【発明の詳細な説明】
エージェントベースのインストラクションシステムと方法
発明の属する技術的分野
本発明は、ネットワークで接続されたコンピューターで実行されるのが望まし
い、対話式の、適応性のある、個別化された、コンピューター支援の学生教育の
ためのシステムと方法に関する。特に、本システムと方法は、生徒毎に、生徒の
教育に関する挙動をモニターし、教師の指示に対応し、教育的進歩を制御し、生
徒を導く、その生徒用のエージェントを含み、その全てがが仮想講師の一つの態
様を構成する。本エージェントの目に見えるスクリーン上の態様は、注文により
作成可能なマルチメディア表現人格を含むのが望ましく、これは仮想講師の更な
る態様を構成する。
技術的背景
教育におけるコンピューターの利用は、各生徒に適したすなわち個別的なシス
テムを供給できない、システムを小中学校の現在の教室に効果的に統合すること
ができない、また、技術的な進歩を活用することができない、といったいくつか
の問題のために制限されてきた。この30年間、多数の対話式教育の技術がコン
ピューターで実行されてきたが、これらのシステムはすべて各生徒の個性を認知
し適応する能力に欠けている。対話式教育技術に対する共通の動機付けは、個々
の生徒の相互作用のほうが、固定されたペースプレゼンテーションに受動的に曝
すよりもよほど学習を助長するという認識であった(クリック他共著、1986
年「コンピューターをベースとした成人学習の効果、メタ−アナリシス」教育コ
ンピューター調査ジャーナル2号、235−252頁、クリック他共著、198
3年「中学生におけるコンピューターをベースとした学習教育の効果」教育心理
学ジャーナル775号、19−26頁)。現在ある対話式教育技法は多くの種類
があって、例えば、プログラム化された教育、マスター学習、オーディオによる
個別指導、直接教育、教育の個別化したシステム、正確な教育、能弁学習、その
他
等である(イングルマン他著、1982年「教育理論、原則と応用」、ニューヨ
ーク州アービントン;ケラー著、1968年「さよなら先生・・・」行動分析ジ
ャーナル第1号、79−89頁;リンズレイ著、1990年「正確な教育、子供
のための教師によって」例外的な子どもの教育、第22号、353−359頁;
ウエスト他著、1992年「教育における優秀性のための設計、B.F.スキナ
ーの遺したもの」147−160頁、ソリスウエスト社、コロラド州ロングモン
ト)。いくつかのシステムは、これらの対話式教育技法のためにコンピューター
の対話性能を利用しようと試みてきた。たとえば初期には、テキストをベースに
プログラムされた教育はコンピューターフォーマットに変換され、タイムシェア
リングシステムで実行された。初期のこの進歩は、コンピューターベーストレー
ニング(「CBT」)としても知られているより精選されたコンピューター支援
教育([CAI」)によって拡張された。
たとえばCAIでは、コンピューターは教育機器として働く。プログラムは教
育のディスプレイを示し、学生の反応を受け取り、それらの反応を編集し、判断
し、学生の反応に応じて分岐し、学生にフィードバックし、その学生の発達を記
録し、保管する。CAIシステムの例には、カーボネル著、1970年「CAI
におけるAI」、「コンピューター支援教育への人工知能のアプローチ」、マン
−マシンシステムに関するIEEE会報、第11号、190−202頁;オーシ
ン著、1984年「国家規模のCAI」情報技術に関する第4回エルサレム会議
会報、418−424頁;セイデル著、1971年;コフマン他共著、1975
年「CIAにおける人工知能と人工プログラミング」、人工知能、第6号、21
5−234頁、が含まれている。数を制限した特殊な問題のための効果的なCA
I教材は、教材をデザインする役割を持つ教育ディベロッパーを支援する特別な
「創造言語」をもつまでに発達してきた。米国特許第5、310、349号はそ
のようなCAIシステムの模範である。
しかしながら、現在あるCAIシステムは生徒には適応しない。これらのシス
テムは単に、現在のレッスンの間の生徒の実績だけに基づいて、そして最近の応
答のようなパラメーターと前提条件パターンのみを用いて、教材を通して、生徒
と繋がっているだけである。これらのシステムは、生徒の過去の実績、他のコー
スでの生徒の実績、生徒の学習スタイルおよび生徒の関心というようなより幅広
い生徒の特性に関する情報を収集あるいは利用しない。
より重大な欠陥は、現在のCAIシステムが個々の生徒の特性を認識しないと
いうことである。個別化されることなく、あるいは生徒のスタイルに応答するこ
ともない。そのため、これらのシステムは、個人の教育において比類ないであろ
うほどに重要な人間の講師の役割を無視している。人間の講師は、スケジュール
を組んだり優先順位をつけたり、また適度な補強と生徒の能力や好みに関する知
識を通して生徒の興味が持続するよう支援する。人間の講師は、観察し、エラー
のパターンに対処し、広範囲な課目と行動にわたって相互作用の一貫した方法を
維持する。さらに、人間の教師は、指導状況の認識的、個人的および社会的な様
態を効果的に統合する。言い換えれば人間の講師は、生徒のスタイルと教育的任
務の要件に基づいて、個別化のレベルを準備する。更に、人間の講師は、個別化
された教育を受容し、データーを集め、詳細なレポートを提供することにより、
公平に効果的な相互作用を教師に提供する。これらの、効果的な人間講師の高度
な要求に沿ったサービスと役割を扱い損なうと、現在のCAIシステムは生徒を
つなぎ止めることに完全に失敗し、よって同様に指導することに失敗する。
加えて、コンピューター支援教育の更なる問題は、特に小中学校のセッティン
グおいて、学校の他のカリキュラムの残り中にうまく組み込まれておらず、また
しばしば教材の質が良くないということである。小中学校への適用については、
二つの主たる教育的コンピューター利用のパターンが優勢であり、一般的に今日
が妥協の結果であることを示している。一方のパターンででは、統合学習システ
ム([ILS])は、専用の装備で、1学年から6学年まで、あるいはおそらく
8学年か9学年まで、読み方、数学、関連トピック、綴り、書き方、その他の言
語技術の基本的な要素を教えるために学校で用いられている(EPIE会報、1
990年「統合教育システム、評価」、教育製品情報交換、ニューヨーク州ハン
プトンベイ)。このパターンのパラドックスは、これらのシステムにより提示さ
れる教育の質にかかわらず、ILSを使っての生徒の作業が、教室内でまさに同
じトピックで進んでいることと殆ど関連付けられないことである。根本的な理由
は、生徒の進み方の多様性、又はCAIカリキュラムとクラスのテキスト、教材
及び活動との関連に教師が影響を与えることができないか、あるいは十分に対応
できないことにある。これは、ILS装備の成果として、各生徒の発展と成績に
ついて詳細に報告する場でさえ言われるケースである。
学校でのコンピューター利用の第2のパターンは、特定のトピックにおいて個
別の短い単位で用いられるパターンである(TESS会報、1996年、「教育
的ソフトウェアシステムのデータベース」、教育製品情報交換、ニューヨーク州
ハンプトンベイ)。これらはハイパーカードプログラム、シュミレーション、又
はゲームであることもあり、通常基本的なクラスカリキュラムとは別である。と
きどき上質のものもあるが、ここでのパラドックスは、これらの製品が通常は強
化のために選択されるものであり、オプションにでき、学校関連教育の主たる構
成要素とは考えられないことである。記録は保存されず、あるいは生徒の成果と
はならない。これらのプログラムは学校教育に重要な貢献はしてきてない。
最後に、コンピューター支援教育システムは、エージェントベースシステム、
クライアントサーバーシステムおよびネットワークシステムとしての過去4年に
わたるコンピューター技術の重要な進歩を無視し、あるいは使用せずにきた。現
在、活動分野は研究から商業的利用までの広い活動範囲であるが、教育的、指導
的、ホームワーク的な仕事におけるエージェントベースのシステムの利用は開拓
されていない。知的エージェント用のソフトウェアシステムは、旅行の手配、E
メール管理、会議予定の作成、資産ポートフォリオ管理、インターネットからの
情報収集に上手く利用されている(マエズ著、1994年「仕事と情報の過剰を
減じるエージェント」ACMコミュニケーション、第37号、30−40頁)。
これらすべてのアプリケーションにおいて、ソフトウェアエージェントはユーザ
ーからの一般的な指示を受けるだけで、相当な独立性と自主性をもって細部に至
る仕事を行い、ユーザーに代わって任務を実行する。クライアントサーバーシス
テムでは、これらのエージェントをクライアントで、サーバーで、あるいは両方
でも稼働できる。
最近、適応性があり個別化されたエージェントベースのシステムが開発され始
めた。エージェントは経験から学ぶのであって、適応性のあるエージェントを含
むシステムは、継続的に確認される新技術を持ち有利性を生みだしている。適応
性のあるエージェントは、新しい商業的な発展可能で適応性のあるシステムが、
ネットワークを越えて実行されるのを可能にする。これらのシステムでは、エー
ジェントは「仲立ち」であり、その機能がエージェント自体に残される細目で理
解される方法で関係を仲介する。エージェントはユーザーに対して「代役」とし
て働き、ユーザーはネットワークを直接操作しなくてもよい。教育アプリケーシ
ョンでは、学校システムと個別の生徒という二人のユーザーに仕えるエージェン
トには、合致しないニーズがある。それは指導アシスタント/個人教授のよく知
られている役割である。1994年、マエス他はエージェントという比喩表現を
個人アシスタント、つまりユーザーの重要な特性を学習し、その挙動に適応する
エージェントとする比喩表現にまで広げた。エージェントは、観察、ユーザーか
らのフィードバックの受理、ユーザーからの指示の受理、「類似の問題」に関し
ての他のエージェントへの問い合わせ等の手段を混ぜ合わせて学習できる。個人
アシスタントが備えるべき能力、信頼および深い理解という重要な特性を組み合
わせるために、エージェントは関連データに接触し、信頼のおける方法で重要な
事実を示し、個人的かつ基本的な共感と同時に楽しい方法を以てそのユーザーに
関わるべきである。個人的な特性を有するエージェントの創造へのアプローチが
開拓され始めた。この作業において、関連する技術が、感情の描写を通してキャ
ラクターに幻の生命を与えるフィルムアニメーターの手法の中に見受けられる。
さらに、コンピューター支援教育システムは、単なる偶然でクライアントサー
バーシステムとネットワーク技術を開発した。クライアントサーバーシステムの
構造は、分散型コンピューターシステムの原則的構造として出現した。高性能の
ウインド付けする操作システムのもとで作動しているクライアントシステムは、
高速グラフィック、アニメーションおよびオーディオ出力を含め、進んだオブジ
ェクトベースのソフトウェアアプリケーションをサポートできる。サーバーは、
数ギガバイトのデーターやプログラムを極めて適性なコストで中央あるいは分散
した場所に記憶しておくことができる。オブジェクト優先データベースシステム
は、構造化されたデータをサーバーに記憶するために発展してきた。
ほんの数年前から著しく変化しているクライアントシステムが今すべて、仮想
的には、高性能グラフィック、サウンドおよび少なくとも限定されたビデオ再生
機能を含むマルチメディア性能を持つ。テキストツースピーチのソフトウェアは
これらのシステムで使うのに入手でき、スピーチ認識ソフトウェアは、低コスト
プラットフォーム上で商業的に広く受け入れられるかどうかの瀬戸際にいる。新
しい文書作成ツールは、マルチメディアプレゼンテーションおよび対応する順次
論理を有するコンピューターベースの教材の生成のためのグラフィック手段をサ
ポートする。
クライアントとサーバーは離れていても連結されており、便利性は増大し、コ
ストは減少する。インターネットは、コンピューターを接続して、効果的なコミ
ニュケーションを提供し、ソフトウェアのような情報やその他のリソースへアク
セスする安上がりの手段を提供するための方法として出現した。さらに、インタ
ーネットを真に国際的にしたインターネットの発展には、ハイパーリンクされた
マルチメディアの情報にプラットフォームに依存しないアクセスを可能とするH
TMLとHTTPプロトコル、およびインターネットアプリケーションプログラ
ミングのためのプラットフォームに依存しないソフトウェアを提供するJAVATM
プログラミング言語が含まれている。インターネットの一部であるイントラネ
ットは、情報を広め、単一の学校システム又は法人のような作られた領域内での
コミュニケーションを可能にするため、ますます重要な手段となっている。
現在あるCAIシステムは、これらの機能的欠如を処置せず、現在ある技術の
可能性を活用してもない。
前記参考の引用は、そのような参考が本発明の先行技術であることを認めたも
のとして解釈されるべきでない。
発明の概要
本発明のエージェントベースの教育システムは、対話式の、適応性があり、個
別化されたコンピューター支援の教育とホームワークのためのシステムおよび手
段であり、コンピューターに接続されたネットワークで実行するのが望ましく、
好適実施例と代替実施例で後述の目的を提供することによりこれらの問題を克服
する。本発明は、教育に関心のあるいくつかのグループのニーズに応えて、より
効果的なシステムを提供する。
本発明の重要な目的は、高品質な個別の生徒との対話を提供し、実際の講師に
近い方法で教育を運用あるいは制御する、各生徒に適合されたエージェントソフ
トウェア(「エージェント」)を有することにより、生徒に仮想講師を提供する
ことにある。本エージェントは、コンピューター支援の教材に関する運用あるい
は制御を実行し、特定の教材と同期して及び同期しないでの両方で、生徒に情報
と支援を提供する。エージェントの挙動は、教育内容および生徒の挙動の経緯双
方に反応する。
本発明の好適実施例では、エージェントは、いくつかのソースからデータを統
合する。エージェントはコンピューター支援の教材から、特定の教材により選定
された教育の方法と教育における生徒の実績に基づき、データを受理する。エー
ジェントは、生徒のデータオブジェクトに記憶されている以前の生徒の実績の履
歴を用いるとともに、生徒から直接の対話を受理する。エージェントは、特注仕
様および生徒の宿題についてのデータを教師から受理する。エージェントは、学
校からは、指定されたコースについてのデータ、生徒の実績の分析についてのデ
ータ、教育標準並びに規準を受理する。好適実施例では、これらの入力がエージ
ェントの対話の個別化を可能とする。代替実施例は、追加データのタイプとソー
スに対応する。
本発明の好適実施例では、種々のエージェントの挙動が単一の手段によって均
一に処理される。種々の挙動には、激励とフィードバック、実行中の指示での超
認識的支援の提供、管理又は制御、生徒の学習モードに対するコンピューターベ
ースの指示の個別化、宿題の管理による援助を含む。これら種々の挙動は、一連
の潜在的に適切な候補挙動のセットから選択される。この候補挙動のセットは順
序付けられ、最良と判断された挙動が選ばれる。
本発明の好適実施例では、種々のエージェントの挙動は生徒に関する様々な情
報に基づいて生徒に適合させる。生徒の実績の経緯は生徒のデータオブジェクト
に記憶されているので、エージェントは、その生徒の過去の対話の経緯を基にし
てその挙動を修正する。エージェントは、教師と学校システムから供給された情
報を基にその挙動を修正することもできる。
さらに、本好適実施例では、生徒のデータオブジェクトは、生徒の物理的に制
御下の携帯用媒体にある。このことは、生徒のデータオブジェクトが生徒のパー
ソナルデータを蓄積するので利点があり、そのプライバシーはそのような生徒の
制御によって確保できる。代替的に、生徒のデータプライバシーを保証するのに
有利であるなら、生徒のデータオブジェクトは、安全なデータベースの中央サー
バーコンピューターに記憶することもできる。
本発明のもう一つの重要な目的は、エージェントがスクリーン上でエージェン
ト自身を、統合された、そして選択自由であるが、アニメ化されたマルチメディ
アパーソナ、あるいはできれば複数のパーソナ(以後「パーソナエ」とする)と
共に、生徒に示すことである。スクリーン上のエージェントは、実在者として出
現することもでき、小学校では気さくな「お勉強仲間」であっていいし、成人の
トレーニングでは目標とする「コンセプトコーチ」のような存在でもよい。スク
リーン上のエージェントは、その生徒を指導し、動機付け、引き付け、導く。
好適な実施例では、スクリーン上のエージェントは、単一のキャラクターによ
り、あるいは対話するキャラクターのキャストによって脚色することができる。
これらの役者間の相互作用は個別化されてエージェントの教育学的反応に反映さ
れるとよい。生徒の関心をエージェントの反応に保持するために、教材あるいは
セッションを越えて続く話の線を用いることもできる。
好適な実施例では、パーソナエの声、手振り及び身振りは、選択された性質、
生徒のパーソナエの好みおよび最近の反応の経緯から、バラエティに富む代替の
音や目に見えるディスプレイオブジェクトを含む表で選択して、引き出される。
次にスクリーン上のエージェントディスプレイの全要素は、集積されたディスプ
レイのスクリプトで総合的に扱われ、適切なものとして、グラフィック、アニメ
ーション、ビデオあるいはサウンドを要求する。その後これらのスクリプトは、
パフォーマンスの完全なひとつの要素を代表する実行時プログラムフラグメント
であるアプレットに一括される。
ディスプレイオブジェクトの要素が、データスニップとしてアーティスト、ア
ニメーター、シンガーおよびいわゆるフォースにより創造され得るという点が、
本発明の利点である。多数のデータスニップはダイナミッククリップのライブラ
リーに記憶され、次に本発明のインプリメンテーションでインストールされる。
この方法だと、スクリーン上のエージェントパーソナエが、現実的最新であって
関心が集まるふさわしい方法を有する。一般に、データスニップはサウンド、ボ
イス、グラフィック、アニメーション、あるいはビデオのショートクリップであ
り、あるいはスクリーン上のエージェントを構成してきたサウンド、ボイス、グ
ラフィック、アニメーション、あるいはビデオの結合である。またデータスニッ
プが、日刊のコマ漫画がアニメ化されたおしゃべりするフォーマットにおいて、
フォーマット前のアニメ化された完全なる連続体であることもあり得る。
本発明のもう一つの重要な目的は、本発明により提供された相互作用性、適応
性があり自己ペース的コンピューター補助のインストラクションおよびホームワ
ークが、地理的に散在した学校あるいは教育プロバイダーから地理的に散在した
生徒に至るまで、役立つことである。従って、本発明のシステムは、移植可能な
メディアに記憶された生徒のデータオブジェクトと、多様なネットワークを越え
る他の重要なデータのアクセスとの双方に適応される。例えば「ホームワークの
ネットワーク」としての本発明のインプリメンテーションは、コンピューター補
助ホームワークを家庭にいる全レベルの生徒に役立つようにすることができる。
生徒の住まいにコンピューターを設置することにより、生徒はユースセンター、
図書館、学校および他の施設に設置されたコンピューターでホームワークマテリ
アルにアクセスすることができる。生徒は、ネットワークされたコンピューター
にアクセスし、インストラクションを受理するために移植可能な生徒のデータオ
ブジェクトをプラグで接続するだけである。代替に、生徒は、そのようなネット
ワークを越えた生徒のデータオブジェクトにアクセスできる。
好適な実施例では、イントラネットとして本発明が実行されるネットワークは
適正なリンクで形成され、適当なATM技術として既知のTCP/IPのプロト
コルの組を役立たせており、ワールドウェブを含み、ブラウザーと関連し、フォ
ーマットエクステンションをメールする。拡張的連結性が必要な場合、公共のイ
ンターネット上での実行は同等に好適である。
本発明の更なる重要な目的は、生徒の発展とパフォーマンスを情報としてエー
ジェントに送り、エージェントがそのマテリアルを生徒の教育学的特性となるよ
う運用あるいは制御することを可能にする方法で、相互作用性、適応性があり自
己ペース的コンピューター補助のインストラクションを生徒に提示する拡大され
たコンピューター補助のインストラクションマテリアルおよびホームワークマテ
リアルとを、利用することである。よって、ABIシステムは、生徒を効果的に
指導し、教育課題に従事させることが可能となる。
好適な実施例では、これらのインストラクションおよびホームワークのマテリ
アルは、マテリアルのエンジンにより提示されるマテリアルデータから成る。マ
テリアルデータは、インストラクションの内容が入っているディスプレイオブジ
ェクト、生徒の入力でディスプレイにつながる論理およびノテイションを含む。
ノテイションは、マテリアルと生徒に関して、エージェントに情報を送るの都合
の良い拡大された定義である。たとえばノテイションは、教育的に重要な生徒の
動作であるマテリアルのキーセクションを分類する。オーサリングツールは、こ
れらの拡大されたインストラクションのマテリアルを発展させる際に補助する。
マテリアルの課題と理論はインストラクションのデザイナーおよび専門家に創っ
たり挿入してもらうとよい。ノテイションは、通常インストラクションのデザイ
ナーに挿入してもらうが、教師にあつらえてもらうこともできる。
好適な実施例では、ノテイションを通過した情報は、インストラクションのマ
テリアルインターフェーススタンダードに従って標準化される。このスタンダー
ドが、生徒のパフォーマンスに関するマテリアル単独のデータはエージェントに
提供されるべきとする法則やエージェントがマテリアル単独の方法で生徒を指導
するための法則を確立する。
本発明の更なる重要な目的は、生徒に、インストラクションのマテリアル類似
の方法で統合されたエージェントを含む、ある範囲のツールを提供することであ
る。これらのツールは、指定されたインストラクションの課題に役立つ全体的な
ツール、およびグループワークやコミニュケーションのため、また生徒のスケジ
ュール作成のための特別なツールを含む。
好適な実施例では、一般的なツールには少なくとも計算器、百科事典、辞書、
辞典が含まれ、それぞれが生徒のいくつかのレベルに相応しく、またABIイン
プリメンテーションにアクセスできる。好適な実施例では、グループワークやコ
ミニュケーションマテリアルは、メッセージが交換され、生徒がジョイントワー
クのためのグループにリンクし、生徒がコンテストのように構成されたワークの
ためのグループにリンクすることを可能にする。好適な実施例では、生徒のスケ
ジュール作成ツールが、生徒に課せられた活動と優先事項を記録する。ある実施
例では、このツールは、スケジュールを見る生徒に調べてもらってもよい。指令
を受けて必要な活動の予定を作成すること、生徒の選択を認めること、あるいは
混合日程率先を認めることはシステムによって検討されるのがよいだろう。つま
り、生徒に予定作成のアドバイスをすることについては、エージェントにより検
討されるのがよいだろう。通常、生徒の課題は教師によってセットされる。
本発明の目的は、生徒、教師、親、責任者あるいは企業やその他の事業種での
適切な人に、生徒のパフォーマンスを報告することである。これらのレポートは
生徒の教育的なパフォーマンスについて、現在あるコンピューター補助のインス
トラクションシステムで役立つ特定のマテリアルにおいて通常見込まれるパフォ
ーマンスの全データは勿論のこと、エージェントが蓄積して分析したユニークな
データをも含んでいる。そのようなレポートのためのデータが、ここでは学校と
生徒のデータと呼ばれているが、そのデータは好適な実施例では、エージェント
により、学校の方針に従って生徒の設置コンピューターから学校のサーバーコン
ピューターへ発信される。サーバーコンピューターにおいては、それはサーバー
データベースに記憶されておりデータベースに対してはそのようなレポートが送
られてくる。代替案で、このデータは、学校にある現在の生徒の情報システムへ
発信されても良い。更なる代替実施例では、生徒のデータオブジェクトが中央で
記憶され、このデータはこれらのオブジェクトから引き出されるが、オブジェク
ト優先データベースシステムに記憶されても良い。親が子どもの最近のデータに
アクセスでき、従って、親が子どもの教育においてより知識的な役割を果たすと
いうことが、学校の情況における本発明の利点である。
本発明の別の目的は、最新の技術を生徒の相互作用に利用することにある。利
用できれば、本発明はネットワークコンピューター(「NC」)に適応できる。
NCは、イントラネットあるいは公共のインターネットにアクセスするために特
別にデザインされた低コストのコンピューターである。最近の好適な実施例やイ
ンプリメンテーションでは、本発明は数人の生徒用のマルチメディア、及び特別
な相互作用技術に適応可能であり、特別な生徒あるいは特別な必要がある生徒に
は有利となるであろう。典型的な相互作用の機器はキーボード、マウスあるいは
他の指示器、ボイス認識、ジョイスティック、ワンタッチ機器、ライトペン、そ
の他を含む。仮想現実機器のような他の機器は、商品化されたときに付け加える
ことができる。
広く利用されているコンピューターネットワーク上で送られる、対話式の、適
応性があり自己ペース的コンピューター支援の教育およびホームワークを提供す
ることにより、本発明は、全レベルの公共的、私的、また商業的学校の環境にお
いて、即利用できるということは当業者には明らかである。教育調査は、これら
の特性を備えた教育およびホームワークが、生徒の教育結果を改良するというこ
とを示している。さらに、有利なのは、学校という状況において本発明は生徒の
実績への即時アクセスを提供し、教育上の特性を、親を含む全関係者へ提供する
ことである。
4.図面の簡単な説明
本発明における、上記及び他の目的、特性、及び利点は、添付の図面、詳細な
説明、及び付随の請求項目を参照することにより、当業者には明らかになるであ
ろう。
図1は、ABIシステムの主要な機能的構成要素及びパーティーの概様を示し
ている。
図2A及び図2Bは、図1の機能的構成要素の実行例に関する概様を示してい
る。
図3は、図2の実行における模範的な生徒表示画面を示している。
図4は、図2の実行例における、画面上のエージェントとインストラクショナ
ルマテリアル間の模範的な画面相互作用をより詳細に示している。
図5は、図2のABIシステム実行例と生徒との模範的な相互作用を示してい
る。
図6は、図2の実行例におけるソフトウェア構成要素と階層構造をより詳細に
示している。
図7は、図2の実行例中の模範的なメッセージの流れを示している。
図8は、図7のエージェント動作処理の過程をより詳細に示している。
図9は、図7エージェント行動処理の過程をより詳細に示している。
図10A及び図10Bは、図7の生徒データオブジェクトの構成をより詳細に
示している。
図11は、図7の生徒データオブジェクトの模範的な処理過程を示している。
図12は、生徒のメタリクエストとエージェントのメタ応答の模範的シーケン
スを示している。
5.発明の詳細な説明
第5−1章では、エージェントをベースとしたインストラクションシステムの
概要を提示する。第5−2章では、好適なハードウェアと操作ソフトウェアの設
計について説明する。第5−3章は、ABIシステムとそのユーザー間のインス
トラクショナル・インターフェースの詳細を論じる。5−4章では、後続章で各
コンポーネントの詳細説明がなされる、ABIシステムのソフトウェア構造の概
様を説明する。第5−5章では、インストラクショナル・マテリアル及びツール
をより詳細に、そして第5−6章では、エージェントについてより詳しい説明を
行う。第5−6章は、ABIシステムのエージェントとマテリアル間の理想的な
インターフェースについて、より詳しい説明を含んでいる。
5−1 ABIシステムの概型
以下に、初等教育から主に例を取り上げながら、学校システムという面におけ
る本発明のシステム及び方法を説明する。本発明は、あまり制限を受けるもので
はない。本発明が、就学時前から大学を通じ、商業的或いは法人的教育の全形態
にいたるまで、公共及び私設のあらゆるレベルの教育において適用できうること
は、当業者には自明であろう。これら全ての関係において、本発明の厳密な実用
性は、学校で、オフィスで、家庭で、生徒が地理的に散住している学校で、及び
分散した学校の生徒に対して、また他の形の場所において、教育と訓練を行う際
に利用できることである。更に、本発明は、相互作用がモニターでき独立性が確
立できるなら、育児や減量のように教育以外の面でも利用できうることは明らか
である。
次の内容は、本発明の詳細な説明の項で頻繁に使用される語句について説明し
たものである。後続の章でより完全に論じられまた説明される重要語句を、最初
の段階で紹介するための助けとしてここに提示する。
エージェント:ABIシステムにおいて実行する照合すべきデータを伴うエー
ジェントソフトウェア。
エージエントをベースとするインストラクション(「ABI」)システム:本
発明による異色の教育システムであって、理想的には、学生の応答し適応し且つ
独立性を有したインストラクションのためのエージェントと、インストラクショ
ンを配給するためのネットワークを含み、仮想講師というパーソナを投影するシ
ステム。
エージェントソフトウェア:ABIシステム内で、応答し適応し且つ独立化した
行動を生成するソフトウェアモジュールであって、人工知能からの方法により実
行されるのが望ましい。
アプレット:ネットワークを横切り有効にクライエントにダウンロードされる実
行プログラムフラグメントであって、ABIシステム内でアプレットは、画面上
のエージェントアクション、或いはパフォーマンス(例:頭を掻いたり、言葉を
話すキャラクター)の完全な要素を表現し、アニメーション、音、スクリプト情
報といった種々のデータスニップを参照付けることが可能である。
著作ツール:標記法の挿入を始めとする開発のように、マテリアルデータを開発
するために教育デザイナーにより使用されるプログラム。
キャスト:画面上のエージェントを表現する複数のパーソナ(=パーソナエ)。
キャラクター:画面上のエージェントのキャスト中の個々のパーソナ。
コンセプトコーチ:画面上のエージェントのキャスト中のパーソナで、高校生と
大人向けに呼び方を変えた名前。
データスニップ:音、音声、アニメーション、ビデオ、グラフィックの基本的な
単片であり、データスニップは、アプレットにより合成され、画面上のエージェ
ントアクションの要素を完全に表現するのが望ましい。
電子学習友達(「ELF」):画面上のエージェントであるキャスト中のどんな
パーソナにも使える総称で、また中学生が呼ぶのに適した別の名前。
インストラクションナルマテリアル:インストラクションのコースの構成要素で
あり、このような構成要素は、コースにより選択され、事前必須テスト、事前テ
スト、レッスン、単元テストを含むことができる。
マテリアルデータ:インストラクショナルマテリアルの内容。
マテリアルエンジン:学生にインストラクションとツールを提示するため、イン
ストルクショナルマテリアルデータとツールデータに参照を付けるソフトウェア
モジュール。
メタリクエスト:例えば 「ヒントを求める」 というようなリクエストを、学
生が画面上のエージェントに直接リクエストする。
メタリスポンス:エージェントが生徒に対して発する全ての応答であって、イン
ストラクショナルマテリアル、ツール、通信による提示と区別される。
ネットワーク:生徒クライエントのコンピュータを学校のサーバとABIシステ
ム内で接続するハードウェア及びソフトウェアであって、ネットワーク接続は光
ファイバーリンク、ワイアリンク、或いは地上又は人工衛星によるワイアレスリ
ンクから成ることが可能である。
標記法:マテリアルデータに挿入されるインターフェース情報であって、マテリ
アルエンジンがメッセージを送信したり、エージェントソフトウェアからメッセ
ージを受信したりするようにさせるが、標記法は、エージェントとマテリアル間
のインターフェースメッセージを規格化することが望ましい。
画面上のエージェント:音、音声、グラフィック、アニメーション、ビデオ、或
いは他のマルチメディア様式等のメディアを使用した、生徒の表示上にエージェ
ントソフトウェアによって表現されるもので、この表現は1つ或いはそれ以上の
生きているようなパーソナエを表示することが望ましい。
パーソナ:画面上のエージェントであるキャスト中のキャラクター。
パーソナエ:パーソナの複数集合名詞。
学校生徒データ:中央に集められた、各生徒の学習進度に関するデータであり、
このデータは生徒のエージェントにより学校のデータ収集及びプライバシー保護
の方針に従い送信されるが、これらの方針次第で、無から本質的に学生データオ
ブジェクトの全体内容までの範囲を網羅することができる。
生徒データオブジェクト:応答し適応し且つ独立したインストラクションを生徒
に提供するため、エージェントソフトウェアが参照する各生徒についてのデータ
であって、このデータは各レッスンのコース中アップデートされ、1つのオブジ
ェクトとして或いは代替的に数個のリンクしたオブジェクトとして、ポータブル
メディア上又はABIシステム内に有効に格納される。
スタディバディーズ:スクリーン上のエージェントであるキャスト中のパーソナ
エで、小学生向けの別の呼び名。
ツールデータ:限定されたインストラクショナルマテリアルをサポートするツー
ルの内容であって、ツールには辞書、計算機、百科事典等が含まれ、ツールデー
タとは、辞書、計算機、百科事典の内容のことである。
言葉:テキストすなわち画面上のエージェントが応答する言葉。
仮想講師:人間の講師に匹敵するために一緒に動作をするABIシステムの構成
要素であって、生徒個人の透視図、スタディバディーズ、ELF、又はコンセプ
トコーチから学生の個人講師として現れる。
詳細な説明の次の章では、以上の語句各々についてより細かに取り扱い、AB
Iシステムが、応答し、適応性のある、且つ独立化したインストラクションを提
示して仮想講師の役割を果たすための、それらの接続関係及び相互作用について
説明する。
5−1−1 機能的構成要素
上記の目的及び利点の観点から、図1にはABIシステムの主要な登場人物と
主要な機能的構成要素を示している。これらは、全体として、マテリアルエンジ
ン102、エージェントソフトウェア108、生徒データオブジェクト109を
含み、それらは全て生徒101と、また教師及び管理者106と、図2に関連し
て後で述べるコンピュータネットワークを介して相互に作用し合い、学生101
の仮想講師を創造する。生徒101は、普通、学校或いは同様の教育機関に登録
している多数の学生の中の一人とする。ABIシステムの中心となるのは、各生
徒に対して個別化された仮想講師であり、これは生徒データオブジェクト109
を用いてエージェントソフトウェア108を機能させることにより形成されるも
ので、また生徒101の特徴と課題を記憶し、教師及び管理者106によりセッ
トを規格化する。
図1には示されていないが、他の登場人物を特殊な応用に関係させることもで
き、例えば小中等教育過程の場合では親などがそうである。
マテリアルエンジン102は、インストラクショナルユニット、宿題割り当て
及び生徒101に対するテストのような教育内容を提示する。教育内容は、教授
マテリアルデータ114、通信マテリアルデータ104、ツールデータ115を
含む。インストラクショナルマテリアルデータ14は、当従業者にはよく知られ
たものに類似する、コンピュータベースのインストラクショナルマテリアルを含
んでいるが、重要なことだが、本発明の使用に当たっては標記法で増大させる。
マテリアルにはまた、数学における計算機、作文における辞書、研究のためのオ
ンライン・リファレンスソース等のような限定されたインストラクショナルマテ
リアルが含まれる。さらに、マテリアルには、通信マテリアルデータ104が含
まれ、インストラクション目的に合わせて他の生徒105との通信を限定したり
提供したりする。このような目的には、例えば進度の早い生徒が別の生徒を教え
るとか、可能な1つのインストラクショナルマテリアルのレッスンで数人の生徒
が合同作業をするとか、綴字競争のような教育性のあるコンテストを行うという
ことが挙げられる。更に、本発明は、図1のフレームワークで機能する別の形態
のマテリアルにも、矢印111で示すようにエージェントソフトウェアへのイン
ターフェーシングに限定して、同様に適応可能であり、このことは本発明の限定
された利用に対して役に立つ。例えば、育児内容に適するマテリアルは、上記3
つのクラスとは、多分異なる相互作用の模範を有する点で違う。
生徒とマテリアル間の相互作用103の構成とコースは、教育心理学及び音に
よる教育実践の模範により管理されることが望ましく、それらについては、一例
として、1982年エングリマン他により著された、ニューヨーク、アービング
トン出版の 「教授理論:原理と応用」 に論じられている。最も最初のレベル
では、例えば、宿題や授業中、生徒101はリクエストを出しマテリアルエンジ
ン
102から応答を受信し、次にマテリアルエンジンがリクエストを出して生徒1
01から応答を受信することが可能である。マテリアルエンジン102は、生徒
の応答に合わせてシーケンスを調整することができる。次のレベルでは、生徒と
マテリアルエンジンの間で交換されたリクエストと応答は、コンピュータベース
のインストラクションで当業者に知られているいくつかのパターンに従うが、そ
れらには例えば次のものが含まれる。第1として、生徒はマテリアルエンジンに
より提示されたリクエストに応答することができるが、応答の途中、アドバイス
やヒントを、或いは計算機の使用を、又は他の関連した補助を求めることができ
る。第2に、生徒は、現在の項目、レッスン、或いはユニットを正解して履修す
ると、次の項目、レッスン、或いはユニットへ進むことができる。第3に、間違
った場合、生徒は、適切な再履修、復習、或いは補修マテリアルを、自分から要
求するか或いは自動的に提示させることが可能である。最後に、より高いレベル
になると、これら相互作用のパターンは解析され、システムより適応性のある応
答が出される。
教師及び管理者106も、矢印107で表示されるように、いくつかの目的の
ためマテリアルエンジン102と作用し合う。例えば、教師は現行のマテリアル
を、追加項目を付け加えたり、現行項目を変更したり、項目表示の順序を入れ替
えたり、標記法(後述参照)管理エージェント相互作用等を変更したりして慣例化
させることができる。教師は、1つのクラス用に、グループ用に、或いはたった
一人の生徒のためにふさわしい、限定されたマテリアル例を創造することができ
る。さらに、生徒の進度報告は別の方法で行われるのが望ましいとしても、代替
的な実施例では、マテリアルエンジンが生徒の進度について、教師及び管理者に
直接報告できるようになっている。例えば、教師のためにメッセージを生成する
標記法を入力するなどして、これを行うことが可能である。
また、教授法のデザイナーは、本発明で使用するためにマテリアルを創造すな
わち「著作」することができる。このようなマテリアルは、オリジナルであって
もよいし、現行の教科書、ワークブック、或いはメディアマテリアルから取って
も構わない。標準教育課程、標準テストのような予備テスト、復習テスト、及び
標準教科書を採用することもできる。相互作用するインストラクションにとっ
て適切なコースでインストラクショナルマテリアルを著作することは、一般にい
くつかの段階から成り、生徒への表示のためオブジェクトについて決定すること
と、これらオブジェクトを順番に並べることと、及びエージェントと作用し合う
ことが含まれる。「第1」段階は、生徒へ表示するための教育内容を実行するオ
ブジェクトの選択である。オブジェクトには、テキスト、グラフィク、アニメー
ション、又は映画のような視覚表示アイテムや、音声、テレビ音声等のような聴
覚表示アイテムが含まれる。選択ボタン、一揃いの選択肢、入力テキスト、ハイ
パーテキスト、ハイパーメディアリンク、生徒の入力で作動する機能等のような
、コンピュータ技術でよく知られている入力アイテムを含んでもよい。「第2」
段階は、生徒へオブジェクトを順番に表示するためのシーケンスの論理を選択す
ることと、生徒のリクエスト及び応答に対する教育的に適切な反応の選択である
。シーケンスの諭理は、例の比重を増やすコマンドのような、エージェントソフ
トウェア108により設定されるインストラクション制御を参照するが、先に詳
しく述べたように教育心理学の原理及び実践の観点から選ばれることが望ましい
。「第3」段階は、ABIシステムの重要な構成要素である生徒のエージェント
若しくは仮想講師との相互作用を定義づけることである。この定義は、シーケン
