[发明专利]浸入式和互动式的计算机实施系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月15日提交的美国专利申请第12/946,538号的权益，所述申请以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

计算机系统由可执行的指令创建虚拟环境。此种虚拟环境具有很多的功能，包括用户的训练和教育。教育是个人活动知识、技能和价值观的过程，所述知识、技能和价值观能够使个人在社会上成功立足并达到个人目标。从语源上来看，单词“education(教育)”是来源于拉丁语educare(教育护理)(意指“养育”)和ducere(意指“引导”)。提供更高程度的教育对于学生和其居住的社会均有利，无论是无形收益还是经济上的收益。个人收益可包括满足感、社会和经济流动以及生活质量提高。

Jacob Mincer的劳动经济学人力资本理论构成许多现代经济学家如下观点的基础：教育是学生和社会获得技能和知识投资，所述投资将增加收入并提供长远利益。根据美国人口普查局对成年人工作寿命的统计，高中毕业生平均收入为120万美元；副学士学位拥有者平均收入为160万美元；学士学位拥有者平均收入为210万美元。从更大范围来看，入学和毕业率高的国家增长速度比入学和毕业率不高的国家快。

发明内容

现行的基于计算机的训练系统有提供个人与计算机互动不足的技术手段的问题。举例来说，现行系统未能适当地使用运算设备的技术特征(像是输入设备、显示器、扬声器、网络装置、处理装置及储存装置)来与用户建立关系、与用户交换信息并且评估用户的表现。

结果是低效率的学习过程，在此情况下，不足够的用户数据被收集、处理及度量，并且用户的表现是在不足的程序下被测试。这在所有的训练科目(包括幼年时期教育)比比皆然。

发明人认知到对于发展改良计算机系统的急迫性及长期需求，使用计算机程序以使得运算设备的技术特征获得更好的运用，藉以改善用户和计算机的互动。因此，本文公开的是适用于解决这项问题的改良计算机系统(例如数字处理设备)。本发明的运算设备和系统提供计算机程序，其包括可使得机器创建软件模块的可执行指令。该软件模块转而就如下作用方面上来改善计算机系统的内部性能：

1)创建可与用户互动的虚拟环境；

2)使用计算机系统的技术特征来与用户互动；

3)收集外部学生数据；

4)处理并报告互动数据；以及

5)测试学生表现和学习。

美国疾病控制与预防中心(CDC)确认的研究确认：几乎普遍的观点是儿童人生的早期对于认知、社会和情感发展很重要。0至5岁早期教育尤其重要。在此期间，儿童发展其长久语言、运动和分析技能的基础。教育专家推荐通过活动例如与儿童谈话、玩游戏、做艺术品和工艺品、阅读、唱歌和数数以及通过帮助他们探索周围的环境并参加想象性游戏的方式培养幼儿的所述技能。

参与显示参与的程度、强度、贡献和个人就经验所拥有的所有权。儿童越参与一项学习活动，他/她越理解活动的教育内容。有效的教育环境应包括为吸引高程度的孩子的潜在读者而设置的特色。

要注意的是在这个关键时期，并不是所有儿童以同样的方式学习。发展心理学家和哈佛大学认知及教育教授Howard Gardner分别阐述了智力八种可辨别类型：语言、数理、音乐、空间、身体运动、自然、人际关系和内心。有效教育环境应提供不同类型的活动，例如看书、游戏、谜题、音乐和艺术，所述活动支持不同类型的智力和学习风格。

技术对教育而言是一个日益增长的影响因素，并提供了创造有力学习工具的新机会。多媒体技术提供了吸引学生的新方法，比如通过创造互动在线教育教学环境。在该环境中，学生能够被给予选择学什么以及怎么学的灵活性。这有助于解决多种学习模式以及保持学习经验的参与。仅管存在这些潜力，当前在线教育环境不包括有效吸引儿童所必要的所有特色；特别是大约1岁到10岁的儿童。