领域技术人员可容易地编写 准备。

在一些实施例中，本发明包括计算机存储媒体，其上设置有计算机指令或 软件代码，用以控制计算机或微处理器来运行本发明的任何过程。这一存储媒 体可以包括，但不限于，软盘、光盘、蓝光光盘、DVD、CD-ROMs、和磁光盘、 ROMs、RAMs、闪存设备，或任何类型适合于存储指令、代码和/或数据的媒体或 设备。

本发明的上述描述以说明与描述为目的。其目的不是要穷尽或限制本发 明。许多修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。

选用和描述的实施例是为了最好地说明本发明和它的实践应用的原理，因 此，能指导其他本领域技术人员理解本发明为特殊使用而地改进本发明。本发 明的范围是由以权利要求及其等同来限定。