スの論理を「標記法」で増大させることによりなされ、オブジェクトの提示中シ
ーケンスの諭理により参照され、呼び出され、或いは実行され、また好適な実施
例ではメッセージを交換することによりエージェントと通信する。ABIシステ
ムでは、エージェントは、生徒の相互作用上のインストラクションのコースをモ
ニターすることにより、生徒の教育学上の特徴点、言い換えるなら生徒の認識上
のスタイルの適応性のあるモデルを作る。標記法は、このモニタリングのための
手段である。最後に、マテリアルを利用できるようにするために、著作されたマ
テリアルはインデックスを付けられ、ABIシステムのファイルに格納されるが
、マテリアルサーバシステムに格納されることが望ましい。
ABI著作ツールは、標記法がマテリアルに提示され、エージェントソフトウ
ェアが生徒データオブジェクトをアップデートできるようにしている従来のイン
ストラクショナルマテリアルの著作とは異なり、インストラクション、生徒のツ
ール使用、又は通信タスクをモニターし且つ変更する。ABI著作ツールは、現
行マテリアルをABIインストラクションフォーマットに変換するのをサポート
し且つ容易にする。
先に説明したように、各生徒101にとって独自性のあるエージェントは、A
BIシステムにおいて重要である。生徒のエージェントは、各生徒に独特な生徒
データオブジェクト109を伴ったエージェントソフトウェア108から成る。
エージェントソフトウェアは、その生徒のインストラクションをモニターすると
生徒データオブジェクト109に適応性のある生徒モデルを構築する。このモデ
ルのガイド下で、エージェントソフトウェア108は、第1に生徒のインストラ
クションを管理若しくは制御するために働き、第2にABIシステム全体が各生
徒に対して、生徒の発展能力、技量、嗜好に最も適した条件の設計で教育を提供
できるよう、生徒を直接ガイドするために働く。言い換えれば、エージェントは
生徒の個人的なそして独立化した講師としての役割を果たすことにより仮想講師
となる。第1に、エージェントは、矢印111が示すように、マテリアルエンジ
ン102との相互作用を介して、マテリアルデータ104、114、115を提
示することにおいてマテリアルエンジン102を直接制御することにより、生徒
101のインストラクションを管理若しくは制御する。エージェントは、マテリ
アルエンジンを2つの方法で管理若しくは制御することが望ましいのであって、
マテリアルエンジンがデータ中の適当な標記法に遭遇すると、エージェントリク
エストを行い、エージェント応答を待つというような時、マテリアルデータ提示
と同期的に作動する方法、そして、マテリアルエンジンが判定ポイントで照会す
る制御パラメータを、エージェントソフトウェアが調整するというような時、提
示と同期的に作動するという方法である。同期的制御の例としては、インストラ
クショナルマテリアルがエージェントに、生徒がツールを使用する、またはヒン
トを受け取る、或いは矯正を受けるようにするために許可を求めること、又は通
信マテリアルがエージェントに、生徒がだれか別の生徒と特定タイプの通信を行
うことを許す許可を求めることが揚げられる。非同期的制御の例では、生徒の教
育学上の特性に従い、提示を調整するためにマテリアルエンジンが使用するコー
チングパラメーターのような教育学上のパラメーターを、エージェントが設定す
ることが揚げられる。模範的なコーチングパラメーターには、練習の時間ペーシ
ング、新コンセプトのシーディングレート、及び例題の比重が含まれる。この方
法で、エージェントが生徒を観察して判断する、各生徒の教育学上の特性若しく
は認識上のスタイルの最適化された値に従い、マテリアルは相互作用性のあるイ
ンストラクションを提示する。
第2に、エージェントソフトウェア108は、矢印112が表すように、生徒
と通信を交わすことにより、生徒を直接的にガイドする。生徒の通信もまた2つ
の方法で行われることが望ましく、同期的作用としては、生徒がエージェント講
師に直接メタリクエストを出しメタ応答を受け取る方法、2つ目の非同期的作用
としては、エージェント講師自身が、あるインストラクショナルイベントの応答
に際してメタ応答を生成する方法がある。ここで、リクエストと応答は、それら
がエージェントと直接交換されるとき、「メタ」により事前に設定される。メタ
リクエストには、エージェントに対する生徒の質問、例えば「出来具合はどうで
すか。」、「次にどうすればいいですか。」、「別の方法で言ってもらえませんか
。」とか、或いは生徒のリクエスト、例えば「ヒントを下さい。」、「教えて下さ
い。」等が含まれる。エージェントは、各生徒の質問又はリクエストに応答する
。エージェントのメタ応答は、例えば、生徒が練習問題を完成させるのに時間が
かかり過ぎる時や、生徒が続けて何度も間違った時、または生徒の出来具合が良
かった場合などに生成される。エージェントのメガ応答は、注意、励まし、強化
、言い換え、ジョーク、進度の概要等の類から引き出される。
矢印112で表示されるエージェントとの通信には、エージェントのメタ応答
を生成させる、直接的な生徒のメタリクエストが含まれる。他の通信は、マテリ
アル104、114、115の増大した標記法により生成され伝達されるインス
トラクショナル・イベント・メッセージからディライブする。エージェントに受
信されるイベントは、メタ応答を全く生成しないか、或いは非同期性タイプのメ
タ応答を生成する。教育上顕著な点では、マテリアルのシーケンス論理が生徒に
オブジェクトを表示し、生徒からの入力を受信するので、マテリアルデータの著
作者は1つ或いはそれ以上の標記法を定める。これらの標記法が照会されたり、
呼び出されたり、実行されたりするとき、この顕著な点に教育上関係する重要な
変数及びパラメーターは、教育的イベントというタイプの表示と共にメッセージ
に集約される。これらのメッセージは、次にエージェントに送られるイベントと
なる。例えば、教育上の顕著な点には、新しいインストラクショナル・シーケン
スの開始が揚げられる。やり取りするイベントメッセージには、範囲となるトピ
ック、予想される難易度、予想される所要時間、及び教育上適合化された模範が
含まれる。別の教育上の顕著な点としては、間違った回答の受信がある。応答で
は、マテリアルがいくつかのメッセージを生成することが可能で、第1メッセー
ジには回答所要時間、間違いのタイプ別表示、及び回答が完全不正解なのかニア
ミスなのかの表示があり、第2メッセージには、エージェントが限定されたテキ
スト或いは間違いについての口頭コメントを発することを選んだ場合は、テキス
トパラメーター(「言ってみましょう。」タイプのメッセージ)が含まれ、最後
に第3メッセージとして、画面上のエージェントが間違いの指摘或いは間違い箇
所への移動を選択した場合に使用する、エラーを一番良く表示する画面の位置(
「指してみましょう。」タイプのメッセージ)が含まれてもよい。また別の教育
上の顕著な点としては、生徒の次の入力を受信するのにひどく手間取ることが揚
げられるが、この点においてはマテリアルエンジンが経過時間を表示する非同期
メッセージを送信する。ツールデータ115は、インストラクショナルマテリア
ルからのメッセージとよく似たイベントを生成する。通信マテリアル104は、
通信リクエスト或いはあるタスクのためにある別の生徒と通信を始めることを記
録するイベントを生成する。1つのマテリアルで作業を分担する場合は、通信マ
テリアルが、この生徒が共用マテリアルでどう進んでいるかを記録するイベント
を生成することができ、綴字競争のようなコンテストの場合には、この生徒が他
のコンテスト参加者と比べコンテストでどのように進んでいるかを記録するイベ
ントを生成する。
加えて、好適実施例では、エージェントソフトウェア108は、特定のインス
トラクションマテリアルでの生徒の進度を説明するメッセージの受信もできる。
例えば、算数のマテリアルでは、このようなメッセージには、共通の分母を求め
る問題で生徒が間違ったという情報を含んだりできる。これらイベントメッセー
ジは、生徒の進度とコース適正を追跡するために、教師及び管理者に興味のある
全情報を含んでいることが望ましい。
生徒とエージェント間の通信が繋がっていることが重要である。エージェント
通信としては、テキスト、ビデオや音などの可聴表示、グラフィック、アニメー
ション、現実味のある映画チップなどのビデオ表示を始めとして、本発明で限定
して実行可能な入力及び出力の全ての形態を使用することが望ましい。例えば、
出来栄えの良さがきっかけとなった通信の場合は、エージェントはスニップライ
ブラリーから生徒が喜ぶ音やビデオチップを選んで表示することができる。エー
ジェントはさらに、ある時間の間、生徒の画面に褒美のグラフィックを作成する
こともできる。反対に、間違った場合には、画面上の間違い箇所を指摘する。
さらに、画面上のエージェントは、生徒との通信中様々な表示パーソナエを仮
定することが特に望まれる。ここでいうパーソナとは、生徒まで運ばれる、特定
の生きているように見える個性を持った人をまねるよう、多様な表示形態をとる
合成されて首尾一貫した表現効果である。例えば、初等教育では、かわいい動物
やよく知られた漫画のキャラクターをまねた調子とアニメーションを選択するこ
とができる。いくつかの場合、表示パーソナの特徴は、生徒の好みによって生徒
が選ぶようにもなっている。別の場合では、パーソナエは、生徒の好みは無視さ
れ、インストラクショナルマテリアル、教師、または管理者により定められる。
小学生用のパーソナエは、人気漫画のキャラクターから選ぶことができ、「スタ
ディバディーズ」と呼ばれる。商業或いは法人教育用のパーソナは、組織に合わ
せて作られ、「コンセプトコーチ」と呼ばれてもよい。中等レベル用の表現では
、電子学習友達(「ELF」)と称される。ネットワーク、ソフトウェア、そして
データベースを介して、ABIシステムが生徒の仮想講師としての役を演じてい
るとして、小学生の立場から見ると、「スタディバディーズ」はその子たちの個
人的な講師なのである。声、ジェスチャー、動きにおける本物指向がこの関係を
強化している。
ABIシステムのエージェントソフトウェア108は、生徒データオブジェク
ト中に、適合している教育学上或いは認識上の生徒モデルを構築する。このモデ
ルは特定のマテリアルから独立している。マテリアルエンジンからエージエント
ソフトウェアへのイベントメッセージは、それより生徒モデルが構築される情報
を含んでいる。一般的にイベントメッセージは、ABIシステムの実行において
マテリアルにより適合化される教育学上或いは認識上のスタイルモデルを説明し
たりパラメーター化するために必要であるとしてこのような内容を含んでいる。
好適実施例では、生徒データオブジェクト109は、エージェントが教育学上
或いは認識上の生徒モデルを発展させるのに必要である、生徒に関するそのよう
なデータを包含する。更に、それは、生徒に提示されているインストラクショナ
ルマテリアルにおける、生徒の最新の状態及び最近の成績に関するデータも含ん
でいることが望ましい。この後者のデータは、エージェント及びインストラクシ
ョナルマテリアル双方により通訳可能である。最後に、生徒データオブジェクト
は、インストラクショナルマテリアル専用の私用スクラッチパッド領域を含んで
もよい。生徒データオブジェクトのデータは生徒の授業中にアクセスが可能で、
授業の合間には安全に格納される。
生徒データオブジェクトは、生徒の物理的な制御装置のポータブルメディアに
保管されることが望ましい。生徒は、ABIシステムにアクセスする1つの方法
として、ポータブルメディア上に格納されたそのようなポータブル式生徒データ
に「プラグイン」する。このポータブルメディアは、現代風のカード或いは類似
機器であって、実際のデータを保護したり、反対に生徒データオブジェクトにメ
ッセージベースのインターフェースを提示する目的のために、ポータブル保管庫
と処理過程をしっかり接続することが望ましい。代替的に、生徒データオブジェ
クトを学校のコンピュータに集中的に格納し、生徒がABIシステムにアクセス
したら生徒のコンピュータにダウンロードするようにしてもよい。この場合、生
徒データオブジェクトは、このデータが標準的な関係データベースに格納される
のが都合がよいとしても、オブジェクトの元々のデータベースに格納されるのが
理想的である。矢印110が描くように、生徒データオブジェクトは、その動作
を生成するためにエージェントにより照合され、イベントと生徒のメタリクエス
トを処理しながらエージェントによりアップデートされる。
特に、小中学校の内容では、学校はデータ収集とプライバシー保護の方針に則
り、学習の進度データを集める必要があるかもしれない。学校が1校も存在しな
い場合や、プロバイダーが多数で散在している場合は、エージェントはこのよう
な学校生徒データを生成しない。しかしながら、このような学校生徒データ11
6が存在する場合は、このデータはエージェント108により中心的な学校のコ
ンピュータに送られる。また、学校生徒データには、学校の時間割りのような生
徒のエージェントに対するガイダンスが含まれてもよい。従って、学校生徒デー
タは、エージェントソフトウェア108によるだけでなく、教師及び管理者10
6によってもアクセスできるようになっている。矢印113が示すように、学校
生徒データは、生徒の進度を追跡し、生徒及びABIシステム内のマテリアルに
関する報告を生成するために、教師及び管理者により照会される。教師もまた、
学校生徒データをアップデートして、生徒の課題用にスケジュール情報を入力す
ることができ、生徒のエージェントがこれを参照して利用する。管理者は、生徒
がマスターすべきコースとマテリアルを入力するため、且つ生徒が到達すべき標
準及び基準を入力するために、このデータをアップデートする。
しかしながら、代替実施例では、これら種々のデータは合成させることができ
る。ポータブル或いは中央管理型でもよいが、生徒データオブジェクト109は
、教育学上及び認識上のモデルデータ及び学習進度データと、学校生徒データ1
16の両方を含んでもよい。このような組み合わせは、生徒データオブジェクト
を中央で集中管理するには特定して好都合である。
5.1.2 代表的な実行構造
図2A、2Bに代表的な好適構造を示す。図1に示すABIシステムの主な概
念的かつ機能的なコンポーネントを実行する代表的な構造を示したものである。
本発明の好適実行例は、ネットワークで互いが接続された複数のコンピュータに
基づいており、学生データオブジェクト(以下、SDオブジェクト)用の複数の
可搬型記憶メディアであるのが好ましい。システム機能は全て、互いに接続され
た全コンピュータ上で実行可能であるが、ある種コンピュータはある種の機能、
例えば学生アクセスを提供するないしシステムソフトウェア資源を記憶するため
の学生クライアントシステムのために特殊化されている。それ故、代表的な好適
ABIシステムは、学生202が宿題を始めとする指導プレゼンテーションを受
信する少なくとも1つの学生クライアントシステム201を有している。他の学
生クライアントは一般的に203に表示され、学校、家、事務所のどこに置かれ
ていても良い。システムは更に、教師と管理者205がシステムにアクセスする
少なくとも1つのサーバを有している。代替的に、彼等は自分のコンピュータシ
ステムでABIシステムにアクセスできる。
これらコンポーネントは、転送媒休206、ローカルアタッチメント207か
ら成るネットワークで相互接続される。図2Aのネットワークは、コリジョンデ
ィテクション、トークンパスプロトコルの一方又は両方を使うLANのようなバ
スタイプの構成であるが、本発明は、例えばTCP/IPプロトコルスイートに
機能上類似した適当な送信プロトコルと、ATM技術とを支援するあらゆる形態
のネットワークに適合している。それ故本発明は、中央サーバに対して切換ない
し非切換のリンクで組み立てられかつLANに付属する複数サーバシステムで構
成可能なネットワーク、CATVケーブル又は光学リンクを含むネットワーク、
地上ないし衛星の無線リンクをを含むネットワーク、民間ないし公共のパケット
切換ネットワーク等に対して適合している。近い将来、大多数の学生の場合、ロ
ーカルアタッチメント207は、切換式の公共電話網で低速アクセスのままであ
ると予想される。遠い将来になれば、こうした低速ローカルアタッチメントは、
現在開発中の高帯域技術を用いたより高速アクセスに代わられる可能性がある。
本発明が適合する好適な公共パケット切換式ネットワークは、インターネット
である。ABIシステムのノードは当業者には既知の方法でインターネットに接
続でき、認可されてないアクセスを防ぐセキュリティ境界(ファイアウォール)
を有することができる。代替として、ABIシステムは「イントラネット」でも
実行できるが、このイントラネットはTCP/IPプロトコルに従って組み立て
られているが先に挙げたタイプの民間のリンクと、ATM技術をを使っている。
更に詳しく述べれば、学生クライアントシステム201はメモリ208を有し
ており、本メモリはRAMタイプのリアルメモリないしRAMタイプメモリと支
援記憶装置を基にした仮想メモリである。サイズとコストを下げるため、クライ
アントシステムは、永久ディスク記憶装置を持たないのが好ましい。利用可能な
場合、好適クライアントシステムは低コストのネットワークコンピュータ(以下
NC)が可能である。NCはプロセッサと、RAMと、インターネットないしイ
ントラネットにアクセスするに充分なネットワークインタフェイスを有する。
高帯域ネットワークアクセスが利用可能なら、 NCが好ましい。低帯域ネット
ワークアクセスの場合、クライアントシステムは、プリフェチバッファーないし
読込専用キャッシュとして利用可能な少なくとも1つのディスクドライブ209
を有することができる。ディスクは磁気ディスクが好ましいが、CDROMを有
していても差し支えない。このオプション能力は、ネットワークが相対的に低帯
域である場合、通信効率を高める役目を果たす。学生セッションに先だって、大
型ファイルをダウンロードするか、学生クライアントで読込専用データをセッシ
ョン中に記憶することで、こうしたファイルの必要性をなくすことができる。こ
うした記憶には、読込専用データのバージョン制御を何らかの形で維持するOS
コンポーネントが必要である。
ABIシステムは、可搬型学生オブジェクトを記憶する可搬型の記憶メディア
240を持つのが好ましい。各学生は、自分用のSDオブジェクトを含んだメデ
ィアを物理的に所有している。クライアントシステム201は、適当な物理的リ
ンク241で搬型記憶メディア240上のデータにアクセスする。有利なことに
は、可搬型メディア240は記憶と処理の両能力を有する。処理能力は、SDオ
ブジェクトのデータ要素に関する問い合わせ方法と更新方法に対してのみ対応す
る。RAM224に、方法やデータをロードする必要がない。従って、メソッド
の実行はクライアントシステム201から遮断されており、SDオブジェクトの
実際のデータ構造は、クライアントシステム201に存在する可能性がある外界
からのソフトウェアによる偶然あるいは悪意の変更や損傷から保護される。適切
な処理能力がある場合、こうした可搬型メディアは、「プラグ可能な」オブジェ
クトとして登場するSDオブジェクトに関する方法を実行できる。こうした可搬
型メディアの例としては、フラッシュRAMとマイクロプロセッサを備えたスマ
ートカード、PCMCIAカードを挙げることができる。こうした可搬型メディ
アは、代替メディアよりも独立性の高いプラットフォームである。
可搬型メディア240は、代替的に、クライアントシステム201の並列ない
し直列ポートを通してアクセスするようになった可搬型ハードディスクが可能で
ある。可搬型メディアは、標準的なフロッピーディスクでも良い。この代替の場
合、SDオブジェクト方法は、実行可能なモジュールとして記憶可能であり、オ
ブジェクトデータ構造は、データ値やデータ構造を認可されないまま変更される
のを防ぐため、セキュリティ上暗号化されたフォーマットで記憶されることが可
能である。こうした可搬型メディアからSDオブジェクトへのアクセスは、クラ
イアントシステム201が適当な実行可能方法をロードし実行することにより始
まる。この方法は、要求のあったデータ要素を、参照ないし更新用のRAMメモ
リ224に持ち込み解読する。この場合、データのみがクライアントシステム2
01から遮断される。本発明は、SDオブジェクト用の他の可搬型メデイア、例
えば、学生のデータオブジェクトを永久搭載コンポーネントとして有する学生用
の可搬型クライアントコンピュータにも適合している。
可搬型メディアが不適当な場合、代替としてSDオブジェクトは、学生が特定
のクライアントのABIシステムにアクセスした時、学生セッション間でサーバ
上に記憶・ダウンロードさせることが可能である。
こうした全諸々の代替に従って、学生は利用可能なクライアントシステムから
いつでもABIシステムサービスにアクセスできる。
学生は適当なインタラクティブ入出力モード210を使いクライアントシステ
ムと対話する。入力用の標準的装置は、マウス211、トラックボール、適当な
世代のキーボード、オプョヨンとしての音声認識装置等である。音声認識装置は
「スタディバディーズ」あるいは他のペルソナとの会話を、限られた領域である
が、可能にする。本発明は、身障者と言った特別なグループに適した特殊な入力
装置にも適合している。VRグローブ、VR表示ヘルメットと言った仮想現実(
VR)インタフェイスは、特別なニーズを有する学生に直ちに応用できる。出力
用に好ましい装置としてはディスプレイ212、テキスト、グラフィックス、ア
ニメーション、ビデオ、声や音声クリップ用の音声出力装置等が挙げられる。音
声や声は、ライブラリ中のデジタル音声ファイルとして記憶されたデータスニッ
プから組み立てることができる。代替として、声をテキストから合成することが
できる。本発明は身障者のような特別なクラスの学生用の特別な出力装置と、現
在開発中の新たな装置にも適合している。
図2Aは、本発明の主要機能を代表する学生クライアントの配置を示す。画面
は、本発明の主なコンポーネントが表示されるよう区分けされるのが好ましい。
学生の重要な動作はアイコンかボタンで表される。従って、マテリアルとツール
のエリア220を左に、エージェントエリアを右に、学生が自由に構成するエリ
ア221を有するシステムツールバー218を上に位置させている。図示された
画面の区切りは、学生の好みないし表示要求に従って、折々変わることが好まし
い。特に、マテリアルエリア、エージェントエリアのいずれも必要に応じ画面全
体に拡大できるのが好ましい。マテリアルエリア220は、指導マテリアル、ツ
ール、視覚的な表示オブジェクトを表すためのコミュニケーションマテリアル用
であり、また双方向入力を受信するこうしたコンポーネント用でもある。このエ
リアは、表示領域213、マテリアル特定ツールバー214に更に分割される。
オンスクリーンエージェントエリア215は、オンスクリーンエージェントがメ
タリクエストを受信し、同期・非同期のメタレスポンスを表示する。一人のペル
ソナ216とメタリクエストアイコン217から成る典型的なオンスクリーンエ
ージェントが示されている。ペルソナは要求により他の画面エリアに移動する。
両コンポーネントは小学校教育用に適当に示してある。他の状況では他の視覚的
な表し方が適当であろう。上方のシステムエリアには、特別利用可能なシステム
コンポーネントを選択するツールバー218が含まれている。特に、暦とスケジ
ューリングツール用の選択アイコン219は、このツールバー上でいつでも利用
できる状態にある。システムエリアのパート221は、学生が好みの編集用に予
約でき、エージェントや仮想教師が学生に「与える」報酬グラフを表せる。
図2Aに機能的に表したのは、あるセッションで現に表されているマテリアル
が進行中の学生クライアントシステムの代表的なメモリー組織である。レイアー
222は、オペレーティングソフトウェアとネットワークコミュニケーションか
ら成る。本ソフトウェアは、他のサービスの内でも、クライアントに付属する入
出力装置の支援、キャッシュ制御を有するファイルシステム、TCP/IPやA
TMと言った低レベルのネットワークプロトコル、HTTPV2.0と言った高
レベルのネットワークプロトコルを提供する。
実行ソフトウェア223は、基本的共有ABIシステム能力を提供する。実行
ソフトウェアは、学生アイデンティティとアクセスオーソリティを証明し、クラ
イアント起動時に、システムサーバとの間で要求通りのコミュニケーションセッ
ションを確立し、学生用にスケジュールされた指導用マテリアルをダウンロード
し、システムサーバが要求する実行ソフトウェアを必要の通りにダウンロードす
る。可搬型メディアを使う好適実施例の場合、実行ソフトウェアは、含まれたS
Dオブジェクトが身元確認された学生に属することを確認し、エージェントソフ
トウェア225から要求があった時、SDオブジェクトの方法にアクセスする。
中央にSDオブジェクトを記憶する実施例の場合、実行ソフトウェアは、身元確
認された学生のデータオブジェクトを学生データベースからダウンロードする。
指導用マテリアルとソフトウェアは読込専用でありセッション中に変わらない。
学生モデルは学生セッション中にエージェントにより更新され、変更された部分
は可搬型メディア240に再記憶され、サーバ上の学生データベースにアップロ
ードされる。このダウンロードには、高レベル転送プロトコルを利用でき、代替
としてユーザーの低レベルネットワークプロトコルを直接使用できる。
図2Aはエージェントソフトウェア225、SDオブジェクトのオプションコ
ンポーネント226を表しており、ある種指導用マテリアルが既にダウンロード
されている。マテリアルは画面エリア220にオブジェクトを表示し、矢印22
7のようにエージェントにイベントを送り、エージェントからの制御管理を受信
する。エージェントはペルソナを画面エリア215表示し、矢印227のように
マテリアルと双方向に対話し、学生モデル226中のデータを矢印228のよう
に参照・更新する。矢印228は、SDオブジェクトの実施例次第でアクセス方
法の異なることを示している。処理と記憶を有する好適可搬型メディアの場合、
SDオブジェクトのコンポーネントはメモリーにはロードされない。従って矢印
228は、物理的なリンク241を通してメッセージ交換ないしメソッドコール
が直接なされることを示す。ハードディスクないしフロッピーディスクと言った
可搬型メディアの場合、矢印228は、メモリ226にロードされたSDオブジ
ェクトに対するメソッドコールを表す。こうした方法は、SDオブジェクトの追
加必要データコンポーネントを、参照ないしロードすることができる。ダウンロ
ードされたSDオブジェクトの場合、矢印228は単に、このデータへのメモリ
ーアクセスを表している。最後に述べれば、学生データがSDオブジェクトと学
校学生データに分離される好適実施例の場合、矢印228は更に、学校サーバ上
の学校学生データに対する参照と更新を表す。こうした更新には、学校に関係し
た教育進度データを含めることができる。
最後に、学生クライアントシステムは、マイクロプロセッサ、I/Oインタフ
ェイスと言った標準的なコンポーネント(図示せず)を更に有する。学生クライ
アントシステムを代替的に実行することは、本発明の範囲に含まれる。特に、学
生クライアントシステムの機能はサーバシステム上に常駐できる。学生クライア
ントシステムは更に、2台のマシン、即ち1台目に全計算を実行させ、2台目は
学生との対話用とし学生入力を送り1台目からの指示を受信させるように実行で
きる。
ABIシステムは更に、システムで使われる全ソフトウェア、全指導用マテリ
アル、全学校学生データを記憶するに充分な容量のディスク230を備えた図2
Bに示す少なくとも1つのサーバ204を有する。オプションとして、サーバは
オブジェクト指向のデータベース中にSDオブジェクトを記憶できる。ネットワ
ークは、これらサーバからのソフトウェア、指導用マテリアル、学校学生データ
を配布するのに使われる。代替実施例の場合、ソフトウェアを備えた少なくとも
1つのサーバと、サーバ間で便利なように分割されたデータコンポーネント記憶
装置が可能である。好ましいとまではいえない実施例の場合、サーバは中央のホ
ストシステムであってもよい。クライアントシステムに比べ、サーバは、記憶さ
れたデータを1つ以上の学生クライアントシステムに素早く利用できるようにす
るため、性能を上げ高速ネットワーク接続231を有するのが好ましい。学校学
生データにアクセスすることで、教師・管理者はクラス毎、学年毎、科目毎、学
校毎等に学生の成績を追跡できるようになる。
ある種サーバシステムは登録機能を実行するのに重要である。複数の学校ない
し複数の教育プロバイダが一人の学生にアクセスできる場合、その学生のデータ
オブジェクトの保全を保証することが大切である。例えば、学生は個人的ファイ
ルのみ、親は自分の子供とカリキュラムに関係するデータのみ、先生は自分のク
ラスに関するファイルと学校学生データのみとし、ある種管理者は無制限にアク
セスできるようにする。システムマネジャーは、必要なシステム記録を維持でき
るようにする。指導用マテリアルデータベース240と実行可能ソフトウェアの
ディレクトリは、サーバシステム上に常駐する。グループコミュニケーション使
われている場合、グループを監視するコミュニケーションとエージェントがサー
バ上に常駐する。サーバはエリア237を有するが、これは管理データと、レポ
ート及び管理スタッフに関係するレポートソフトウェアのためものである。サー
バはエリア238を有するが、これはデータと、レポート及び教師に関係するレ
ポートソフトウェアのためものである。
最後に、サーバは学生データベース235を有する。このデータベースは学校
学生データを含むのが好ましいが、これは教師・管理者用のレポートとスタッフ
が学生のコースと宿題をスケジューリングするためのデータの基になるものであ
る。エージェントソフトウェアが用いる学生の教育モデルを表したデータを始め
とするSDオブジェクトは、可搬型メディア240に記憶させるのが好ましい。
本実施例の場合サーバは、こうした可搬型データオブジェクトを確実にバックア
ップ記憶するエリアを提供するのが好ましい。オプションとしてSDオブジェク
トは、学生データベース235に向かってオブジェクト指向して拡張させ、記憶
させることができる。
更に、ある種の指導用マテリアルは教師に対する仮想の指導者として働く個々
の教師エージェントと並んで、教育スタッフ用に特定利用できるようにすること
ができる。ABIシステムの施設は、教師との親密度とシステム訓練を簡素にす
るのに使える。例えば、こうした教師の訓練とは、ABIシステム自身でのユー
ザー指示であり得るし、自分の使用や好みで教師を支援するよう組まれた学生マ
テリアル(性格的には教科書の教師版)を教師版としたものであり得る。更には
例えば、学生レポートの生成とクラス運営を支援する教師用のツールが存在し得
る。この場合、サーバシステムはこの指示を実行する特別な指導用マテリアルを
含んでいる。関連する教師データオブジェクトは、SDオブジェクトと同様に実
行・記憶させる。教師アクセス用のクライアントシステムは、個々の教師に固有
のエージェントを有する。
代替として、システムがフレキシブルなサーバ構造であれば、管理教育スタッ
フは自分の特定課題を、こうした課題を支援するに充分な計算資源を有するコン
ピュータシステム上で実行させることができる。学生アクセスについて見れば、
必要なシステムコンポーネントがサーバからこれら一時的なクライアントシステ
ムにダウンロードされる。従って、こうした職員はサーバシステム上のセッショ
ンに限定されることがない。更に、マテリアル認可を、サーバシステム、クライ
アントシステム、特定のABIシステムと相互接続されてない独立したシステム
上で行うことができる。認可されたマテリアルは、利用可能となるよう、適当な
サーバシステムデータベースに転送しインデックスが付される。
学生クライアントシステムとサーバシステムように述べたこの機能に関する代
替手段は本発明の範囲内である。例えば、遠隔手順呼び出しないしメッセージン
グと言った技術を使って、グループ化して一つのシステム上に説明した機能を必
要に応じて分割・分散させることは当業者には既知である。
5.2 システムハードウェアとOS
図2A、2Bに示したシステム要素は、本セクションに述べる要件を満たす標
準的なハードウェアプラットフォームの上に組み立てることができる。
5.2.1 ABIシステムネットワーク
学生、教師は、適当なクライアントシステムなら、学校、家、家を離れた遠隔
地と言ったどこからでもABIシステムにアクセスできることが大切である。可
搬型の学生データオブジェクト(以下、SDオブジェクト)とネットワークによ
り、学生、教師は学校以外でも互いに連絡ができ、更には宿題や指示を遠隔地に
送れる。クライアントシステムは、いずれの場合もネットワークから、指導用マ
テリアルとABIソフトウェアにアクセスせねばならない。
種々の実施例において、学生は例えば小学校に入学した生徒のように、ABI
システムにアクセスできる。代替として、学生は複数のABIシステムないしA
BIシステムに従った指導用マテリアル提供する複数のプロバイダにアクセスで
きる。
システムコンポーネントへのアクセスは、ネットワークに付属するABIシス
テムサーバからなされるのが代表的である。読込専用ソフトウェアと読込専用指
導用マテリアルをサーバシステムから与えるのが好ましい。こうした要素をクラ
イアントシステムにローカルに記憶させることに対し、サーバシステムの有利な
点はバージョン制御とアクセス制御を簡素化できることである。学生は、アクセ
スしたクライアントシステムが必要なソフトウェアを全て有している事の確認、
又手動での転送をしなくて済む。サーバ記憶させることで、ABIシステムにお
ける大量のソフトウェアと指導用マテリアルの点からみた、クライアントシステ
ムに対する記憶要件を大きく減らせる。しかし、通信帯域が制限されたシステム
の場合、応答時間短縮のため最近使用したソフトウェアと指導用マテリアルを記
憶させるのが好ましい。
ABIシステムに適したネットワークは、クライアントがパソコンないしネッ
トワークコンピュータ(以下、NCと略)である場合、システムにおけるクライ
アント/サーバ間の通信とオブジェクト転送に関する要件を満たす構成とプロト
コルならばどんなものでも可能である。適切なネットワークとしたは、民間、公
共を問わない。クライアントがパソコンの場合、現行技術による好適ABIネッ
トワークは、TCP/IPスイートを実行させATM技術を利用するイントラネ
ットである。一実行例の場合、イントラネットないしインターネットに直接接続
される一台の大型サーバを利用する。別の実行例の場合、LAN好ましくはイー
サネットLANに束にして接続される複数の小型サーバを利用する。この場合、
ABIネットワークはローカルイーサネットLANで構成され、28.8Kbp
sのモデムを使った電話線との遠隔接続点ないし他のネットワークリンクを有す
る。代替実行例の場合、適切なセキュリティシステム(ファイアウォール)で不
正アクセスを防ぐならば、ネットワークは一般のインターネットで見ることがで
きる。こうすれば、切換電話遠隔接続よりも低コストで広範にアクセスできる。
ABIのLANは、ルーターとゲートウェイを標準的に使用すれば、他のAB
IのLANやインターネットと言った他のネットワークヘ更に接続可能である。
ABIシステムネットワーク用の代表的なプロトコルは、HTTPと言ったクラ
イアント/サーバプロトコルと、マルチフォーマットメイルプロトコルと言った
オブジェクト転送プロトコルとで補われたTCP/IPである。ATM技術は使
用に適している。遠隔地のクライアントは、ABIネットワークに間接的に接続
されるものとする。この接続は、公共のネットワークをルーティングするか直接
ダイアル接続するかである。接続は高速、低速のいずれも可能である。ABIシ
ステムは、ATM、ケーブルモデム、TCP/IP、他の技術を組み合わせて使
うネットワーク上、例えば、@Home(Mounain View,CA)実
行できる。ABIシステムは、通信インフラが限られた地域での遠隔地学習用に
開発された新たなネットワーク技術上に階層的に構成可能である。ABIソフト
ウェアと指導用マテリアルを備えた主中央サーバは、広帯域衛星通信システムを
通じて遠隔地の二次サーバと交信する。学生は、有線か無線で二次サーバと接続
する。
5.2.2 クライアントシステム
クライアントのハードウェアとオペレーションソフトウェアとの選択に関する
配慮事項を以下に述べ、現行技術での好適なクライアントノードシステムを更に
述べる。これらの配慮事項は、ABIシステムの内容と技術的施設に依存する。
システムの内容が変化して技術が進展すると共に、こうした配慮事項は好ましい
システムも変化するよう命ずるようになる。
クライアントのハードウェアは、クライアント用の入出力(以下、I/Oと略
する)装置、クライアント用のCPUとメモリ、クライアント用のネットワーク
アクセス装置から成る。クライアント用の入出力装置要件で見ると、標準的な入
力装置は、例えばキーボードとマウス、ないし他のポインティングデバイスが好
ましい。クライアント用のシステムは可搬型SDオブジェクトへのインタフェイ
スも含まれる。インタフェイスとして、スマートカードアクセス装置、PCMC
IAポート、標準的な並列ないし直列ポート、フロッピーディスクドライブが代
替可能である。部分的な画面のアニメーションを支援するために適当なカラーグ
ラフィック出力を備えていることが好ましい。音声合成と出力が、ABIクライ
アントシステムには好ましい。文字−音声変換が、ソフトウェアかハードウェア
のいずれかで可能である。経済的に可能なら、例えばMPEG解読器と言ったビ
デオ非圧縮ハードウェアを与えたフルビデオと、例えばハードウェアに支援され
た音声認識装置があるのが好ましい。
ABIシステムは、特別の学生グループ、例えば非常に若いか障害のあるグル
ープに対して適切な特別のI/O装置にも適応できる。こうしたものには、単純
化されたキーボード、タッチパネル、VR装置等がある。
クライアント用のメモリは、常駐のOSコンポーネント、常駐のABI実行ソ
フトウェア、SDオブジェクト、指導用マテリアル、コード用の動的にロードさ
れるセグメントを収容するに充分でなければならない。高性能なグラフ用ハード
ウェアとメモリを有する高性能CPUでより高級な表現効果を可能とするのが好
ましい。
ABIソフトウェアの一部又は全体が特別言語で実行される実施例の場合、ハ
ードウェア又はソフトウェアでこうした言語を助ける。例えば特別言語がJAV
A(サンマイクロシステム、マウンテンビュー、カリフォルニア)の場合、JA
VAインタープリターの性能を高めるJAVAチップが好ましい。ある種実施例
のABIクライアントノードに対し、インターネット通信アクセスとHTTPV
2.0ないし同等なクライアント/サーバプロトコルに適応したJAVA高級ネ
ットワーク製品が可能である。
ハードディスクドライブと言った永久データ記憶装置は、各セッション毎に全
クライアントソフトウェアをダウンロードすることで、なくすのが好ましい。こ
うすれば、低コストの「ネットワーク製品」を学生用クライアントコンピュータ
として使えるようになる。しかし、ネットワークアクセスが遅いクライアントに
対しては、非同期ダウンロードが使える。起動時間を短縮するため、読込専用ソ
フトウェアコンポーネントを予め持ってくるか貯えるにはハードドライブと言っ
た記憶装置が好ましい。4メガのソフトウェアを28.8Kbpsのモデムを使
ってダウンロードするには、20分以上も掛かる。学生用クライアントに貯える
場合、現行既知の標準的なバージョン制御法では、最新のソフトウェアとマテリ
アルデータのみが使われることを保証するだけでよい。サーバに問い合わせた際
にエレメントが古いと判明した場合、現行バージョンがダウンロードされる。
SDオブジェクトの好適実施例用のポータブルメディアとして記憶処理能力を
備えた装置が挙げられ、例えばフラッシュRAMを備えたスマートカード又はP
CMCIAカードとマイクロプロセッサがこれに当たる。代替として、普通に入
手できる可搬型のハードドライブやフロッピードライブを、SDオブジェクトの
記憶用に使用できる。本データオブジェクトは、付属のアクセス方法も含めてほ
ぼ100KBであり、ほぼ1MB以下に収まるのが好ましい。SDオブジェクト
がサーバコンピュータ上に記憶される場合、他のクライアントシステムからのア
クセスを可能にするようセッション間での記憶はされない。
クライアント通信ハードウェアは、ローカルの付属品ないし離れて置かれた付
属品のいずれともすることができる。ローカルアクセスとする場合、ネットワー
クアクセスハードウェアが必要になり、リモートアクセスとする場合、通信能力
が必要になる。本発明は切換電話線による低速アクセスにも適合するが、28.
8KbpsのモデムないしISDNインタフェイス(64か128Kbps)を
使うのが好ましい。この帯域は、音声と限定されたアニメーションのみを使った
マテリアルを扱うセッションに適している。この帯域で他のマテリアルを全面的
に使うには、プリフェッチングとキャッシングを必要とすることがある。本発明
は高速アクセスにも適合しており、T1(1.5Mbps)、T3、ADSL電
話回線、ケーブルモデム(数Mbps)、その他の高速アクセス手段がその例で
ある。この帯域では、制約されることなくマテリアルに全面的にアクセス可能で
ある。経済的に入手可能なら、高速アクセスが好ましい。通信帯域が更に広けれ
ば、エージェントは等身大で登場することができる。
標準的クライアントソフトウェアには、OSと通信ソフトウェアが含まれる。
OSはクライアントのI/O装置に対して通信能力とネットワークアクセスがで
きるインタフェイスを有するのが好ましく、TCP/IPスタックがこれに当た
る。必要ならばATMインタフェイスが存在する。OSは、サーバとのセッショ
ンを確立する手段、ファイルサーバサービスを行う手段、セキュリティ手段を有
することも好ましい。
本発明の実行言語は、ABIの実行性、保守性、拡張性に関連した幾つかの特
徴を有するのが好ましい。実行言語が提供するモジュラリティ度合いは、オブジ
ェクト指向プログラミング言語が提供するモジュラリティ度合いと同程度である
ことが好ましい。実行言語は、ネットワークを越えて動的ローディングを行いか
つプログラム実施の最中に追加ソフトウェアセグメントを実施する手段を提供す
るのが好ましい。実行言語は、全ての入力装置へのアクセスしかつ全出力装置を
高度な表示オブジェクト方法で制御する手段を提供するのが好ましい。実行言語
は、スレデッド処理ないしマルチ処理を行う能力を提供するのが好ましい。本発
明は、さほどでないにしても、アセンブリ言語を始めとするコンピュータ言語で
実行され得ることが好ましい。
こうしたニーズと現行技術に照らして見ると、現在好ましいクライアントシス
テムは、ペンチアムの120Mhzプロセッサ、16MBメモリ、1GBディス
クドライブ、スピーカ付きのサウンドブラスタコンパチ音声カード、2MBグラ
フィックメモリ付きダイアモンドステルスカード/イーサネットカード/コミュ
ニケーションカードと言った中級性能のグラフィックカード、28.8Kbps
のモデム、標準キーボードとマウスと言ったポインティングデバイスを備えたI
BMタイプのパソコンである。OSは、ネットスケープ2.0同等以上でかつJ
AVAのアプレットを作動させることできるWWWブラウザが提供するネットワ
ークサービスを備えたウィンドウズ95である。標準システムとグラフィックク
ラスを備えたJAVAが実行言語となる。
5.2.3 サーバシステム
本発明のサーバシステムの機能には、実施可能なソフトウェア要素、学校−学
生データ、指導用マテリアルに関するデータベースの記憶が含まれる。オプショ
ンとして、SDオブジェクトを記憶できる。後者の要素は、異質かつ構造化され
た要素である。こうした要素は、オラクル社やサイベース社が提供するリレイシ
ョナルデータベース中に記憶させることができる。特別なデータファイルとして
も記憶させることができる。オブジェクトストア(オブジェクトデザイン社、バ
ーリントン、マサチュセッツ)と言ったオブジェクト指向のデータベース中に記
憶させることができる。サーバノードのOSシステムは、ネットワークの場合と
同様選択されたいかなるデータベースをも、又データベースにアクセスするため
のアプリケーションサーバソフトウェアをも支援せねばならない。本発明のアプ
リケーションデータベースサーバソフトウェアは、データベースアクセスとバー
ジョン制御を提供し、クライアントの要求の際にデータベース要素をダウンロー
ドするのが好ましい。
好適なサーバハードウェア及びソフトウェアは、同時にサービス提供を受ける
クライアント数により大きく変化する。この数は、1つの学校での20から学校
システム全体に及ぶ5000以上へと変化し得る。サーバ数とサーバクラスター
に亘るデータベースの配分は、計画したピークロードを満たすように技術的に既
知の手段で、調整できる。適当な中級性能サーバシステムなら、適当なメモリと
ディスクスペースを備えた高級目的インテルペンチアムないしDECアルファシ
ステム上に構成できる。ウィンドウズNTがサーバOSとして適当であり、ネッ
トワークアクセスには、ネットスケープのサーバソフトウェアに類似したインタ
ーネットサーバソフトウェアが適している。好適なデータベースは、オブジェク
トストアと言ったオブジェクト指向データベースである。本実施例の場合、アプ
リケーションデータベースアクセスには、データベースアクセスとバージョン制
御を提供する共通ゲートウェイインタフェイス(CGI)プログラムを使う。C
GIアクセスプログラムはC++で実行することができ、この言語はオブジェクト
ストアデータベースへのインタフェイスにアクセスできる適切なオブジェクト指
向プログラミング言語である。
5.2.4 ABIシステムセキュリティ
セキュリティとアクセス制御は、追加的なクライアントサーバと、本発明の実
行の重要な部分である可搬型メディアの要件を表している。セキュリティとアク
セス制御は、運営方針、セキュリティソフトウェア、セキュリティハードウェア
を注意深く選択することで維持される。本セクションではこれらの要素を、アク
セスの許可と制御、OSとネットワークセキュリティの要件、実行言語問題、可
搬型SDオブジェクトセキュリティの順に述べる。
好適実施例の場合、アクセスの許可と制御の主な手段はパスワードである。パ
スワードのシステム管理は、ユーザーのパスワードが安全で、簡単には推測され
ず、定期的に変更されることを含んでいるのが好ましい。本発明は、受動的・能
動的身分証明カード、声と言った特定の個人特性を始めとする他のアクセス制御
手段にも適合している。アクセス防御は、ユーザーのパスワードに基づき、デー
タベースとファイルと言ったシステム資源に限定して提供するのが好ましい。例
えば、アクセス防御はCGIアクセスプログラム中で実行できる。
クライアントのOSと本発明のサーバは試験済みのセキュリティレベルである
のが好ましい。このベースセキュリティはより高度のセキュリティレベルを提供
できる種々の手法・手段で高めることができる。こうした手法・手段としては、
出入りするパケットを内容に従って選り分ける専用ネットワークゲートウェイで
あるファイアウォールマシン、疑わしい組み合わせに対してシステム事象を観測
するトリップワイアと言った監視ソフトウェアがこれに当たる。更に、暗号化す
れば、要注意かつ貴重なデータを鍵を持たぬ者による不法アクセスから保護する
助けとなる。ハードウェア・ソフトウェア中での暗号化は、リベスト−シャミア
−アーデルマン(RSA)法による公開キーアルゴリズムないしデータ暗号化標
準秘密鍵アルゴリズムと言った既知の方法で提供されている。実行可能コードセ
グメントをダウンロードするこうした実施例とマテリアルデータに対し、実行言
語はセキュリティ提示を差し向けることが重要である。例えば、悪意に満ちた故
意のユーザーはダウンロードされたコードを作成ないし修正して、クライアント
システム内で不法な操作を行ったり、サーバからは制限されている情報にアクセ
スしたりできる。本実施例では、こうした問題に大いに注意が払われ改善が絶え
ずされつつあるという理由から、JAVA言語が好ましい。JAVAのセキュリ
ティ方法の例には、クライアントシステム資源、特にファイルシステムとネット
ワーク接続へのアクセス制限が含まれており、ダウンロードされたソフトウェア
がローカルソフトウェアを「妨害する」するのを防ぐと共に、セキュリティ侵犯
に対しコードをテストするバイトコード試験が提供されている。ABIシステム
用の如何なる実行言語も、類似のないし改良されたセキュリティ特性を提供する
のが好ましい。
更に、可搬型SDオブジェクトを不認可な方法で変更、改悪、損傷されないよ
うに保護することは有利である。ABIシステムに従ったマテリアルは、複数の
ABIシステムないし教育プロバイダからダウンロードできる場合、マテリアル
の正しい機能を確かめるのに特殊な注意が有利に働く。こうしたSDオブジェク
トの保護は、ダウンロードされたソフトウェアを確証することと、SDオブジェ
クト用に暗号化と鍵管理することとによって達成される。
ソフトウェアの確証には、登録手順とランタイムアクセス制御手順が含まれて
いる。ソフトウェアとマテリアルは、ダウンロードされる以前に、ネットワーク
アクセシブルABIサーバシステムに常駐するABIシステム登録機能で登録さ
れるのが好ましい。登録に先だって、提起されたソフトウェアは、安全であるこ
と、即ち、不法ないし未定義なシステムを生じさせないことがを公式・非公式に
検査される。先述の如く、ソフトウェアがJAVAで書かれていれば、公式の安
全性のチェックができるので、検査は容易になる。又、SDオブジェクトを修正
したものは適切である、即ち、修正されたもの全てが問い合わせないし更新され
たフィールドで正しい使用を反映していることを確かめるために、ソフトウェア
は検査される。こうした検査に合格した際、ソフトウェアは識別子を与えられ、
その実行可能ないし解釈可能なフォームには、アイデンティティを保証すべく、
チェックサムないし暗号ハッシュ機能により、デジタルスタンプが与えられる。
システム識別子はデジタルスタンプと共にレジストリに記憶される。
ランタイムの際、プロバイダからのABIシステムに従ったマテリアルないし
ソフトウェアに対するアクセス要求があった時、クライアントシステム上のSD
オブジェクトアクセス制御方法が、以下のチェックプロセスを実行する。最初に
本手順は、ソフトウェアアイデンティフィケーションをレジストリに与えてダウ
ンロードされるソフトウェアを証明する登録機能に対する要求を生成する。サー
バが、本ソフトウェアは登録されていないないし認可されていないという応答を
すると、ダウンロードの要求は却下される。識別子が有効登録の者である場合、
レジストリはその識別子に関係したデジタルスタンプを返却する。この時、アク
セス制御は、ソフトウェアないしマテリアルをダウンロードし、暗号ハッシュ機
能ないしチェックサムを再計算し、再計算値を登録値と比べる。両者が対応しな
ければ、ダウンロードの要求は却下される。両者が対応すれば、ソフトウェアは
安全かつ正しく識別されたと想定され、アクセス制御は、指示されたアクセス認
可をセットする。こうしたアクセス認可は、ソフトウエアがSDオブジェクトの
特別なコンポーネントにのみ、また読込ないし読込/更新の許可を有する場合に
のみにアクセスするように制限できる。
ソフトウェアの確証に加え、アクセス制御、暗号化、可搬型SDオブジェクト
に対する鍵管理の手順が有利に働く。可搬型SDオブジェクトは、エージェント
の知識、一時的な指導マテリアル状態データ、オプションとしての教育進度デー
タ等を貯える大切な記憶場所であるから、偶然又は悪意で変更されたり改悪され
ないことが大切である。リーズナブルかつ有効な保護を達成するためにまず、S
Dオブジェクトには、学生のパスワードないしその他のアイデンティフィケーシ
ョン手段を保護された形で含ませるのが有利である。本オブジェクトがクライア
ントシステムにプラグインされている場合、予備的なアクセス制御方法により、
学生がクライアントシステムに正しいアイデンティフィケーションを与えたこと
を確かめる。
二番目に、SDオブジェクトのデータは、クライアントシステムが自由にアク
セスできる形でデータが存在する時、暗号化されているのが有利である。それ故
に、可搬型のハードディスクやフロッピーディスクと言った実施例の場合、SD
オブジェクトのデータはディスク上に暗号化されて記憶される。特定のアクセス
法に応じてのみメモリ中で部分的に暗号化される。データ記憶と並んで処理能力
を有するスマートカードやPCMCIAカードと言った実施例の場合、データを
プレインテキストの形で内部に記憶できる。しかし、処理が外部でなされる場合
は、データは暗号化される。外部処理では、SDオブジェクトのバックアップ施
設を必要となる。バックアップのため、内部データは暗号化されたシークエンシ
ャルなストリームとして外部処理され、このストリームがバックアップに記憶さ
れ又呼び戻される。
こうしたSDオブジェクトの暗号化は、既存技術の鍵管理スキームで支援でき
る。例えば、公開・秘密鍵スキームを利用できる。学生の公開鍵を、学生のシス
テムログオン要求を処理するABIシステムに記憶させ、学生がログオンした際
クライアントに返すことができる。秘密鍵は可搬型のSDオブジェクト中に保護
された形で記憶される。こうして、学生がABIシステムにログオンし可搬型の
SDオブジェクトが確認された後、両鍵が利用可能となり、要求に従って暗号化
ないし暗号解読がなされる。
5.2.5 ABIシステム使用の計量
特定のトピックに関しABIからの指示を受けた各学生は、指示、ユーティリ
ティ、オンスクリーンエージェントインタラクションの三者を組み合わせたもの
を提供される。ABIシステムは、個々のインタラクションを提供するので、こ
うして提供されるものは、視覚・音声・ソフトウェア要素が混じり合った固有の
ものからなる。又、各ユーザーが使うハードウェアとコミュニケーション資源は
異なる。それ故ABIシステムは、ABIシステムの異なる要素の利用状況を追
跡する計量技術を組み込んでいるのが好ましい。この情報は、要素の制作者・プ
ロバイダへの支払額の決定に使えるし、ユーザー料金のベースとしても利用でき
る。更にこの情報は、ABIシステムプロバイダがへシステムの種々コンポーネ
トの絶対的及び相対的利用を決定するのにも、使用できる。この情報に関心ある
ものとしては、サーバハードウェア、アプリケーションソフトウェア、ネットワ
ーク、教育及び支援内容、認可機器及びオンスクリーンエージェントアニメーシ
ョン、原稿と音声、等に係わるプロバイダを挙げることができる。最後に、この
情報がシステムの性能と利用を監視するのに使えることを申し添える。
現行の計量技術はABIシステムプロバイダにとって利益となるような利用に
関する詳細な方法を提供しない。内容のネットワーク配布に適合した技術は、I
BM社のクリプトロープ、エレクトロニックパブリッシングリソース社のデジボ
ックス等から入手できる。ABIシステムは、ハード要素、標準的ソフトウェア
要素、特別なアプリケーションソフトウェア要素、及び様々なプロバイダが供給
する内容要素から成る。ハード要素としては、ネットワークとその他のコミュニ
ケーションリンク、サーバCPU、ディスク等がある。標準的ソフトウェア要素
としては、OS、データベースパッケージ、コミュニケーションソフトウェア等
がある。アプリケーションソフトウェア要素としては、指導用プレイバックエン
ジン、スケジューラ、エージェントソフトウェア等がある。内容要素には、指導
用マテリアル、辞書・百科事典等の実用書、オンスクリーンエージェントアニメ
ーションと音声等がある。
ABI計量には、計量ユーティリティソフトウェア要素、ABIコンポーネン
ト要素全てにタグを付ける要素、監視を行う好ましい方法に関する要素等から成
る。価格と保証に関するモデルは、システム管理者が提供するのが好ましい。A
BI計量ユーティリティソフトウェア(MUSと略)は利用状況を測り、各学生
のセッション中の利用データを「マルチデフィメンジョンナル利用モデル」の形
で維持する。MUSは、ランタイム中、学生クライアントとシステムサーバ上に
常駐する。学生クライアント中のMUSは、エキュゼキュティブソフトウェア、
エージェントソフトウェア、マテリアルエンジンから導き出した入力を有するセ
ッションマネジャーのコンポーネント関数である。サーバシステム中のMUSは
システムマネジャーソフトウェアのコンポーネント関数である。
計量を容易にするため、各ABI要素は製品のバーコードに類似した所有アイ
デンティフィケーションコードのタグを付けられる。サーバからクライアントへ
のシステム中を、又クライアント内を要素が移動するにつれて、こうした要素の
使用状況が計量される。クライアントソフトウェア中のマテリアルエンジンは、
マテリアル所有タグを使って内容を計量する。エージェント音声生成と視覚表示
生成には、データスニップのタグを使って、オンスクリーンエージェント作動の
所有状態を追跡する。セッションアンドスクリーンマネジャーは、働いているス
クリーン要素を追跡し続ける。
本発明は、特定のコンポーネント要素に対して適した使用状況を計量する方法
ならどんな方法にも適合している。特に、時間別、インタラクション別、ユニッ
ト別、パケット別の利用計量に適した4つの方法がある。コミュニケーション資
源の利用を追跡するため、各サーバではパケット別の方法が実行される。この方
法は、転送されたパケット数を見積もるため、転送されたバイトカウント数を使
って実行するのが好ましい。ABIアプリケーションソフトウェアは、内容のタ
イプ(システムパケット、指導マテリアル、エルフアニメーション)に従ってユ
ーザーに転送されたバイトカウント数を追跡し続ける。使用されるネットワーク
転送プロトコルに基づいて、バイトカウントをほぼ同等なパケットカウントに変
換しても良い。代替的に、バイトカウントを直接計量手段として使っても良い。
サーバが複数ある場合、各サーバは、パケット転送情報のサマリーを、固有の計
量ユーティリティサーバに送る。
経過時間法はクライアントの所で実行される。本方法では、学生クライアント
のスクリーンマネジャーが、指導マテリアル、エルフ、ディクショナリと言った
複数同時オンスクリーン活動を追跡し続ける。本方法では、プレゼンテーション
の活動要素、即ち、学生が入力する動作ないし焦点を実行させる要素を監視する
ことが更に好ましい。より限られた代替の実行の場合、学生の接続時間をサーバ
の所で測っても良い。接続外れや誤セッションサインオフと言ったネットワーク
問題を避けるため、サーバのシステムマネジャーアプリケーションがユーザーセ
ッション中のセッション統計を、学生クライアントにポーリングするか、時刻付
きクライアントダウンロードによって、追加的かつ定期的に得ている。
ユニット別の方法は、サーバないしクライアントの所で実行されるのが好まし
い。本方法はクライアントがアクセスした内容を測る。例えば、指導マテリアル
の場合、クライアントが練習問題の完了を記録する一方、サーバはアクセスのあ
った特定のレッスンを記録する。オンスクリーンエージェント活動の場合、本方
法は、表示、アニメーションシークエンス、音声の完了する毎の記録を取る。
インタラクション別の方法は、クライアント側で実行され、クリックやキーボ
ードの回数と言ったきめ細かなインタラクションと、完了した応答やメタリクエ
ストと言ったある程度荒いインタラクションの両方を記録するのが好ましい。本
方法を時間別ないしユニット別の方法と組み合わせると、指示のインタラクティ
ビティの相対的レベルを提供することになる。例えば、指導用マテリアルを使用
中、インタラクション別の方法は、エージェント処理と言った実際の使用を測っ
ている。
異なったABI要素の使用は、適切な方法で計量するのが好ましい。上記の方
法は、有利な度合いが一様ではなく表現タイプで違いが生じる。グラフィックデ
ザイナーは、デザインに掛かった時間に基づいた支払いを求める一方で、指導デ
ザイナーは、完了したレッスンの割合に基づいた支払いを求めるであろう。従っ
て、経過時間法はグラフィックデザイナーに好ましい一方で、ユニット別の方法
は、指導用マテリアルの出版社と課題、機器マテリアルのタイプと著者、オンス
クリーンエージェント活動のアニメーションと音声の制作者を記録するのに使わ
れるのが好ましい。パケット別の方法は、学生オブジェクトデータベースへのア
クセスないしアプリケーションソフトウェア・指導用マテリアル・アニメーショ
ンデータスニップのダウンロードと言ったネットワーク通信量のソースを記録す
るのに使われるのが好ましい。好ましい計量方法代表的なオーナー支払いとユー
ザー価格モデルに対して必要な情報を提供する。
好適実施例の場合、システム管理者は価格モデルと支払いモテルを提供する。
本発明はこうしたモデルの代替の多くに適合している。あるユーザー価格モデル
は、ケーブルテレビ産業での価格に類似した、利用可能な指示のタイプを基にし
た一律料金制である。別のモデルは、インターネットアクセスにしばしば見られ
るように接続時間を基にしており、オンラインデータベースアクセスに一般的な
検索された情報のタイプと量を基にするものである。
表1AはABIシステム要素のプロバイダに対する支払いに関する具体的なモ
デルである。支払いは計量データと割り当てモデルに基づいている。4つの計量
方法を異なるプロバイダに選択的に適用する。「a」、「b」、「c」、「d」
の割り当て量は外部から決定される。
表1A 代表的モデルと計量情報
5.3 指導用インタフェイス
ABIシステムは、学生、先生、管理スタッフ用にインタフェイスを備えてい
る。マテリアルとソフトウェアのデベロパーは特定のABIシステムインタフェ
イスを有する。代替として、こうした開発を独立したシステムで行った後、開発
されたコンポーネントにインデックスを付けて適当なデータベースにロードする
ことができる。
5.3.1. 学生/システム間インターフェース
このセクションでは、学生/システム間インターフェースの構造および設計を
説明する。この説明は、一連の画像表示画面による、該インターフェースの現在
の好ましい実施に向けられている。しかし、本発明はこれに限定されず、十分な
別の技術、例えばスピーチ認識入力を伴う音声出力を用いて、この設計を実行す
ることができる。
5.3.1.1 学生画面の例
資料を提示する際、学生は、全て先に説明した設計原理に従ってフォーマット
された、一以上のスクリーン型画面を見る。画面は、テキスト、図形、アニメー
ション、および恐らくはサブエリアに表示される映像オブジェクトを伴った、エ
リアおよびサブエリアのヒエラルキーとして構成される。オブジェクトは表示の
ためだけであってもよく、または学生の入力または対話を可能にするものであっ
てもよい。
重要な画面の種類は、タスク画面である。タスク画面は、問題を含む宿題、プ
ログラムされたステップ、熟練のための試験、およびドリルのような作業を提示
する資料のために用いられる。表1および図3は、初歩の教育に適したタスク画
面の部品の例を示している。表1における参照番号は、図3に由来している。一
般に、システムエリア302において、セッション管理者は、アイコンとして視覚
化されたオブジェクトを提示して、学生が容易にABIシステムのファシリティ
ーにアクセスすることを可能にする。資料エリア304において、説明、配置およ
び移動を含むオブジェクトの提示は、資料データの提示およびシーケンシングセ
クションにおいて、資料設計者によって特定される。資料エンジンは、実行時に
これらの明細を解釈し、表示のためにオブジェクトをディスプレーに送信する。
エージェントエリア303において、エージェントの挙動処理は、選択されたエー
ジェント人物を表す、予め定義されたパラメータ化可能なオブジェクト(オ
ブジェクトパラメータの分解能を含む)をフォーマットする。全ての選択され且
つフォーマットされた表示オブジェクトからの出力は、管理ソフトウエアおよび
オペレーティングシステムに送られ、最終的には学生に提示される。
表1:学生画面ディスプレーの要素 更に詳細に言うと、図3のタスク画面には、システムエリア302の中に学生の
カスタマイズエリア305が含まれている。該カスタマイズエリアにおいて、学生
は、彼が達成したことに対する報償としてエージェントにより与えられたオブジ
ェクトを表示することができる。これらのオブジェクトには、ここに例示されて
いるように、テキスト、図形またはアニメーションを含めることができる。該シ
ステムエリアの他の部分は、「本棚の本」を象徴するアイコンとしてアクセス可
能なファイルを表示する、ファイルシステムツールバー306である。本発明は
、他の合理的な象徴的ファイルシステム表示に適用可能である。ここで、例えば
本のアイコンは、学生の個人的なファイル、進行中の教育資料を保持するファイ
ル、イーメイルのファイル、並びに辞書およびグループ活動のようなツールのた
めのファイルを表す。ファイルシステムツールバー306の下には、学生がアクセ
スするツールのためのツールバー310がある。ここに示されているのは、計算機
、ワープロ、通信、およびヒトデ(一般的目的の言語ツール)のためのアイコン
である。
「ヒトデ」は、ABIシステムで利用できる語義ネットワークのための視覚化
されたツールである。語義ネットワークは、典型的には、語義的に意味があり且
つ名称を付したリンクによって他のノードにリンクされたノードからなっている
。このヒトデツールは、学生のためのこのようなネットワークを、ヒトデの腕と
して表示されたノードリン
クと共に、ヒトデの身体の中心にノードを表示することによって視覚化する。例
えば、語義ネットワークとして表された辞書には、同義語、反対語、語源等にリ
ンクした夫々の言葉のためのノードを含めることができるであろう。ヒトデ辞書
は、その身体に一つの語を表示する。夫々の選択可能なアームには、カテゴリー
(同義語、反義語、発音等)の標識が付される。アームをクリックして、対応す
る語を表示または話させる。このようなツールは、学生のために、種々の知識構
造の一体化された表示を与える。
スケジュール/カレンダーのツールは、常に利用可能な重要なツールである。
このツールのために例示されたアイコン309は、カレンダー部分307および時計部
分308を有している。これら夫々の部分を選択すると、一日のスケジュール機能
および月間のスケジュール機能が立ち上がる。これらの機能は、学生の次の活動
を指令し、或いは、学生が過剰な時間を有し、または示された個人がスケジュー
ル能力を有する箇所の選択を可能にする。
資料エリア304では、教育資料、ツール、および通信資料がその内容を表示す
る。図3には、例示した数学の宿題の第3頁が示されている。教育資料は、演習
および項目の本として構成されて、現行の教科書およびワークブックの慣例をエ
ミュレートするのが有利である。この場合、セクションタブ312は、学生をセク
ションにより宿題本へとナビゲートすることを可能にし、また、貞ボタン321は
、学生を貞により宿題本へとナビゲートすることを可能にする。また、利用可能
な学生のアクションツールバー317が存在している。宿題について言えば、これ
は提出を含んでおり、エージェントが許可するときには、ヘルプおよびヒントの
要求を含むことができる。資料頁のフォーマットは、標準化するのが有利である
。例示した標準化は、ヘッダ情報314、プレゼンテーション315および対話式入力
エリア316を有している。
画面上のエージェントエリア303は、学生の超越要求エントリーを可能にし、
またエージェントの同期的または非同期的な超越応答を可能にする。図3に例示
した領域は超越要求ボタン320を含んでおり、学生はこのボタンを活性化して、
現在利用可能な超越要求のリストを表示させることができる。学生の超越要求は
、如何なるときでも、ABIシステムによって一般的に許可される。要求は、教
育シーケンスの開始時、中間および終了時に、選択画面において、ツールにおい
て、グループコミニュケーションにおいて、またはカレンダーにおいて生じる可
能性がある。エージェントの超越応答は個性化
されたものであり、且つ内容に依存する。典型的な超越要求は、表IBに示され
ている。内容依存性の例として、「私は何処にいるのでしよう?」という要求が
授業の間に発生したときは、当該授業の図形表示が示される。一方、同じ要求が
授業と授業の間に発生すると、以前の授業および新しい授業の図形表示が示され
る。エージェントソフトウエアは、使用者の意図に基づいて応答することを試み
、その内容および先の要求を用いて現在の要求の理由を推論する。
表1B: 典型的な超越要求
教育資料の注釈は、エージェントフォストウエアが授業における学生の相対的
位置の軌跡を保持するための枠組みを提供する。また、この同じ情報は、授業の
予備検討および注解のために教師にも有用である。エリア303の残りの部分は、
エージェントが超越応答するためのものであり、これは人物に構成されたマルチ
メディアを有することが重要である。例示されているのは、テキストメッセージ
318および典型的にはアニメーションを含む映像人物319である。テキストからス
ピーチへの音声出力、または音声ファイルから発生される音声出力もまた可能で
ある。
図4は更に、資料とエージェントとの間の画面上での対話の例を示している。
図4は、図3におけるコンピュータディスプレー画面の資料領域501および画面
上エージェントエリア502の内容のみを示している。数学の宿題資料は、入力選
択ボタンを備えた項目提示503を表示している。学生は、間違った入力ボタン504
を選択した。この教育上重要な事象に際し、資料は、資料データ中の注釈により
発生された幾つかのメッセージを
エージェントに送る。応答において、学生のエージェントは説明されることを選
択した。最初に、学生の回答が犯した規則のテキスト506が表示される。このテ
キストは、それを使用するために、事象メッセージ内の資料によってエージェン
トに送られた。第二に、画面上のエージェントは、画面上で誤りの位置を指し示
す(505)。この位置はまた、資料によってエージェントにも送られた。第三に
、画面上のエージェントは、学生が以前に犯した高いエラー率または増大したエ
ラー率に応答して、その学生による誤りの教育学的な性質についてコメントする
超越応答508を提示する。更に、人物507を活動させて学生の注意を喚起する。有
利なことに、この人物はアニメーション、音声、および表示されたテキストのス
ピーチ出力を含むことができる。こうして、エージェントソフトウエアは、現在
の入力、この授業における学生の過去の入力、および幾つかのセッションに亘っ
て形成された学生の教育学的モデルの処理に基づいて、エージェントが重要であ
ると決定した教育的事項を強調するために、スピーチで話された言葉、映像、テ
キストの表示および図形、並びにアニメーションを、人物の表示の中に組み込む
。
ABIシステムでは、他の画面タイプが重要である。例えばツールは、計算機
画像のように、それらの性質に適した明瞭な画面タイプを有することができる。
それらは、終了したばかりの教育資料を要約し、状態情報をアナウンスし、学生
が利用可能な何れかの資料の選択を列挙する。これらの選択は、次に採用される
教育資料、または学生がアクセスできる任意の非教育資料(例えばゲーム室にお
ける時間との交換クレジット、イーメイルへのアクセス等)に関連してもよい。
5.3.1.2. 学生のアクション
学生またはABIシステムの他の使用者による入力は、好ましくは、要求、超
越要求またはデータに分類される。学生の要求は、資料に向けられた入力、また
は特定のアクションを要求するシステムに向けられた入力である。学生データは
、情報についてのシステム要求に応答する入力である。例えば、学生の要求は、
計算機を開始させるためのシステムへの入力、または完成した宿題を教師に提出
するための、一定の資料への入力が含まれる。しかし、計算機への数字の入力は
データである。本発明は更に、特別な種類のデータ入力、即ち、記号による入力
にも適用可能であり、この場合、学生は一定のサインまたは記号を選択すること
により入力を与える。記号による入力は、エージェントが学生対して、特定の教
育種目についての彼の感想または評価を報告することを要求
するときに特に有利である。超越要求は、特定のアクションを必要とするエージ
ェントに向けられた入力である。例えば、現行の資料の間にヒントを求める、エ
ージェントへの学生の入力は超越要求である。
本発明によって形成される表示は、好ましくは適用、応答、超越応答、または
質問に分類される。適用表示は、利用可能な資料、例えば教育資料またはツール
のシステム開始の際に生じる。適用表示は、通常は、学生の要求に応答して生じ
るが、システム主導でも生じ得る。例えば、エージェントは、学生に利用可能な
ツールを作製するように、システムに要求することができる。応答は、資料また
はシステムによって形成される全ての表示である。例えば、応答には、資料提示
の表示および学生入力の適切さまたは正しさに関する表示が含まれる。超越応答
は、エージェントによって形成される全ての表示である。これらは学生の超越要
求に応答して生じる同期的なものであってもよく、或いは、資料からエージェン
トへ送られた事象により生じた非同期的なものであってもよい。質問は、更なる
学生の入力を必要とする応答または超越応答の特別の形態である。質問は、個人
指導的相互作用の一体的な部分である対話の形態で、学生と交渉する。
図5は、学生の相互作用のセグメントと、数学の宿題の際に生じ得るシステム
の一例を示している。これは、応答および要求の両者が、如何にして超越応答お
よび超越要求から区別されるかを示しており、また、エージェントが、学生の現
在の状況の観察、および過去の学生の履歴との接触を通して、如何にして資料単
独の場合(これは現在の内容だけを知っている)よりも良好に学生を指導できる
かを示している。この表示は、学生の現在および過去の成績に対して個別的に適
合されており、好ましくはリアルな実物のような画面上の人物を使用して学生と
交渉する。学生に向けられたABIシステムからの表示は一般的に右に示され、
時間は下に向かって経過する。401のような対角線的な矢印は、矢印の尾部のメ
ッセージが、矢印の頭部のメッセージへ導くことを示している。
この図示は、学生が計算機を使用することを示唆する数学の宿題資料からの応
答402で始まる。学生は要求403で応答し、計算機アイコンを選択して計算機を要
求する。次いで、計算機の適用404が駆動され、システムコンポーネントによっ
て表示される。データ405は計算機ツールへの学生の入力であり、応答406は学生
のエラーを示している。この応答は、明らかに不十分な情報であり、データ407
は繰り返し行われた計算機への
正しくない入力である。計算機ツールは事象メッセージを学生のエージェントに
送るので、該エージェントはこの相互作用のコースを監視する。反復して間違っ
た入力を観察すると、該エージエントは非同期的な超越応答408によって介入し
、最新の学生の入力を要約する。このツール応答は明らかに不十分で助けになら
ないから、学生は、超越要求409により画面上のエージェントに応答してヘルプ
を要求する。エージェントの同期的な超越応答410は、学生の最新のエラーを訂
正するために考慮すべき全く異なるアプローチを示唆する。
5.3.1.3. システム応答
以下の一般的な原理が、システム、資料応答およびエージェントの超越応答を
好ましくガイドする。第一に、キャラクターまたはマウスクリックを繰り返すだ
けであれば、全ての使用者入力について、幾つかの表示が作製されることになる
。第二に、使用者は、現在の作業の状態について疑問を残していない。例えば、
適合的に決定された時間内に使用者の入力を受け取らないとき、当該システムは
、好ましくは仕事に特異的なヒントまたは示唆を与える。第三に、全ての応答が
現行の内容を反映する。
更に、重要なこととして、システム応答の側面は、特殊なクラスの学生を含む
初等教育から成人教育までの特定の聴講学生に適合しなければならない。この調
整は、教育および管理スタッフによって設定することができる。一つの適応可能
な側面は言語レベルであり、システム応答の言語、例えば、ヘルプサービスのボ
キャブラリーおよび言語、メッセージおよび注釈は、好ましくは調節可能である
。もう一つの重要な適合可能な側面は、画面上エージェント人物のタイプであり
、これは好ましくは調節可能である。激励の種類、ジョークの程度等は、意図す
る学生集団に密接に依存し、有利に調節可能である。更に、ツールもまた適合さ
せることが可能である。夫々のツールもまた、夫々の学生について有効または無
効にするのが有利である。例えば、メールおよび通信のツールは、低学年につい
ては利用できなくすることができる。ファイルの作製および削除には、厳格な制
御を必要とするようにすることができる。また、一定のツールは、学生の異なる
レベルに適した、異なった程度の複雑さを有することができる。
加えて、或るABIシステムのコンポーネントは、好ましく且つ有利な特別の
特徴を有している。これらについては後で列記する。重要なこととして、超越応
答の選択は、好ましくは、資料の種類に特異的な速度、正確性および属性に関す
る学生の過去の基礎
ラインを考慮して形成される。より以前の値よりも最近の値に高い比重を与える
変動平均機能を用いることにより、成績およびタイミングの基礎ラインを有利に
形成することができる。超越応答のタイミングは、好ましくは、過去に質問した
ヘルプの量および与えられた過去の成績を記録する、学生のデータオブジェクト
フィールドに基づいている。
更に、超越応答のペースは内容に敏感であるのが有利である。例えば、矯正教
育はエラーを繰り返す場合にのみ提供すべきであり、或いは、非同期的に提供さ
れるヒントは、比較的長時間に亘って回答がなかった後にのみ提供されるべきで
ある。また、以前の学生の相互作用を利用すべきである。ヒントを求める反復し
た要求には留意すべきであり、別のヒントではなく矯正教育で対処すべきであろ
う。激励、アドバイスおよびヒントの速さは、進行中の成績記録に基づいて適合
的に調節すべきである。
超越応答の実際の内容は、資料から送られる事象メッセージからのパラメータ
の中にファイリングすることにより、現行の状況に調節することができる。以下
を参照のこと。教育資料インターフェース標準(「IMIS」)は、「私は何処
にいるのでしょう?」のような問い合わせに応答して、学生に情報を提供する際
の重要な要素である。次いで、システムはIMISの中の情報を用いて、例えば
「貴方はドリルの途中であり、分数をやっています」と応答する。更なる情報を
求める学生の要求は、図形の応答を誘起することができる。この図形の応答は、
人間の教師によって提示されるのと類似したフォーマットで、更に詳細なレベル
の情報を提供することによって、視覚的教育の側面を強化する。使用される図形
法のフォーマットは、以前の図形的超越応答およびスケジューラ/カレンダーの
ようなツール等、システムコンポーネントの当該学生による過去の使用に対して
個別に適合される。
エージェントソフトウエアが図形応答を構築するための構造的情報は、授業の
記録、以前の学生の成績、以前のエージェントの応答(図形応答を含む)および
スケジューラ/カレンダーから誘導される。マーカー要求は、授業の種類のため
の一般的な注釈および先行必要条件のための特異的な注釈を使用する。時間的な
要求は、当該タイプの資料に対する個々人の成績に関するプロファイルと共に、
予想される時間の注釈を使用する。
典型的な予め定義された図形応答のテンプレートは、道路地図(多分、列車お
よび地下鉄地図の形)、チャート、表、図形およびアイコンフローチャートを含
んでいる。成績、緊急性または要素依存性の相対的レベルを示すために、色彩を
用いることができる。
「私はどのようにするのでしょう」という要求に応答するに際し、緑は良好な成
績を示し、黄色は充分な成績を示し、赤はすぐに注意を必要とすることを示すよ
うにしてもよいであろう。同様に、注意のためのダイアモンド形、または停止の
ための六角形のように、アイコンの形状がその機能を示すようにしてもよい。
図12は、学生の超越要求「私は何処に居るのでしょう?」で始まる対話の一
例を示している。画面上のエージェントは、学生の進度の要約を含む超越応答、
例えば「貴方は分数の足し算の授業の4分の1の所にいます」を作製する。次に
、学生は更なる情報を要求してもよい。好ましくは、画面上のエージェントは、
図上の位置を指し示し、「貴方はここです」と言う。学生が次にチャート上の要
素をクリックすると、エージェントは更なる情報を提供する。例えば、実行ボッ
クスをクリックすると、この次に駆動されるフローチャートを含む超越応答が提
供されるであろう。
好ましいカレンダ/スケジューラ応答およびその選択
有利には、カレンダースケジューラは次の応答を与えることができる。これら
は学校/学生データエリアから呼び出されたスケジュールデータによって制御さ
れ、またカレンダー/スケジュールツールによって処理される。好ましくは、学
生データオブジェクトは、その学生のための個人的なスケジュールデータのみを
含んでいる。カレンダー/スケジュールツールおよび学生のエージェントは、学
校/学生エリアおよび学生の個人的スケジュールエリアの両方から、スケジュー
ルデータを得ることができる。
1.システム内の資料作業のためのデッドライン、またはクラスの遠足のため
に親の承諾を得るような、外部での活動のためのデッドラインを学生に思い出さ
せるスケジュールリマインダ応答。
2.学生の経歴、並びに与えられた優先度およびデッドラインに基づいて割り
当てられた課題の順序を示唆する、作業シーケンシング示唆応答。
3.教育資料内の仕事の一部としてインターされたタイミング情報およびこの
学生の過去の相対的な成績に基づいて、課題がどの程度長い時間を必要とするか
を評価する、タイミング評価応答。
一実施例において、ABIシステムは、学生とシステムとの間で分けられるべ
きスケジューリングの主導性を提供する。設定可能な作業スケジュールパラメー
タは、一方では何れかの活動を意のままに開始および終了させ、制限できるよう
に、学生が完全なス
ケジュール制御を有することを可能にし、他方では、学生がシステムが予定する
これら資料のみについて勉強することを可能にする。これらのスケジュールパラ
メータには、ツールを制御するパラメータおよび与えられた仕事をしながら学生
が利用できるオプションが含まれ、また学生が背景解釈または矯正を行うことを
必要とするパラメータ含まれる。重要な初歩のパラメータには、作業の優先値お
よびデッドラインのスケジュール値が含まれる。優先度およびデータが両者とも
「オフ」でなければ、より高い優先生およびより速いデッドラインを有する作業
が、学生のために自動的に予定される。これらの値が「オフ」であれば、学生は
作業のスケジュールを決める管理権を有する。
本発明のシステムはまた、システムが実行すべき、おそらくはサーバーシステ
ムに保存された時間を設定した活動の中央リストを含んでいる。これらは、標準
レポートを発生および印刷するため、或いはスペリングコンテストのようなグル
ープ活動に関する放送メッセージのための正規の時間を含むことができる。これ
らの時間を設置された活動は、時間を設定した活動のリストに適合し、且つリス
トに記載された活動をその記載された時間に開始するスケジュールソフトウエア
によって実行することができる。このようなスケジュールソフトウエアは、UNIX
オペレーティングシステムにおける「at」ユーティリティーに類似したもので
あり得る。
5.3.2. 先生/管理者−システム間インターフェース
先生が学生の教育を監督する場合、先生または先生の代理人は、ABIシステ
ムにおいて重要な役割を演ずる。先生はシステムを用いて、初期のプロファイル
を学生データオブジェクトおよび学校−学生データエリアの中にエンターし、学
生をサブグループに振り分け、予備検討し、割付けを注解および予定し、できあ
がった宿題の割付けについて検討およびコメントし、要約レポートを検討するよ
うな機能を実行する。
この設定においては、学生の先生が、学生データオブジェクトおよび学校−学
生データエリアにおける重要なパラメータを支配し、それが今度はエージェント
のアクションを指令する点において、学生のエージェントはまた学生の先生のエ
ージェントでもある。先生は、学校−学生エリアおよび学生データオブジェクト
パラメータを初期化および監督し、また資料をカスタマイズすることによって、
ABIシステムをカスタマイズする。重要な先生の活動は、次のリストに含まれ
ている。
1.先生は、学校-学生データにおける重要なデータを初期化し、且つ継続的
に支配
し、今方法で学生の該システムの使用を監督する。例えば、先生は学生が利用可
能なツールのアクセスおよびレベルを支配し、学生がエージェントの人物を変更
できる範囲を制限する。
2.先生は、資料上の学生のアクセスを割り付け、スケジュール化し、優先度
を与えることによって、学生のABIシステムの使用を制御する。これは、学校
-学生データエリア内のスケジュールサブタイプに対する、先生の支配によって
達成される。例えば、先生はABIシステム上で完成しなければならない作業の
スケジュールを決め、非システム作業のスケジュールを決め、作業を除去し、ま
たはそれらの優先度を変更することができる。
3.先生は、学生が利用可能な資料をカスタマイズすることができる。ルーチ
ンのカスタマイズ化範囲には、インストラクション授業の配列、要素、および項
目を変更すること、学生が完成しなければならない宿題を選択すること、学生が
裁量を有するレポートのような幾つかの宿題割付のフォーマットを特定すること
、学生にメッセージを送ることが含まれる。
4.先生のクラス運営は、ABIシステムのイーメールファシリティーを用い
て、学生にメッセージ、リマインダ、ヒント等を送ることにより補助される。
このシステムは、宿題管理において、先生を有利に補助することができる。学
生が宿題を完成して提出したら、先生および学生のために印刷コピーを作製する
ことができる。回答が宿題資料の一部として与えられれば、ABIシステムによ
って宿題を採点することができる。先生がオンラインで宿題を検討するときは、
先生は学生のためにコメントを付すことができる。
また、有利なことに、該システムは先生に夫々の学生およびクラスのための概
略レポートおよび詳細なレポートを提供することができる。これらのレポートは
、直ちにオンラインで入手することができ、または後で検討するために印刷する
ことができる。当該技術において知られているように、レポートは、指導の進度
および宿題に関する現時点でのデータおよび累積データの両方を含むことができ
る。このレポートはまた、学生の宿題の不足および学生の指導の進度における問
題のパターンに、付箋を貼ることができる。好ましい実施例において、これらの
レポートは、学生のエージェントによって学校サーバーシステムに送られた学校
-学生データのデータベースから生じる。
更に、先生は学生であることもできる。先生は一般に、ABIシステムの使用
において、資料をカスタマイズする手順において、また先生のクラスで使用され
る特別な資料の調査において、トレーニングによる利益を受けることができる。
このトレーニングは、有利なことに、先生に向けられた(或いは学生の教育資料
に類似した)教育資料としてパッケージされる。この場合、学生と同様に、先生
は、アクセス可能な資料、先生の進度および教育学上の特徴を記録する先生デー
タオブジェクト、およびこのデータオブジェクトを使用して先生のトレーニング
をガイドし且つシステムの使用において先生をガイドするエージェントを有する
。学生のためのものと同様に、先生データオブジェクトは、有利には、携帯可能
な先生データオブジェクトとして保存することができる。
ABIシステムでは、学校の管理スタッフ、親、研究員のような他の関係者が
一定の役割を果たすことができる。管理スタッフは、学生および先生のデータオ
ブジェクトおよび他のシステムデータ内の一定のデータ項目にアクセスする権利
を有し、これは、彼等が学生をコースに割り当て、学生を先生に割り当て、また
学生が彼等の資料を完成するために適合しなければならない指導特性標準および
基準を確立することを可能にする。また、このスタッフは、学校における学生の
進度、先生の高価、および与えられた特定の資料の有効性に関するレポートを、
オンラインまたは紙で受け取ることができる。
レポートおよび質問
関連のある或いは目的指向性のデータベースからのレポートの作製は、標準的
なプログラム作成作業である。この作業の重要な要素は、レポートに現れるデー
タの選択、(要約した形、詳細な形またはその両者であっても)選択されたデー
タが提示される方法、データが出力されるフォーマット、画面または頁上での出
力されるデータのレイアウトである。
先生および管理者は、幾つかのタイプのレポートを要求する。定期的なレポー
トは、正規の間隔で作製されることが必要とされる。これらは、学生による、ク
ラスによる、等級による、学校による集団に従って変化する。それらはまた、主
題によっても変化する。レポートは、データの完全なセット、または標準限界を
超えるデータのみを提示/要約することができる。これらレポートの幾つかは、
必須のレポートおよび記録保持の要件を満たし、また幾つかは親に送られる。A
BIシステムはまた、先生および管理者に対して、標準的な質問およびレポート
作成能力を与える。
適切であれば、親もまた、ABIシステムの一実施例における関係者であるこ
とができる。学生の親は、彼等の子供の宿題および成績に関する迅速な情報を得
られるように、彼等の学生のデータオブジェクトおよび学校-学生データエリア
における一定の分野へのアクセスを与えられ得る。この情報は、彼等の学生が指
導および宿題を受け取るのと同じクライアントシステム上で、家庭で入手可能に
することができる。
最後に、教育研究者は、教育の理論および方法の有効性を調べるために、AB
Iシステムに対する一定のアクセスを受けることができる。例えば、彼等は、問
題のパラダイムに従って構築された資料を使用している学生に関するレポートを
受け取ることにより、一定の指導内容における種々の教育パラダイムの有効性を
効率よく比較することができる。
5.3.3. 教育設計者/システム間インターフェース
設計者インターフェースの全体像
資料、特に教育資料は教育設計者によって創作される。資料の創作は、害資料
が使用されるべきシステム上で行うことができ、或いは別のシステム上で行うこ
とができる。一般的に、教育設計者は資料を創作するが、これは、例えば当該技
術において知られているようなコンピューター補助による指導、宿題またはシミ
ュレーションのようなコンピュータ補助による練習、幾つかの資料を用いた作業
を含み得るコンピュータ管理された学生の教育的作業を含む。全ての資料につい
て、学生のエージェントは終了したセッションおよび獲得された技術を標準フォ
ーマットで知らなければならない。
設計者インターフェースの詳細
ABIシステムは、資料提示を制御するために学生のエージェントが利用可能
であり、教育成果を改善するように学生を指導する環境を提供する。この環境は
、宿題を提示し、応答を評価し、必要条件を調査し、辞書のようなツールを用い
た補助を提供し、単元マスター問題の得点をつけるためのファシリティーが含ま
れる。このシステムは、有利なことに、ワークシートのような従来の形態の宿題
、並びにグループベースの宿題のような新しいタイプの宿題、固定した長さ以外
に基づく基準または規定でなく対話に基づく基準のような、先生にとって以前は
時間がかかり過ぎたフォーマットを含むことができる。有利なことに、このシス
テム構造は、現存の指導を、注釈を含み且つエージェントの事象メッセージを発
生する本発明の資料の中に埋め込むことにより、現存のコンピュ
ータ補助による指導の形態に適合することができる。
以下の全ての創作情報は、好ましいときは、教育設計者によって与えることが
できる。この場合、欠点は、必要な場合に先生が情報を無視することだけを可能
にする。或いは、先生は、種々の程度のカスタマイズ化を行うことが可能となり
、または必要とされ得る。このセクションにおいて、「練習」は、指導作業の一
単位を意味する。
テキスト、図形およびアニメーションの説明を伴う資料の実行時変換は、有利
には、対話型のマルチメディア創作ソフトウエアに通常使用される方法によって
行われる。現存の創作プログラムは、映像プログラムまたはスクリプト言語とし
てのプログラム作製パラダイムを通して、複数の独立した表示オブジェクトの属
性および挙動の特定を著者に任せている。例えば、ボタンまたは他の選択可能な
オブジェクトを表示するために、創作ソフトウエアの使用者は、位置、大きさ、
形状、色、およびラベルのような属性、並びにオブジェクトの選択により引き出
される機能のような特性を指定する。
多くの利用可能な製品の中で最も広くしよい羽されているのは、マクロメディ
ア社のAuthorwareおよびDerector、アシンメトリックス社のToolbook、およびエ
イムテック社のIconAuthorである。これらのパラダイムは、それらの製造業者お
よび他の著者によって文書化されている(Sims,Authorware with Style;Sweari
ngton et al.,Macromedia Director Design Guide;Hill,Using Multimedia To
olbook 3.0)。
指導作業を創作するプロセスは、例えば、作業を定義し、各練習を定義し、学
生の入力を判断し、練習の完了を定義し、資料にエージェントのための注釈を加
えるステップを含むように逐次的に記載するのが有利である。
作業を定義するステップの創作において、教育設計者は、全体の作業のための
初期の指導を含む情報を、記述されたフォーマットで、また好ましくは特別のク
ラスの学生のために必要な別の言葉を用いて話されたフォーマットで提供する。
設計者はまた、選択された教育パラダイムに従ってシーケンシングされた資料を
提供する。指導のシーケンシングは、フィードバックを伴う対話的指導に適して
いる。宿題のシーケンシングは、固定された順序;学生が決定した順序;必須の
事項、重要な事項、または任意の事項のグループに分類された先生による優先度
決定に補助されて学生が決定した順序;および個々人の項目サブタイプに関する
基準に対する成績によって決定されたシーケンシングを含むことができる。
夫々の練習を定義する創作ステップにおいて、教育設計者は、次のものを含む
情報を有利に提供する。設計者は、この作業および練習のための名称、その必要
条件、学校システム標準に従って獲得すべき技能を選択して、エージェントが有
意義に学生の成績を追跡し、ヘルプ、ヒントおよび矯正を与えることができるよ
うにする。次に、設計者は、話されたフォーマットおよび記述されたフォーマッ
トで、練習のための学生の指導を提供する。次に、設計者は、練習のための図形
およびテキストを創作することによって、またそれらの表示属性を特定すること
によって、練習の提示を特定する。次に、設計者は、許容可能な使用者入力、入
力のデータタイプ、および入力が許可される表示エリアを定義する。最後に、教
育設計者はヒントを提供する。ヒントは、好ましくは、学生の要求または学生の
無活動に対して提供される任意のヒント、および全体的に不適切なアクションの
場合にエージェントによって与えられるを含む。
学生の入力を判断するステップの創作において、教育設計者は、次のものを含
む情報を提供するのが有利である。第一に、設計者は、要求された入力が完全で
あるための基準、不完全な入力の場合のアクション(なくとも可)を定義する。
このようなアクションの例は、省略された入力の完成を示唆することである。第
二に、設計者は、入力がどのようにして判断されるか、および可能な判断、例え
ば、正しい、近い間違い、間違い等を定義する。最後に、設計者は、個々の入力
要素または全体の練習に対するエラー応答を選択する。これらの応答は均一ある
ことができ、特定の間違った回答を反映させることもできる。エラー応答には、
再試行ポリシーおよび矯正経路の選択が含まれる。矯正は、再試行の成果に基づ
いて与えられる逐次的な任意項目であり得る。
応答の判定は、本発明の特定の実施のために確立された、一定の標準に従って
行われるのが好ましい。それによって、エージェントは、全ての標準化された資
料を通して均一な方法で、学生の教育学的な特徴をモニターすることができる。
従って、入力判定における最初のステップは、適切な場合には、データのタイプ
、およびおそらくは入力の範囲をチェックすることである。例えば、分数の足し
算問題に応答して、分数がエンターされたことをチェックすることである。間違
ったデータのタイプまたは範囲が入力されたときは、適切なフィードバックを与
えることができる。一つの学生入力は、テキストまたは数字の一つの要素のエン
トリー、一つの表示オブジェクトの移動、一つの表示オブジェクトの選択、また
は線もしくは曲線の描画(おそらくは表示オブジェクトを囲
むこと)を含むことができる。
入力判定の第二のステップは、標準的なエラーカテゴリーにおける適切な入力
の分類であり得る。一つの実施例において、これは、正しい回答に対応するパタ
ーンを提供することによって行うことができる。このパターンは、テキストテン
プレートまたは空間的テンプレートのような、適切な入力に対する適切なテンプ
レートであることができる。このような手順のシステムライブラリーから選択さ
れるパターン適合手順は、入力を当該パターンに適合させるように実行すること
ができる。システム適合手順の出力は、有利には、正解または一部正解の限られ
た数の標準判定から選択される。次いで、この判定は、その学生をガイドし、そ
の教育学的モデルを適用するために、事象メッセージの中でエージェントに通信
される。本発明は、当該技術において公知のテンプレートおよびパターン適合手
順に採用することが可能である。パターンは、一以上のパラメータ化したテキス
トテンプレート、学生によって移動されるオブジェクトの相対的位置を定義する
空間テンプレート、選択のパターンを特定する選択テンプレートを含むことがで
きる。更に、空間テンプレートは、画面のアウトラインエリア、描画オブジェク
トの形状、迷路トラバース、およびツール入力を含むことができる。
作業の完了を定義する創作ステップに戻ると、教育設計者は、入力、練習およ
び作業完了のための基準を含む情報を有利に提供する。資料は、先生への宿題の
提出を許可する前に、一定の最小限の完成を要求することができる。最終創作ス
テップは、資料に、エージェントのための追加の注釈を添付することである。こ
れらの注釈は、作業および練習の主題、技能の分類、およびシーケンシング論理
の中に具体化された教育パラダイムの定義に関するものである。それは、教育設
計者または見識のある先生によって行われ、エージェントのための事象メッセー
ジを発生する資料中の注釈として表現され、資料シーケンシングの制御のために
エージェントにより設定される制御パラメータを参照する。こうしてエンターさ
れた注釈は、種々のタイプの情報をエージェントへと通信する。例示のタイプは
、作業、主題、作業によりカバーされる主題の要素のタイプ;類似性および困難
性によって同じ宿題における練習の間の比較;何れの練習が正確に回答されたか
に基づいて、学生がマスターできたかできなかったを決定するための主題前提条
件;システム知識前提条件;完成するための平均時間および予想時間のようなス
ケジュール情報によって与えられる特徴付けを含んでいる。
5.4. ABIシステムソフトウエア構造
このセクションでは、先に図2を参照してより一般的な方法で説明したソフト
ウエアコンポーネントのための構造例を、更に詳細に説明する。以下のセクショ
ンでは、特定のコンポーネントをより詳細に説明する。ここで説明する構造は例
示である。本発明は、異なったモジュールに対する本発明の機能の他のアロケー
ションと共に、他の構造にも適用可能である。このような別の構造は、当業者に
よって容易に設計される。
このセクションでは、先ず、クライアントソフトウエアおよびデータコンポー
ネント、並びにそれらの相互作用を反映する概念ヒエラルキーを説明する。次に
、実行ソフトウエアの構造が説明される。最後に、当該システムによる事象のフ
ローおよび処理が説明される。
5.4.1 学生クライアントソフトウエア構造
図6は、クライアントソフトウエアおよびデータコンポーネント、並びにそれ
らの相互作用を反映する概念ヒエラルキーを図示している。図示されたリンクは
、原理的な処理コール、またはコンポーネント間のクラス依存性を示している。
このヒエラルキーのルートには、オペレーティングシステム601があり、これに
ついては好ましいクライアントハードウエアに関連して既に述べた。オペレーテ
ィングシステム(「OS」)は、実行言語およびそれらのクラス、並びに関連の
制御を持った機能ライブラリーと共に、固有のオペレーティングシステムを含ん
でいる。次のレベルは、実行ソフトウエア602(「ES」)である。このソフト
ウエアには、本発明の要求に従ってオペレーテイングシステムをカスタマイズし
、必要であれば拡張する多くのコンポーネントが集合している。例えば、全ての
OS作業の創作は、ES作業コントロールファシリティーによって処理されて、
学生のアクセスのみが可能な資料を保証する。また、このESソフトウエアは好
ましいアニメーションファシリティーを提供し、クライアントのスタートアップ
を制御する。
セッションおよび画面マネージャー603は、常にクライアントシステムに存在
している。このコンポーネントは、図3の例示画面によって一般的に図示したよ
うに、画面を主システムコンポーネントのエリアに区分し、システムエリア、即
ち、図3におけるエリア302を制御する。こうして、システムエリア内に存在す
るアイコンを学生が選択して、ESが示された機能を開始するように要求すると
、OS作業の発生を継続する前に、
スケジュール/カレンダー607を用いて、学生が現在この機能にアクセスするこ
とが許されているかどうかをチェックする。システムマネージャーはまた、学生
がどのような報償図形およびアニメーションへのアクセスが付与されているを提
示する。これらの機能は、OSおよびESのオブジェクトレベルI/Oファシリ
ティーを呼び出すことによって実行される。
クライアントシステム上のアクセス可能なデータは、クライアント上でセッシ
ョン中の学生のための学生データオブジェクト611である。このオブジェクトは
、学生のエージェントモデル、学生の現在の指導状態、および教育資料自体に関
するABIシステムデータを含んでおり、好ましくは、先に説明したようにして
携帯型の媒体からアクセスされる。或いは、学生がクライアントにログオンした
ときに、それをサーバーシステムからダウンロードすることができる。好ましく
は、このオブジェクトは方法およびデータサブタイプを含むコンポーネントに分
割され、必要とされるコンポーネントのみが、実際に一度にアクセスされる。二
つの頭部を付した矢印により示されるように、学生データオブジェクトは、主に
エージェント処理機能609および612によってアクセスされ、更新される。
好ましい実施例において、学校に特異的なデータは、学校-学生データエリア6
15の中に別々に保存される。矢印608および614で示すように、このデータは、好
ましくはエージェント以外のABIクライアントシステムコンポーネントによっ
てアクセスされる。別の実施例においては、種々のサブタイプまたは全ての学校
-学生データを、学生データオブジェクト611の中に合体させることができる。
スケジュール/カレンダーコンポーネント607は、先生および管理者のような
他のシステム関係者が学生のマネージメントを行うために重要である。これは、
画面上に存在するか否かにかかわらず、常に駆動しているツールである。活動説
明、優先度およびデッドラインによって表される学生の活動は、先生または管理
者によって、学校-学生データエリアのスケジュール/カレンダの中にエンター
される。任意に、不可欠な情報もまたスケジュール/カレンダーサブタイプの中
にエンターすることができる。矢印608によって示されるように、このコンポー
ネントは、このスケジュール/カレンダーサブタイプデータ、並びに学生が活動
を完了する予想時間を参照するが、この予想時間は学生の過去の成績から決定さ
れ、特別の教育資料のような如何なる活動が、どのような学
生介入も伴わずにESによって自動的に開始されるべきかを決定するために、学
生データオブジェクトに保存されている。学生がより大きなイニシャチブを与え
られている場合は、スケジュール/カレンダーは、例えばアイコンの選択によっ
て学生が要求した作業の作製を許容することができる。このコンポーネントはま
た、要求に際して、学生が次になすべきことに関するアドバイスを要請したとき
に、その学生に対してエージェントが提示するための優先度を付した作業のリス
トを提供する。それは、優先度およびデッドラインの情報、並びに教育資料およ
び学生データオブジェクトの中のデータを用いて計算された完了のための時間デ
ータを使用する。
これらの資料は、資料エンジン604および605によって、ABIシステムの中に
提示される。先に説明したように、資料データは、表示出力および学生入力のた
めのオブジェクトと、シーケンスロジック制御オブジェクト表示と、オブジェク
トを提示している間にシーケンスロジックにより参照されたとき、エージェント
のための事象メッセージを生じる注釈とを含んでいる。資料データは、これらオ
ブジェクト、ロジックセクション、および単一の教育項目に関連した単一画面ま
たは幾つかの画面の表示に関する注釈を含んでいる。この資料データはまた、好
ましくは、こら等の資料によって適用される教育的パラダイムをエージェントに
通信し、該エージェントに対して、原因である制御変数を知らせることができる
重要な注釈を有する特別のヘッダまたは初期化エントリーを含んでいる。また、
このようなヘッダまたは初期化メッセージは、該資料が彼等の教育パラダイムを
変えるときに、エージェントに送付される。好ましい実施例には、複数の資料デ
ータ605を提示する一つの共通の資料エンジンが存在する。別の実施例には、種
々のクラスまたは資料データタイプのための特異化された資料エンジンが存在し
得る。
資料エンジン604は、資料データ605のエントリーをダウンロードし、シーケン
スロジックを解釈し、要求されたオブジェクトを表示し、要求されたエージェン
トへの事象メッセージを発生させる埋め込まれた注釈を参照する。OSおよびE
Sの標準ファシリティーは、オブジェクトの提示および何等かの入力を資料にル
ーティングするために使用される。入力は、スケジュール化ロジックにおける明
細に従って処理される。好ましい実施例において、エージェントは、シーケンス
ロジックがチェックする共有された包括的変数を設定することにより、資料を制
御する。このような共有された包括的変数は、共有メモリーのような、OSのプ
ロセス間コミニュケーション(「ipc」)ファシリ
ティーによって利用可能にすることができる。資料エンジンは、これらの要求を
実行する如何なるプログラムであってもよく、特に、マクロメディア社のAuthor
wareのような利用可能な商業的創作ツールおよびエンジンの拡張であることがで
きる。
別の実施例において、資料はエンジンおよびデータコンポーネントに分離され
ず、夫々の試料について一体のコンポーネントからなっている。この実施例にお
いて、コンパイリングに類似したプロセスが、単一の実行可能な資料コンポーネ
ントを創作する。本発明は、エージエントメッセージを発生する資料の他の実行
にも等しく適用され、ここに概説する要求に従ってエージェント制御に応答する
。
エージェント処理は二つのコンポーネント、即ち、事象に応答してエージェン
ト表示アクションを決定するエージェントアクション処理609と、表示アクショ
ンを学生に対する人物の表示に変換するエージェント挙動処理612に分けられる
。矢印616によって示されるように、両コンポーネントは、学生オブジェクト611
にアクセスする。好ましい実施例において、エージェントアクション処理は、規
則に基づき且つ事象によって駆動される。規則テーブル160の中の規則は、何れ
も資料または学生からの事象メッセージの中で通信されるパラメータを用いて評
価され、また学生データオブジェクトから検索される。これらの規則は候補アク
ションを提供し、次いでこの候補から最終的なエージェントアクションの組を評
価および選択され、これは後続のエージェント挙動処理612へと伝えられる。
エージェント処理はまた、資料のシーケンシングおよび制御するための包括的な
変数を設定する。この処理の副次的効果は、資料事象メッセージからの情報を用
いて学生データオブジェクトを更新することである。
エージェント挙動処理612は、エージェントアクション処理において決定され
たアクションに基づいて、画面上のエージェント表示を構築する。好ましい実施
例において、この処理は挙動テーブル613に基づいている。発音、テキストまた
は声、および感情は、決定された最終アクションに基づいてテーブルから選択さ
れ、該アクションと共に含められたパラメータを用いて洗練される。これらの発
音およびアクションは選択されたエージェント人物オブジェクトに送られ、これ
は選択された発音および感情を用いることにより、選択された人物のエージェン
ト表示を作製する。この処理によって、データは、学生データオブジェクト、特
に学生のエージェント個性化選択(例えば望ましい人物)を反映するフィールド
、および最近のエージェント挙動を反映するフィールドの中で参
照され、更新される。
通信資料615もまた図示されている。これらの資料は、例えば、学生の個人指
導、特別の資料を用いたグループ勉強、およびグループ協議のような種々のグル
ープ活動のための資源を管理および提供する。矢印614が示すように、これらの
資料は、好ましくは学校-学生データ615に保存されたデータサブサブタイプにア
クセスする。
5.4.2. 実行ソフトウエア
実行ソフトウエア(「ES」)には、オペレーティングシステムを本発明の要
求にカスタマイズし、必要であればこれを拡張する多くのコンポーネントが集ま
っている。ESソフトウエアは、共通のファシリティーおよび特殊なファシリテ
ィーを実行する。共通のファシリティーの例には、作業コントロール、通信、お
よびI/Oファシリティーが含まれ;特殊なファシリティーの例には、好ましい
アニメーションのファシリティーおよびクライアントのログオンおよびスタート
アップファシリティーが含まれる。好ましい実施において、ESソフトウエアは
、入手可能なOSソフトウエアコンポーネントに対するフロントエンド、ラッパ
ー、または拡張として組み立てられる。例えば、一定のファシリティーは、Cま
たはC++において実施され、ウインドウズ(商標名)グラフィック装置インター
フェースまたはその拡張のようなOSインターフェースを直接呼び出す。クラス
のような他のファシリティーは、ジャバ(Java:商標名)1.0の中のパッケージ
のような、入手可能な実行言語ライブラリーを使用して組み立てることができる
。更に他のファシリティーは、商業的に入手可能な創作パッケージに存在するデ
ィスプレーI/O機能のような、ソフトウエアパッケージの一部として直接提供
され得る。
作業コントロールは、システムコンポーネントのスタートアップを管理する。
第一に、スケジュール/カレンダーツールを用いてスケジュールおよび優先度を
チェックすることにより、学生が要求されたコンポーネントを駆動することが許
可されていることを確認する。間接的に、学生のエージェントは、この駆動が合
理的であるかどうかを決定するために問い合わせることができる。次に、もし許
可されていれば、このファシリティーは、サーバーシステムからの要求されたソ
フトウエアのローディングおよびデータオブジェクトのアクセスを管理する。最
後に、作業コントロールは何れかのOS呼び出しを行うことにより、コンポーネ
ントをスタートアップする。作業コントロールはまた、作業終了時に他のシステ
ムコンポーネントに通知する。
通信ファシリティーは、ネットワーク通信を管理し、クライアントサーバーま
たはファイルサーバープロトコールがOSに存在しなくてもこれを提供する。こ
のようなプロトコールは、URL名称解決ととmにHTTP V2.0を含んでいてもよい。
それは、メジャークラスのサーバーを用いたセッションを含む実行可能なソフト
ウエアサーバーおよび教育資料サーバーを含む、全ての必要なネットワークセッ
ションを保持する。学生データオブジェクトをダウンロードする場合、学生デー
タオブジェクト貯蔵部との通信は維持される。データ断片ライブラリーは、これ
らのサーバークラスの何れかに存在することができる。別の実施において、これ
らサーバーは、一つまたは幾つかの物理的サーバーシステム上にあることができ
る。最後に、このファシリティーは、ダウンロードおよびアップロードの要求を
含む全ての遠隔アクセス要求を取り扱う。
I/Oファシリティーは、オブジェクトレベルディスプレーI/Oのための入
力および出力表示ハンドラーを含んでいる。この表示ハンドラーは、テキスト、
図形、映像および音声のためのオブジェクトレベル要求を受け取り、これをOS
にサポートされている如何なるインターフェースへも転送する。入力ハンドラー
は、OS入力ハンドラーからの低レベルの入力を受け取り、これを現在の画面フ
ォーマットに従って処理する。一定の場合、それは出力ハンドラーを直接呼び出
して、直ちに、オブジェクトの強調またはドラッグのようなフィードバック動作
を実行する。他の場合、それは、画面オブジェクト、例えば画面上のエージェン
トによって、適切なフォーマットのI/O事象メッセージをシステムコンポーネ
ントへと送る。出力ハンドラーは、システムオーナー、位置、特性、サイズ、何
れかのアニメーション情報、およびオブジェクトが入力中心にあるかどうかのよ
うな、入力オブジェクト提示の明細を受け取り、次いで何れかの必要な画面マッ
ピングを更新し、そのオブジェクトを表示するためのOS要求を発生させる。こ
のようなオブジェクト明細の例には、多分スクロール可能で、特定の教育資料に
よって表示される特定の内容と共に、選択可能なテキストをファイルされたオブ
ジェクトが含まれる。
特異化されたESファシリティーの例は、アニメーション作製およびクライア
ントのスタートアップである。クライアントシステムはアニメーションをサポー
トするのが好ましく、これは利用可能な表示モダリティーを潜在的に呼び出す表
示の連結し且つ時間を設定したシーケンス、および他の時間を設定した提示であ
る。本発明は、如何なる適
切なアニメーションファシリティーにも適用可能であるが、好ましいファシリテ
ィーは、スクリプトベースのインターフェースを提示する。
アニメーションファシリティーへの入力は、オブジェクト表示コマンド、オブ
ジェクト表示のタイミング、何れかの許可された使用者の入力が如何にして取り
扱われるかの入力明細、および開始システムコンポーネントに戻るべき事象のタ
イプを含むスクリプトである。表示事象の例には、スクリプトの分岐および呈し
または中断を生じる使用者入力が含まれる。アニメーションファシリティーは、
他のシステムコンポーネントからスクリプトを受け取り、例えば、データ断片ラ
イブラリーからの必要な表示オブジェクトのダウンロードを要求し、タイミング
明細を解釈し、入力および出力ハンドラーに要求を送る。
ESスタートアップファシリティーは、ネットワークに接続されたコンピュー
タ上で実行される学生クライアントに関して説明される。スタートアップは、先
生および教育設計者クライアントを含む他のクライアントシステムについても同
様である。典型的にはそうであるように、もしスタートアップの前にシステムの
コンポーネントがクライアントに存在していなければ、ABIシステムの各コン
ポーネントを、必要なときまたは携帯可能な媒体からアクセスされたときに、サ
ーバーからダウンロードしなければならない。最初のステップには、ABIネッ
トワークに接続した何れかのクライアントにアクセスする学生が含まれる。アク
セスには、電源を投入し且つこのクライアントに対してシステムのスタートアッ
プを要求する少ないコンピュータが含まれる。好ましくは、学生ユーザによるア
クセスは、例えば、クライアントに存在し得るか、またはパワーオンされたブー
トストラッププロセスによりダウンロードされた標準のイントラネットブラウザ
を使用して、システムマネージャーを備えたサーバーにアクセスすることにより
開始する。学生は、システムマネージャーにログオンし、次いでこれは、パスワ
ードもしくは認識カードのような手段によって認証を行う。認証が成功すると、
システムマネージャーはESをダウンロードし、開始させる。次いで、ESはシ
ステムサーバーとの通信を含む必要な通信セッションを開始し、次いでセッショ
ンマネージャーソフトウエア、エージェントソフトウエア、およびスケジューラ
/カレンダツールソフトウエアをダウンロードする。好ましくは、ESと共に携
帯学生データオブジェクトが学生を認証し、学生データオブジェクトデータが携
帯用媒体からアクセスされる。或いは、学生デ
ータオブジェクトはサーバーからダウンロードされる。次いで、セッションマネ
ージャーが、学生データオブジェクト内の学生優先に依存した形での学生表示を
提示し、該表示のシステムエリアから入力を受け取る。次いで、スケジュール/
カレンダーは、エージェントと共働して、学生が如何なる資料を提示されるべき
か、またはそこから何を選択することができるかを決定する。最後に、資料デー
タおよびエンジンがダウンロードされ、学生セッションの実体が開始される。
人物の提示、または単なる適切な固有の応答は、サーバーからダウンロードさ
れた音声および映像表示オブジェクトから作製し、必要なときに参照することが
できる。これらの表示オブジェクト、またはデータ断片は、特別な提示に対応し
たグループにリンクすることができる。更に、これらのリンクされたグループは
、分岐した対話的な短い超越応答を許容する小さい断片コードを含むことができ
る。従って、一つの超越応答に学生入力のための機会を含ませて、この入力に応
答してネット表示オブジェクトを選択することができる。これらグループの夫々
はカタログ化され、特定のしかたで挙動する人物として参照される。
5.4.3. システム事象処理
学生クライアント上および他のクライアント上のABIシステムは、学生およ
びタイマー入力事象を待ち、次いでこれらの事象に適切に応答するように有利に
そしきされる。これは、対話システムを構築するための共通した現在のプラクテ
ィスである。しかし、本発明は、対話型システムを構築するために将来開発され
るかも知れない実施に対しても、先に述べた主要なシステムコンポーネントおよ
びそれらの相互作用が、そのような将来の実施において提示され得る限りは適用
することが可能である。
図7を参照して、このセクションは、入力事象のシステム処理および最初の入
力からシステムが次の事象を待つ間でのその結果を順次説明する。この説明は、
システムコンポーネントが如何にして相互に交信するか、また情報および制御が
如何にしてシステムを通して流れるかについての詳細を提供する。ここのコンポ
ーネントのより詳細な説明は、次のセクションに出てくる。
図7は、学生クライアントにおける制御フローおよび事象処理を概念的に図示
している。一般に、この図の左側には関連のデータがあり、中央には処理ステッ
プがあり、右側にはI/O事象がある。その内容から明らかなように、この図の
中の矢印は、データ
レファレンスまたは制御フローを表している。制御フローは、メッセージを有す
る情報によって実行された時点にあり、また標準のESおよびOSシステム呼び
出しによって行われた他の時点にある。更に、この図は、学生のエージェントと
相互作用するこれらコンポーネントの処理に向けられている。セッションマネー
ジャーのような、エージェントと相互作用しないこれらのコンポーネントは、標
準の対話技術に従って構築することができる(例えば、Petzold,1996,Program
ming Windows 95,Microsoft Press,Redmond WAを参照のこと)。
こうして、待機ポイント701において、システムは次の学生入力またはタイマ
ー事象を待つ。この待機は、システムが先の事象を処理した後、または多分シス
テムがスタートアップした後に、待機点707、713および717において開始する。
入力事象を受け取ると、ES I/Oハンドラー702は、他のシステムコンポー
ネントのための重要さを伴うことなく、事象がアクションを表現するかかどうか
を決定する。例えば、事象は、オブジェクトの強調またはアニメーションを指令
するタイマー事象のみを生じる学生アクションであり得る。このような事象は、
I/Oハンドラーによって全体に処理されることができ、システムは701で再開
を待つ。事象が資料エンジン703のための学生の要求、またはエージェント711の
ための超越要求に相当するときは、I/Oハンドラーはそれを適切にフォーマッ
トし、それを入力オブジェクトを所持する正しいコンポーネントに伝える。該事
象が、資料エンジンの一つによって、またはエージェントによって設定された時
間間隔を表すなら、それはフォーマットされて、要求コンポーネントへ送られる
。グループ勉強の場合、この事象は遠隔コンピュータシステム出発生して、ロー
カルI/Oハンドラーに到達するために、ネットワークライン上を転送される。
このI/Oハンドラーは、事象メッセージを、それが向けられるコンポーネン
トによって期待されたフォーマットにフォーマットされる。それらは、夫々のメ
ッセージの中に、アクションからの何れかの入力情報と共に、学生アクションの
タイプまたは時間間隔を含める。一つの入力事象は、幾つかの事象メッセージを
発生する。
ここで、史郎エンジン703に向けられるメッセージが最初に考慮され;エージ
ェントアクション処理711に向けられるメッセージが二番目に考慮される。図7
は二つの資料エンジンを示しているが、時には、一つのエンジンまたは三つ以上
のエンジンがシステム上に存在することも可能である。存在する資料エンジンの
数には関係なく、事象メッ
セージは正しいエンジンに伝えられる。資料エンジン703は、教育資料、ツール
および通信資料に対応する複数の読み出し専用資料データ704を保有している。
矢印725で示すように、これらのエンジンはまた、エージェントアクション処理
711によって決定された制御情報にアクセスする。この制御情報は、メッセー
ジの交換による方法、または共有メモリー領域に保存されたパラメーターを参照
することによる方法のような、何れかの便利な方法でアクセスすることができる
。この情報は、それらの資料が提示されている間に、教育上の重要な点において
資料エンジンを制御する。任意に、資料エンジン703は、遠隔データベース705お
よびシステムネットワークを通して利用可能な他の遠隔資源にアクセスすること
ができる。このエンジン類は、これら二つの入力資源、必要に応じて三つの入力
資源を使用して、例えば指導授業、宿題練習、指導ツールまたは合同教育コンテ
ストの学生への提示706を生じさせる。この提示はESおよびOSのI/0ハン
ドラーを使用して、実際の学生表示を発生する。
矢印727で示すように、資料エンジンはまた、エージェントアクション処理711
に向けられたメッセージを発生する。資料が提示されている間の教育上重要な点
において、資料の中の注釈により、エンジンはエージェントへのメッセージをフ
ォーマットする。これらのメッセージはまた、事象タイプおよび関連データ(多
分タイミングデータを含む)の指示を含んでいる。一つの学生インプットは、複
数のエージェントメッセージを発生することができる。驚異樹上重要でない点に
おいて、資料はエージェントメッセ維持を発生することができない。従って、先
の学生アクションが資料またはエージェントのための入力異議をもっておらず、
またはエージェントのための教育的意義をもっていないならば、システムは再度
、待機ポイント707で次の学生アクションを待つことができる。
しかし、メッセージがエージェントに送られてしまっていれば、エージェント
アクション処理711は駆動される。限定的ではない好ましいが実施例において
、この処理はテーブルに基づいている。ポリシーフィルターテーブル708からの
規則は、入ってくる事象メッセージに含まれたデータを考慮し、また学生データ
オブジェクト712の中の学生の過去の成績および学生の教育モデル関するデータ
を考慮して評価される。例えば、学生の履歴との比較は、相対的な成績を決定す
るために必要とされる。これらの規則は、エージェントアクションの候補を提案
する。次に、決定評価テーブル709の中の規則お
よび選択基準テーブル710の中の規則は、提案されたアクションをフィルターし
て、エージェントアクションの最終的なリストを作製する。二つの頭部を付した
矢印728で示すように、これらの最終アクションは、学生の現在の成績および挙
動に関するデータを用いて、学生データオブジェクト712の中の情報の更新する
ことができる。それらはまた、矢印728で示すように、資料のための利用可能な
制御情報を作製することができる。最後に、重要なこととして、アクションは視
覚的なエージェント挙動を表示させるための表示アクションを含むことができる
。この最終表示アクションのリストは、エージェント挙動処理716に送られる。
視覚的エージェント挙動が適切でなく、また表示アクションのリストが空である
こともあり得る。この場合、システムは、待機ポイント713において更なる学生
入力アクションを待つ。
エージェント挙動処理716は、先のアクションに反応する画面上エージェント
人物の固有の表示を発生させるために、発音テーブル714、表示挙動テーブル
715、および学生データオブジェクト712の中の最近の優先度およびエージェント
挙動の記録を考慮して、エージェントアクション処理711から送られた表示アク
ションの最終リストを処理する。最終アクションは、アクションに含まれるパラ
メータを用いて完成される発音テンプレートを選択する。学生の優先度に従って
表示挙動テーブルから選択された人物は、これらの完全な発音を用いて、表示オ
ブジェクト、およびおそらくはアニメーシヨンスクリプトまたはアップレット(a
pplets)を発生し、これらは最終表示718のためにESのI/Oファシリティーに
送られる。エージェント挙動処理はまた、この現在の挙動に関する情報を用いて
、学生データオブジェクトを更新する。
学生入力アクションの全ての可能な処理を完了することにより、システムは、
待機ポイント717において、次の学生アクションまたは時間間隔を待つ。
5.5. 教育資料およびツール
このセクションは、教育資料、学生ツール、および通信資料のための好ましい
実施例を説明する。この実施例において、これらの資料は均一な構造を有してお
り、資料エンジンによって使用されて表示機能および実行機能を適切に発生する
資料データにより定義される。この均一な構造は、全ての資料とエージェントと
の間のインターフェースの均一な取扱いを可能にする。別の実施例において、例
えば一定のツールおよびグループ通信資料は、有利なことに、それ自身が必要な
エージェントインターフェースを保持す
る別のプログラムとして、別々に実施することができる。このような一定のツー
ルには、カレンダー、辞書、百科事典、およびグループ通信が含まれる。更に別
の実施例において、夫々の教育資料は、これも必要なエージェントインターフェ
ースを含む分離プログラムであってもよいであろう。
このセクションでは、先ず、教育資料の一般的な構造を説明し、次いで典型的
にABIシステム上で利用可能なツールを説明する。
5.5.1. 教育資料
好ましい実施例において、共通の資料エンジンが、特定の資料データを解釈し
て、指導およびツールの機能を実行する。注記した他の資料のために適用が必要
とされる教育資料を参照して説明する。まず、資料データについてみると、好ま
しい実施例では、それは提示項目、シーケンスロジックおよび注釈のための三つ
の主要なセクションを含んでいる。提示項目は、何が表示されとしても、好まし
くは、パラメータ化され得る表示オブジェクトとして表されるものを含んでいる
。これらの表示オブジェクトは、資料データと共にパッケージされることができ
、または必要に応じてサーバーからダウンロードされることができる。注釈は、
資料表示に関連した追加のデータを含んでいる。これらには、例えば、前提条件
、関連の資料へのリンク、学生の予想成績、並びにヘルプおよびヒントが含まれ
る。注釈は、好ましくは資料データおよび学生の成績入力からのパラメータを参
照して、テンプレートから形成される。資料エンジンは注釈を使用して、エージ
ェントへのメッセージを発生し、これはエージェントインターフェースの一部を
含んでいる。シーケンスロジックは実行可能であるか、または特定の資料をアニ
メーション化する解釈されたコードである。それは、特定の資料の中の全てのデ
ータを参照して、提示項目の順序づけられた表示を起こさせ、また注釈に従って
メッセージをエージェントに送る。
資料データは、有利には複数のエントリーにグループ化され、夫々のエントリ
ーは提示の最小項目を表すが、これは幾つかの画面を含んでいる。これらのエン
トリーは、好ましくは、少なくともヘッダーもしくは初期化エントリーおよび他
のエントリーに特殊化される。表2Aは典型的な資料のヘッダエントリーを示し
ているが、これは資料が初期化されるときに処理される最初のエントリーである
。
このヘッダは、幾つかの特別な特徴を有している。ヘッダフレームのためのシ
ーケンスロジックは、大略は変数および機能の定義からなっている。包括的変数
は、システムコンポーネントの間で共有されており、エージェントが設定する制
御変数、およびエージェントコントロールによってガイドされるためにシーケン
スロジックが参照および試験する制御変数を含んでいる。これらの変数は、例え
ばエージェントインターフェースの他の部分を含んでおり、指導の時間ペーシン
グ、新たなコンセプトのシーディング速度、新たな例の密度、識別の時間ペーシ
ングまたは困難性を制御することができる。ローカル変数は、資料処理の間にシ
ーケンスロジックに利用可能である。包括劇機能は、シーケンス路地句によって
呼び出すことができる包括的システム機能である。また、辞書の自動照合、スペ
ルチェックまたは百科事典自動照合は、包括的に実施および共有することができ
る。ウインドウズ環境において、包括的機能はDLLsである。最後に、ローカル機
能はシーケンスロジックにローカルに利用可能である。例えば、化学的計算機ツ
ール、コンピュータの使用は、ローカル機能であり得る。更なる例として、教育
資料においては、ローカル機能は使用者入力を訂正するためのチェック、試問の
得点記録として有用である。
ヘッダエントリーの中の注釈は、エージェントへの資料初期化メッセージを発
生させる。これらのメッセージは、これら資料関して、それらが如何なる包括的
変数にそれらが応答するかに関して、如何なるヘルプ、ヒントおよびツールが有
用であるかに関して、並びに重要なこととして、その資料が使用する教育パラダ
イムに関して、エージェントに告知する。好ましくは、このパラダイムに関する
情報は、教育資料インターフェース標準に従って構成される。以下を参照された
い。注釈は、全資料のための必要条件およ
び他の資料およびテキストに対する参照のような、追加の情報をも含むことがで
きる。最後に、提示項目は、例えば導入画面であることができる。
表2Bは、正規の資料提示の間に処理される典型的なエントリーを示している
。
このエントリーについて、提示項目は資料表示のためのものである。シーケン
スロジックは、資料データの中の変数および他の情報、並びに何れかの学生入力
を考慮して、この表示を生じさせる。最後に、注釈は、初期化時における何れか
のパラメータ組における変化、学生の成績データ、学生のエラー、および他の教
育上有用な情報を報告するエージェントメッセージをもたらす。また、注釈は、
予想される困難性およびタイミングのような、このフレームに特異的な情報をも
含むことができる。
今度は資料エンジンについて見てみると、その題意チン処理ステップは、実行
ソフトウエアを要求して、教育資料サーバーから要求された資料データをダウン
ロードすることである。次に、それはヘッダエントリーを処理し、包括的な変数
および機能にリンクさせ、初期化事象メッセージをエージェントに送る。提示が
始まると、それは実行のために、第一のフレーム上のシーケンスロジックを解釈
し、または呼び出す。それはこのフレームから進んで、シーケンスロジックに指
令されるように他のフレームを活性化する。最後に、資料そりが終了すると、注
釈によって指令される何れかの停止メッセージがエージェントに送られ、クライ
アントから資料が削除される。
好ましい実施例において、この資料は全て同様に実施される。教育資料、ツー
ル、および通信資料の間の殆どの相違は、異なった包括的エントリーおよびロー
カルエントリーを含む提示項目およびシーケンスロジックにある。全ての資料は
、資料の開始および
停止、並びに学生の成績およびエラーを記録するエージェントメッセージを発生
するための注釈を有していると予想される。好ましくは、この情報は、教育資料
インターフェース標準に従って、標準化された方法で報告される。以下を参照の
こと。
5.5.2. ツール
ABIシステムは、学生および指導コース用に作られた、広範囲の必要なおよ
び任意な学生および先生のツールに適合可能である。初等教育の場合、以下の好
ましいツールは、一定の一般的なツールおよび通信、または共同学習、資料を含
んでいる。商業的教育の場合は、他のツールが好ましかもしれない。スケジュー
ル/カレンダーツールは、学生のスケジュールに従って資料へのアクセスを許容
することに関係し、好ましくは全ての実施例に見られる。
このセクションにおける議諭は、初等教育のための実行に向けられている。実
行に用いることができるツールに制限はない。
5.5.2.1. 一般のツール
一般のツールは、好ましくは、進度レベルおよび先生の許可を含む学校-学生
データエリアの中のデータに従って選択されたフォームの範囲内に存在する。一
つの一般的なツールは計算機であり、これは単純な4機能計算機から複雑なグラ
フ計算機まで変化する形態を有することができる。他の一般的なツールには、ス
ペルチェッカー、シソーラス(ことば宝庫)、ワープロ、百科事典、および辞書
のような言語ツールが含まれる。異なった進度レベルに適するように、それぞれ
の言語ツールに異なったレベルを与えることができる。別の実施例において、言
語ツールは「ヒトデツール」と合体させることができ、これは、使用者が「ヒト
デ」の中央に特定の言葉を配置し、次いでヒトデの適切な腕を選択することによ
り、言葉の定義、発音、一致、同義語または反義語を得ることを可能にする。他
の一般的なツールはワープロであり、おそらくは書くツールおよび描画ツールの
マルチレベルセットとして与えられる描画モードを備えている。学生が利用可能
な書く能力および描く能力は、学生および先生が選択することが可能である。最
後の一般的ツールは、リンクメーカーであり、これは、組んだ仲間、逐次学習、
順序をつけた逐次学習および記憶術のような種々のタイプの記憶練習を提供する
。最後に、特別の教育要求に適合するように、備品に追加のツールを加えること
ができる。例えば、地理の授業のために地図ツールを加えることができる。学生
のプロジェクトのために、
百科事典ツール、およびネットワーク調査ツールを加えることができる。スタデ
ィーバディーズ(Study Buddies;商標名)は、キーワードおよびオペレータの使
用のような、ツールの使用におけるインストラクションを与えることができる。
商業的または産業的訓練のために、特異化されたツールを加えることができる。
5.5.2.2. ファイルシステムツール
多くの実施例における好ましい一般的なツールは、学生のアクセスを伴うファ
イルシステムである。初等教育を含む多くの例において、システムに与えられる
ファイルシステムの完全な閲覧および該ファイルシステムへのアクセスは、欠点
になる可能性がある。結諭として、本発明は、学生がシステムの差イルシステム
を閲覧し、これにアクセスするのを制限する、ファイルシステムフロントエンド
、またはファイルシステムツールを設けることを考慮した。この特別のツールは
、資料としてではなく、セッションマネージャーの一部として有利に実施される
。実施に際し、カスタマイズされたアイコンファイル表現は、ディスプレーのシ
ステムエリアの一部として管理される。
このようなフアイルシステムツールの一つの実施例は、本棚の本(その夫々が
セクションを有し、各セクションは頁を有する)に構成された四つのレベルのフ
ァイルシステムを提示する。ファイルの辞書に対応する本は、学生ユーザーがそ
のアイコンを選択したときに開かれる。学生は、タブを選択することによって、
或いは、次頁、最終頁または他のボタンを選択することにより頁毎に移動するこ
とによって、辞書本をナビゲートする。学生は、おそらく新たな頁およびセクシ
ョンを開くことによって、本の選択された頁またはファイルと相互作用する。ま
た、学生は本を閉じることができる。初歩の目的における殆どの必要性について
は、幾つかかの特異化された本を備えた一つの本棚で十分である。もっと進んだ
学生には、新しい本を備えた複数の棚を作製し、本から本へと頁およびセクショ
ンをカットアンドペーストして使用するように許可を与えることができる。本の
頁、ファイルは、好ましくはそれを処理する資料とともに提示される。例えば、
使用者が作製したテキストまたは図形のページは、ワープロを駆動させた状態で
現れる。宿題および指導の頁は、適切な資料とともに現れる。
5.5.2.3. スケジュール/カレンダーツール
スケジュール/カレンダーは重要なツールであり、好ましくは常に存在してい
る。それは、ABIシステムが資料を開始したときに、学生がその資料について
許可され且つ
予定されていることを確かめるためにアクセスされる。それは、スケジュール補
助を求める学生からの超越要求に応答して、エージェントによる包括的機能とし
てアクセスされる。それは更に、学生のデスクトップに見えるカレンダーツール
アイコンを用いることにより、学生が直接アクセスすることもできる。アクセス
されると、このツールは、幾つかの方法で見えるように、カレンダーブックを学
生に表示する。
このセクションでは、先ず、スケジュール/カレンダのデータについて、次に
、スケジュール/カレンダの処理について説明する。スケジュール/カレンダの
データは、学校-学生データエリアのサブタイプである。任意に、学生の個人的
スケジュールを学生データオブジェクトの中に含めることができる。一般には、
このデータは、夫々の予定された学生の活動について次のファイルを含んでいる
。
予定された活動および任意に認識メッセージ;
活動の優先度;
デッドライン日時、または定期的な要件はあるが、完成日がない継続的活
動の定義;
活動のための資料へのリンク、これは活動の完成基準を特定することがで
き;1人の学生の活動について、これは典型的には特別の教育資料であり;グル
ープ学習の活動については、そのグループの学生のリストおよび他の通信情報も
カレンダーエントリーの中に存在してよい;
活動の特徴、例えば、これは学生または先生の何れによってエンターされ
るのか、また、これは学生またはシステムの何れによって完全にマークされるの
か;
活動の状態、完成度の状態、および何等かの必要なレポート提出の状態。
予定された活動を定義するのに十分なこれらの例示データは、先生によって、
または学生によって交互にエンターすることができる。先生によってエントリー
されるときは、学生による変更から保護することができる。データエントリーは
、好ましくは、適切な画面フォーマットを備えた先生ツールによって補助される
。任意的な活動は、もし先生が許可すれば、学生がエンターできる。
スケジュール/カレンダーツールは先生によって指令され、一定の範囲のスケ
ジュール設定のイニシャチブを学生に許可する。これらのイニシャチブは、資料
を望み通りにスケジュール設定する自由を学生に許可することから、学生の活動
の固定された順序を
強制するスケジュール/カレンダに要求することまでの、広範囲に渡ることがで
きる。好ましい実施例において、これは、デッドライン日/時(D)、基準優先
度である(P)を含む学校-学生データの中のイニシャチブパラメータを、先生
が特定することによって達成される。次に、スケジュール/カレンダは、D以下
のデッドラインおよびP以上の優先度を持った全ての作業を自動的にスケジュー
ル設定する。予定された作業に関するDおよびPを変化させることにより、先生
は、特定された範囲のイニシャチブを達成することかできる。
スケジュール/カレンダ処理は、実行ソフトウエアによって、学生によって、
或いはエージェントによって呼び出すことができる。先に説明したように、学生
セッションの開始時、または特定の資料の使用が終了した後に、実行ソフトウエ
アがスケジュール/カレンダツールを呼び出して、先ず、終了した作業が完全で
あることをマークし、次いで、スケジュールを要求している活動を見つけるため
に、イニシャチブパラメータを考慮してカレンダデータを参照する。このツール
が、カレンダーが要求するスケジュールの中に一つの活動だけを発見したら、こ
の要求された活動が開始される。もし、複数の要求された活動が見つかったとき
、このツールは、優先度が高い要求された活動を開始し、または何れの要求され
た仕事を開始するかを学生に選択させる。要求された活動がないときは、スケジ
ュール/カレンダツールは、セッションマネージャを介して次の作業の選択を学
生に許可する。
スケジュール/カレンダツールは、学生がディスプレーのシステムエリアない
のスケジュール/カレンダアイコンを選択することによって、呼び出すことがで
きる。こうして呼び出されると、このツールは学生のカレンダおよび予定された
活動を、月間の概観から個人的活動の詳細に亘る種々のフォーマットで表示する
。許可されていれば、学生は任意の項目またはマーク項目をエンターして完成さ
せることができる。
スケジュール/カレンダツールはまた、「私は次に何をするのでしよう?」と
いうタイプの学生の超越要求を受け取ったときに、エージェントによって呼び出
されることができる。このエージェントは、要求され且つ予定された家具道をこ
のツールから受け取り、また学生データオブジェクトから得た学生の成績および
資料ヘッダから得た夫々の作業のために要求される平均時間に基づいて、夫々の
作業を完成するための予想時間を決定する。この組み合わされた情報を考慮して
、エージェントは、それらの予想完成時
間に従って、活動スケジュールのオーダーリストを学生に提示することができる
。
5.5.2.4. 通信ツールおよびグループ学習資料
好ましい実施例において、ABIシステムは、システムの残りの部部にに組み
込まれた、通信資料またはグループ学習資料を含んでいる。他のツールおよび資
料の場合と同様に、通信資料に対するアクセスは、スケジューラ/カレンダツー
ルによって与えられる。通信ワークグループは、学生のカレンダの中に割り当て
および予定されており、カレンダーは、好ましくはグループ員の名前および他の
通信パラメータを含んでいる。これらの資料がスケジューラによって駆動される
と、通信グループが開始される。或いは、学生は通信資料を選択することによっ
て、通信グループの形成を自発的に要求することができる。学生が他の要求され
た活動を持っていないならば、スケジューラ/カレンダツールはグループ活動を
許可することができる。或いは、夫々の特別の通信資料はまた、好ましくは先生
によって設定された、許可される通信の種類および通信が許可される相手を制御
する特別のアクセス制御を有することもできる。
他のツールおよび資料と同様の様式で、通信資料はエージェントインターフェ
ースを有する。駆動されると、これらは初期化事象メッセージをエージェントに
送り、それらが感じ取るであろう包括的な制御変数、適用される教育パラダイム
、並びに利用可能なヒント、ヘルプおよび他の通信パラメータを特定する。別の
実施例において、この教育資料インターフェース標準は、エージェントが特異性
をもってこれら資料を制御することを可能にするような、通信に基づく勉強のた
めの特別のカテゴリーを含んでいる。通信勉強の間、これらの資料は、教育的に
重要な時点で事象メッセージを発生する。
これにより、通信資料は完全にABIの実施例の中に組み込まれる。更に、好
ましい実施例において、通信資料は他の資料と同様の方法で実施される。第一に
、夫々の通信資料は、その通信資料またはグループ勉強の形態に特異的な特別の
通信作業を有している。この通信作業は、OSおよびESによって与えられるネ
ットワークプロトコールを用いることにより、特別な種類の通信またはグループ
活動のためのネットワークインターフェースを管理し、またABIシステムを通
したアクセスのための包括劇機能として、その通信機能を与える。第二に、これ
等の機能は、他の資料と同様に、提示項目、これらの包括的通信機能を参照する
シーケンスロジック、およびエージェントのための事象メッセージを発生する注
釈を含む特別の資料データを介して、学生が利用可能となる。
別の実施例において、この通信資料は、資料エンジンから独立し且つおそらくは
関連の通信手段の一部をなすプログラムであることができ、これは必要なエージ
ェント事象メッセージを内部で発生する。何れの実施例においても、通信資料作
業は、ABI実行言語、または特別の目的の通信スクリプト言語の何れかで書く
ことができる。
好ましい実施例における特別の通信資料は、グループ勉強、または資料上で共
同作業のための学生グループをリンクさせるイーメールもしくはメッセージ交換
、および規則によるコンテストのような共同作業の形態を提供する。これら夫々
のグループ勉強または通信の形態については、このこのセクションの残りの部分
で説明する。
通信資料によって実行されるグループ勉強の第一の形態は、イーメイルおよび
ニュースグループである。これらは、先生が、スケジュールおよび資料の変更の
ような情報を彼等のクラスに送るために有用であり、また欠席している学生と通
信するために有用である。先生はまた、先生相互の間で情報を交換し、またはシ
ステムまたは他の問題のためのヘルプを得ることができる。学生は、このフォー
ムを使用して、特に遠隔ソースからヘプおよびアドバイスを得ることができ、彼
等の先生と通信することができ、また他の学生と勉強または興味を共有すること
ができる。イーメールおよびニュースグループは、先に述べたようにして容易に
取り込むことができる。次いで、これらの機能へのアクセスを与え、適切なエー
ジェント事象メッセージを発生する資料データが作製される。
学生のリンクは、通信資料によって実行されるグループ勉強のもう一つの形態
である。別々のクライアントにいるセッション中の学生は、種々の例示した活動
のために一緒にリンクされることができる。このような活動には、音声またはテ
キストによる相互の単純な会話、或いは、ワープロを使って書類を作る場合のよ
うに個々の学生が類似した役割を有し、またはシミュレーションもしくはゲーム
の場合のように異なった役割を有するような、特定の資料に関する共同作業が含
まれる。リンクされた学生の他の活動には、仮想環境における参加者の位置が、
活動の中の役割を決定するグループ活動が含まれる。学生グループをリンクさせ
るための最後の活動例は、多分サーバーシステム上で実行される空間的な調和作
業によって参加が制御される調和活動である。この後者の活動の一例は、後で更
に詳細に説明するスペリングコンテスト集会である。
好ましい実施例において、学生のリンクには次のステップが含まれる。第一の
ステッ
プは、或る1人の学生がリンクされる他の学生を認識することである。このグル
ープは、この活動のためのスケジュール/カレンダーのエントリーにおいて、或
いはこのリンク作業活動に特別な通信アクセス制御において先生が決定すること
ができる。第二に、リンクされるべき学生の間にリンクが確立されなければなら
ない。これらのリンクは、メッセージを受信および配信する単一サーバーの通信
資料作業であることができる。第三に、ローカル活動および包括的活動が決定さ
れなければならない。ローカル活動は、活動を行っているユーザだけに見える出
力を生じるものである。包括的活動は、リンクされた全ての学生に見える出力を
生じるものである。これらの包括的活動は、夫々の学生の入力を全てのリンクさ
れた学生に通信すること、全てのリンクした学生の間で情報を共有すること、リ
ンクしたグループの学生が共同して情報を作製することを、および共同で作製さ
れた情報を保存すること含むことができる。リンク形成の第四のステップは、リ
ンクされたグループから順序正しく接続を切ることである。
臨機形成は、別の方法でも実行することができる。全ての実施において、リン
クされた活動のための通信ツールおよび資料は、先に述べた方法のうちの一つに
よって、ABIシステムの他のコンポーネントと一体化される。単純な実施は、
夫々の学生の画面にアイコンおよびリンクされた各学生のためのメッセージエリ
アを与えることである。或いは、一以上の共有された資料エリアを設けることも
できる。通信は、リンクされた全ての学生が接続する単一のサーバー作業を介し
て配信される。より進んだリンク形成の実施は、マルチユーザダンジェン(multi
-user dungeons)(「Muds」)に類似したソフトウエアパッケージを採用するこ
とであり、これは、使用者が他人またはルーム内の要素の夫々と相互作用できる
仮想共有トラバース空間(「ルーム」と称する)の集合を含んでいる。MUDs
は、異なった学生が、異なったシステム能力にアクセスする異なった役割を有す
るようなグループ作業のために、特別に好ましいものである。例えば、1人の学
生は、グループのノートに対する書き込みアクセスを有するレコーダであること
ができ、もう1人の学生は、関連データの本体に対するアクセスを有するデータ
ベース専門家であることができる。MUDsはまた、特別のトピックおよび流動
的ニュースグループの形成についての内緒話を、「ルーム」内で相互に通信する
先生のためにも有用である。
通信資料によって実行されるグループ作業のもう一つの形態は、構成されたリ
ンク形
成である。学生が異なったまたは構成された役割を有する、構成されたリンク形
成の重要な例は、教育コンテストである。このようなコンテストの例は、スペリ
ング集会であり、その具体例をここで説明する。この例において、スペリング集
会は、サーバースペリング集会タスクと称するサーバー通信資料作業によって管
理され、これは、好ましくは参加している学生のクライアントシステム上のロー
カルスペリング集会タスクと通信するサーバーシステム上で実行される。一般的
に、サーバースペリング集会タスクは、学生のローカルスペリング集会タスクと
の接続を累積することによってスペリング集会を開始させ、次いで学生のアクシ
ョンを制御することによってスペリング集会を媒介し、またスペリング集会の秩
序立った終了を与える。ローカルスペリング集会タスクは、スペリング集会資料
データがアクセスまたは要求する通信手段を提供し、これはクライアントシステ
ム上にスペリング集会の参加を呼び出すようにスケジュール設定または選択され
る。これらの資料はまた、事象メッセージをエージェントに送り、また学生のエ
ージェントによって制御される。或いは、ローカルスペリング集会タスクは、エ
ージェントと交信して、資料データなしでスペリング集会を行うようにプログラ
ムすることができる。
より詳細に言えば、スペリング集会タスクは以下のステップを実行する。スペ
リング集会サーバー作業は、先生の要求があったときに開始し、またはシステム
によって自動的に開始する。資格のある学生のリストは、先生によって選択され
、或いはクラス員およびスペリング集会における標準的興味を含む学生データオ
ブジェクト内のデータに基づいて、サーバー作業によって自動的に決定される。
スペリング集会活動は、個々の学生について先生がスケジュール設定でき、また
は学生が選択することができる。学生がスペリング集会にエンターすることを望
むときは、ESによってローカルスペリング集会タスクが開始され、マネージャ
ーがサーバーに戻される。指定された時間内に応答がないときは、参加しないと
の意志を示すものと判断される。学生のデータオブジェクトは、これが最初のス
ペリング集会であることを示したときは、サーバー作業の中のエージェントによ
って、指導およびウオームアップシーケンスが学生のために認められる。十分に
資格のある学生がスペリング集会に参加したときは、サーバー作業は継続し、さ
もなければ参加した学生に終了メッセージを送って終了させる。夫々のローカル
スペリング集会タスクは、学生のディスプレー上に、他のプレーヤーおよび彼の
入力を示すス
ペースを得る。次に、スペリング集会が始まり、サーバー作業は、等級付けされ
た言葉のリストから選択された、スペリングすべき言葉およびこの言葉をスペリ
ングする使用者の名前を放送する。夫々のローカル作業は、好ましくは画面上の
エージェントに適切な高価を持った発音として音声および言葉を要求することに
より、送られた言葉を繰り返す。スペリング集会資料は、学生のローカルエージ
ェントに、スペリング集会資料における学生の進度および成績を知らせる。サー
バー作業は、指定したユーザのローカル作業からの入力を受付、これを放送する
。サーバー作業は、完成された応答の正確さについて判断およびレポートし、も
し正しければ、その学生を更なるスペリング要求から排除する。学生がスペリン
グ集会を外れるとき、サーバー作業はそれを知らされ、継続するプレーヤーのロ
ーカル作業に、それらのワークスペースを更新するためにメッセージを送る。夫
々の場合に、更なるスペリング集会のための学生の優先性がチェックされ、学生
データオブジェクトの中の優先性データが更新される。1人の学生だけが残って
いるとき、サーバーのスペリング集会タスクはゲームを終了させて、結果を報告
する。
5.6. エージェントおよびエージェントインターフェース
エージェントは、本発明の重要なコンポーネントであり、学生データオブジェ
クト、エージェントインターフェース、エージェント処理、およびエージェント
適合性に関して、このセクションで更に詳細に説明する。エージェントは、種々
の資料上の学生の成績に関するデータおよび学生の教育学上のモデルに関するデ
ータを含んだ、学生データオブジェクト具備している。他のシステムコンポーネ
ントは、エージェントが資料を制御して学生を均等に指導できるように、好まし
くは、エージェントに対するインターフェースを有している。エージェント処理
は二つの相、即ち、エージェントアクション処理およびエージェント挙動処理に
分割されている。最後に、好ましい別の実施例におけるエージェント適合性につ
いて説明する。
5.6.1. 学生データオブジェクト
一つの学生データオブジェクトが、夫々の学生についてABIシステムに作製
されるが、これはその学生に関するデータの貯蔵容器である。この学生データは
、学生を定義する固定データ、並びに学生のシステムとの相互作用を記述した成
長データを含んでおり、後者には、少なくとも現在および過去の成績および学生
に関するエージェントの見解を定義するデータが含まれる。
好ましくは、学生データオブジェクトは、学生の制御下に携帯可能な学生デー
タのような携帯型媒体に保存される。この実施例において、携帯可能な学生デー
タオブジェクトは、クライアントシステムに差し込まれ、アクセスでチェックさ
れるときは学生の同定が行われる。更に、システムが動作している間、直接的に
またはエージェントを介して間接的に形態型学生データオブジェクトへのアクセ
スを求める資料のソフトウエアにおける各要素は、先に説明したように、アクセ
スが与えられる前に利用可能である。或いは、学生データオブジェクトは、学生
がクライアントシステムにアクセスするときに、サーバーシステムからダウンロ
ードすることができる。この実施例においても、ソフトウエアの有効化および同
定が有利に行われる。何れの実施例においても、学生は、ABIシステムからの
指導の準備のために、何れかのクライアントシステムにアクセスすることができ
る。
ABIシステムの一定の実施例において、学校または他の教育提供者は、学生
に関連したデータを学校-学生データエリア内に保持することができる。このデ
ータは、特別なコースまたは教育進度データ、学校スケジュールなどのような学
校に特異的な情報を含んでおり、学校のデータ保持およびプライバシーの政策に
従って保持される。学校-学生データは、エージェントが発生するメッセージに
よって更新し、学校サーバーシステムに送ることができる。また、エージェント
は、例えば、学生からのスケジュール設定超越問い合わせに応答して、そのアク
ションをガイドするために、この学校-学生データを調べることができる。別の
実施例において、この学校-学生データは、学生データオブジェクトに保存する
ことができる。これは、初等もしくは中等教育として、学生が一つの学校にのみ
入っているときに有利であり得る。
限定的する意図ではなく、説明を簡略にするために、学生データオブジェクト
の内容および動作に関する以下の説明は、このような別の実施例に従っている。
添付の図において、適切な実施例の学校-学生エリアに保存できるデータサブタ
イプまたはフィールドには、「(S)」の接尾文字を付す。好ましくは全ての実
施例の学生データオブジェクトの一部であるデータサブタイプおよびフィールド
には、「(A)」の接尾文字を付す。このサブセクションにおいて、この後者の
データは、エージェント学生モデルおよびエージェント処理に密接に関連してい
るので、エージェント特異的データと称する。
図10A、図10Bおよび図11は、学生データオブジェクトの構造および動
作を図
示している。図10Aおよび図10Bは、任意に学校-学生データを含む学生デ
ータオブジェクト1101の構造例を概念的に示している。これは、構造化されたデ
ータ1102と、該データにアクセスして更新するための方法1103とを具備したオブ
ジェクトである。エージェント特異的データおよび学校-学生データの両者は、
一般には包括的データ1104、ツール関連データ1106を含む資料関連データ1105、
現在の授業データ1107およびログデータ1108に分けられる。
ABI資料の全体を通して意味のある情報であると定義された包括的データは
、システムデータ、エージェント挙動優先データ1109、エージェント学生モデル
データ1110、およびスケジュールデータ1111のようなサブタイプを含んでいる。
システムデータは、学生認識、学生パスワード、アクセス権、進度レベル、クラ
ス登録などを含んでいる。このような情報は、典型的に学校-学生データである
。エージェント挙動優先性およびエージェント学生モデル情報の両者は、エージ
ェント特異的データである。エージェント挙動挙動優先性データ1109は、エージ
ェントにより発生されたマルチ様式挙動に関連し、これらの挙動並びに過去のエ
ージェント挙動の概要について、学生が定義した優先性を含んでいる。学生優先
性は、エージェントの視覚的外観(人種、性別、服装、または視覚的外観がない
)に関連したオプションを含むことができ、また音声的挙動およびテキスト作製
に関する同様のオプションを含むことができる。過去のエージェント挙動の概要
は、合理的に変化した将来のマルチ様式挙動の選択を補助するために用いられる
。エージェント学生モデルデータ1110は、学生の永続的な挙動をモデル化する項
目を含んでおり、エージェントはこれを使用して、学生との相互作用を個性化す
る。このようなデータ項目は、資料保持レート、ヒント有効性、および好ましい
賞賛を含むことができる。エージェント学生モデルにおける更なるデータタイプ
は、学生の知性の尺度、気質、個性スタイル等を含むことができる。知性の尺度
、例えば、ハワード・ガードナー(Howard Gardner)の多面的知性に従う尺度は、
学生の個性の多くの側面を特定することができる。個性スタイルは、右脳/左脳
優先性のような直感/形式優先性を含むことができる。ABIクライアントが学
生と相互作用したとき、および学生が成長するに伴って行われる該データオブジ
ェクトの更新は、学生にエージェント適合性を与える。最後に、スケジュールデ
ータ111は、先生または教育プロバイダによってスケジュール設定された、宿題
に関連しており、学生は変更できないものであり、典型的には学校-学
生データである。夫々のスケジュール項目についてのデータには、期限、リマイ
ンダ警告、および優先性を含めることができる。
学生が現在登録されているコースは、このコースの指導を提供する資料のため
の別の資料関連データエリア1105を有し。エージェント特異的データおよび学校
-学生データの両方を含んでいる。例示した具体例では、この後者のデータサブ
タイプは、特定のコースにおいて学生が満たさなければならない目的および標準
を含んだ標準および基準データ(通常は学校システムが設定する)、学生が既に
満たした目的を確率する道程データを含んでいる。このような情報は、典型的に
学校-学生データである。学生の進度、成績、およびツールの使用に関する情報
は、典型的にエージェント特異的データである。進度データは、学生が資料に残
し、先の時点で資料を再生することが必要なデータを含んでいる。成績データ11
12は、その資料における幾つかの授業に亘る学生の成績に関連しており、平均成
績、成績の加重移動平均、成績のパターン、ヒントの使用、再試行の使用、およ
び必要とされた矯正を含むことができる。このような成績データ、例えば平均お
よび加重移動平均を使用することにより、学生の成績が改善されているか、又は
低下しているかをエージェントが決定することを可能にする。ツールデータ1106
は、計算機、辞書およびワープロのようなシステムツールの使用に関して、本質
的に同様であるが、より省略されたデータを含んでいる。このデータは、通常は
道程および成績情報のみを含んでいる。
例えば、読むコースの場合、エージェント特異的データは、達成された読み方
の速度、達成されたボキャブラリーのレベル、および複雑な文章の認識度を含む
ことができる。
教育資料によって提示される夫々の授業の状態は、現在の授業データ1107に集
積されるが、これは好ましくはエージェント特異的データである。このサブタイ
プは授業が開始されたときに作製され、授業が完了したときに削除される。一つ
の実施例において、それは、短いタームでの成績の尺度(例えばエラー率、エラ
ー率の加重移動平均、ヒントの使用、および再試行)、並びに短いタームでの時
間的潜在性の尺度(例えば授業セグメントを完成するための時間、およびこのよ
うな時間の加重移動平均)、教育資料に特徴的な情報をエージェントが保存でき
る作業エリア(例えばマルチメディア提示の形成に使用するパラメータ、および
授業コーチパラメータ1113)を含む。授業コーチパラメータは、エージェントが
教育資料にフィードバックを与えて、それらの提示が学生
の成績に従って個性化されることを可能にするために使用される。これらのパラ
メータは、特定の教育資料に採用された指導モダリティーによって支配されるも
のであり、新たな概念の度乳率、提示の時間ペース、例の密度および補強の比率
のような値を含むことができる。
最後に、学生データオブジェクトは、学生ログ1108へのリンクを有している。
このログは、好ましくは、学生データオブジェクトの外のサーバーシステムに保
存される学校-学生データである。それは、データオブジェクト更新法(これは
エージェントによって呼び出される)により発生されるメッセージによって更新
される。学校データ保持およびプライバシーの政策に従って、ログは、エージェ
ント処理に入力された全てのメッセージ、およびエージェント挙動処理からの全
てのアクションを保存する。好ましくは、このデータは、先生、管理者および親
のためのレポートを作成するために使用される。それはまた、教育資料の創作者
および教育研究者に使用され、彼等は、教育資料を改善するために、又は新たな
指導モダリティーを開発するために、ログにおいて利用可能な学生の挙動および
システム応答の詳細な検査報告書を使用することができる。
その慎重に区切られ且つ機能的に定義されたインターフェースを用いれば、A
BIシステムは、新しいモダリティーに容易に適合することが可能であると共に
、新たな資料を簡単にインストールすることができる。
学生データオブジェクトはまた、アクセス、データ更新法、およびデータ問い
合わせ法を含んでいる。これらの方法は、有利には、それらのアクセスされるデ
ータの機能タイプに従って、特別の適用プログラミングインターフェース(「A
PI」)にグループ分けされる。先に説明したように、APIにアクセスする方
法は、携帯型データオブジエクトへのアクセスを試みている学生を確認し、それ
が何等かの学生データオブジェクト要求を発生する前に、ソフトウエアを確認お
よび認識する。例示した更新方法1114は二つのコンポーネント、即ち、事象トリ
ガータイプ1115およびアクションリスト1116を含んでいる。確認され且つ認識さ
れたシステムコンポーネントが、学生データオブジェクトへのアップデートをエ
ージェント処理に要求すると、エージェントは、アップデート事象タイプおよび
関連パラメータのリストを含むメッセージを該オブジェクトへ送る。更新事象の
事象タイプに適合したトリガー事象タイプのものを発見するために、更新方法が
調査される。適合する事象タイプを有する1以上の方法が、更新事象メ
ッセージ中のパラメータを使用して、含まれているアクションリスト内の全ての
アクションを実行することにより実施される。夫々のアクションは、供給された
パラメータを使用して、学生データオブジェクトの中のデータ要素を更新する。
何れかの更新に先立ち、更新方法が規則を実行して、例えばそれほど頻繁には起
こらないことによって、更新が一般に合理的であることを保証するのが有利であ
る。一つの事象が幾つかの学生モデルデータ要素における変化を起こすのが典型
的であるから、一般的には複数のアクションが夫々の方法に関連している。例え
ば、ツールの使用に関連した更新事象は、関連のツールデータサブタイプ並びに
関連の教育資料サブタイプに変化を生じさせる。更に、授業が完結した時に、適
切に実行された方法は、現在の授業サブタイプからの学生データを全ての永久的
なタデータサブタイプへと要約する。
更なる例として、授業完了時には、エージェント学生モデルデータ1110の中の
「ヒント有効性」のようなパラメータもまた更新される。この「ヒント有効性」
パラメータは、エージェント決定評価を含む使用のためにアクセスされる。事象
タイプ「授業の終了」に関連した一つの方法は、以下に例示した方法で、「ヒン
ト有効性」パラメータを更新する。成績パラメータ1120「ヒントの使用」がアク
セスされて、更新が必要であるかどうかを決定する。もし、ヒントが学生に提供
されていれば、「現在の授業ログ」1105が、パラメータ「ヒント有効性」の二つ
のコンポーネント、即ち、「ヒント有効性−最初の試行前」および「ヒント有効
性−最初の試行後」の計算に用いられる。これら二つのコンポーネントは夫々、
加重移動平均を計算するために使用される値の列を保持する。別の実施例では、
このパラメータのより複雑なフォーミュレーションが使用されて、ヒント有効性
のより詳細な分析を与える。即ち、その二つのコンポーネントの夫々を、主題エ
リア、ヒントタイプ、および他の指導上有用な手段に対応するサブコンポーネン
トに分けることができる。
特別な学生を含むデータエレメントについては、エンターされる種々の手段に
従って、同等の仲間をを学生データオブジェクトへ分類するのが更に好ましい。
これは、学校サーバーシステム上の学校-学生データから生じた学生比較を含む
メッセージに応答して、適切な学生データオブジェクト更新方法を実行するエー
ジェントによって行うことができる。
図11は、典型的な学生アクション事象が如何にして学生データオブジェクト
を更新
するかを示す例示である。更新メッセージ1201は、1206を、エージェント処理の
コンポーネントから学生データオブジェクトへと送り、学生モデルを更新させる
。更新事象タイプは「行われた練習」であり、関連パラメータの例は1202に示さ
れている。この場合、トリガー事象タイプ「行われた練習」を伴う方法1203は、
四つの関連したアクションを実行することによって実施される。第一のアクショ
ンは、ツールデータサブタイプ1106における関連のデータ要素を更新する。第二
のアクションは、好ましくは、この事象を記載した情報メッセージをサーバーシ
ステムに送ることによって、ログ1108を更新する。第三のアクションは、現在の
授業サブタイプ1107における時間的潜在性データ要素1205を更新する。最後に、
第四のアクションは、現在の授業サブタイプ1107における学生成績データ要素12
04を更新する
学生データオブジェクトにおける特別なデータ要素の値を決定することを必要
としているABIシステムの、確認され且つ認識されたコンポーネントは、所望
のデータエレメントを要求している学生データオブジェクトへ問い合わせメッセ
ージを送ることによってそれを行う。当該データ要素のための問い合わせ方法は
、所望の値を検索して戻す。このような問い合わせは、主に、学生クライアント
システム上のエージェントによって行われる。学校-学生データがサーバーシス
テム上の学生データオブジェクトとは別に保存される好ましい実施例において、
このような問い合わせは、問い合わせおよびレポート発生プログラムによって直
接行われる。
学生データオブジェクト動作の更なる側面には、携帯型学生データオブジェク
トのバックアップおよび学生データオブジェクトの初期化が含まれる。信頼性の
ある秘密保持および完全性のために、特に紛失又は物理的損傷の場合に、携帯型
学生データオブジェクトはバックカップシステム上ににバックアップしておくの
が有利である。更に、このようなバックアップは、携帯型学生データオブジェク
トの中の情報のプライバシーを保護するのが望ましい。従って、ハードディスク
又はフロッピーディスクのような携帯可能な媒体の場合、既にコード化されたデ
ータのコピーは、保存のためのバックアップシステムに送られる。スマートなカ
ード上の形態型媒体の場合、インターフェースを設けることができ、これはバッ
クアップ保存のために、保存されたデータをコード化した流れとして外に出す。
バックアップは、好ましくは、教育的に十分な事象およびローカルセッション終
了のような、十分な細分性で行われる。中央に保存された学生データオブ
ジェクトは、オブジェクトに向けられた、それらが保存されるデータベースのフ
ァシリティーに従ってバックアップされる。
更に、新しい学生データオブジェクトは初期化するのが有利である。これによ
り、教育資料は、学生について既に知っているエージェントの利点を有すること
ができ、また、時間がかかり且つおそらくは単調な、初期エージェントモデルを
構築するためのプロセスを大きく短縮することができる。指導に際し、初期のモ
デルは、先に説明したようにして洗練され、シャープにされる。このような初期
化は、多くの方法で行うことができる。第一に、学生が個人的に、または先生、
親または学生について知識のある他の人が、エージェントの教育モデルまたは学
生の認識モデルに使用されるパラメータの推定値を直接エンターすることができ
る。第二に、モデルパラメータは何等かの指導に先立って学生に与えられる試験
から誘導することができる。このような試験は、学生データオブジェクトの初期
化のために特別に作製されたもの、並びに学生の能力の標準試験を含むことがで
きる。後者には学生の能力のためのIQ試験、成人の能力のためのABLE(商標名
)試験、個性プロファイルのための気質トルンダイク試験(Thorndike Test ofTe
mperament)(TDOT;商標名)等か含まれる。本発明が適用可能な特別なIQ試験
は、スタンフォード-バイネット(Stanford-Binet;商標名)IQ試験およびヴ
ェックスラー(Wechsler;商標名)IQ試験である。
一定の特別の学生データオブジェクトフィールドについては、特別の初期化
を任意に提供することができる。読み方の技能は、教育技術において知られた多
くの標準的な読み方試験およびボキャブラリー試験に従って、測定および初期化
することができる。多くの知的特性、右脳/左脳優先度等は、その学生について
の知識を有する人、または学生の個性評価を行った人によって、マニアル的に初
期化することができる。
5.6.2. エージェント/資料インターフェース
エージェントと資料との間のインターフェースの構造は、ABIシステムにお
いて重要である。それは、1人のエージェントが、1人の学生をガイドする広範
囲の資料を制御することを可能にする。エージェントは、学生の教育学的特徴の
モデルを有利に保持することによってこれを達成するが、エージェントは、その
アクションを決定するために、多様な状況でこの特性を参照する。このセクショ
ンでは、先ず、このインターフェースの一般的な手順構造を説明し、次に、この
インターフェースの内容について好まし
いモデルを説明する。この好ましいモデルは、教育資料インターフェース標準(
ここでは「INIS」と呼ぶ)に従って構成される。
エージェントと資料との間の通信は双方向的である。パラメータを含む事象が
、教育的に重要な出来事に際し、資料によってエージェントに送られる。応答に
おいて、エージェントは、資料を制御する包括的パラメータを送り、資料によっ
て提案されたアクションを確認するメッセージを戻す。資料がエージェントとコ
ーディネートされた表示を必要とする環境において、それはエージェントと同期
して通信する。例えば、学生がへルプまたはヒントを要求するとき、資料は、ヘ
ルプまたはヒントを与えるためのエージェントの許可を同期的に得ることが必要
とされ得る。他の環境において、資料は非同期的に情報メッセージをエージェン
トに送る。このような非同時的なエージェント入力および可能な出力は、システ
ムに自発的な様相を与えることができる。
エージェント/資料インターフェースは、何れかの便利な方法で、所定のOS
において実行され得る。例えば、それは明確なメッセージ、共有メモリエ、リア
、ソケットインターフェースへの手順呼び出し、または他の技術の上に構築する
ことができる。
エージェントによって設定されて、資料を制御するる包括的パラメータは、好
ましくは、資料シーケンスロジックが教育的に重要なシーケンスを決定するため
に参照する状態変数である。特別な資料がそれに感受性である状態変数の意味は
、ヘッダ資料データエントリーの中の明細に従って資料を初期化する時に確立す
ることができる。このような変数の例は、ヘルプおよびヒントの利用可能性を制
御する単純なフラッグから、新たな概念の導入、例の密度または識別練習の速度
のような、より洗練されたパラメータまでの範囲に亘る。
資料からエージェントへの通信は、資料データの中の注釈によって制御される
。注釈は、事象のタイプ、該事象に関連したパラメータ、および該事象が構築さ
れて送られる条件を含んでいる。注釈は、それらが資料データの中でシーケンス
ロジックに遭遇した時に駆動される。これらは二つの分類の注釈、即ち「点状」
の注釈および「トグル状」の注釈である。点状の注釈は、それらが駆動されたと
きに正確に一回評価される。トグル状の注釈は、それらが駆動されてから後続の
注釈によって不活性化されるまで、夫々の入力事象の時点で評価される。
注釈は、資料に従って変化する。単純なイーメールのような幾つかの資料は、
注釈を
含んでいない。ツール資料はツールの使用が正しいか正しくないかだけを示す注
釈を含むことができる。殆どの教育資料データは、幾つかのタイプの注釈を含ん
でいる。一般的に、これらの注釈によって発生された事象は、下記に類似した情
報を送る:再試行の回数、流暢さのドリル、における速さの尺度、正解パーセン
トおよび試行の回数のような成績の尺度、練習項目の類似した組への分割、およ
び項目の相対的難度の尺度。
表2Cは、典型的な教育資料によって発生される注釈の種類の例である。
表2C:注釈のタイプ
5.6.2.1. エージェント/資料インターフェース標準
学生のエージェントが一般的に動作して、学生にガイダンスを与え、資料提示
を学生の教育的特徴に適合するように個性化された方法で制御できるために、本
発明の実施例は教育資料インターフェース標準(ここでは「IMIS」と呼ぶ)を使
用するのが好ましい。IMISによれば、注釈によって発生されてメッセージでエー
ジェントに送られるる詳細な内容は、資料が採用する特定の教育パラダイムに従
い、且つ該資料の特定の内容から独立した標準様式で構成されるのが好ましい。
更に、資料は、この標準において企図さ
れた一つの制限され且つ定義された教育パラダイムの組を採用するのが好ましい
。最後に、エージェントが、学生データオブジェクトの中のその関連した処理テ
ーブルおよび成績データにおいて参照する規則は、IMISの標準に従って構成され
るのが好ましい。これによって、IMISは、学生成績の観点から独立した資料をエ
ージェントに提供する
IMISは、教育パラダイムの特定の組に制限されない。意図した学生に適したパ
ラダイムの如何なる標準の組(または複数の組)も、インターフェース標準のた
めに採用することができる。採用される標準は、教育心理学および音響教育プラ
クティスの原理に基づくのが好ましい。以下では、初等教育に適したアイスに従
って本発明を説明する。以下で説明するパラダイムは制限的なものではない。
教育パラダイムの例
指導のモードとしても知られる教育パラダイムの例を表3に列記する。
表3:教育パラダイムの例
これらの教育パラダイムの夫々は、エージェントによって、好ましくは異なる
説明情報および学生の成績データに応答して異なるように取り扱われる。例えば
、流暢さの練習における正しい応答のシーケンスが期待される。他方、仲間とペ
アを組んだ練習における正しい応答のシーケンスは、エージェントがコメントす
る価値があり得る。
パラダイム分類の例
IMISの実施例は、これらの教育パラダイムを、三つの情報ピースに従って標準
化する:即ち、指導の内容、指導のフォーマット、および最も特異的なものとし
て主題エリアである。ABIシステムは如何なる数(またはゼロ)のを指定する
資料にも適用可能であるが、資料の注釈は、好ましくは、全てのピースを最大エ
ージェントフレキシビリティのために特定すべきである。ゼロが指定されると、
エージェントアクションは教育パラダイムから独立したものとなる。
指導内容は、資料によって学生に提示される特別なモードの指導である。指導
内容の例は次の通りである:
表4:指導内容の例
夫々の指導内容の中で、資料は指導フォーマット、IMIS明細のの第二のコンポー
ネントを採用できる。指導フォーマットの例は下記の通りである:
表5:指導フォーマットの例
最後に、学生の成績は、コースレベルの報告のために必要なので、好ましくは
その上で作業される主題エリアに関して保存されるべきである。従って、例示し
たIMISの第三のコンポーネントは、数学または読み方のような主題エリアである
。エージェントデータの標準化の例
IMISは、資料が採用する教育パラダイムを特徴付けるこの三つの情報(指導内
容、指導フォーマット、主題エリア)に従って、エージェントアクション処理に
関連したシステムテーブルおよびデータを標準化する。以下の説明では、資料の
中の注釈の標準化、学生データオブジェクトの中のデータの標準化、およびエー
ジェントアクション処理テ
ーブルの標準化について述べる。
資料の中の注釈は、次のように、IMISに従って標準化される。授業、練習、ま
たは項目のために、夫々の試料は、一つの標準セットの教育パラダイムまたは指
導モードを採用する。事象メッセージの中でエージェントに送られるパラメータ
は、このパラダの指導内容および夫々の指導フォーマットによって決定される。
以下のテーブルは、「前提条件検討」教育パラダイムのための注釈のシーケン
ス、および各注釈がエージェントに送るエージェントアクション処理に関連した
パラメータ例を含んでいる。
表6:前提条件検討のための注釈の例
これら注釈のアスペクトは、学生の応答の室に関する情報を提供することであり
、この実施例では、正解のアプリオリ確率によって与えられる。例えば、二つの
選択肢から正解を選択することは、選択がランダムに行われるとすれば、0.5の
事前確率を有している。ブランク正確にを埋めることは、練習の中に手掛かりが
なければ、確率は偶然というほど少ない。
有利なことに、与えられた指導内容および与えられた指導フォーマットに伴う
パラメータを含む注釈は、ライブラリーの中にテンプレートとして保存すること
ができる。有利なことに、注釈は、資料の初期化時および資料処理の間に、必要
なメッセージを発生するために、これらのライブラリーの中で入手可能である。
従って、教育設計者は、創
作する資料の教育パラダイムに適した注釈を得るために、これらのライブラリー
を調べることだけを必要とするに過ぎない。
この初等教育のためのIMISの実施例に従う学生データオブジェクトの標準化は
、指導内容、指導フォーマットおよび主題エリアに従って学生成績データを保存
することにより簡単に達成される。これにより、学生の教育学的特性を主題エリ
アの全体を通して一般に比較するときに、これらの特徴を考慮に人れることがで
きる。
IMIS標準化の最終コンポーネントは、エージェントアクション処理テーブル、
ポリシーフィルターテーブル、判定重みテーブル、および選択規則である。資料
からの事象メッセージは、エージェントに、指導内容および指導フォーマットの
現在の値を知らせる。これらの値は、これらのテーブルに含まれる条件および機
能を評価することによって入手可能なパラメータであるから、これらのテーブル
は、実質的に、夫々が特別な指導内容およびおよび指導フォーマットに対応する
部分に分けることができる。これらテーブルの部分間にはかなりの重なりがある
から、規則の数は増加しない。また、現在の主題エリアは、エージェントアクシ
ョン処理による特別の処理を要求できる主題の場合に、テーブルを分けるために
も利用可能である。更に、IMIS標準化は、資料の中の包括的変数を設定するため
にエージェントが使用するメカニズムの、より系統的で且つ効果的な使用を可能
にする。これらの変数は、指導パラメータの適合調節を容易にする。これらの変
数は、指導の内容およびフォーマットの現在の値によって示される現在の教育パ
ラダイムを考慮して、より効果的に設定することができる。IMISはまた、「私は
何処にいるのでしよう?」の問い合わせに応答して、学生に情報を与える上でも
有用である。システムは、3部分情報の中のエンティティーに含まれる情報を使
用して、例えば、「貴方は分数のドリルおよび実践の中間地点にいます」と応答
することができる。
IMIS によって可能になる、エージェントの別の実施例
エージェントアクション処理の別の実施例において、ポリシーフィルターテー
ブルおよび判定重みテーブルの分割(これは、夫々の種類の指導内容、指導フォ
ーマットのための単純化された「知的指導エージェント」を与える)は、人工知
能に由来する他の技術によって増強することができる。従って、アクションテー
ブルに含まれるカスタマイズされた規則および機能は、増強されたソフトウエア
モジュールであることができるが、これはエージェントを拡大するものであり、
また規則の伝達またはニューラルネットを
備えた作製規則システムのような技術に基づいて構築される。このような追加の
モジュールは、例えば、教育設計者が予期しなかった複雑なパターンの学生のエ
ラーを見つけることができるであろう。追加の人工知能法がエージェントソフト
ウエアに組み込まれるので、注釈レパートリーに新たな注釈を加えることとがで
きる。
5.6.3エージェントアクション処理
エージェント処理は、入力イベントに応答してスクリーン上のエージェント表
示アクションを決定するエージェントアクション処理と、学生の表示装置に表示
アクションを転送するエージェント行動処理に分割される。好適実施例において
、エージェントアクション処理は規則に基づき、イベントにより駆動され、エー
ジェント行動処理は表に基づく。このセクションおよびそれ以降のセクションは
これらのエージェント処理の分割の好適実施例を記載する。
図8はエージェントアクション処理を詳細に示す。この処理は、I/Oハンド
ラから送られた入力イベントあるいは教材からの教育的に意味のあるメッセージ
のいずれかを表すイベントメッセージ801がエージェントソフトウエアに送ら
れると開始される。エージェントソフトウエアは入力されたイベントメッセージ
を、エージエントディスプレイをアクティブにするディスプレイアクションのリ
ストに変換し、また矢印815で示すように学生データオブジェクト806を更
新する重要な副次的作用および矢印816で示す教材制御パラメータを設定する
重要な副次的作用を有する。特定の入力イベントがこれらの出力および副次的作
用をすべて発生することもできるし、あるいは何も発生しないようにすることも
可能である。
エージェントアクション処理は3つのステップを通って進行する。すなわち、
イベントのフィルタリング、候補アクションの重み付け、およびディスプレイア
クションの選択である。同様に、これらのステップの各々は相関する規則表の規
則を表す。これらの規則は関係、関数、処理を含み、これらはすべて入力パラメ
ータを参照する。入力パラメータは入力イベントメッセージに保持される適当な
データあるいは学生データオブジェクト806に記憶された適当なデータで構成
し得る。特に、矢印815で示すように、学生データモデルにおける以下の部分
型からのフィールドが参照される。すなわち、現在のレッスン部分型、教材に特
化した部分型、およびエージェント教授法の学生モデル部分型である。エージェ
ントインターフェースおよびデータがIMIS規格に従って構成された他の実施
例において、イベント入力パラメータは教材により採用された現在の教育パラダ
イムを特徴づけるパラメータを含む。これらのパラメータを使用して参照および
稼動のためにこのパラダイムのにみ適用可能な規則を選択することができる。
エージェントアクション処理のステップに戻ると、第1ステップはイベントフ
ィルタリング807であり、方針フィルタテーブル803を参照する。このステ
ップは、例示した方針フィルタテーブルである表7を参照して記載される。
表7:方針フィルタテーブル 第1の行は一般的な方針フィルタ規則を図示し、それ以降の行は例示フィルタ
規則を図示する。一般的な規則は、条件命題と仮言命題を有する。条件命題は1
以上の条件Pnのブール方程式B()であり、各条件は利用可能なパラメータの
関数である。規則内のデフォルトパラメータは入力イベントからのパラメータに
より上書き可能である。仮言命題はエージェントアクション型”type”、エージ
ェントアクションの部分型”subtype”、およびゼロ以上のパラメータxnのリス
トである。型は、エージェントの行動、例えば「学生にお祝いを言う」の主要モ
ード
であり、部分型はその行動を、例えば「学生のペースのため」などのように修飾
する。これらのパラメータは、発声を構成するのに使用されるさらなる情報、例
えば、学生があるアイテムあるいはそのアイテムの名前を終了するのに費やした
時間を提供する。各規則は、恐らく教材のイニシャライズ中の選択の結果として
、あるいはIMIS教育パラダイムパラメータに従う選択の結果として、有効ま
たは非有効のマークをつけることができる。フィルタ規則の処理は、最初に各有
効ブーリアンを評価し、第2に、そのような各有効かつ真の方程式に対して、仮
言命題とそのパラメータを候補アクションのリストに入れる。候補アクションの
リストは次に、次の処理ステップであるアクションの重み付け808に進む。学
生データオブジェクトにおいても、現在のレッスンの部分型と教材に特有のデー
タ部分型が、必要に応じて、入力イベントメッセージからのデータを用いて更新
される。例えば、アイテムの終了時に、達成結果を更新する必要がある。
アクション重みづけステップ808は決定重みづけ表804を参照し、入力候
補アクションリスト中の各アクションに数値の重みを割り付ける。このステップ
は、例示の決定重み付け表である表8を参照して記載する。
表8:決定重みづけ表
第1の行は一般的なフィルタ規則を図示し、それ以降の行は例示フィルタ規則を
図示する。一般的な規則はインデックスおよび重み関数を有する。インデックス
は型および部分型の対であり、仮言命題は0と1の間の値を有するゼロ以上のパ
ラメータxnの重み関数である。各ルールは、教材のイニシャライズ中の選択の
結果としてあるいはIMIS教育パラダイムパラメータに従う選択の結果として
、有効または非有効のマークをつけることができる。候補アクションのリストの
処理は、各候補アクションに対して、型とその型に一致する部分型を有する重み
規則を選択し、重み関数を利用可能なパラメータに割り付けることにより決定さ
れ
たアクションに、0と1の間の相対的優先度を割り付ける。このようにして、候
補アクションリスト上のすべての候補アクションに数値の重みづけが成される。
重みづけされた候補アクションのリストは次に、最後の処理ステップである、ア
クション選択ステップ809に進む。
アクション選択ステップ809は選択規準表805を参照して入力候補アクシ
ョンリストの中から最終的なアクションセットを選択する。このステップは、例
示選択規準表である表9を参照して記載する。
表9:選択規準表
この選択規準表は候補アクション選択処理のための利用可能な方法のリストか
ら構成される。選択規準は、計算された重み、およびおそらく他のパラメータを
用いて、候補の重みづけされたアクションから1以上の最終アクションを選択す
る。例示選択規準は最後の2行に図示される。教材のイニシャライズ中の選択の
結果としてあるいはIMIS教育パラダイムパラメータに従う選択の結果として
1つの規準が有効にマークが付けられることが予測される。有効な規準はゼロ以
上の最終アクションに適用される。いくつかの最終アクションはローカルに実行
され、矢印816に示されるように、制御パラメータを設定することにより教材
に制御を与える。他の最終アクションは、特に矢印815により示されるエージ
ェント教育法モデルの部分型において学生データオブジェクトに関するフィール
ドを更新することができる。残りの最終アクションは、表示アクションリスト8
02のエージェント行動処理に進む表示アクションである。学生データオブジェ
クトは選択された表示アクションを記録するように更新される。
アクション処理は、2つの入カイベント、すなわち「LIMより困難性大」を
伴った「アイテム終了」の型の入力イベントと、「練習問題完了」の型の入力イ
ベントの2つの入力イベントの処理結果を考慮して表7、8、および9の例示規
則を参照して図示される。表7からの例示フィルタ規則を適用すると2つの候補
アクションが得られる。一方は(congratulation,diff)であり、他方は(congrat
ulations,done)である。真に評価する他の例示ブーリアン方程式は無い。次に
、表8からの例示重みづけ規則が、正しい重みづけ機能を選択し評価することに
より単に適用される。その結果得られる例示候補アクションの重みは(congratul
ation,diff)に対して0.8であり、(congratulation,done)に対して0.5となるよ
うに付けられる。最後に、表9からの1つの有効な例示選択規則が適用され1つ
の最終アクション(congratulation,diff)を選択する。
ここに図示した好適実施例は規則伝搬を含まない。他の実施例において、当業
者には明らかなように、より高度な人工知能プログラミング技術を採用すること
ができる。例えば、規則伝搬および一般的な生産規則システムを用いてイベント
をアクションに変換することが可能である。他の応用可能な技術としてニューラ
ルネット、述語論理などを含めることができる。
5.6.4エージェント行動処理
エージェント行動処理は、表示アクションを学生の出力表示に変換する。好適
実施例において、エージェント行動処理は、入力された表示アクションリストお
よびそのパラメータおよび学生の好みを記載した学生データオブジェクトのフィ
ールドおよび最近のエージェントの感情表現の態様に基づいて可能な感情表現の
態様の表から選択する。さらに、好適実施例において、エージェント行動処理は
、I/Oハンドラに送られる表示スクリプトあるいはアプレットに埋め込まれた
音およびアニメーションの相関するデータ片を有したスクリプトのいずれかを発
生する。他の実施例において、中間スクリプトは使用されず、行動処理はリアル
タイムにI/Oハンドラコマンドを発生する。このセクションはエージェント行
動処理を記載する。最初に使用される表データ構造に関して記載し、次に処理ス
テップに関して記載する。
一般に、エージェント行動処理は2つのステップを含む。第1に、ここでは「
発話」と呼ばれる、スクリーン上のエージェントにより表示または話される、メ
ッセージおよびその感情が入力表示アクションに従って選択される。第2に、発
話と感情は好適な人のオブジェクトに送られ、そこで、アニメーション、グラ
フィクスおよびオーディオを含む1個の完全な表示に統合される。この表示はス
クリプトとして表示されI/Oハンドラに送られることが望ましい。行動処理に
おいて、選択された感情は重要なパラメータである。この感情はさらに発話の意
図を特徴づける。例えば、「祝辞」型の発話は、高度な反応の場合の"おめでと
う"から、改善されているが、平均的な反応以下である「激励」までにわたる積
極的な感情に相関する。スクリーン上のエージェントの感情表現の態様は、互い
に影響し合う1以上の人および学生として表現することが望ましいが、感情パラ
メータに強く反応する。フィルムアニメーションの分野において知られているよ
うにアニメーションに感情を注入することにより、人間の実物のような特質を画
像に与えることができる。このような特質は重要であるので、教育結果を改善す
るためにABIシステムの仮想の家庭教師のイメージが学生を魅了する。また、
学生データオブジェクトにおいて選択された最近の感情並びに感情の度合いおよ
びプレゼンテーションのようなパラメータに対する学生の好みを記憶することに
より、エージェントの行動処理は1つの授業あるいはいくつかの授業にわたり学
生に好感の持てる、明瞭に話しのできる実物のような画像を表示することができ
る。感情は発話の意図に相関しさらに特徴づける。感情は仮想感情表現発生処理
に使用するための発話発生処理の一部として選択される。発話発生処理は現在の
イベント並びに学生データオブジェクトの型、部分型、およびパラメータに依存
し、エージェント学生モデル、学生教授法モデル、および最近に引き起こした態
様を含む。それゆえ、選択された感情および発生された可視感情表現は学生の教
授法の特性に応答するか、あるいは学生の知的・精神的作用の様式に反応するこ
とが望ましい。
発話発生の詳細に戻ると、発話および相関する感情は表の階層からオプション
を選択することにより発生される。この階層は一般的には各レベル毎に多くの選
択を有し、エージェントの態様に多様性を与える。この階層の最上位レベルには
、発話テンプレート908の表があり、アクションの型および部分型により指示
される。一般には、与えられたアクションの型および部分型に対して多くの発話
テンプレートおよび相関する感情があり、指示はアクションリストに生じた付加
パラメータおよび学生データオブジェクトからの学生特性の付加パラメータによ
り
従う。例えば、発話と感情は、採用される教授法、学生の学年、および学生の好
みに応じてさらに選択される。
発話発生階層の次のレベルには、名前の付けられたスロットの表があり、これ
らはパラメータ化されたフレーズであり、言い換えれば入力パラメータを用いて
、フレーズに返答するための関数である。発話テンプレートは名前の付けられた
スロット並びに不変の言葉および音声を含む。発話テンプレートが評価されると
、指定された名前を有したスロットがスロット表から選択される。一般には、所
定の名前の多くのスロットがあり、これらのスロットは、さらにアクションリス
トパラメータおよび学生データオブジェクトからのユーザ特性に従ってさらに指
示される。発話テンプレートに使用するスロットが選択されると、スロットパラ
メータは発話テンプレートから転送される。この発明の他の実施例は発話発生表
のさらなるレベルあるいは階層の所定のレベルのさらなる型の表を有した階層に
適用可能である。
例示表10は「祝辞」のアクション型および「成績」のアクション部分型のた
めの発話テンプレートの小さなセグメントでありテスト型のパラダイムに適して
いる。表10は学生データオブジェクトから得た学生の学年がこれらの発話テン
プレートのためのさらなる指示パラメータであることを図示している。さらに、
各図示したテンプレートは、学年、正しく答えた問題の数、問題総数のパラメー
タと共に「成績傾向スロット」の名前が付けられたスロットを含む。
表10:例示発話テンプレート
発話テンプレート表は、多数の教育状況に適した多数の発話テンプレートを持
つことが望ましい。望ましい型と部分型の組み合わせの数は少なくとも約500
であり、1つの組み合わせに対して10乃至100の応答発話を持つことが望ま
しいので、望ましい発話テンプレート表は少なくとも25,000のエントリを有する
。より少ない好適な表は少なくとも5,000のエントリを有し、単なる好適な表は
少なくとも50,000のエントリを有する。この発明の実施例では、使用頻度の少な
い発話は、システムの自然さの心象を損なうことなくより少数の候補応答発話を
有する。したがって、この発明は1,000エントリの発話テーブルに適用可能であ
る。
例示表11は「成績傾向−スロット」の名前の付けられたスロットのためのス
ロット表の一部分であり、これらのいずれも従前のテンプレートに採用可能であ
る。図示したスロットは、それらの入力パラメータを評価しフレーズを生じる。
例えば、最後のスロットはnumrightが9でトータルが10であれば、「90パー
セント」のフレーズを生じる。さらに、スロットはそれらの応用性を制御する条
件を含む。この例では、それは各エントリの5番目の構成部分であり、最初のス
ロットのみがゼロに等しくない条件を有する。
表11:例示スロットエントリ
スロットはかなりの多様性を有した、最終の、発生された発話を作るのに使用さ
れる。それゆえ、スロット表は少なくとも発話テンプレート表と同じ数のエント
リを有する。望ましいスロットは少なくとも5,000のエントリを有し、さらに望
ましい表は少なくとも50,000のエントリを有する。
好適なスクリーン上のエージェントオブジェクトの最終表示は発話発生で使用
したのと類似した階層表データ構造を持った表示態様表904から発生される。
最上位レベルは1以上の人の配役を含むスクリーン上のエージェントアクション
である。次のレベルでは、感情により指示される感情表現の態様のライブラリが
各登場人物の型に相関する。例示感情型は以下のものを含む:悲しむ、客観的、
喜んだ、うれしい、がっかりした、発表する、思い出させる、元気づける、向上
させる、模範、即答、ヒント、ジョーク、および訓練する。一般には、各感情は
多くの可能な態様を有し、これらはさらに、アクションリストに現れるパラメー
タおよび学生データオブジェクトにより、発話発生のために指示される。感情表
現の態様は、名前の付けられた感情表現オブジェクトを含むスクリプトとして構
成される。これらの名前の付けられた表示オブジェクトはオプションとして、音
声、オーディオ、グラフィクス、あるいはビデオディスプレイを含み、時間を決
めたアニメーション表示あるいは枝分かれした表示をオプションとして指定可能
なスクリプトに含まれる。この場合枝分かれはその表示に対する学生の反応に依
存する。好適実施例における最下位のレベルには個々に名前の付けられた表示オ
ブジェクトがある。スロットの場合、一般には、各名前の付けられたオブジェク
トのいくつかのパラメータ化された例示がある。これらの例示は表示態様を指示
する同じパラメータに従って指示され、次にこれらのパラメータを用いて表示を
発生させる。この発明の他の実施例は表示発生表のための更なるレベルの表ある
いは階層の所定レベルのさらなる型の表を有した階層に適応可能である。
例示表12は初等教育に適した登場人物の型を有した一部分である。
表12:例示的なスクリーン上のエージェントアクション
スクリーン上のエージェントは多様性に富み、魅了する態様を有することが望ま
しい。登場人物の型は認識可能なポピュラーな姿並びに多様性に富んだ特別に作
られた姿を含むことが望ましい。登場人物の型の表は少なくとも100の選択肢
を持つことが望ましく、それより少ない場合でも、少なくとも50の登場人物の
型を持つことが望ましい。感情表現の態様のライブラリは各感情に対して多くの
態様を持つことが望ましい。感情の望ましい数は少なくとも50であり、1つの
感情に対して50乃至100の応答態様を持つことが望ましいので、望ましい態
様ライブラリは少なくとも2,500のエントリを有し、1登場人物の型に対して5,0
00のエントリを持つことがより望ましい。完全に実現されたASIシステム
は約125,000エントリを有する望ましい態様ライブラリを持つことができる。こ
の数は、よりポピュラーな登場人物が完全に構成された態様ライブラリを有する
状況では少なくてよく、ポピュラーでない登場人物はライブラリはさらに制限さ
れる。さらに、登場人物の型の数は最もポピュラーのものあるいは学生の型にと
って最も適したもののみに都合良く限定することができる。したがって、この発
明は約1,000エントリの応答態様を有したライブラリに適応可能である。
この発明を実現する場合に、発話表、感情表現表およびライブラリの実際の内
容は十分に独創的でかつ当世流行しており学生を魅了するものであることが重要
である。それゆえ、この内容はアーティスト、アニメータ、作家およびその他の
創造的なタレントにより作られることが望ましい。音、音声、アニメーション、
グラフィクスおよびビデオといったこれらの要素はデータ片のライブラリに収集
し、アーカイブに記憶される。さらに、これらの表は、エージェントの表示がた
まにしか繰り返されないように、拡張性があるとともに多様性のある内容を持つ
ことが望ましい。
完全なエージェントの感情表現の態様を発生する処理に戻ると、この処理のス
テップは図9を参照して説明される。第1のステップは発話を発生するステップ
906でありこのステップはアクションリスト901を入力として受け取る。発
話発生ステップは、アクションリストパラメータに従って、特にアクションの型
と部分型、および学生データオブジェクトからの学生の成績に従って、発話テン
プレート表を指示し、現在の状況に応答する候補発話テンプレートを得る。候補
が見つからない場合には、候補が見つかるまで学生の好みが所定の順番で緩和さ
れる。一般には、1つ以上の候補が見つかり、次に、この授業で従前にまだ使用
されていないテンプレートの中からランダムに1つのテンプレートが選択される
。授業中におけるエージェントの感情表現の態様は学生データオブジェクトに記
憶される。選択されたテンプレートの名前の付けられたスロットは、候補の名前
が付けられたスロットを見つけ、最近使用していないものをランダムに選択する
ことにより同様にして決定される。次に、発話がテンプレート、指定されたスロ
ット、および入力アクションリストパラメータから発生される。この発話および
その相関する感情は可視表示発生ステップに送られる。
エージェント態様処理の第2のステップは可視表示発生ステップ907であり
、入力された発話および相関する感情を用いて学生データオブジェクト905に
含まれる学生の現在の登場人物の好みに相関するライブラリからその感情の表示
に応答する候補を選択する。発話の発生に関して、候補が見つからない場合には
、学生の好みは候補が見つかるまで緩和される。一般には、1つ以上の候補が見
つかり、この授業における最近の選択した候補を回避しながらランダムに1つの
候補を選択する。選択された表示で参照される表示オブジェクトは同様に見つけ
られる。最後に、発話メッセージが選択された表示および表示オブジェクトに送
られる。これらのオブジェクトは表示スクリプトを発生し出力するためにコール
されるパーフォーマンス方法を含む。好適実施例において、音声、音、グラフィ
クス、ビデオおよびアニメーションというデータ片909に関するスクリプトは
アプレットに組み込まれる。アプレットの例としては、発話を発し、スクリーン
を横切って移動しながら頭を掻くキャラクタを表すプログラムの断片である。こ
の出力アプレットは学生表示908のためにES内のI/Oハンドラに送られる
。これにより、この学生あるいはタイマイベントのためのエージェント処理が終
了するので、システムは次に待ちポイント902で次のアクションを待つ。
表示アクションも、音声、音、グラフィクス、アニメーションおよびビデオが
すでに統合されたデータ片ライブラリ909に記憶された、あらかじめフォーマ
ットされたアニメーションのシーケンスを参照することができる。この場合、発
話処理906の部分および可視表示処理907はバイパス可能である。
他の実施例において、利用可能な内容からの発話または登場人物候補の選択は
ランダムな方法以外でも行うことができる。例えば、学生データオブジェクトに
、授業中にセーブされたエージェントの態様データを用いて学生アクションの例
を拡張するパーフォーマンスを構築することができる。特に、発話テンプレート
と表示オブジェクトはエージェントの表示に連続性と現実性を与えるように関連
した態様で選択することができる。この発明は従来より知られている感情と発話
によるパラメータ化されたパーフォーマンスを発生する他の方法にも適用可能で
ある。これらの方法はスピーチ技術に対する進んだテキスト、2次元および3次
元グラフィクス発生、およびVR効果を含むことができる。
エージェントのアクションの可視化は1つのキャラクタあるいは相互に作用す
る複数のキャラクタを含むことができる。多数のキャラクタを使用した場合には
相互に関連させることが望ましい。一般的な配役は鳥の相棒を持つ猫である。会
話と動きの両方を含むこれらの相関するキャラクタの例示的な相互作用は表12
に示される。
日刊の続き漫画の連続する筋と同様の方法で、毎日ABIシステムから、連続
するストーリーラインのスクリプトを入手可能である。これらのストリーライン
は学生グループおよび適当な場合には、個人に適用可能である。ある場合には、
学生の選択した登場人物がストリーラインを紹介し他の場合にはいくつかの登場
人物が直接相互作用に関わる。例えば、ストーリーラインを、「私たちは海岸に
バレーボールをしに行って不在です。あなたも宿題を終えたら参加して下さい、
そして失われた湖のミステリーを解決するのを手伝ってください。」というよう
なごほうびのための基礎として用いることができる。
要約すると、エージェント態様処理における学生データオブジェクトの使用は
表13に示される。
表13:エージェント態様における学生データの使用 学生データオブジェクトの特定データはエージェントの表示を決定し、その適
切さ、多様性、および個性化を保証するのに重要な役割を担う。
5.6.6エージェントの適応性
エージェントの学生への適応性および仮想教師としてのABIシステムの表現
は、学生データオブジェクトのデータのエージェントの更新から現れる。好適実
施例において、学生についてのエージェントの知識は、学生データオブジェクト
のデータ、特にどのように学生が学習しているかを記載した一般的な教材に無関
係なデータを記憶した学生授業法モデル、および特別に割り当てられた教材およ
びコースに特化した成績データを記憶する、教材に特化した学生の成績により表
される。学生は授業または宿題のためにシステムと相互作用し、エージェントは
学生の学習と成績を記載したイベントメッセージを受信する。エージェントはこ
れらのメッセージからのデータにより学生データオブジェクトを更新する。この
データが更新されると、エージェントは学生に適応しそれにより仮想教師はその
学生に個人的に適応する。この適応化はこの学生の授業の間維持される。
好適実施例において、参照されたデータおよびエージェントにより更新された
データは平均あるいは重み付けされた移動平均であり、過去の態様よりもさらに
重みを最近の態様に与える。従って授業法モデルは例えば学生がある複雑さの区
別を学習割合の重み付けされた移動平均データを含む。成績に特化した教材は、
例えば学生の応答時間および応答待ち時間に関するデータの重み付けされた移動
平均を含む。
他の実現方法では、学生に対するエージェントの適応性を異ならせることがで
きる。1つの代替的実施例では、学生モデルデータは平均あるいは重み付けされ
た移動平均を含むだけでなく、標準偏差のような、包含されるパラメータの統計
的分布に関するデータも含む。このデータを用いて、エージェントはこの学生に
対して現在の状況を「正常」あるいは「異常」と判断し適切なガイダンスを提供
する。さらに、この統計データはオプションで、種々の授業法パラメータと種々
の教材パラメータとの間の相関のようなエージェントデータ間の相関を含むこと
ができる。このようにして、教育状況は「正常」あるいは「異常」よりもさらに
精細に、例えば「他の練習問題の通常の進み具合から鑑みてこの流暢さの訓練は
異常に遅い」というように分類することができる。さらなる実施例において、こ
の統計データの分類は、例えば統計分類表あるいはニューラルネットワークに基
づいてエージェントの特別に実行可能なモジュールにより行うことができる。
さらなる他の実施例において、エージェントのアクション処理はさらに高度な
技術を用いて実現可能である。好適実施例では、エージェントアクション処理は
規則伝搬なしに規則により行われる。他の実施例では、規則伝搬と完全に規則に
基づくシステムを用いてイベントをアクションに変換することができる。この発
明はベイズ的ネットワークのようにこの変換を行うことのできる人工知能からの
他の技術に適用可能である。
さらに、他の実施例において、学生データオブジェクトは学生の興味と好みを
モデル化したデータを有する。このようなモデルは、例えば、エージェントが学
校のイベントを監視し適切な指示をユーザに示唆することを可能にする。このモ
デルはさらにエージェントが個々の学生に合った報奨を提供することにより、シ
ステムの機能を強化し、五感で認知できるエージェントの登場人物にパーソナリ
ティを加味し、さらに仮想教師に個性化を加味することを可能にする。好適実施
例において、学生の興味のこのモデルは、各学校の教科分野のいくつかの細分類
の興味をカバーする約200のカテゴリ群として、並びにスポーツ、レジャー時
間、および学生の興味の他の分野に関連したカテゴリとして簡単に実現可能であ
る。これらのカテゴリにおける興味はいくつかの方法で入力可能である。学生が
百科事典のツールを使用することにより現在の興味の分野を決定することができ
る。興味は学生、親あるいは教師により直接入力可能である。あるいは、教材を
終了したときに、教材に対する学生の興味を問い合わせることができる。研究課
題の後で、学生は異なる表情の顔の列から選択することにより、記号のフィード
バックを与えることもできる。あるいは、学生に対してある質問をしてそれを分
岐する態様で学生の興味を問いただすことも可能である。
6.特定の実施例、参考文献の引用
この発明はここに記載した特定の実施例に限定されない。上述した実施例に加
えて種々の変形例が可能であることは、上述の記載および添付図面から当業者に
は明白である。このような変形例はこの添付したクレームの権利範囲に含まれる
。
種々の出版物をここに記載する。これらの開示内容は参照することによりその
すべてが本明細書に組み込まれる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Agent-based instruction system and method
Technical field to which the invention belongs
The present invention is preferably implemented on computers connected by a network.
, Interactive, adaptive, personalized, computer-assisted student education
For systems and methods. In particular, the system and method provide for each student
Monitor educational behavior, respond to teacher direction, control educational progress,
All of which are agents of the virtual instructor, including agents for the students who guide them
Make up the way. The aspect of the agent's visible screen will depend on the order
It should include a multimedia expressive personality that can be created, which is an additional
An aspect is constituted.
Technical background
The use of computers in education can be adapted to each student, i.e.
Can not supply the system, effectively integrate the system into the current classroom of elementary and junior high school
Not be able to take advantage of technological advances
Have been limited due to problems. Over the past 30 years, many interactive teaching technologies have become
Have been implemented on computers, all of which recognize each student's personality.
And lack the ability to adapt. A common motivation for interactive teaching techniques is individual
Student interaction is more passively exposed to a fixed paced presentation.
It was recognized that it promoted learning more than it did (Click, et al., 1986)
Year “Effects of computer-based adult learning, meta-analysis”
Computer Research Journal No. 2, pp. 235-252, co-authored with Click et al., 198
3rd year "Effect of computer-based learning education in junior high school students" Educational psychology
Journal 775, pp. 19-26). Existing interactive teaching techniques are many types
There are, for example, programmed education, master learning, audio
Tutoring, direct education, individualized system of education, accurate education, eloquent learning,
other
(Ingleman et al., 1982 "Education Theory, Principles and Applications," New York
Irving, KY; Keller, 1968, "Goodbye, teacher ..."
Journal No. 1, pp. 79-89; Lindsley, 1990, "Accurate Education, Children
By teachers for "Exceptional Child Education, No. 22, pp. 353-359;
West et al., 1992, "Designing for Excellence in Education, BF Skinna."
What's Left ", pages 147-160, Solis West, Longmont, Colorado
G). Some systems use computers for these interactive teaching techniques.
I have tried to use the interactive performance of. For example, initially, text-based
The programmed education is converted to computer format and timeshare
Performed on a ring system. This early progress was made in computer-based trays.
More curated computer aids, also known as thinning ("CBT")
Expanded by education ([CAI]).
For example, in CAI, computers work as educational equipment. The program is teaching
Show student displays, receive student responses, edit those responses and make decisions
Diverge according to the student's response, provide feedback to the student, and document the student's development.
Record and keep. Examples of CAI systems include Carbonell, 1970, "CAI
AI "," Artificial Intelligence Approach to Computer-Aided Education ", Man
-IEEE Bulletin on Machine Systems, No. 11, pp. 190-202; Oshi
1984, "National CAI" 4th Jerusalem Conference on Information Technology
Bulletin, pp. 418-424; Seidel, 1971; Koffman et al., 1975
"Artificial Intelligence and Artificial Programming in CIA", Artificial Intelligence, No. 6, 21
5-234. Effective CA for special problems with limited numbers
I teaching materials are specially designed to assist educational developers in designing educational materials.
It has developed to have a "creative language". U.S. Pat. No. 5,310,349 discloses that
An example of a CAI system such as
However, existing CAI systems do not accommodate students. These cis
The system is based solely on student performance during the current lesson, and
Using only parameters such as answers and prerequisite patterns,
It is only connected with. These systems are based on the student's past performance, other
More broadly, such as student performance in schools, student learning styles and student interests
Does not collect or use information about student characteristics.
A more serious flaw is that current CAI systems do not recognize individual student characteristics.
That is to say. Respond without individualization or to the student's style
Not even. As such, these systems would be unique in personal education.
It ignores the role of a human lecturer, which is so important. Human instructor is on schedule
Build and prioritize, and moderate reinforcement and knowledge of student abilities and preferences.
Help students stay engaged through knowledge. Human lecturer observes and error
A consistent way of interaction across a wide range of disciplines and actions
maintain. In addition, human teachers recognize the cognitive, personal and social aspects of the teaching situation.
Integrate state effectively. In other words, the human instructor is responsible for the student's style and educational responsibilities.
Prepare a level of personalization based on business requirements. In addition, human instructors are personalized
By accepting the provided education, collecting data and providing detailed reports,
Provide teachers with fair and effective interaction. Advanced of these effective human instructors
Failing to handle services and roles that meet the demands of today, the current CAI system
They fail completely to anchor, and thus fail to coach as well.
In addition, the further problem of computer-assisted education is particularly important in primary and secondary school settings.
Has not been well integrated into the rest of the school's curriculum,
Often the quality of the teaching materials is not good. About application to elementary and junior high school,
Two main patterns of educational computer use predominate, generally today
Is the result of a compromise. In one pattern, the integrated learning system
([ILS]) is a dedicated piece of equipment from grade 1 to grade 6, or perhaps
Until grade 8 or 9, reading, mathematics, related topics, spelling, writing, and other language
Used in schools to teach basic elements of language skills (EPIE Bulletin, 1
990 "Integrated Education System, Evaluation", Educational Product Information Exchange, Han, New York
Puton Bay). The paradox of this pattern is presented by these systems.
Regardless of the quality of education they receive, working with students using ILS is exactly the same in the classroom.
Is hardly associated with progressing on the same topic. Fundamental reason
Is the variety of student progress, or the CAI curriculum and class textbooks, teaching materials
Teachers cannot or do not respond well to activities and activities
There is something you can't do. This is a result of the ILS equipment,
This is the case even when reporting on the details in detail.
The second pattern of computer use in schools is individual
Another pattern used in short units (TESS Bulletin, 1996, "Education
Software System Database ", Educational Product Information Exchange, New York
Hampton Bay). These include hypercard programs, simulations, and
Can be a game and is usually separate from the basic class curriculum. When
Although some are of good quality, the paradox here is that these products are usually
Are the main components of school-related education.
It is not considered a component. Records are not kept, or
Not be. These programs have not made significant contributions to school education.
Finally, computer-aided education systems are agent-based systems,
In the past 4 years as a client-server system and network system
They have ignored or not used significant advances in computer technology throughout. Present
Currently, the field of activity covers a wide range of activities from research to commercial use, but it is educational and instructional.
Use of agent-based systems in traditional and homework-like work
It has not been. Software systems for intelligent agents include travel arrangements, E
Email management, meeting scheduling, asset portfolio management, Internet access
It has been successfully used to gather information (Maez, 1994, "
Agents to Reduce, ACM Communication, No. 37, pp. 30-40).
In all these applications, the software agent is the user
Only receive general instructions from the
Perform tasks on behalf of users. Client server system
System, these agents can be clients, servers, or both.
But it can work.
Recently, adaptive and personalized agent-based systems have been developed.
I did. Agents learn from experience and include adaptive agents.
Systems have advantages that have new technologies that are continually identified. Adaptation
A potential agent is a new commercially viable and adaptable system,
Allow it to run across networks. In these systems,
A Gent is a “gearstand”, the details of which are left to the agent itself.
Mediate relationships in a manner that is understood. Agents act as “substitutes” for users
The user does not have to operate the network directly. Educational applications
Is an agency that serves two users, a school system and individual students.
Have unmet needs. It is well known by the teaching assistant / individual professor
Role. In 1994, Maes et al.
Personal assistants, learning key characteristics of the user and adapting to their behavior
Expanded to metaphorical expression as an agent. Agent is Observation, User
Receiving feedback, receiving user instructions, and “similar issues”
It is possible to learn by mixing means such as inquiry to all other agents. Individual
Combines the key attributes of an assistant's ability, trust and deep understanding
Agents contact relevant data to ensure that key
Show the facts and give the user personal and basic empathy in a fun way at the same time
Should be involved. An approach to creating agents with personal characteristics
Began to be pioneered. In this work, the relevant skills are captured through emotional portrayal.
It can be seen in the film animator's method of giving Lactor a phantom life.
In addition, computer-aided education systems are just
Developed bar system and network technology. Client-server system
Structure has emerged as the principle structure of distributed computer systems. High performance
The client system operating under the windowing operation system,
Advanced objects, including fast graphics, animation and audio output
Project-based software applications. The server is
Central or distributed gigabytes of data and programs at very reasonable cost
It can be stored in the place where it was done. Object priority database system
Has evolved to store structured data on servers.
All client systems that have changed significantly from just a few years ago are now virtual
High performance graphics, sound and at least limited video playback
Has multimedia performance including functions. Text-to-speech software
Speech recognition software available for use with these systems is low cost
You're on the verge of commercial acceptance on the platform. new
New writing tools are available for multimedia presentations and corresponding sequential
Supports graphical means for the generation of computer-based teaching materials with logic
Port.
Clients and servers are connected even if they are far apart, increasing convenience and
The strike decreases. The Internet connects computers and makes effective communication
Provide information and access to information, such as software, and other resources.
Has emerged as a way to provide a cheaper way to access. In addition,
-The development of the Internet that made the Internet truly international
H that enables platform-independent access to multimedia information
TML and HTTP protocols and Internet application programs
To provide platform-independent software for streamingTM
Programming languages are included. Intranes that are part of the Internet
To disseminate information and to create a single school system or within a created area such as a legal entity.
It is becoming an increasingly important means of enabling communication.
Existing CAI systems do not address these functional deficiencies,
I do not take advantage of the possibilities.
The citation of the above reference acknowledges that such reference is prior art to the present invention.
Should not be interpreted as
Summary of the Invention
The agent-based education system of the present invention is interactive, adaptive, and personal.
Separate computer-assisted education and homework systems and hands
And preferably run on a network connected to the computer,
Overcoming these problems by providing the objectives described below in preferred and alternative embodiments
I do. The present invention addresses the needs of several groups interested in education,
Provide an effective system.
An important objective of the present invention is to provide high quality individual student interaction and
Agent software tailored to each student to operate or control education in a close way
Offer virtual instructors to students by having software ("agents")
It is in. This agent may operate or support computer-assisted teaching materials.
Performs control and informs students both in synchronization and without synchronization with specific materials.
And provide assistance. The behavior of the agent depends on the educational content and the history of the student's behavior.
To react to
In a preferred embodiment of the invention, the agent integrates data from several sources.
Combine. Agents are selected from computer-assisted teaching materials based on specific teaching materials
Accept data based on the teaching method used and the student's performance in education. A
The Gent will track previous student achievements stored in the student data object.
Use history and accept direct dialogue from students. Agents can be customized
Accept data from teachers about homework for students and students. Agents study
Schools provide data on designated courses and data on student performance analysis.
Data, educational standards and standards. In the preferred embodiment, these inputs are
Enables individualization of agent dialogue. An alternative embodiment is based on additional data types and sources.
Corresponding to the
In a preferred embodiment of the invention, the behavior of the various agents is averaged by a single means.
It is processed in one. Various behaviors include encouragement and feedback,
Providing, managing or controlling cognitive support, computer-based support for student learning modes
Includes personalized instruction and assistance with homework management. These various behaviors are a series
From a set of potentially suitable candidate behaviors. This set of candidate behaviors is
The behavior that is ranked and determined to be the best is selected.
In a preferred embodiment of the invention, the behavior of the various agents is based on various information about the student.
Adapt to students based on information. Student achievement history is a student data object
The agent remembers the student's past conversations and
To correct that behavior. Agents receive information from teachers and school systems.
The behavior can be modified based on the information.
Further, in the preferred embodiment, the student data object is physically controlled by the student.
In your portable media. This means that the student data object is
It has the advantage of storing sonal data and its privacy is
It can be secured by control. Alternatively, to ensure student data privacy
If advantageous, student data objects can be centrally located in a secure database.
It can also be stored on a bar computer.
Another important object of the present invention is that the agent
To create an integrated and optional but animated multimedia
With an persona or, if possible, several personas (hereinafter "personas")
Both are to show to students. Agents on the screen appear as real
In elementary schools, they can be friendly "students"
In training, you may be the kind of “concept coach” you are aiming for. School
Lean agents guide, motivate, attract and guide the student.
In the preferred embodiment, the agent on the screen is
Or can be adapted by the cast of the character interacting.
The interactions between these actors are individualized and reflected in the pedagogical response of the agents.
It is good to be. In order to keep student interest in the agent's response,
You can also use lines of talk that continue beyond the session.
In a preferred embodiment, the voice, gestures and gestures of the personale are selected characteristics,
Depending on the student's personality preferences and recent reactions, a variety of alternative
Select and pull out a table containing sounds and visible display objects.
Next, all elements of the on-screen agent display are integrated into an integrated display.
Comprehensively handled by Ray's script, graphics and animations are appropriate
Request an option, video or sound. Then these scripts:
Runtime program fragment that represents one complete element of performance
Are bundled into an applet.
The elements of the display object are used as data snips for artists and artists.
The point that it can be created by nimeters, singers and so-called forces,
This is an advantage of the present invention. Many data snippets are dynamic clip libraries
And then installed in an implementation of the present invention.
This way, the on-screen agent persona
Have the right way of getting attention. Generally, data snips are sound, volume
Short clips of chairs, graphics, animations, or videos
Sounds, voices, groups that have been
A combination of traffic, animation, or video. Data sniffing
In a talking format where daily comic strips are animated,
It could be a complete animated continuum before formatting.
Another important object of the present invention is the interactivity, adaptation provided by the present invention.
And self-paced computer-assisted instructions and homeware
Is geographically scattered from geographically dispersed schools or education providers
It is useful to the students. Thus, the system of the present invention is portable
Student data objects stored in media and across diverse networks
And other important data access. For example, "Homework
The implementation of the present invention as a "network" is a computer
Help homework can be helpful to students at all levels of the home.
By installing computers in students' homes, students will be able to use
Homework materials on computers in libraries, schools and other facilities
You can access Al. Student works on a networked computer
Student data that is portable to access and receive instructions
Just connect the objects with plugs. Alternatively, the student may
Access student data objects across work.
In a preferred embodiment, the network in which the invention is implemented as an intranet is
TCP / IP protocol, formed with the appropriate links and known as the appropriate ATM technology
The Col group has helped, including the World Web, related to browsers,
-Email the mat extension. If extended connectivity is required, public
Running on the Internet is equally suitable.
A further important objective of the present invention is to inform students' development and performance as information.
Gent and the agent will use the material to
Interoperable, adaptable and self-contained in a way that allows
Expanded to present students with self-paced computer-assisted instructions
Computer-assisted instructional materials and home work materials
It is to use real. Thus, the ABI system effectively
It is possible to teach and engage in educational tasks.
In a preferred embodiment, these instructions and the homework material
Al consists of material data presented by the material engine. Ma
Terial data is a display object containing the contents of the instruction.
Project, including logic and notation leading to the display with student input.
Notations are useful for sending information to agents about materials and students.
Is a good expanded definition of Notation, for example, is a
Categorize the key section of the material that is the action. Authoring tools
Assist in developing these expanded instructional materials.
Material issues and theories created by instruction designers and experts
Or insert it. Notation is usually a design instruction
You can ask the teacher to insert it, but you can also ask your teacher to do it for you.
In the preferred embodiment, the information passed through the notation is
Standardized according to the Terial Interface Standard. This stander
Provide agents with material-only data on student performance
Laws or agents that should be provided to guide students in a material-only way
Establish rules for
A further important objective of the present invention is to provide students with a similar
To provide a range of tools, including agents integrated in different ways.
You. These tools provide an overall
Tools and group work and communication, and student schedules
Includes special tools for creating tools.
In the preferred embodiment, common tools include at least calculators, encyclopedias, dictionaries,
Dictionaries are included, each corresponding to several levels of students, and
Have access to the implementation. In a preferred embodiment, group work and
Communication materials allow messages to be exchanged and students to work together.
Link to groups for work, where students can
To allow you to link to groups. In a preferred embodiment, the student
A joule creation tool records the activities and priorities assigned to the student. An implementation
In an example, the tool may have a student looking at the schedule look up. Command
Schedule necessary activities, allow students to make choices, or
Recognition of mixed-schedule initiatives may be considered by the system. Toes
Agents are advised to advise students on scheduling.
It would be better to be debated. Usually, student assignments are set by the teacher.
The purpose of this invention is to help students, teachers, parents, managers or companies and other business types.
Report student performance to the appropriate people. These reports
Existing computer-assisted installations of student educational performance
The expected performance for certain materials useful in traction systems
Unique data collected and analyzed by agents, as well as
It also contains data. The data for such a report is
Although referred to as student data, the data is, in the preferred embodiment,
Will allow the school's server computer to be
Sent to pewter. On a server computer, it is a server
Such reports are stored in the database and sent to the database.
Come. Alternatively, this data can be transferred to the current student information system at the school.
May be sent. In a further alternative embodiment, the student data object is centered.
Stored, and this data is derived from these objects, but
And may be stored in the priority database system. Parents have recently updated their child ’s data
Accessible, and thus, parents play a more intellectual role in the education of their children
That is an advantage of the present invention in a school setting.
It is another object of the present invention to utilize the latest technology for student interaction. Profit
If applicable, the invention is applicable to network computers ("NCs").
The NC has special access to the intranet or the public Internet.
A low-cost computer designed separately. Recent preferred embodiments and
In the implementation, the present invention is intended for multimedia and special
Special interaction or special needs students
Would be advantageous. A typical interaction device is a keyboard, mouse or
Other indicators, voice recognition, joysticks, one-touch devices, light pens,
Including others. Other devices, such as virtual reality devices, will be added when commercialized
be able to.
Interactive, suitable, sent over widely used computer networks
Provide responsive, self-paced computer-assisted education and homework
By doing so, the invention can be used in all levels of public, private and commercial school environments.
Therefore, it is obvious to those skilled in the art that it can be used immediately. Educational surveys
Education and homework with the characteristics of improving student educational outcomes
Are shown. Further, advantageously, in a school setting, the present invention provides
Provide immediate access to achievements and provide educational characteristics to all stakeholders, including parents
That is.
4. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The above and other objects, features and advantages of the present invention are described in the accompanying drawings,
Reference to the description and accompanying claims will become apparent to those skilled in the art.
Would.
FIG. 1 shows an overview of the key functional components and parties of the ABI system.
ing.
2A and 2B show an outline of an example of execution of the functional components of FIG.
You.
FIG. 3 shows an exemplary student display screen in the execution of FIG.
FIG. 4 is a diagram showing an agent and an instructor on the screen in the execution example of FIG.
Fig. 3 shows in more detail exemplary screen interactions between source materials.
FIG. 5 illustrates an exemplary interaction of the ABI system implementation of FIG. 2 with a student.
You.
FIG. 6 shows the software components and the hierarchical structure in the execution example of FIG. 2 in more detail.
Is shown.
FIG. 7 shows an exemplary message flow in the example of execution of FIG.
FIG. 8 shows the process of the agent operation process of FIG. 7 in more detail.
FIG. 9 shows the process of the agent behavior process in FIG. 7 in more detail.
10A and 10B show the structure of the student data object of FIG. 7 in more detail.
Is shown.
FIG. 11 shows an exemplary process of processing the student data object of FIG.
FIG. 12 shows an exemplary sequence of a student meta-request and an agent meta-response.
Is shown.
5. Detailed description of the invention
In Chapter 5-1, Agent-based instruction system
Provide an overview. In Chapter 5-2, Setting up suitable hardware and operating software
The total will be described. Chapter 5-3, Installation between the ABI system and its users
Discusses the details of the traction interface. In chapter 5-4, In subsequent chapters
A detailed description of the component is given, Overview of ABI System Software Structure
I will explain. In Chapter 5-5, Instructional materials and tools
In more detail, And in Chapter 5-6, A more detailed description of the agent
Do. Chapter 5-6, Ideal between ABI system agents and materials
About the interface Contains a more detailed explanation.
5-1 Outline of ABI system
less than, While mainly taking examples from primary education, In terms of school systems
The system and method of the present invention will now be described. The present invention Is very limited
There is no. The present invention Through pre-college school, All forms of commercial or corporate education
Up to Applicable at all levels of public and private education
Is It will be obvious to those skilled in the art. In all these relationships, Strict practice of the invention
Sex is at school, At the office, At home, In a school where students are geographically dispersed, as well as
For distributed school students, In other places, When conducting education and training
It can be used for. Furthermore, The present invention Monitor interactions and ensure independence
If you can stand It is clear that it can be used for non-educational aspects such as childcare and weight loss
It is.
The next content is Describe frequently used terms in the detailed description section of the present invention.
It is a thing. Key terms that will be discussed and explained more fully in subsequent chapters, the first
It is presented here as a help to introduce at the stage.
Agent: Agent with data to be collated to execute in ABI system
Gent software.
Age-based instruction ("ABI") system: Book
A unique educational system according to the invention, Ideally, Students respond and adapt and
An independent instruction agent, Instruction
Including a network for distributing services, A system that projects a persona called a virtual instructor
Stem.
Agent software: Within the ABI system, Responsive, adaptive and independent
A software module for generating an action, Realized by methods from artificial intelligence
It is desirable to be carried out.
Applet: Effectively downloaded to the client across the network
A line program fragment, Applets in the ABI system On screen
Agent action, Or performance (eg: Scratching my head, Words
Expressing the complete elements of the (speaking character) animation, sound, Script information
It is possible to refer to various data snipps such as information.
Authoring tools: Like developments such as the insertion of notation, Develop material data
A program used by educational designers to
cast: Multiple personas (= personae) that represent agents on the screen.
character: Individual personas during the agent's cast on the screen.
Concept coach: The on-screen agent casting persona, With high school students
Name changed for adult.
Data snip: sound, voice, animation, video, Graphic basics
A single piece, The data snip is Synthesized by an applet, Age on the screen
It is desirable to completely express the action elements.
Electronic Learning Friends ("ELF"): Anything in the cast that is an on-screen agent
A generic name that can also be used for personala, Another name suitable for junior high school students to call.
Instructional materials: A component of the instructional course
Yes, Such components are: Selected by course, Pre-required tests, Advance
Strike, lesson, Can include unit tests.
Material data: Instructional material content.
Material engine: To present students with instructions and tools, Inn
Software for referencing torque-driven material data and tool data
module.
Meta request: For example, a request for "hint" Study
Raw requests directly to agents on the screen.
Metal Response: Any response the agent makes to the student, Inn
Structural materials, tool, It is distinguished from communication presentation.
network: Connect student client computers to school servers and ABI systems
Hardware and software connected in the system, Network connection is light
Fiber link, Wirelink, Or wirelessly by ground or satellite
Link.
Notation: Interface information inserted into the material data, Materi
Al Engine sends messages, Message from agent software
To receive the message, The notation is Between agent and material
It is desirable to standardize the interface message.
Agent on screen: sound, voice, graphic, animation, video, Some
Or using other multimedia style media, Age on the student display
Is expressed by software This expression has one or more
It is desirable to display living personas.
Persona: The character being cast, which is the agent on the screen.
Persona: A multi-set noun for a persona.
School student data: Collected in the center, Data on the learning progress of each student,
This data is collected by the student's agent for school data collection and privacy protection
Is sent according to the policy of Depending on these policies, From nothing to essentially student data
It can cover the entire contents of the object.
Student data objects: Respond, adapt and provide independent instruction to students
To provide Data about each student referenced by the agent software
And This data is updated during each lesson course, One object
As an object or alternatively as several linked objects portable
Effectively stored on media or within the ABI system.
Study Buddies: On-screen agent, casting personala
D. Another name for elementary school students.
Tool data: Tools that support limited instructional materials
Content of Tools include dictionaries, calculator, Includes encyclopedias, etc. Tool Day
What is dictionary, calculator, The contents of the encyclopedia.
word: Text, the words on the screen to which the agent responds.
Virtual lecturer: ABI system configuration that works together to match human lecturers
Element Student's individual perspective, Study buddies, ELF, Or concept
Appears as a student tutor from a tocoach.
In the next chapter of the detailed description, Each of the above words is handled in more detail, AB
I system Respond, Adaptive, And provide independent instructions
To show and play the role of virtual instructor, About their connection and interaction
explain.
5-1-1 Functional components
In light of the above objectives and advantages, Figure 1 shows the main characters of the ABI system
The main functional components are shown. They are, as a whole, Material engine
102 Agent software 108, Student data object 109
Including They are all student 101, With teachers and administrators 106, With reference to FIG.
Interact via a computer network, described later Student 101
Create a virtual instructor. Student 101 usually, Register with a school or similar educational institution
Be one of many students who have. At the heart of the ABI system is Each student
A virtual instructor personalized for This is the student data object 109
Is formed by causing the agent software 108 to function using
So Also, memorize the characteristics and assignments of the student 101, Set by teacher and administrator 106
Standardize
Although not shown in FIG. 1, You can also associate other characters with special applications
Come For example, in the case of the elementary and secondary education process, parents are the same.
The material engine 102 Instructional unit, Homework assignment
And educational contents such as a test for the student 101 are presented. Education content is Professor
Material data 114, Communication material data 104, Tool data 115
Including. The instructional material data 14 is Well known to our employees
Similar to Includes computer-based instructional materials
But Importantly, The use of the present invention is augmented by the notation.
Materials also include Calculator in mathematics, Dictionaries in writing, Oh for research
Limited instructional materials such as online reference sources
Real is included. further, Materials include Communication material data 104
Rare Restrict communication with other students 105 according to instructional purpose
Or to provide. For such purposes, For example, a fast-paced student teaches another student
Or A few students in one possible instructional material lesson
Work together, To have an educational contest like spelling competition
It is mentioned. Furthermore, The present invention Another form that works with the framework of FIG.
In the material of As indicated by arrow 111, the
Limited to terfacing, As well as adaptable, This is a limitation of the present invention.
Useful for done use. For example, Materials suitable for childcare content 3 above
The two classes are May differ in having a different paradigm of interaction.
The structure and course of the interaction 103 between students and materials Educational psychology and sound
Should be governed by examples of educational practice For those, One case
As Written by Engliman et al. In 1982, New York, Irving
Ton Publishing's Teaching Theory: Principles and Applications ". First level
Then For example, During homework and classes, Student 101 issues a request and a material engine
In
Receiving a response from 102; Next, the material engine issues a request and the student 1
It is possible to receive a response from 01. The material engine 102 student
The sequence can be adjusted according to the response. On the next level, With students
Requests and responses exchanged between material engines are: Computer base
Follow some patterns known to those skilled in the art in the instructions of So
These include, for example: First, Students turn to the material engine
Can respond to more presented requests, During the response, advice
And tips, Or use a calculator, Or may seek other relevant assistance
You. Second, The students Current item, lesson, Or take the correct answer and take the unit
Then The next item, lesson, Or you can go to the unit. Third, Mistake
If The students Appropriate retakes, review, Or repair material, Required from myself
Request or be presented automatically. Finally, Higher level
To become and, The patterns of these interactions were analyzed, More adaptable than the system
The answer is given.
Teachers and administrators 106 also As indicated by the arrow 107, For some purpose
Interact with the material engine 102. For example, Teachers have current material
To Add additional items, Change the current item, Swap the order of item display
Or Notation (see below) Customization by changing the management agent interaction etc.
Can be done. The teacher For one class, For groups, Or just
Suitable for one student, You can create limited material examples
You. further, Although it may be desirable to report student progress in a different way, Substitute
In a typical embodiment, The material engine reports on student progress Teachers and administrators
You can report directly. For example, Generate messages for teachers
Enter the notation, It is possible to do this.
Also, The teaching method designer Do not create materials for use in the present invention.
In other words, you can "write". Such materials are Original
Or Current textbooks, workbook, Or take it from media material
No problem. Standard curriculum, Preliminary tests, such as standard tests, Review test, as well as
Standard textbooks can also be used. For interacting instructions
Writing instructional materials in appropriate and appropriate courses Generally
Consists of several stages, Making decisions about objects for display to students
When, Ordering these objects, And interact with agents
It is included. The “first” stage is Execute an educational content to display to students
The choice of the object. Objects include: text, Graphic, Anime
, Or visual display items like movies, voice, Listening like TV sound
Sensation display items. Selection button, A set of options, Input text, Yes
Par text, Hypermedia links, Such as functions that work on student input
, It may include input items that are well known in computer technology. "Second"
The stages are Select the logic of the sequence to display objects to students in order
And Choose educationally relevant responses to student requests and responses
. The coach of the sequence is Like commands that increase the weight of an example, Agent Sof
Referring to the instruction control set by the software 108, Details first
Should be selected from the viewpoint of educational psychology principles and practices
. The "third" stage is Student Agent, an important component of the ABI system
Or to define the interaction with the virtual lecturer. This definition is Sequence
By augmenting the logic of During object presentation
-Referenced by Kens's counsel, Called, Or executed, Also preferred implementation
The example communicates with the agent by exchanging messages. ABI system
In the Agents Courses for instruction on student interaction
By monitoring, Pedagogical features of students, In other words, on the student's perception
Make an adaptive model of the style. The notation is For this monitoring
Means. Finally, To make the material available, Authored Ma
Terials are indexed, It is stored in the file of ABI system,
, Preferably, it is stored in a material server system.
The ABI authoring tool The notation is presented on the material, Agent software
Legacy interface that allows the software to update student data objects.
Unlike structural material writing, Instructions, Student tips
Use, Or monitor and change communication tasks. The ABI authoring tool Present
Support converting row material to ABI instruction format
And facilitate.
As explained earlier, Agents unique to each student 101 A
Important in BI systems. Student agents Students unique to each student
It consists of agent software 108 with data objects 109.
Agent software When you monitor the student ’s instructions
A student model that is adaptable to the student data object 109 is constructed. This model
Under the guide of Le Agent software 108 First, the student's instruction
Work to manage or control actions Second, the entire ABI system is
Against Student development skills, skill, Providing education by designing conditions that best suit tastes
Be able to, Work to guide students directly. In other words, Agents
Virtual tutor by acting as a student's personal and independent tutor
Becomes First, Agents As indicated by arrow 111, Material engine
Through the interaction with Material data 104, 114, Offer 115
By directly controlling the material engine 102 in showing, student
Manage or control 101 instructions. Agents Materi
It is desirable to manage or control the al engine in two ways,
When the Material Engine encounters the appropriate notation in the data, Agent Riku
Perform est, When waiting for an agent response, Material data presentation
Work synchronously with the And Material engine inquires at judgment point
Control parameters When agent software adjusts, Offer
It operates synchronously with the indication. Examples of synchronous control include: Instra
The material is available to agents. Students use the tool, Or hin
Receive Or seeking permission to get corrections; Or through
Shin material to the agent, A student has a certain type of communication with another student
It is important to seek permission to do so. In the example of asynchronous control, Student teaching
According to educational characteristics, The code used by the material engine to adjust the presentation
Pedagogical parameters such as Set by the agent
To be fried. Exemplary coaching parameters include: Practice time
, Seeding rate of new concept, And the specific gravity of the example. This one
By law Agents observe students to make decisions, Pedagogical characteristics of each student
Follows the optimized value of the cognitive style, Materials are interactive
Provide instructions.
Second, Agent software 108 As the arrow 112 indicates, student
By communicating with Guide students directly. There are also two student communications
It is desirable to be performed in the method of Synchronous effects include: Student is an agent
How to send a meta request directly to the master and receive a meta response, Second asynchronous action
as, Agent instructor himself Response to an instructional event
Then, there is a method of generating a meta response. here, The request and response are Those
When is exchanged directly with an agent, Pre-set by "meta". Meta
The request includes Student questions for agents, For example, "How is it done?
Do you? " "What should I do next? " "Can you tell me another way
. "And, Or the student ’s request, For example, "Please give me a hint. " "Tell me
No. And the like. Agents Respond to each student's question or request
. The agent's meta response is For example, Students have time to complete the exercises
When it takes too long, When a student goes wrong many times in a row, Or good student
It is generated when it is not. The agent's mega response is Note, Encouragement, Strengthen
, In other words, joke, It is drawn from such things as a summary of progress.
The communication with the agent indicated by the arrow 112 includes: Agent meta response
Generate Includes direct student meta-requests. Other communications are Materi
Al 104, 114, 115 generated and transmitted inscriptions
Deriving from a traction event message. Received by the agent
The events you will receive Generate no meta-response or Or asynchronous type
Generate a data response. In terms of education, Material sequence logic for students
Display the object, Because it receives input from students, Author of material data
Authors define one or more notations. These notations can be queried,
Called, Or when it is executed, An important educational link to this salient point
The variables and parameters are Message with display of type Educational Event
Is aggregated. These messages are The next event sent to the agent
Become. For example, The salient points of education are: New instructional sequence
The start of the sauce is fried. Event messages exchanged include: Topi to be a range
Check Expected difficulty, Expected time required, And an educationally adapted example
included. Another educational highlight is that There is a wrong answer received. In response
Is Material can generate several messages, First message
The response time required Display of errors by type, And whether the answer is completely incorrect
There is an indication of whether it is a mistake, In the second message, Text with limited agents
If you choose to make verbal comments about the strike or mistake, Text
Parameters ("Let's say. ”Type messages) last
As a third message, The agent on the screen indicates a mistake or a mistake
Used if you choose to go to a location, Screen location where errors are best displayed (
"Let's point. "Type message). Another education
The notable point above is that It can be terrible to receive the student's next input
Can be In this respect the material engine shows the elapsed time asynchronous
Send a message. Tool data 115 Instructional Materia
Generate an event very similar to the message from the file. Communication material 104
Initiate communication with another student for a communication request or task
Generate the event to be recorded. When sharing work with one material, Communication
Terial, An event that records how this student is progressing with shared material
Can be generated, For contests like spelling competition, This student is another
Records how the contest is progressing compared to other contestants
Generate a new event.
in addition, In a preferred embodiment, Agent software 108 Specific installation
You can also receive a message explaining the student's progress in the traction material.
For example, In arithmetic materials, Such messages include: Find a common denominator
Information that the student was wrong with the problem. These event messages
The di To track student progress and course aptitude, Interested in teachers and administrators
It is desirable to include all information.
It is important that communication between students and agents is connected. Agent
As communication, text, Audible display of video and sound, graphic, Anime
, Starting with video displays such as realistic movie chips, Limited by the present invention
It is desirable to use all forms of input and output that can be performed. For example,
If the communication was triggered by good work, Agent is sniffing
You can select and display the sounds and video chips that the students will enjoy from the blurry. A
Gent also: For some time, Create reward graphics on student screens
You can also. Conversely, If you make a mistake, Point out the mistake on the screen.
further, Agents on the screen Provision various display personalities during communication with students
It is particularly desirable to determine What is a personala here? Carried to students, specific
To imitate a person with a personality that looks like alive Various display forms
It is a composite and consistent expression effect. For example, In primary education, Cute animals
And animations that mimic familiar cartoon characters.
Can be. In some cases, The features of the display personala are: Student according to student preference
Is to choose. In another case, The personale Student preferences are ignored
And Instructional materials, teacher, Or it is determined by the administrator.
Elementary school personale You can choose from popular cartoon characters, "Star
Called Divadies. A commercial or corporate education personala According to the organization
Made It may be called "concept coach". The expression for the middle level
, Also referred to as electronic learning friends ("ELF"). network, software, And
Through the database, ABI system acts as virtual instructor for students
As From the perspective of elementary school students, "Study Buddies" are their children
He is a human lecturer. voice, gesture, Real orientation in movement makes this relationship
Have strengthened.
The ABI system agent software 108 Student data objects
During the Build a matching pedagogical or cognitive student model. This model
Files are independent of the specific material. Material Engine to Agent
Event messages to the software are: The information from which the student model is built
Contains. Generally, event messages are In running the ABI system
Describe the pedagogical or cognitive style model adapted by the material
Or include such content as is necessary to parameterize.
In a preferred embodiment, The student data object 109 is Agent is educational
Or needed to develop a cognitive student model, Such about students
Data. Furthermore, that is, Instructioner being presented to the student
In material, Includes data on student status and recent performance
It is desirable to be. This latter data is Agents and Instructors
Interpretation is possible with both local materials. Finally, Student data object
Is Includes private scratchpad area dedicated to instructional materials
Is also good. Student data object data can be accessed during student classes,
Stored safely between classes.
Student data objects are Student's physical control device on portable media
It is desirable to be kept. The students One way to access the ABI system
As Such portable student data stored on portable media
To "plug in". This portable media is Modern cards or similar
Equipment, Protect your actual data, Conversely, the student data object
For the purpose of presenting a message-based interface, Portable storage
It is desirable to firmly connect the process with the process. Alternatively, Student data objects
Centrally stored on school computers, Students access the ABI system
Then, it may be downloaded to the student's computer. in this case, Raw
Student data object This data is stored in a standard relational database
Even if it ’s convenient, Is stored in the object's original database
Ideal. As the arrow 110 draws, Student data objects are Its behavior
Is matched by the agent to generate Events and student metarequests
Updated by the agent as it processes the event.
In particular, In elementary and junior high school, Schools adhere to data collection and privacy policies
And You may need to gather data on learning progress. There is no school
If not, If you have a large number of providers, The agent looks like this
Does not generate terrible school student data. However, Such school student data 11
If 6 exists, This data is provided by Agent 108 to the central school
Sent to the computer. Also, School student data includes Raw like a school timetable
Guidance for student agents may be included. Therefore, School student day
Is Not only by the agent software 108, Teachers and administrators 10
6 can be accessed. As indicated by arrow 113, school
Student data is Track student progress, Students and materials in the ABI system
In order to generate a report on Inquired by teachers and administrators. Teachers also
Update school student data, Enter schedule information for student assignments
Can be The student agent refers to this and uses it. Administrators student
To enter courses and materials to be mastered, And the mark that students should reach
To enter criteria and criteria, Update this data.
However, In an alternative embodiment, These various data can be synthesized
You. It may be portable or centrally managed, Student data object 109
, Pedagogical and cognitive model data and learning progress data, School student data 1
16 may be included. Such a combination Student data object
It is particularly convenient to manage them centrally.
5. 1. 2 Representative execution structure
2A and 2B show typical preferred structures. Main outline of ABI system shown in Fig. 1
1 illustrates a typical structure for performing a thoughtful and functional component.
A preferred embodiment of the present invention is implemented on a plurality of computers connected to each other by a network.
And multiple for student data objects (hereinafter SD objects)
Preferably, it is a portable storage medium. All system functions are interconnected
Can run on all computers, but some computers have certain functions,
For example to provide student access or to store system software resources
Has been specialized for student client systems. Therefore, typical preferred
The ABI system allows students 202 to receive instructional presentations, including homework.
It has at least one student client system 201 to trust. Other studies
Raw clients are generally displayed at 203, wherever they are located at school, home, or office.
May be. The system further allows teachers and administrators 205 to access the system.
It has at least one server. Alternatively, they have their own computer system.
You can access the ABI system with the stem.
These components are the transfer medium 206 and the local attachment 207.
Interconnected by a network of The network of FIG.
Or a LAN-like protocol that uses one or both of
The present invention is, for example, a TCP / IP protocol suite.
Any form that supports a suitable transmission protocol and ATM technology that is functionally similar
Is suitable for networks. Therefore, the present invention does not switch to the central server
It is composed of multiple server systems assembled with non-switched links and attached to the LAN.
Configurable networks, networks including CATV cables or optical links,
Networks containing terrestrial or satellite radio links, private or public packets
Suitable for switching networks, etc. In the near future, the majority of students
The local attachment 207 remains at low speed access in the switched public telephone network.
Is expected. In the distant future, these slow local attachments
Higher speed access using high bandwidth technologies currently under development could be substituted.
A preferred public packet switched network to which the present invention is compatible is the Internet
It is. ABI system nodes connect to the Internet in a manner known to those skilled in the art.
A security perimeter (firewall) that can be connected and prevents unauthorized access
Can be provided. Alternatively, the ABI system could be an "intranet"
Work, but this intranet is built according to the TCP / IP protocol
It uses private links of the type listed above and ATM technology.
More specifically, the student client system 201 has a memory 208
This memory is compatible with RAM type real memory or RAM type memory.
This is a virtual memory based on the auxiliary storage device. To reduce size and cost,
The ant system preferably does not have permanent disk storage. Available
If the preferred client system is a low cost network computer (hereinafter
NC) is possible. The NC is a processor, RAM, Internet or Internet.
It has enough network interfaces to access the intranet.
If high bandwidth network access is available, NC is preferred. Low bandwidth net
In the case of work access, the client system uses a prefetch buffer or
At least one disk drive 209 available as a read-only cache
Can be provided. The disk is preferably a magnetic disk, but has a CDROM.
You can do it. This optional capability is used when the network is relatively low
If it is an area, it plays a role of improving communication efficiency. Before the student session,
Download the type file or read-only data on the student client.
Remembering during the installation eliminates the need for these files. This
An OS that maintains the version control of the read-only data in some form is stored in the memory.
Components are required.
The ABI system is a portable storage medium for storing portable student objects.
Preferably it has 240. Each student has a media containing their own SD object.
Physically owns the media. The client system 201 has an appropriate physical resource.
The link 241 accesses data on the portable storage medium 240. Advantageously
In other words, the portable medium 240 has both storage and processing capabilities. Processing capacity is SD
Only supports query and update methods for the data elements of the object.
You. There is no need to load a method or data into the RAM 224. Therefore, the method
Is blocked from the client system 201 and the execution of the SD object
The actual data structure is the external world that may exist on the client system 201.
From accidental or malicious alteration or damage by software from Microsoft. Appropriate
When available, such portable media can be used to create “pluggable” objects.
The method for the SD object appearing as an object can be executed. Such portable
Examples of portable media include smart phones with flash RAM and microprocessors.
Smart card and PCMCIA card. Such portable media
A is a more independent platform than alternative media.
The portable media 240 is, alternatively, not parallel to the client system 201.
A portable hard disk that can be accessed through a serial port
is there. The portable medium may be a standard floppy disk. This alternative place
In this case, the SD object method can be stored as an executable module,
Object data structures are modified without data values or data structures being authorized
Can be stored in an encrypted format for security.
Noh. Access to SD objects from such portable media is
Client system 201 by loading and executing the appropriate executable method.
Round. This method uses a RAM memo for referencing or updating the requested data element.
It is brought to the server 224 and decrypted. In this case, only data is the client system 2
Blocked from 01. The present invention relates to other portable media for SD objects, e.g.
For example, for students who have student data objects as permanent components
It is compatible with portable client computers.
If portable media is inappropriate, the SD object may alternatively be identified by the student.
Server between client sessions when accessing the client's ABI system
It can be stored and downloaded on the top.
Following all of these alternatives, students will be able to
You can access ABI system services at any time.
Students use the appropriate interactive input / output mode 210 to
Interact with the system. Standard devices for input are a mouse 211, a trackball, a suitable
Next-generation keyboards, voice recognition devices as options, and the like. Speech recognition device
Conversation with "Study Buddies" or other personas is a limited area
But make it possible. The present invention uses special input suitable for special groups such as disabled people.
Also suitable for equipment. VR gloves, VR display helmets and virtual reality (
The VR) interface is immediately applicable to students with special needs. output
Preferred devices for display include display 212, text, graphics,
Audio output devices for animation, video, voice and audio clips, and the like. sound
Voices and voices are recorded in data snippets stored as digital audio files in the library.
Can be assembled from Alternatively, synthesize voice from text
it can. The present invention provides a special output device for a special class of students,
It is compatible with new equipment under development.
FIG. 2A shows a student client arrangement representative of the main features of the present invention. screen
Are preferably partitioned so that the main components of the invention are displayed.
Important student actions are represented by icons or buttons. Therefore, materials and tools
Area 220 on the left and the agent area on the right.
A system toolbar 218 having a 221 is positioned above. Illustrated
Screen breaks should change from time to time, depending on student preferences and display requirements.
No. In particular, both the material area and the agent area must be
Preferably it can be expanded to the body. The material area 220 contains teaching materials and tools.
Tools for communication materials to represent visual display objects
And for those components that receive bidirectional input. This d
The rear is further divided into a display area 213 and a material specifying toolbar 214.
The on-screen agent area 215 contains the on-screen agent
Data request and display synchronous / asynchronous meta-response. One pel
A typical on-screen image consisting of a sonar 216 and a meta-request icon 217
Agents are indicated. The persona moves to another screen area upon request.
Both components are shown appropriately for primary school education. Other visual in other situations
Would be appropriate. Specially available systems are located in the upper system area
A toolbar 218 for selecting components is included. In particular, calendar and schedule
The selection icon 219 for the tooling tool is always available on this toolbar.
You can do it. Part 221 of the system area is reserved for students' favorite editing.
To show a reward graph that agents and virtual teachers "give" to students.
Functionally represented in FIG. 2A is the material currently represented in a session.
Is a representative memory organization for ongoing student client systems. Layer
222 is operating software and network communication
Consisting of The software may also be used, among other services, with the input provided with the client.
File system with output device support, cache control, TCP / IP and A
TM, a low-level network protocol called HTTPV2. High said 0
Provides a level network protocol.
Execution software 223 provides basic shared ABI system capabilities. Run
The software proves student identity and access authority, and
When the client starts, the communication session with the system server as requested
Establish an application and download teaching materials scheduled for students
And download the execution software required by the system server as required.
You. For the preferred embodiment using portable media, the execution software includes the included S
Confirm that the D object belongs to the identified student, and
When a request is received from the software 225, the method of the SD object is accessed.
In the embodiment where the SD object is stored in the center, the execution software is
Download the recognized student data object from the student database.
Teaching materials and software are read-only and do not change during the session.
Student model updated by agent during student session and changes made
Is restored on the portable media 240 and uploaded to the student database on the server.
Loaded. This download uses a high-level transfer protocol and provides an alternative
As the user's low-level network protocol can be used directly.
FIG. 2A shows the agent software 225 and the option code of the SD object.
Represents component 226, with some teaching materials already downloaded
Have been. The material displays the object in the screen area 220 and the arrow 22
Send an event to the agent as in 7 and receive control management from the agent
I do. The agent displays the persona in the screen area 215, as indicated by the arrow 227.
Interact interactively with the material and transfer the data in student model 226 as shown by arrow 228
Reference / update. The arrow 228 indicates the access method depending on the embodiment of the SD object.
It shows that the law is different. For preferred portable media with processing and storage,
The components of the SD object are not loaded into memory. So the arrow
228 is a message exchange or method call through the physical link 241
Is done directly. Said hard disk or floppy disk
In the case of portable media, the arrow 228 indicates the SD object loaded in the memory 226.
Indicates the method call for the project. These methods are based on adding SD objects.
Additional data components can be referenced or loaded. Download
For loaded SD objects, arrow 228 simply indicates the memory for this data.
-Indicates access. Last but not least, student data must be
In the preferred embodiment, which is separated into school student data, arrow 228 further indicates on the school server.
Represents reference and update to school student data. These updates involve schools
Education progress data can be included.
Finally, the student client system consists of a microprocessor, I / O interface
And a standard component (not shown) called an interface. Student cry
Alternative implementations of the ant system are within the scope of the present invention. In particular, learning
The functionality of the raw client system can reside on the server system. Student client
The client system also allows two machines, one to perform all calculations, and the second to
It can be used to communicate with students and send student input to receive instructions from the first unit.
Wear.
The ABI system also includes all software used in the system, all instructional materials.
Al, FIG. 2 with disk 230 of sufficient capacity to store all school student data
B has at least one server 204. Optionally, the server
SD objects can be stored in an object-oriented database. Network
The network uses software, teaching materials, and school student data from these servers.
Used to distribute In an alternative embodiment, at least with software
One server and data component storage conveniently partitioned between servers
The device is possible. In a less-than-preferred embodiment, the server is
It may be a strike system. Compared to the client system, the server stores
Make the data available to one or more student client systems quickly
Therefore, it is preferable to have a high-speed network connection 231 to improve performance. School study
By accessing the raw data, teachers / administrators can learn by class, by grade, by subject,
Students will be able to track student performance at each school.
Some server systems are important for performing the registration function. No more schools
If multiple education providers have access to a single student, the data for that student
It is important to guarantee the integrity of the object. For example, students can
Only parents, only data related to their children and curriculum, teachers
Files and school student data only, some administrators have unlimited access
Access. System managers can maintain necessary system records
So that Teaching material database 240 and executable software
The directory resides on the server system. Group communication
Communication and agents to monitor the group
Resident on the bus. The server has an area 237 which stores management data and repo data.
It is for reporting software that pertains to report and administrative staff. Sir
The server has an area 238, which contains data and reports and reports related to teachers.
For port software.
Finally, the server has a student database 235. This database is a school
It preferably includes student data, but this includes reports and staff for teachers and administrators
Is the source of data for scheduling student courses and homework.
You. Starting with data representing student education models used by agent software
Is preferably stored in the portable medium 240.
In this embodiment, the server reliably backs up such portable data objects.
It is preferable to provide an area for top-up storage. Optional SD object
The object is expanded in an object-oriented manner toward the student database 235, and is stored.
Can be done.
In addition, certain teaching materials are used by individuals to act as virtual leaders for teachers.
Be made specifically available for educational staff, alongside other teacher agents
Can be. ABI system facilities simplify teacher intimacy and system training
Can be used to For example, such teacher training refers to user training within the ABI system itself.
Student instructions designed to assist teachers with their own use and preferences.
Terial (a teacher's version of a textbook in character) may be used as a teacher's version. Furthermore
For example, there may be tools for teachers to help generate student reports and run the class.
You. In this case, the server system will provide special instructional material to perform this instruction.
Contains. The related teacher data object is implemented in the same way as the SD object.
Line and memorize. Client systems for teacher access are specific to individual teachers
With agents.
Alternatively, if the system is a flexible server structure, management education
Associates will assign their specific tasks to a computer that has sufficient computational resources to support these tasks.
Computer system. Looking at student access,
The required system components are transferred from the server to these temporary client systems.
Downloaded to the system. Therefore, these staff members can
It is not limited to In addition, material approval is required for server systems and clients.
Ant system, an independent system not interconnected with a specific ABI system
Can be done on Approved materials must be available in appropriate
It is transferred to the server system database and indexed.
A fee for this feature, which was described as a student client system and a server system
Alternative means are within the scope of the present invention. For example, remote procedure call or message
Grouping using the technology called
It is known to those skilled in the art to divide and distribute as necessary.
5. 2 System hardware and OS
The system elements shown in FIGS. 2A and 2B meet the requirements described in this section.
Can be assembled on a standard hardware platform.
5. 2. 1 ABI system network
Students and teachers can use a suitable client system to remotely access school, home, or home.
It is important to be able to access the ABI system from anywhere on the ground. Yes
Transportable student data objects (hereinafter SD objects) and network
Students and teachers can communicate with each other even outside of school, and even assign homework and instructions to remote locations.
I can send. In each case, the client system must be
You have access to Terial and ABI software.
In various embodiments, the student is an ABI, for example, a student entering elementary school.
Have access to the system. Alternatively, the student may have multiple ABI systems or A
Access multiple providers of instructional materials in accordance with the BI system
Wear.
Access to system components is provided by the ABI system attached to the network.
It is typically done from a system server. Read-only software and read-only finger
Preferably, the guiding material is provided from a server system. These elements are
Client systems have the advantage of storing them locally on the client system.
The point is that version control and access control can be simplified. Students can access
Confirm that the client system has all necessary software,
Also, there is no need for manual transfer. By storing it on the server, the ABI system
Client systems in terms of large amounts of software and teaching materials
Storage requirements for the system can be greatly reduced. However, systems with limited communication bandwidth
In the case of, list recently used software and instructional materials to reduce response time.
It is preferable to remember.
A network suitable for the ABI system is that the client uses a personal computer or network.
Network computer (hereinafter abbreviated as NC),
Configuration and protocol that meet requirements for client / server communication and object transfer
Anything is possible with a col. Suitable networks include private and public
It doesn't matter. If the client is a personal computer, the preferred ABI network with current technology
Is an intranet that runs the TCP / IP suite and uses ATM technology.
It is. In the case of one execution example, direct connection to the intranet or the Internet
Use one large server. In another implementation, the LAN, preferably
A plurality of small servers connected in a bundle to the Ethernet LAN are used. in this case,
The ABI network consists of a local Ethernet LAN; 8Kbp
have a remote connection point or other network link to the telephone line using the modem
You. In the case of alternative execution examples, an appropriate security system (firewall) is
If you prevent unauthorized access, the network can be seen on the general Internet
Wear. This provides broader access at a lower cost than a remote switched telephone connection.
ABI's LAN can use other AB's if routers and gateways are used as standard.
It can be further connected to other networks such as I LAN and the Internet.
A typical protocol for the ABI system network is a protocol called HTTP.
Client / server protocol and multi-format mail protocol
It is TCP / IP supplemented with the object transfer protocol. ATM technology is used
Suitable for Remote clients connect indirectly to the ABI network
Shall be performed. This connection can be routed through public networks or directly
Dial connection. The connection can be either high speed or low speed. ABI
The system uses a combination of ATM, cable modem, TCP / IP and other technologies.
On a network, for example, a home (Mountain View, CA)
You can go. ABI system for remote learning in areas where communication infrastructure is limited
It is hierarchically configurable on new network technologies that have been developed. ABI software
The main central server, equipped with hardware and instructional materials, provides a broadband satellite communications system.
To communicate with a remote secondary server. Students connect to a secondary server by wire or wirelessly
I do.
5. 2. 2 Client system
Choosing between client hardware and operation software
The points to be considered are described below, and a suitable client node system using current technology is further improved.
State. These considerations depend on the content and technical facilities of the ABI system.
As the content of the system changes and the technology advances, these considerations are desirable
The system will also order to change.
Client hardware is client input / output (hereinafter abbreviated as I / O).
Device), CPU and memory for client, network for client
Consists of an access device. In terms of client I / O device requirements, standard input
The force device is, for example, a keyboard and mouse, or other pointing device.
Good. The client system is an interface to portable SD objects.
Also included. Smart card access device, PCMC as interface
IA ports, standard parallel or serial ports, floppy disk drives
It is interchangeable. Suitable color groups to support partial screen animations
Preferably, it has a traffic output. Speech synthesis and output is ABI client
Preferred for ant systems. Text-to-speech conversion is software or hardware
It is possible with either. If it is economically feasible, for example, an MPEG decoder
Full video with video uncompressed hardware and, for example, hardware assisted
Preferably, a voice recognition device is provided.
The ABI system is designed for special student groups, such as very young or disabled
It can also be adapted to special I / O devices appropriate for the loop. These include simple
Keyboards, touch panels, and VR devices.
The memory for the client is the resident OS component and the resident ABI execution software.
Dynamically loaded for software, SD objects, teaching materials, code
Must be sufficient to accommodate the segment to be High performance graphing hardware
High-performance CPU with hardware and memory
Good.
In embodiments where part or all of the ABI software is executed in a special language, c.
Help these languages with hardware or software. For example, the special language is JAV
A (Sun Microsystems, Mountain View, CA), JA
JAVA chips that enhance the performance of the VA interpreter are preferred. Certain embodiments
Internet access and HTTPV for ABI client nodes
2. JAVA high-end network adapted to zero or equivalent client / server protocol
Network products are possible.
Permanent data storage devices, such as hard disk drives, are
It is preferable to remove the client software by downloading it. This
In other words, low-cost "network products" can be used for student client computers.
Can be used as However, for clients with slow network access
In contrast, asynchronous downloads can be used. Read-only software to reduce startup time
A hard drive is used to bring or store software components in advance
Storage devices are preferred. 28. 4 Mega Software Use an 8Kbps modem.
It takes more than 20 minutes to download. Save on student clients
If the current known standard version control method, the latest software and material
It is only necessary to ensure that only metadata is used. When querying the server
If the element is found out of date, the current version is downloaded.
Storage capacity as portable media for preferred embodiment of SD objects
For example, a smart card with flash RAM or P
The CMCIA card and the microprocessor correspond to this. As an alternative,
A portable hard drive or floppy drive that can be
Can be used for storage. This data object includes the attached access method.
It is preferably about 100 KB, which is preferably about 1 MB or less. SD object
Is stored on the server computer, the access from other client systems
It is not remembered between sessions to allow access.
Client communication hardware can be local accessories or remote
It can be any of the accessories. For local access, the network
If you need remote access hardware and remote access,
Is required. The present invention is applicable to low-speed access through a switched telephone line, but 28.
8 Kbps modem or ISDN interface (64 or 128 Kbps)
Preferably used. This band used only audio and limited animation
Suitable for sessions dealing with materials. Other materials in this band
May require prefetching and caching. The present invention
Are also suitable for high-speed access, and T1 (1. 5Mbps), T3, ADSL
Talking lines, cable modems (several Mbps), and other high-speed access methods are examples.
is there. In this band you have full access to the material without restriction
is there. If economically available, fast access is preferred. Broader communication bandwidth
Agents can then appear in life-size.
Standard client software includes an OS and communication software.
The OS has communication capability and network access to the client I / O device.
It is preferable to have an interface that can
You. An ATM interface exists if necessary. The OS has a session with the server
Means for establishing security, means for performing file server services, and security means.
It is also preferable to do so.
The execution language of the present invention has several features related to ABI execution, maintainability, and extensibility.
It is preferred to have a signature. The degree of modularity provided by the execution language is
Comparable to the degree of modularity offered by object-oriented programming languages
Is preferred. Does the execution language perform dynamic loading over the network?
Provide a means to implement additional software segments during the execution of one program
Preferably. The execution language has access to all input devices and all output devices.
Preferably, means are provided for control in an advanced display object manner. Execution language
Preferably provide the ability to perform threading or multiprocessing. Departure
Ming is, to a lesser extent, in computer language, including assembly language.
Preferably it can be performed.
In light of these needs and current technology, currently preferred client systems
The system is a Pentium 120Mhz processor, 16MB memory, 1GB disk
Sound blaster compatible voice card with speaker and speaker, 2MB graphic
Diamond stealth card / Ethernet card / Communication with physical memory
28. Intermediate performance graphic cards such as communication cards; 8Kbps
With a modem, a standard keyboard and a pointing device such as a mouse
It is a BM type personal computer. The OS is Netscape 2. 0 or more and J
A network provided by a WWW browser capable of operating an AVA applet
Windows 95 with network services. Standard system and graphics
JAVA with a lath is the execution language.
5. 2. 3 server system
The functions of the server system of the present invention include executable software elements, school-
Includes raw data, database storage for teaching materials. option
As an option, an SD object can be stored. The latter element is heterogeneous and structured
Element. These factors are based on the reliability provided by Oracle and Sybase.
It can be stored in a local database. As a special data file
Can also be stored. Object Store (Object Design, Inc.
Arlington, Mass.) In an object-oriented database
I can remember. The OS system of the server node is the same as that of the network.
To access any database as well as any database selected
Must support the application server software. App of the present invention
Application database server software, database access and bar
Provides version control and downloads database elements upon client request
Is preferred.
Preferred server hardware and software are serviced simultaneously
It changes greatly depending on the number of clients. This number can range from 20 in one school to school
It can vary to over 5000 across the entire system. Number of servers and server cluster
Database distribution over the
It can be adjusted by means of knowledge. If you have an appropriate intermediate performance server system,
High-end Intel Pentium or DEC Alpha System with disk space
Can be configured on the stem. Windows NT is suitable as a server OS, and
Network access includes an interface similar to Netscape's server software.
-Net server software is suitable. The preferred database is the object
It is an object-oriented database called Store. In the case of this embodiment,
Application database access includes database access and versioning.
Use a common gateway interface (CGI) program that provides control. C
GI access program is C++The language can be run with
A suitable object finger that has access to the interface to the store database
Is a programming language.
5.2.4 ABI system security
Security and access control are additional client-server and implementation of the present invention.
It represents the requirement for portable media, which is an important part of the line. Security and access
Access control includes operational policies, security software, and security hardware
Is maintained by careful selection. This section describes these elements
Access and control, OS and network security requirements, language issues, yes
The portable SD object security will be described in this order.
In the preferred embodiment, the primary means of permitting and controlling access is a password. Pa
Seward's system administration ensures that user passwords are secure and easily guessed
It is preferable that this includes a change that is made periodically. The present invention is
Other access controls, including dynamic identification cards, voice and certain personal characteristics
Suitable for the means. Access protection is based on the user's password,
It is preferable to provide only limited system resources such as database and file. An example
For example, access protection can be performed in a CGI access program.
Client OS and server of the present invention are tested security levels
Is preferred. This base security offers a higher security level
It can be increased by various methods and means that can be used. Such methods and means include:
A dedicated network gateway that sorts outgoing and incoming packets according to their content
Observe system events for certain firewall machines, suspicious combinations
This is the surveillance software called Tripwire. In addition, encrypt
Protect sensitive and valuable data from unauthorized access by unauthorized persons
Help. Encryption in hardware / software is Rivest-Shamir
-Public key algorithm or data encryption standard by Adelman (RSA) method
It is provided in a known way, called a quasi-secret key algorithm. Executable code
For such examples of downloading segment and material data,
It is important that words refer to security presentations. For example, because of malice
Anyone can create or modify the downloaded code,
Perform illegal operations in the system or access restricted information from the server.
You can do it. In this example, much attention was paid to these problems, and
The JAVA language is preferred because it is being shifted. JAVA security
Examples of security methods include client system resources, especially file systems and network
Includes access restrictions to network connections and downloads software
To "block" local software and breach security
Bytecode tests are provided for testing code. ABI system
Any execution language that provides similar or improved security characteristics
Is preferred.
In addition, portable SD objects are not altered, corrupted or damaged in an unauthorized manner.
Protection is advantageous. Materials in accordance with the ABI system include multiple
Materials if available from ABI system or educational provider
Special care works to ensure the correct functioning of. These SD objects
Protection of the software is assured of the downloaded software, SD object
This is achieved by encryption and key management for the project.
Software validation includes registration and run-time access control procedures
I have. Software and materials are not
Registered with the ABI system registration function resident in the accessible ABI server system
Preferably. Prior to registration, the submitted software must be secure.
In other words, it is officially and informally that not to create an illegal or undefined system.
Will be inspected. As mentioned earlier, if the software is written in JAVA, the official security
Since the integrity can be checked, the inspection becomes easier. Also modify SD object
Are appropriate, i.e. all modifications are queried or updated.
Software to make sure that the fields reflect correct use.
Is inspected. When these tests pass, the software is given an identifier,
In its executable or interpretable form, to ensure identity,
A digital stamp is provided by a checksum or cryptographic hash function.
The system identifier is stored in the registry along with the digital stamp.
At runtime, the material or material from the provider according to the ABI system
When there is an access request for software, the SD on the client system
The object access control method executes the following check process. At first
This procedure provides a software identification to the registry and downloads it.
Generate a request for a registration function to prove the software to be downloaded. Sir
Responds that the software is not registered or authorized.
Then, the download request is denied. If the identifier is a valid registration,
The registry returns the digital stamp associated with the identifier. At this time,
Access control downloads software or material and uses a cryptographic hash machine.
Recalculate the checksum or checksum and compare the recalculated value with the registered value. Do not correspond
If so, the download request is denied. If both respond, the software
Assuming secure and correct identification, access control is
Set OK. Such access authorization is based on the software
Only for special components and if you have permission to read or read / update
Only access can be restricted.
In addition to software validation, access control, encryption, portable SD objects
Key management procedures work favorably. Portable SD objects are agents
Knowledge, temporary teaching material status data, optional education progress data
It is an important storage place for storing data, etc.
It is important that there is not. In order to achieve reasonable and effective protection,
The D object contains the student's password or other identification.
It is advantageous to include the installation means in a protected manner. This object is a client
When plugged into the client system, preliminary access control methods
The student has given the client system the correct identification
Make sure.
Second, the data of the SD object can be freely accessed by the client system.
Advantageously, when the data exists in an accessible form, it is encrypted. Therefore
In the case of an embodiment such as a portable hard disk or a floppy disk,
The object data is encrypted and stored on the disk. Specific access
It is partially encrypted in memory only on the law. Processing capacity alongside data storage
In the case of an embodiment such as a smart card or a PCMCIA card having a
Can be stored internally in the form of plain text. However, if the processing is done externally
, The data is encrypted. In external processing, backup of SD objects
Installation is required. For backup, the internal data is encrypted sequence
External stream, and this stream is stored in the backup.
It is called back again.
Encryption of such SD objects can be supported by existing technology key management schemes.
You. For example, a public / private key scheme can be used. The student's public key is
The system logon request is stored in the ABI system that processes it, and when the student logs on
Can be returned to the client. Private key protected in portable SD object
It is memorized in the form. In this way, students log on to the ABI system and
After the SD object is confirmed, both keys are available and encrypted as required
Or decryption is done.
5.2.5 Metering using ABI system
Each student who receives instructions from ABI on a particular topic will receive instructions, utilities,
Tee, on-screen agent interaction
Provided. Since the ABI system provides individual interactions,
What is provided is a unique mix of visual, audio and software elements
Consist of things. The hardware and communication resources used by each user
different. Therefore, the ABI system keeps track of the use of different elements of the ABI system.
Preferably, it incorporates traceable metering technology. This information is available to the element creator /
Can be used to determine payments to the provider and can be used as a basis for user fees.
You. In addition, this information is provided by the ABI system provider to the various components of the system.
Can also be used to determine the absolute and relative utilization of I am interested in this information
These include server hardware, application software, and networks.
Work, education and support, licensed equipment and on-screen agent animation
And providers related to documents, audio and documents. Finally, this
State that information can be used to monitor system performance and use.
Current weighing technology will be used to benefit ABI system providers
Does not provide a detailed method for The technology suitable for network distribution of contents is I
BM's Cryptope, Electronic Publishing Resources' DigiBo
Can be obtained from the box. The ABI system is a hardware component, standard software
Components, special application software components and supplied by various providers
Content element. The hard elements are networks and other communities.
Application link, server CPU, disk, and the like. Standard software elements
OS, database package, communication software, etc.
There is. The application software element includes a teaching playback engine.
Gin, scheduler, agent software, etc. The content element includes instruction
Materials, practical books such as dictionaries and encyclopedias, and on-screen agent animation
And voice.
ABI weighing includes the weighing utility software element, ABI Components
Components that tag all of the
You. The model for price and warranty is preferably provided by the system administrator. A
BI weighing utility software (abbreviated as MUS) measures usage and provides
Usage data during a session in the form of a "multi-definition usage model"
To maintain. MUS runs on the student client and system server during runtime
Resident. MUS in student client is executive software,
Agent software, a section with inputs derived from the material engine
This is the component function of the session manager. MUS in the server system
Component function of system manager software.
To facilitate weighing, each ABI element has a proprietary icon similar to the product barcode.
Can be tagged with a denification code. From server to client
As these elements move through the system and within the client,
Usage is weighed. The material engine in the client software is
Weigh content using material possession tags. Agent voice generation and visual display
To generate, use the data snip tag to activate the on-screen agent.
Track ownership. Session and screen managers
Keep track of clean elements.
The present invention relates to a method for weighing usage suitable for a particular component element.
Is suitable for any method. In particular, time, interaction, and unit
There are four methods suitable for usage measurement by packet and packet. Communication resources
To track source usage, each server implements a packet-specific method. This one
The method uses the transferred byte count to estimate the number of transferred packets.
It is preferable to carry out. ABI application software is
According to IP (system packet, instructional material, elf animation)
Keep track of the byte count transferred to the user. Network used
Convert byte counts to approximately equivalent packet counts based on the transport protocol.
It may be replaced. Alternatively, the byte count may be used directly as a metering means.
If there is more than one server, each server has its own summary of packet forwarding information.
Send to quantity utility server.
The elapsed time method is performed at the client. In this method, the student client
Screen manager said Teaching Materials, Elves, Dictionaries
Keep track of multiple simultaneous on-screen activities. In this method, the presentation
Monitor the elements of activity, i.e., the elements that perform the action or focus that the student inputs
Is more preferred. For a more limited alternative run, the student's connect time is
It may be measured at the place. Network saying disconnection or wrong session sign-off
To avoid problems, the server's system manager application must be
Poll student clients for session statistics during sessions or
You have gained additional and regular through client downloads.
Unit-specific methods are preferably performed at the server or client
No. The method measures what the client has accessed. For example, teaching materials
In this case, the client logs the completion of the exercise, while the server
Record specific lessons In case of on-screen agent activity,
The method keeps a record of each completed display, animation sequence, and audio.
Interaction-specific methods are performed on the client side,
Detailed interactions, such as the number of calls, completed responses and metal requests
It is preferable to record both the rough interactions, such as strikes. Book
Combining the method with the hourly or unit-specific method allows for interactive instruction
It will provide a relative level of bitness. For example, using teaching materials
Interaction-based methods measure actual usage, such as agent processing.
ing.
The use of different ABI elements is preferably weighed in a suitable manner. Above
The method is not uniform in the degree of the advantage, and there is a difference in the expression type. Graphic
Zainer seeks payment based on time spent on design, while
The signer will seek payment based on the percentage of lessons completed. Follow
Therefore, while the elapsed time method is preferred for graphic designers,
Are publishers and issues of instructional materials, types and authors of equipment materials, ounces
Used to record animation and audio creators of clean agent activities
Preferably. A packet-based approach is to access the student object database.
Access or application software, teaching materials, animation
Records the source of network traffic, such as downloading data snippets
It is preferably used for Preferred weighing method
Provide the necessary information to the user pricing model.
In the preferred embodiment, the system administrator provides a pricing model and payment model.
The present invention fits many of these model alternatives. A certain user pricing model
Based on the type of instructions available, similar to the price in the cable television industry
It is a flat rate system. Another model is often found in Internet access
Is based on connection time, as is typical for online database access.
It is based on the type and amount of information retrieved.
Table 1A shows specific models for payments to ABI system element providers.
Dell. Payments are based on metering data and allocation models. Four weighings
Selectively apply the method to different providers. "A", "b", "c", "d"
Is externally determined.
Table 1A Representative model and measurement information
5.3 Guidance interface
The ABI system has interfaces for students, teachers and administrative staff
You. Material and software developers may use specific ABI system interfaces.
Have a chair. Alternatively, this can be done in an independent system and then
Indexed components and load them into the appropriate database
be able to.
5.3.1.Student / system interface
This section describes the structure and design of the student / system interface.
explain. This description is based on a series of image display screens,
Is preferred. However, the present invention is not limited to this,
Implementing this design using another technique, e.g., audio output with speech recognition input
Can be
5.3.1.1Student screen example
When presenting materials, students must format them in accordance with the design principles described above.
View one or more screen-type screens. Screens include text, shapes, and animations
, Possibly with video objects displayed in sub-areas
Configured as a hierarchy of rear and subareas. Object is visible
Or to enable student input or interaction.
You may.
An important screen type is a task screen. The task screen shows homework,
Presents programmed steps, proficiency tests, and tasks like drilling
Used for materials that do. Table 1 and Fig. 3 show task plans suitable for elementary education.
9 shows an example of a surface part. The reference numbers in Table 1 are from FIG. one
Generally, in the system area 302, the session manager
Students can easily present ABI systems by presenting structured objects
Access to the key. In the data area 304, the description,
The presentation of objects including movement and movement is based on the presentation of material data and the sequencing
In the action, it is specified by the data designer. The document engine is run
Interpret these specifications and send the object to the display for display.
In the agent area 303, the behavior processing of the agent
A predefined parameterizable object that represents the
Format (including the resolution of the object parameters). All selected and
The output from a formatted display object is managed software and
Sent to the operating system and eventually presented to the student.
Table 1: Elements of the student screen display More specifically, the task screen shown in FIG.
A customizing area 305 is included. In the customization area, students
Is an objet given by an agent as a reward for his accomplishments
Project can be displayed. These objects are illustrated here
As with text, graphics or animations. The
Other parts of the stem area can be accessed as icons that symbolize "books on the bookshelf"
A file system toolbar 306 that displays functional files. The present invention
Applicable to other reasonable symbolic file system displays. Where, for example,
The book icon is a file that holds the student's personal files, educational materials in progress.
Files, e-mail files, and tools such as dictionaries and group activities.
File. Under the file system toolbar 306, students have access
There is a toolbar 310 for running tools. Shown here is the calculator
Icons for word processing, word processing, communication, and starfish (general purpose language tools)
It is.
"Starfish" is a visualization for semantic networks available in the ABI system
Tool. Semantic networks are typically semantically meaningful and
Consists of nodes linked to other nodes by one named link
. This starfish tool connects such a network for students with starfish arms
Nordlin displayed as
Visualize by displaying nodes in the center of the starfish's body along with the star. An example
For example, in a dictionary represented as a meaning network, synonyms, opposite words, etymologies, etc.
A node for each linked word could be included. Starfish dictionary
Displays one word on its body. Each selectable arm has a category
(Synonyms, antonyms, pronunciation, etc.). Click on the arm to
Display or speak words. Such tools provide a variety of knowledge structures for students.
Gives an integrated representation of the structure.
Schedule / calendar tools are important tools that are always available.
The icon 309 illustrated for this tool is a calendar part 307 and a clock part
Has 308 minutes. If you select each of these parts, the day schedule function
And the monthly schedule function is launched. These features are available for the student's next activity
Or the student has excessive time, or the indicated individual
The ability to select a location with
In Materials area 304, educational materials, tools, and correspondence materials display their contents.
You. FIG. 3 shows the third page of the illustrated mathematics homework. Educational materials, exercises
And a book of items that reflect current textbook and workbook conventions.
It is advantageous to simulate. In this case, section tab 312
Allows you to navigate to your homework book, and the Sada button 321
Enables students to navigate to homework books by Sada. Also available
A student action toolbar 317 exists. Speaking of homework, this
Includes submissions and, when authorized by the agent,
Requests can be included. It is advantageous to standardize the format of material pages
. The illustrated standardization includes header information 314, presentation 315, and interactive input.
It has an area 316.
Agent area 303 on the screen allows students to enter transcendental requests,
It also allows agents to synchronize or asynchronously transcend. Illustrated in Figure 3
The identified area contains a transcendence request button 320, and the student activates this button,
A list of currently available transcendental requests can be displayed. Student transcendence
, At any time, generally authorized by the ABI system. The request is
At the start, middle and end of the training sequence,
Can occur in group communications or on calendars
There is a potential. Agent transcendental response is individualized
It depends on the contents. Typical transcendental requirements are shown in Table IB
ing. As an example of content dependency, the request "Where am I?"
When it occurs during a lesson, a graphic display of the lesson is shown. On the other hand, the same request
If it occurs between lessons, the graphical representation of the previous lesson and the new lesson will be shown.
You. Agent software attempts to respond based on user intent
Infer the reason for the current request using its content and the previous request.
Table 1B: Typical transcendental requirements
Annotation of educational materials indicates that agent
Provides a framework for maintaining a position trajectory. Also, this same information
It is also useful to teachers for preliminary review and commentary. The rest of area 303
The agent responds transcendently, which is a multi-
It is important to have the media. Illustrated is a text message
318 and a video figure 319, typically including animation. Text to su
Audio output to peach or audio output generated from an audio file is also possible.
is there.
FIG. 4 further shows an example of an on-screen interaction between the material and the agent.
FIG. 4 shows a data area 501 and a screen of the computer display screen in FIG.
Only the contents of the upper agent area 502 are shown. Mathematics homework material, input selection
An item presentation 503 having a selection button is displayed. Student presses wrong input button 504
Was selected. At the time of this educationally important event, the materials are
Some messages generated
Send to agent. In the response, the student agent chose to be explained.
I chose. First, the text 506 of the rule committed by the student's response is displayed. This
The kiss is used by the agent in the event message to use it.
Sent to Second, the on-screen agent points to the wrong location on the screen
(505). This location was also sent to the agent by material. Third
The on-screen agent may indicate a higher error rate or increased
Comment on the pedagogical nature of the error made by the student in response to the error rate
The transcendental response 508 is presented. Further, the person 507 is activated to draw the student's attention. Yes
Fortunately, this person has animation, audio, and
Peach output can be included. Thus, the agent software is now
Input, the student's past input in this lesson, and over several sessions
Agents are important based on the processing of the pedagogical model of the formed student
Words, images and texts spoken to emphasize the educational matters
Incorporate kist displays and graphics and animations into the display of people
.
In ABI systems, other screen types are important. For example, the tool is a calculator
Like images, they can have distinct screen types suitable for their properties.
They summarize recently completed educational materials, announce status information,
Lists the choices of any material available. These choices are then adopted
Educational materials or any non-educational materials accessible to students (for example,
Credits, access to email, etc.).
5.3.1.2.Student action
Input by the student or other user of the ABI system is preferably a request,
Classified as Over Request or Data. Student requests may include input directed to the material,
Are inputs directed to the system requesting a particular action. Student data
, An input that responds to a system request for information. For example, a student request
Input to the system to start the calculator or submit the completed homework to the teacher
Input to certain materials to do so. However, entering numbers into the calculator
Data. The invention further provides a special type of data entry, namely, symbolic entry.
Is also applicable, in which case the student must select certain signs or symbols
Gives the input by Symbolic input allows the agent to provide a specific instruction to the student.
Request to report his impressions or ratings of breeding events
It is particularly advantageous when Transcendental requests are those that require a specific action.
Input directed to the event. For example, seek hints between current materials,
Student input to the Agent is a transcendental request.
The display formed by the present invention is preferably an application, response, transcendental response, or
Classified into questions. Applicable labels indicate available materials, such as educational materials or tools
Occurs when the system starts. Applicable indications usually occur in response to student requests
However, it can also be caused by system initiative. For example, agents are available to students
The system can be requested to make a tool. The response can be
Are all representations generated by the system. For example, in the response, the material presentation
And an indication of the adequacy or correctness of student input. Transcendental response
Are all representations formed by the agent. These are the transcendental needs of students
The request may be synchronous in response to the request, or
May be asynchronous due to an event sent to the client. The question is further
A special form of response or transcendental response that requires student input. Questions are personal
Negotiate with students in the form of dialogue, which is an integral part of leadership interaction.
Figure 5 shows the segments of student interaction and the systems that can occur during math homework.
An example is shown. This is how both the response and the request
And transcendental requests, and the agent has
Through observation of the current situation and contact with past student histories,
Better coaching students than in Germany (which only knows the current content)
Is shown. This display is individually applicable to the student's current and past achievements.
Students, preferably using real-life on-screen figures
Negotiate. The display from the ABI system aimed at the student is generally shown on the right,
Time elapses downward. A diagonal arrow like 401 indicates the tail of the arrow.
Indicates that the message leads to the message at the head of the arrow.
This illustration is derived from a math homework material that suggests that students will use the calculator.
Begins with answer 402. The student responds with request 403 and selects the calculator icon to request the calculator.
Request. Then, the calculator application 404 is driven and by the system component.
Is displayed. Data 405 is the student's input to the calculator tool and response 406 is the student's input.
Indicates an error. This response is obviously insufficient information and data 407
To the calculator that was repeated
Incorrect input. Computer tools turn event messages into student agents.
As it sends, the agent monitors the course of this interaction. Repeated and wrong
Upon observing the input, the agent intervenes with an asynchronous transcendental response 408.
Summarize the latest student input, This tool response is clearly inadequate and helpful
Help the student respond to the on-screen agent with a transcendental request 409 because there is no
Request. Agent's Synchronous Transcendental Response 410 corrects the student's latest error
Suggests a completely different approach to consider.
5.3.1.3.System response
The following general principles describe the system, material response, and agent transcendental response.
Guide it preferably. First, repeat the character or mouse click
If not, several displays will be created for all user inputs
. Second, the user has not questioned the current state of work. For example,
If the system does not receive user input within a suitably determined time, the system
, Preferably giving job-specific hints or suggestions. Third, all responses
Reflect the current content.
More importantly, aspects of system response include special classes of students
Must fit specific audience students from primary to adult education. This key
The coordination can be set by educational and administrative staff. One adaptable
An important aspect is the language level, the language of the system response, for example, the help service
The vocabulary and language, messages and annotations are preferably adjustable
. Another important compatible aspect is the type of agent person on the screen
, Which is preferably adjustable. The type of encouragement, the degree of jokes, etc.
It depends closely on the student population and is advantageously adjustable. In addition, the tools are also compatible
Is possible. Each tool is also valid or invalid for each student.
Advantageously. For example, email and communication tools are available in lower grades.
Can be disabled. Strict controls on file creation and deletion
Need to be controlled. Also, certain tools are different for students
It can have different degrees of complexity, suitable for the level.
In addition, certain ABI system components may have special and advantageous special features.
Has features. These will be listed later. Importantly, transcendental
The choice of answer should preferably be in terms of speed, accuracy and attributes specific to the type of material.
Student's past basics
It is formed in consideration of the line. Give more weight to recent values than to earlier values
Use the floating average function to improve the baseline of performance and timing
Can be formed. The timing of the transcendental response is preferably queried in the past
Student data objects that record the amount of help and past grades given
Based on fields.
Further, the pace of the transcendental response is advantageously content sensitive. For example, orthodox
Should be provided only if the error is repeated, or provided asynchronously.
Hints should be provided only after a relatively long period of inactivity.
is there. You should also take advantage of previous student interactions. Iterate for hints
Should be noted and should be addressed with orthodontic education rather than another tip
U. Encouragement, advice and hints speed based on ongoing grade records
Should be adjusted.
The actual content of the transcendental response is a parameter from the event message sent from the material.
By filing in, you can adjust to the current situation. Less than
checking ... The Educational Materials Interface Standard ("IMIS") states that
Are you in? When providing information to students in response to an inquiry such as
Is an important factor. The system then uses the information in the IMIS, for example,
"You are in the middle of a drill and doing fractions," replies. More information
The student's demands can elicit a graphical response. The response of this shape is
A more detailed level in a format similar to that presented by human teachers
Enhance the aspects of visual education by providing information. Shape used
The format of the method is based on previous graphical transcendental responses and schedulers / calendars.
Against the past use of such system components, such as tools, by such students
Individually adapted.
The structural information for the agent software to construct the graphical response is
Records, previous student performance, previous agent responses (including graphic responses) and
Derived from the scheduler / calendar. Marker request is for class type
Use general annotations and specific annotations for prerequisites. Temporal
The request will include a profile of the individual's performance on that type of material,
Use annotations for expected times.
A typical predefined graphical response template is a road map (perhaps a train or train).
And subway map shapes), charts, tables, figures and icon flowcharts.
It is. Colors to indicate relative levels of performance, urgency or element dependency
Can be used.
In responding to the request "How do I do?"
Indicates performance, yellow indicates satisfactory performance, and red indicates immediate attention is required.
You can do it. Similarly, a diamond shape for attention, or a stop
The shape of the icon may indicate its function, such as a hexagon.
Figure 12 shows one of the dialogues beginning with the student's transcendence request, "Where am I?"
An example is shown. Agents on the screen display transcendental responses, including a summary of student progress,
For example, create "You are in a quarter of a fraction addition class." next
Students may request additional information. Preferably, the agent on the screen is
Point to the location on the diagram and say, "You are here." The student then moves to the chart
Clicking on the element gives the agent more information. For example, execute
Clicking the box provides a transcendental response, including the next driven flowchart.
Will be offered.
Preferred calendar / scheduler response and its selection
Advantageously, the calendar scheduler can provide the following response: these
Is controlled by schedule data retrieved from the school / student data area.
And processed by a calendar / schedule tool. Preferably,
Raw data objects contain only personal schedule data for the student.
Contains. Calendar / scheduling tools and student agents
Schedule from both the school / student area and the student's personal schedule area
Data can be obtained.
1. Deadline for working on material in the system, or for a class excursion
Remind students of deadlines for outside activities, such as obtaining parental consent
Schedule reminder response.
2. Divide based on student background and given priorities and deadlines
Task sequencing suggestive response, suggesting the order of assigned tasks.
3. Timing information and this information as part of the work in the educational material
How long the assignment will take based on the student's past relative performance
Evaluate the timing evaluation response.
In one embodiment, the ABI system should be divided between students and the system.
Provide scheduling initiative. Configurable work schedule parameters
May, on the one hand, be able to start and end and limit any activity at will.
The student
Allows to have schedule control, on the other hand, the student schedules the system
Make it possible to study only these materials. These schedule parameters
The meter has parameters that control the tool and the student doing the given work
Includes options that are available and that students may perform background interpretation or
Required parameters are included. Important elementary parameters include work priority and
And deadline schedule values. Priority and data are both
Work with higher priority and faster deadline if not "off"
Is automatically scheduled for the student. If these values are "off," the student
Has administrative rights to schedule work.
The system of the present invention may also be implemented by a system, possibly a server system.
It contains a central list of activities that set the time saved in the system. These are standard
For generating and printing reports, or for groups such as spelling contests
May include a regular time for a broadcast message about the loop activity. this
Activities that have been timed match the list of activities that have timed, and
Schedule software to start the activities described in the list at the time stated
Can be performed by Such schedule software is UNIX
Similar to the "at" utility in operating systems
possible.
5.3.2.Teacher / Administrator-System Interface
When a teacher supervises a student's education, the teacher or his or her
Plays an important role in the system. The teacher uses the system to create an initial profile
Enter the student data object and the school-student data area
Students are assigned to subgroups, preliminarily reviewed, assignments are annotated and scheduled,
I will review and comment on the assignment of disappointed homework and review the summary report
Perform such functions.
In this setting, the student's teacher has a student data object and school-
Dominates important parameters in the raw data area, which in turn are agents
In directing the action of the student, the student agent will also
Agent. Teacher, School-Student Area and Student Data Objects
By initializing and supervising the parameters and customizing the material,
Customize the ABI system. Important teacher activities are included in the following list:
ing.
1. The teacher initializes important data in the school-student data and continuously
Dominated by
And now supervise the student's use of the system in a manner. For example, teachers are available to students
Govern access and level of competent tools, student changes agent's character
Limit what you can do.
2. Teachers assign, schedule, and prioritize student access to materials
To control the student's use of the ABI system. This is a school
-By teacher control over schedule subtypes in student data area
Achieved. For example, teachers have to complete tasks that must be completed on the ABI system.
Schedule, schedule non-system work, remove work,
Or you can change their priority.
3. Teachers can customize the materials available to students. Luci
The customization scope of the instruction includes the array, elements and
Changing eyes, choosing homework that students must complete,
Identify some homework assignment formats, such as discretionary reports
, Including sending messages to students.
4. The teacher's class management uses the ABI system email facility
You can be assisted by sending messages, reminders, hints, etc. to students.
This system can advantageously assist the teacher in homework management. Study
When students complete and submit homework, make printed copies for teachers and students
be able to. If the answer is given as part of the homework material, the ABI system
You can grade your homework. When a teacher considers homework online,
Teachers can give comments for students.
Also advantageously, the system provides the teacher with an overview for each student and class.
Short and detailed reports can be provided. These reports
Available immediately online, or printed for later review
be able to. As is known in the art, reports provide guidance on progress
And both current and cumulative data on homework
You. The report also addresses questions about student homework shortages and student teaching progress.
Sticky notes can be attached to the title pattern. In a preferred embodiment, these
The report was sent to the school server system by the student agent
-Stems from a database of student data.
In addition, teachers can be students. Teachers generally use the ABI system
Used in the procedure for customizing materials and in the teacher's class
You can benefit from training in researching special materials.
This training is advantageously directed to the teacher (or
(Similar to) is packaged as educational material. In this case, like the student, the teacher
Is a teacher data record of accessible materials, teacher progress and pedagogical characteristics.
Object training, and teacher training using this data object
Have an agent to guide the teacher and guide the teacher in using the system
. Teacher data objects, like those for students, are advantageously portable
You can save as a teacher data object.
In the ABI system, other stakeholders such as school administration staff, parents, and researchers are
Can play a certain role. The management staff is responsible for student and teacher data
Right to access certain data items in objects and other system data
Which means that they assign students to courses, assign students to teachers, and
Teaching characteristic standards that students must conform to to complete their materials and
Allows you to establish standards. In addition, this staff
Reports on progress, teacher's price, and the effectiveness of the particular material given,
You can receive it online or on paper.
Reports and questions
Generating reports from relevant or purpose-oriented databases is a standard
Program creation work. An important element of this work is the data that appears in the report.
Data selection (whether summarized or detailed, or both)
The way the data is presented, the format in which the data is output, the output on the screen or page
This is the layout of the data to be input.
Teachers and administrators request several types of reports. Regular reports
Are required to be made at regular intervals. These are student-
Vary according to the group by the class, by the class, by the class. They are also the Lord
It depends on the subject. Reports can provide a complete set of data, or standard limits
Only excess data can be presented / summarized. Some of these reports are
Meets required reporting and recordkeeping requirements, and sends some to parents. A
The BI system also provides teachers and administrators with standard questions and reports.
Gives the ability to create.
Where appropriate, parents should also be involved in one embodiment of the ABI system.
Can be. Student parents can get quick information about their children's homework and grades.
Data objects and school-student data area for their students as
May be given access to certain areas. This information is provided by their students.
Made available at home on the same client system that receives the homework and homework
can do.
Finally, educational researchers have asked AB to examine the effectiveness of educational theories and methods.
A certain access to the I system can be received. For example, they ask
Report on students using materials built according to the paradigm
By receiving it, the effectiveness of various educational paradigms in certain teaching content
It can be compared efficiently.
5.3.3. Education designer / system interface
Overview of designer interface
Materials, especially educational materials, are created by educational designers. Creation of material is harmful material
Can be performed on the system to be used, or can be performed on another system.
Can be. In general, educational designers create materials, which, for example,
Computer-assisted instruction, homework or stains as known in the art
Computer-assisted practice, such as simulation, working with several materials
Including computer-managed student educational work. About all materials
The student's agent will then send the finished session and acquired skills
-You have to know in the mat.
Details of the designer interface
ABI system is available to student agents to control presentation
And provide an environment to guide students in improving educational outcomes. This environment is
Present homework, evaluate responses, investigate requirements, and use tools such as dictionaries
Includes facilities to provide customized assistance and score unit master questions
It is. This system advantageously allows for traditional forms of homework such as worksheets.
, As well as new types of homework such as group-based homework, other than fixed length
For teachers, such as criteria based on dialogue rather than criteria or rules based on
Formats that take too long can be included. Advantageously, this system
The system structure includes existing guidance, including annotations and issuing agent event messages.
By embedding it in the material of the present invention,
It can be adapted to the form of guidance with data assistance.
All of the following creative information, when preferred, may be provided by the educational designer.
it can. The disadvantage here is that the teacher can only ignore the information if necessary
To Alternatively, the teacher can do various degrees of customization
Or may be required. In this section, “practice” refers to
Means unit.
Runtime conversion of material with text, graphic and animation descriptions is advantageous
To the methods commonly used for interactive multimedia creation software.
Done. Existing creative programs may be video programs or scripting languages.
Through multiple programming paradigms, multiple independent display object attributes
The gender and behavior are left to the author. For example, buttons or other selectable
In order to display the object, the user of the creation software must specify the position, size,
Attributes such as shape, color, and label, as well as selection by object selection
Specify characteristics such as the function to be performed.
The most widespread of the many available products is Macromedia
A's Authorware and Derector, Asymmetric's Toolbook, and
ImTech's IconAuthor. These paradigms are in place for their manufacturers.
And other authors (Sims, Authorware with Style; Sweari
ngton et al., Macromedia Director Design Guide; Hill, Using Multimedia To
olbook 3.0).
The process of creating instructional work, for example, defines work, defines each practice,
Judge raw input, define completion of practice, add annotations to agents for agents
Advantageously, they are described sequentially to include the following steps.
In creating the steps that define the work, the education designer must
Information, including initial guidance, is provided in a written format and, preferably,
Provide in a spoken format using different language required for Russ students.
Designers also have access to material sequenced in accordance with the selected educational paradigm.
provide. Teaching sequencing is suitable for interactive teaching with feedback
I have. Homework sequencing is in a fixed order; student determined order; required
Teacher priorities grouped into matters, important matters, or any group of matters
The order determined by the student to assist with the decision; and the individual's item subtype
Sequencing determined by performance against criteria can be included.
In the creative step that defines each exercise, the education designer includes:
Providing information advantageously. The designer must provide a name for this task and
Select the skills to be acquired according to the conditions and school system standards, and
You can track student performance on significance and give help, tips and corrections
To do. Next, the designer must specify the spoken and written formats.
And provide student guidance for practice. Next, the designer creates a shape for practice.
And creating text and specifying their display attributes
Specifies the presentation of the exercise. Next, the designer must provide acceptable user input,
Defines the force data type and the display area in which input is allowed. Finally, the teaching
Education designers provide hints. The hint is preferably the student's request or student's
Any hints provided for inactivity and overall inappropriate actions
Including the case given by the agent.
In creating the step of judging student input, the education designer should include:
It is advantageous to provide such information. First, the designer must ensure that the required input is complete
Define the criteria for being, the action (or none) for incomplete input.
An example of such an action is to indicate the completion of an omitted input. No.
Second, the designer must determine how the input is determined and the possible
Define correct, close mistakes, mistakes, etc. Finally, the designer can
Select the error response for the element or the whole exercise. These responses are uniform
And can reflect certain wrong answers. The error response includes
Includes retry policy and corrective path selection. Corrections are based on the results of the retry.
Can be given sequentially.
Determination of a response is in accordance with certain standards established for a particular implementation of the invention.
Preferably, it is performed. This allows agents to use all standardized resources
The student's pedagogical characteristics can be monitored in a uniform manner throughout the fee.
Therefore, the first step in determining input is, where appropriate, the type of data
, And possibly checking the range of the input. For example, adding a fraction
Checking that the fraction has been entered in response to the arithmetic problem. Mistake
Provide the appropriate feedback when the type or range of data
Can be obtained. One student input is the entry of one element of text or numbers.
Tree, move one display object, select one display object, or
Draws a line or curve (possibly surrounding a display object)
) Can be included.
The second step in determining input is the proper input in a standard error category.
Classification. In one embodiment, this is the pattern corresponding to the correct answer.
By providing the same. This pattern is
The right template for the right input, such as a plate or spatial template
Rate can be. These procedures are selected from the system library.
The pattern matching procedure performed should be performed to match the input to the pattern.
Can be. The output of the system adaptation procedure is advantageously limited to correct or partially correct
Number of standard judgments. The decision then guides the student,
To agents in event messages to apply pedagogical models of
Is done. The present invention relates to templates and pattern matching techniques known in the art.
It is possible to adopt them in order. The pattern consists of one or more parameterized texts
Template, defining the relative position of objects moved by students
Can include a spatial template, a selection template that identifies the pattern of selection
Wear. In addition, the space template can be used for outline areas on the screen, drawing objects,
Trajectory, maze traverse, and tool input.
Returning to the creative steps that define the completion of the work, the educational designer enters,
And provide information, including criteria for work completion. The material is homework for the teacher
Certain minimum completions may be required before submission is allowed. Final creation
The step is to attach additional notes to the material for the agent. This
These annotations describe the subject of work and practice, the classification of skills, and the sequencing logic.
It relates to the definition of the educational paradigm embodied in. It is an educational setting
Event messages for the agent, performed by the organizer or informed teacher
For the control of material sequencing.
Refers to control parameters set by the agent. So entertained
The annotations communicate various types of information to the agent. An example type is
The type of work, the subject, the elements of the subject covered by the work; similarities and difficulties
Comparison between exercises in the same homework by gender; which exercises were answered correctly
Subject prerequisites for determining whether a student has mastered or failed based on
Assumptions; system knowledge prerequisites; average and expected time to complete
Includes characterizations provided by schedule information.
5.4.ABI system software structure
This section describes the software described earlier in a more general manner with reference to FIG.
An example structure for a wear component is described in further detail. The following section
Sections describe specific components in more detail. The structure described here is an example
It is shown. The present invention provides another allocation of the functions of the present invention to different modules.
Along with the application, it can be applied to other structures. Such alternative constructions are known to those skilled in the art.
Therefore, it is easily designed.
In this section, we first start with the client software and data components.
Nent, as well as a conceptual hierarchy that reflects their interactions. next
The structure of the execution software will be described. Finally, the event
Rows and processing are described.
5.4.1Student client software structure
FIG. 6 shows the client software and data components, and
2 illustrates a conceptual hierarchy reflecting their interaction. The link shown is
, Indicates a fundamental processing call, or class dependencies between components.
At the root of this hierarchy is the operating system 601, which
This has already been described in connection with the preferred client hardware. Operate
A running system ("OS") implements execution languages and their classes, and related
Includes proprietary operating system along with function library with control
In. The next level is the execution software 602 ("ES"). This software
The wearer customizes the operating system according to the requirements of the present invention.
A collection of many components that can be extended if necessary. For example, all
Creation of OS work is handled by ES work control facility,
Guarantee materials that are accessible only to students. Also, this ES software is good
Providing better animation facilities and client startups
Control.
Session and screen manager 603 is always present on the client system
are doing. This component is generally illustrated by the example screen of FIG.
The screen is divided into main system component areas as shown in the
That is, the area 302 in FIG. 3 is controlled. In this way, existing in the system area
The student selects the icon to request that the ES initiate the indicated function
Before continuing to generate OS work,
Using the schedule / calendar 607, students can now access this feature.
Check if is allowed. The system manager is also a student
Provide access to what reward figures and animations are granted
Show. These functions are supported by the OS and ES object level I / O facilities.
Performed by calling the tee.
Accessible data on the client system is
6 is a student data object 611 for a student during the course. This object is
The student's agent model, the student's current teaching status, and the educational materials themselves.
ABI system data, preferably as described above.
Accessed from portable media. Or the student logs on to the client
Sometimes it can be downloaded from the server system. Preferably
This object is divided into components, including methods and data subtypes.
Only the components that are cracked and needed are actually accessed at once. two
The student data objects are mainly
Accessed and updated by agent processing functions 609 and 612.
In a preferred embodiment, school-specific data is stored in the school-student data area 6
Stored separately in 15 This data is good, as shown by arrows 608 and 614.
More preferably, ABI client system components other than the agent
Is accessed. In another embodiment, various subtypes or all schools
-Student data can be merged into student data objects 611.
The schedule / calendar component 607, like teachers and administrators
It is important for other system stakeholders to manage students. this is,
A tool that is always running, whether or not it is on the screen. Theory of activity
Student activities, represented by light, priority and deadline, can be
Enter the schedule / calendar of the school-student data area
Is done. Optionally, essential information is also in the schedule / calendar subtype
Can be entered. This component, as shown by arrow 608,
Nent uses this schedule / calendar subtype data as well as student activity
Refer to the estimated time to complete, which is determined from the student's past grades.
What activities, such as special educational materials,
To determine if it should be started automatically by the ES without live intervention,
Stored in raw data objects. Student gives a bigger initiative
If the schedule / calendar has been set,
To allow the student to create the work requested. This component is
When the student requests advice on what to do next
A list of prioritized tasks for the agent to present to the student
To provide It includes priority and deadline information, as well as educational materials and
Time data for completion calculated using the data in the
Use data.
These materials are loaded into the ABI system by the material engines 604 and 605.
Be presented. As explained above, the material data is only available for display output and student input.
Object, sequence logic control object display, object
When referenced by sequence logic while presenting a
For generating an event message for the The material data is
Single screens related to objects, logic sections, and single educational items
Or contains notes on the display of some screens. This material data is also
More preferably, the educational paradigm applied by these materials should be
Communicate and inform the agent of the causal control variable
Contains a special header or initialization entry with important annotations. Also,
Such a header or initialization message indicates that the material describes their educational paradigm.
Sent to agent when changing. The preferred embodiment includes multiple sources.
There is one common material engine that presents data 605. In another embodiment, the species
There is a specialized documentation engine for each class or documentation data type.
obtain.
The document engine 604 downloads the entry of the document data 605, and
Interprets logic, displays requested objects, and displays requested agents.
Refer to the embedded annotation that generates the event message to the event. OS and E
The standard facility of S uses the presentation of objects and any input as materials.
Used for printing. Input must be clear in the scheduling logic.
Processed according to details. In a preferred embodiment, the agent
Control materials by setting shared generic variables that the logic checks
Control. Such shared global variables can be stored in OS programs, such as shared memory.
Communication between processes ("ipc")
Can be made available by tee. The document engine fulfills these requirements.
It can be any program you want to run, especially the Macromedia Author
can be an extension of available commercial creation tools and engines such as ware
Wear.
In another embodiment, the material is separated into engine and data components.
Instead, each sample consists of an integral component. In this example
And a process similar to compilation is a single executable material component.
Create a new event. The present invention is directed to other implementations of materials that generate an agent message.
Responds to agent control according to the requirements outlined here
.
Agent processing consists of two components: the agent responding to events.
Agent action processing 609 for determining the
Is divided into agent behavior processing 612 that converts the user's representation to the student's display to the student
. As indicated by arrow 616, both components are
To access. In the preferred embodiment, the agent action processing is
Driven by rules and by events. Which rule in the rule table 160
Is also evaluated using parameters communicated in the material or event messages from the students.
Valued and retrieved from student data objects. These rules are for candidate actions.
And then evaluate the final set of agent actions from this candidate.
Value and selection, which is communicated to the subsequent agent behavior process 612.
Agent processing is also a comprehensive way to sequence and control material.
Set variables. A side effect of this process is to use information from material event messages.
Update the student data object.
The agent behavior process 612 is determined in the agent action process.
Build an on-screen agent display based on the actions taken. Preferred practice
In the example, this process is based on the behavior table 613. Pronunciation, text or
Voice, and emotions are selected from the table based on the final action determined
And refined using the parameters included with the action. These departures
Sounds and actions are sent to the selected agent person object, which
Uses the selected pronunciations and emotions to create an agent for the selected person.
Make a display. This process allows the data to be stored in student data objects,
A field that reflects the student's agent personalization choice (eg desired person)
, And in fields that reflect recent agent behavior
Illuminated and updated.
Communication material 615 is also shown. These materials are, for example,
Various groups such as guidance, group study with special materials, and group consultations.
Manage and provide resources for group activities. As indicated by arrow 614, these
Materials are preferably assigned to data sub-subtypes stored in school-student data 615.
Access.
5.4.2.Execution software
The execution software ("ES") includes an operating system
A collection of components that customizes the
ing. ES software has common facilities and special facilities.
Run the key. Examples of common facilities include work control, communication,
And I / O facilities; examples of special facilities include
Animation facility and client logon and start
Includes up-facilities. In a preferred implementation, the ES software
, Front-end, wrapper for available OS software components
Or as an extension. For example, certain facilities may have
Or implemented in C ++, using the Windows ™ graphics device interface.
OS interface, such as an interface or its extensions, directly. class
Other facilities like the package in Java (trademark) 1.0
Can be assembled using available execution language libraries, such as
. Still other facilities include data that resides in commercially available creative packages.
Provided directly as part of a software package, such as display I / O functions
Can be done.
Work controls manage the startup of system components.
First, schedule and prioritize using schedule / calendar tools
Checking allows the student to drive the required components.
Make sure it is allowed. Indirectly, student agents are not allowed to
Can be queried to determine if it is reasonable. Next, if
If enabled, this facility will provide the requested software from the server system.
Manage software loading and data object access. Most
Later, the work control issues a call to any of the OSs to
Start up the client. Work control also allows other systems to
Notify the system component.
The communication facility manages network communications and manages client and server
Or, even if the file server protocol does not exist in the OS, it is provided. This
Such a protocol may include URL name resolution and HTTP V2.0 in m.
It is executable software that includes sessions using major class servers.
All necessary network settings, including a wear server and educational materials server.
Hold the application. If you download student data objects,
Communication with the object store is maintained. The data fragment library
It can be in any of these server classes. In another implementation, this
Server can be on one or several physical server systems
You. Finally, the facility handles download and upload requests.
Handles all remote access requests, including:
The I / O facility is an input for object level display I / O.
Includes power and output display handlers. This display handler contains text,
Receives object level requests for graphics, video and audio and sends them to the OS
Forward to any interface supported by. Input handler
Receives low-level input from the OS input handler and passes it to the current screen
Process according to the format. In certain cases, it calls the output handler directly
And immediately feedback actions like highlighting or dragging objects
Execute In other cases, it is a screen object, such as an agent on the screen.
The I / O event messages in the appropriate format are
Send to Output handlers include system owner, location, characteristics, size, what
Some of the animation information, and whether the object is
Receiving the details of the input object presentation, and then
Update the ping and generate an OS request to display the object. This
Examples of object statements, such as
Selectable text along with the specific content to be displayed
Project.
Examples of specialized ES facilities include animation creation and client
It is a startup of the event. Client system supports animation
This is preferably a table that potentially invokes the available display modalities.
A linked and timed sequence, and another timed presentation.
You. The present invention is of any suitable
It can be applied to a serious animation facility, but a preferred facility
E presents a script-based interface.
The input to the animation facility is the object display command, object
The timing of the object display and how any authorized user input
Input details of what is to be handled and the type of event to be returned to the initiating system component.
This is a script that contains IP. Examples of display events include script branching and presentation
Or user input causing a break. The animation facility is
Receives scripts from other system components, for example,
Request download of required display objects from the library
Interpret the details and send requests to input and output handlers.
ES Startup Facility is a networked computer
Is described with respect to a student client running on the server. Startup is ahead
The same applies to other client systems, including student and educational designer clients.
It is like. As is typically the case, if the system
If the component is not present on the client, each component of the ABI system
Components when needed or accessed from portable media.
Must be downloaded from the server. The first step is the ABI network
Students who access any client connected to the network are included. Aku
Power on and start the system for this client.
Includes fewer computers requesting a backup. Preferably, the student user
The access may be, for example, at the client or
Standard intranet browser downloaded by the Trostrap process
By accessing the server with the system manager using
Start. The student logs on to the system manager and then
Authentication is performed by means such as a password or an identification card. Upon successful authentication,
The system manager downloads and starts the ES. Next, the ES
Starts the required communication session, including communication with the system server, and then
Manager software, agent software, and scheduler
/ Download the calendar tool software. Preferably, carry with ES
The student data object authenticates the student and the student data object data
Accessed from the media for the band. Or student de
Data objects are downloaded from the server. Next, the session manager
Manager presents students in a form that relies on student preferences in student data objects.
Present and receive input from the system area of the display. Then, schedule /
The calendar should be presented to the student with any material in cooperation with the agent
Or what you can choose from. Finally, Material Day
The engine and engine are downloaded, and the student session begins.
The person's presentation, or just the appropriate unique response, is downloaded from the server.
Audio and video display objects and refer to them when needed.
it can. These display objects, or data fragments, correspond to special presentations.
Can be linked to groups. In addition, these linked groups
Can contain small snippet of code that allows for a branched interactive short transcendental response
You. Therefore, one transcendental response includes an opportunity for student input and responds to this input.
In response, a net display object can be selected. Each of these groups
Are cataloged and referred to as a person who behaves in a particular way.
5.4.3.System event processing
The ABI system on student clients and on other clients is
And wait for timer input events, then respond appropriately to these events
It will be. This is a common current practice for building dialogue systems.
Is this. However, the present invention will be developed in the future to build interactive systems.
The key system components and the aforementioned
And their interactions as long as they can be presented in such future implementations.
It is possible to
Referring to FIG. 7, this section deals with system processing of input events and initial entry.
The consequences while the system waits for the next event from force will be described sequentially. This explanation
How system components interact with each other, and information and control
Provides details on how to flow through the system. Component here
A more detailed description of the components will appear in the next section.
FIG. 7 conceptually illustrates a control flow and event processing in a student client.
are doing. Generally, relevant data is on the left side of the diagram, and processing steps are in the center.
There is an I / O event on the right. As is clear from the contents,
The arrow inside is the data
Represents a reference or control flow. Control flow has a message
Information at the time of execution, and standard ES and OS system calls
At other times made by the out. In addition, this figure shows the student agent
It is directed to the processing of these interacting components. Session money
Those components that do not interact with the agent, such as jars, are
Can be built according to quasi-interactive techniques (eg, Petzold, 1996, Program
ming Windows 95, Microsoft Press, Redmond WA).
Thus, at wait point 701, the system proceeds to the next student input or timer.
-Wait for an event. This wait can occur after the system has processed the previous event, or
After the system starts up, it starts at waiting points 707, 713 and 717.
Upon receiving an input event, the ES I / O handler 702 causes other system components to
Whether the event represents an action without importance for the event
To determine. For example, an event directs the emphasis or animation of an object
It can be a student action that only causes a timer event to occur. Such an event
Can be handled entirely by the I / O handler, system restarts at 701
Wait for. The event is a student request for material engine 703, or agent 711
The I / O handler properly formats it when it represents a transcendental request for
And tells it to the correct component that owns the input object. That thing
When an elephant is set by one of the document engines or by an agent
If it represents an interval, it is formatted and sent to the request component
. In the case of group study, this event occurs on a remote computer system and
Transferred over a network line to reach the cull I / O handler.
This I / O handler sends the event message to the component to which it is directed.
Format to the format expected by the They are each
In the message, along with any input from the action, the student action
Include type or time interval. One input event can cause several event messages
appear.
Here, messages intended for Shiro engine 703 are considered first;
The message destined for the event action process 711 is considered second. FIG.
Shows two material engines, but sometimes one engine or more than three
Of engines may be present on the system. Of the existing document engine
Event messages regardless of number
Sage is passed on to the right engine. Document engine 703, educational materials, tools
And a plurality of read-only material data 704 corresponding to communication materials.
As indicated by arrow 725, these engines also
Access the control information determined by 711. This control information is
Refer to the method by replacing the page or the parameters stored in the shared memory area
Can be accessed in any convenient way, such as by doing
. This information will be used at the point of important educational
Control the document engine. Optionally, the data engine 703 may be configured to
And access to other remote resources available through the system network
Can be. The engines use these two input resources and, if necessary, three inputs
Use resources such as teaching lessons, homework exercises, teaching tools or joint educational content
Produces a presentation 706 to the student of the strike. This presentation is for I / O hands of ES and OS.
Use Dollar to generate the actual student display.
As indicated by arrow 727, the document engine also performs agent action processing 711.
Generate a message addressed to. Important points of education during presentation of materials
At the moment, the engine sends a message to the agent
Format. These messages also include the event type and related data (many
(Including minute timing data). One student input is
A number of agent messages can be generated. Wonder tree
In addition, the material cannot cause agent message maintenance. Therefore, ahead
Student action has no input objection for materials or agents,
Or if there is no educational significance for the agent, the system will
At the waiting point 707, the next student action can be waited.
However, if the message has been sent to the agent, the agent
The action process 711 is driven. Non-limiting preferred but in the examples
, This process is based on a table. From the policy filter table 708
The rules take into account the data contained in the incoming event message, and
Data on student past performance and student education model in object 712
It is evaluated in consideration of. For example, comparison with a student's history determines relative performance.
Needed to These rules suggest candidate agent actions
I do. Next, the rules and rules in the decision evaluation table 709
And the rules in the selection criteria table 710 filter the suggested actions.
To create a final list of agent actions. With two heads
As shown by arrow 728, these final actions are based on the student's current grade and
Update information in student data object 712 with data about movement
be able to. They are also available for materials as indicated by arrow 728
Control information can be created. Last but not least, action is
Display actions to display visual agent behavior
. This list of final display actions is sent to the agent behavior processing 716.
Incorrect visual agent behavior and empty list of display actions
It is possible. In this case, the system will provide additional students at the waiting point 713
Wait for input action.
The agent behavior process 716 is an on-screen agent that responds to the previous action.
To generate a unique display of a person, a pronunciation table 714, a display behavior table
715, and recent priorities and agents in student data object 712
The display action sent from the agent action process 711 is considered in consideration of the behavior record.
Process the final list of options. The final action is the parameters included in the action.
Select a pronunciation template to be completed using the meter. According to student priority
The person selected from the display behavior table uses these complete pronunciations to display
Object, and possibly an animation script or applet (a
pplets), which are sent to the ES I / O facility for final display 718.
Sent. Agent behavior processing also uses information about this current behavior
Update student data objects.
By completing all possible processing of student input actions, the system
At wait point 717, wait for the next student action or time interval.
5.5.Educational materials and tools
This section is preferred for educational materials, student tools, and correspondence materials
An embodiment will be described. In this example, these materials have a uniform structure.
Used by the documentation engine to properly generate display and execute functions
Defined by material data. This uniform structure, with all materials and agents
Allows for uniform handling of the interface between. In another embodiment, the example
Certain tools and group communications, for example, may advantageously have their own needs.
Keep agent interface
It can be implemented separately as a separate program. Such a constant tool
Files include calendars, dictionaries, encyclopedias, and group communications. Yet another
In an embodiment of the present invention, each educational material is provided with the necessary agent interface.
Could be a separate program that includes
This section first describes the general structure of educational materials, then
The following describes tools available on the ABI system.
5.5.1.Educational materials
In a preferred embodiment, a common source engine interprets specific source data.
To perform teaching and tool functions. Need to apply for other materials noted
Explanations will be given with reference to educational materials. First, if you look at the material data,
In a preferred embodiment, it has three items: presentation items, sequence logic and annotations.
Includes the main sections. No matter what is displayed,
Or what is represented as a display object that can be parameterized
. These display objects can be packaged with the material data
, Or can be downloaded from the server as needed. Annotations are
Contains additional data related to document presentation. These include, for example, preconditions
Includes links to relevant resources, student grades, and help and tips
You. Annotations preferably refer to material data and parameters from student grade inputs.
Formed from the template. The document engine uses annotations to
Generates a message to the agent, which forms part of the agent interface.
Contains. Sequence logic can be executed or animate specific material.
The interpreted code to be mutated. It is all data in a particular material.
Data, cause an ordered display of the presentation items, and follow the annotations.
Send message to agent.
Material data is advantageously grouped into multiple entries, with each entry
Represents the smallest item of the presentation, which includes several screens. These engines
The tree preferably has at least a header or initialization entry and other
Specialized in entries. Table 2A shows typical material header entries
But this is the first entry processed when the material is initialized
.
This header has some special features. System for header frame
Sequence logic generally consists of defining variables and functions. Comprehensive variables
Are shared between system components and are set by agents.
Sequence to be guided by control variables and agent control
Contains control variables that are referenced and tested by Flash. These variables are
If other parts of the agent interface are included, pacing time
Speed, seeding speed of new concepts, density of new examples, time-space of identification
Or difficulty can be controlled. Local variables are not
Available for Sequence Logic. Comprehensive drama function by sequence alley phrase
A comprehensive system function that can be invoked. In addition, automatic dictionary matching,
Checks or automatic encyclopedia matching can be comprehensively implemented and shared
You. In the Windows environment, generic functions are DLLs. Finally, the local machine
Functions are available locally to the sequence logic. For example, a chemical calculator
Rules, computer use can be a local function. As a further example, education
In the documentation, local functions are used to check and correct user input.
Useful as a score record.
Annotations in the header entry issue a material initialization message to the agent.
Let it live. These messages indicate, for these materials, what comprehensive
Any help, hints and tools are available regarding how they respond to variables
And, importantly, the educational paradigms used by the material.
Notify agents about im. Preferably, regarding this paradigm
The information is organized according to educational material interface standards. Seen below
No. Annotations should include requirements and requirements for all materials.
And additional information, such as references to other materials and texts.
Wear. Finally, the presentation item can be, for example, an introduction screen.
Table 2B shows typical entries processed during legitimate material presentation
.
For this entry, the presentation items are for displaying materials. Sequence
SLogic is responsible for variables and other information in the material data and any student input.
Is generated in consideration of the above. Finally, any annotations are
Changes in parameter sets, student performance data, student errors, and other teaching
Produces agent messages that report information useful for growth. Also, the annotation is
Information specific to this frame, such as expected difficulties and timing, is also provided.
Can be included.
Now, let's look at the document engine.
Request software and download material data requested from educational material server
Is to load. Next, it processes the header entry and creates a comprehensive variable
And send an initialization event message to the agent. Presentation
Once started, it interprets the sequence logic on the first frame for execution
Or call. It proceeds from this frame and finger the sequence logic.
Activate other frames as directed. Finally, when the sled ends,
Any stop message commanded by the client is sent to the agent and the client is
The material is deleted from the ant.
In the preferred embodiment, all of this material is implemented similarly. Educational materials, tools
Most differences between documents and communications materials are due to different comprehensive entries and roles.
In the presentation item and sequence logic including the cull entry. All materials are
, Start of material and
Stops and generates agent messages recording student performance and errors
Expected to have annotations to do so. Preferably, this information is an educational material
Reported in a standardized manner according to the interface standard. See below
thing.
5.5.2.tool
The ABI system provides a wide range of necessary and
And can be adapted to any student and teacher tools. For primary education,
Good tools include certain common tools and communications, or collaborative learning and materials.
It is. For commercial education, other tools may only be preferred. Schedule
Le / Calendar tool allows access to materials according to student schedule
And is preferably found in all embodiments.
The counsel in this section is geared toward implementing for primary education. Real
There are no restrictions on the tools that can be used for rows.
5.5.2.1.General tools
Common tools preferably include school-students, including progress level and teacher permission
Exists within the form selected according to the data in the data area. one
One common tool is a calculator, which is a simple four-function calculator to a complex graph.
It can have forms that vary up to the calculator. Other common tools include
Pel checkers, thesauruses, word processors, encyclopedias, and dictionaries
Language tools like are included. Each to suit different progress levels
Different levels of language tools can be given. In another embodiment, the word
The word tool can be combined with the "starfish tool", which means that the user
By placing a particular word in the center of the de, then selecting the appropriate arm of the starfish
It allows you to get word definitions, pronunciations, matches, synonyms or antonyms. other
A common tool is a word processor, probably a writing and drawing tool.
It has a drawing mode given as a multi-level set. Available to students
Writing and drawing skills can be selected by students and teachers. Most
The latter common tool is link maker, which consists of teammates, sequential learning,
Provides various types of memory exercises, such as ordered sequential learning and mnemonics
. Finally, add additional tools to the fixtures to meet special educational requirements
Can be. For example, a map tool can be added for a geography lesson. student
For the project of
Encyclopedia tools and network survey tools can be added. Study
Study Buddies (trade name) is the use of keywords and operators.
Instructions on the use of the tool, such as for use, can be provided.
For commercial or industrial training, specialized tools can be added.
5.5.2.2.File system tools
A preferred general tool in many embodiments is a file with student access.
It is an il system. In many cases, including primary education, given to the system
Complete browsing and access to file systems is a disadvantage
Could be As a conclusion, the present invention is a student system
File system front-end that restricts browsing and accessing this
Or providing a file system tool. This special tool
, Implemented advantageously as part of the session manager, not as a resource
. Upon implementation, a customized icon file representation is displayed on the display screen.
It is managed as part of the stem area.
One embodiment of such a file system tool is a book on a bookshelf (each of which is
Section, each section having a page).
Present the file system. Books that correspond to file dictionaries are available to student users.
Opened when the icon is selected. Students can select a tab by
Alternatively, you can move from page to page by selecting the next page, last page, or other buttons.
And navigate through the dictionary book. Students will probably find new pages and sexual
Interact with the selected page or file of the book by opening the option. Ma
Also, students can close the book. Most needs for elementary purposes
A single bookshelf with several specialized books is sufficient. More advanced
Students can create multiple shelves with new books and create pages and sections from book to book.
Permission to cut and paste the application. book of
Pages, files are preferably presented with the material that processes them. For example,
Text or graphic pages created by the user are driven by a word processor.
appear. Homework and instruction pages will appear with appropriate material.
5.5.2.3.Schedule / Calendar Tool
Schedule / Calendar is an important tool, preferably always present
You. That is, when the ABI system starts a material, the student
Allowed and
Accessed to confirm that it is scheduled. It is a schedule supplement
In response to transcendental requests from students seeking assistance, a comprehensive function by the agent
Is accessed. It's also a calendar tool that looks like a student desktop
By using icons, students can also access directly. access
Once done, the tool learns the calendar book so that it can be viewed in several ways.
Display raw.
In this section, we will first look at schedule / calendar data, then
, Schedule / calendar processing will be described. Schedule / Calendar
Data is a subtype of the school-student data area. Optionally, the student's personal
Schedules can be included in student data objects. Generally,
This data includes the following files for each scheduled student activity
.
Scheduled activities and optionally recognition messages;
Activity priority;
Deadline date and time, or continuous activity with regular requirements but no completion date
Definition of motion;
Links to materials for the activity, which can specify the criteria for completing the activity
For one student's activity, this is typically a special educational material;
For group learning activities, also provide a list of students in the group and other communications
May be present in calendar entries;
Features of the activity, for example, this is entered by either a student or a teacher
Is this completely marked by the student or the system?
Or;
Activity status, maturity status, and any required report submission status.
These example data, sufficient to define the scheduled activity, will be provided by the teacher
Or enter by students alternately. Entry by teacher
When protected, it can be protected from changes by students. Data entry is
Preferably assisted by a teacher tool with the appropriate screen format
. Optional activities can be entered by the student if permitted by the teacher.
The schedule / calendar tool is commanded by the teacher and provides a range of schedules.
Allow students to initiate joules. These initiatives are documented
Allowing students the freedom to schedule as they wish
Fixed order
Can be extensive, up to demanding schedules / calendars
Wear. In the preferred embodiment, this is the deadline date / hour (D), reference priority
The initiative parameters in the school-student data, including the degree (P), are
Is achieved by specifying Next, the schedule / calendar is D or less
Automatically schedules all tasks with a deadline and priority of P or higher.
Settings. By changing D and P for scheduled work, the teacher
Can achieve a specified range of initiatives.
The schedule / calendar processing is performed by the execution software, by the student,
Alternatively, it can be called by an agent. As explained earlier, students
At the beginning of a session or after you have finished using certain materials,
A calls the schedule / calendar tool, and first, the completed work is complete
To mark an activity and then find the activity requesting a schedule
Next, the calendar data is referred to in consideration of the initiative parameter. This tool
Finds only one activity in the schedule required by the calendar,
The requested activity is started. If more than one requested activity is found
, The tool initiates high priority requested activities, or any required
Ask the student to start a new job. If there is no requested activity, schedule
The calendar / calendar tool learns the next task selection through the session manager.
Allow to raw.
Schedule / calendar tool has no system area for students to display
Can be called by selecting the schedule / calendar icon
Wear. When called in this way, the tool will open the student calendar and scheduled
Displays activities in a variety of formats, ranging from monthly overviews to details of personal activities
. If permitted, the student can enter any item or mark item to complete
Can be made.
The schedule / calendar tool also asked, "What shall I do next?"
Called by an agent when it receives a student transcendence request
Can be done. This agent has completed the required and scheduled furniture paths.
Students' grades and student data objects received from
Based on the average time required for each task obtained from the material header, each
Determine the expected time to complete the work. Considering this combined information
, Agents expect their completion
Depending on the schedule, a list of activity schedules can be presented to students
.
5.5.2.4.Communication tools and group study materials
In a preferred embodiment, the ABI system is integrated into the rest of the system.
Contains embedded communication or group study materials. Other tools and resources
As in the case of the fee, access to the communication materials is controlled by the scheduler / calendar
Given by le. Communication workgroup assigned during student calendar
And is scheduled, the calendar preferably includes the names of group members and other
Contains communication parameters. These materials are driven by the scheduler
Then, the communication group is started. Alternatively, the student may select
Thus, it is possible to voluntarily request the formation of a communication group. Students are required other
If you do not have any activities, the scheduler / calendar tool
Can be allowed. Alternatively, each special communication material is also preferably a teacher
Controls the type of communication allowed and the parties allowed to communicate, as set by
You can also have special access controls to
In the same manner as other tools and materials, communication materials are
Have a source. When activated, they send an initialization event message to the agent.
Send, the comprehensive control variables they will sense, the educational paradigm applied
Identify available hints, help and other communication parameters. another
In some embodiments, this educational material interface standard allows agents to identify
Communication-based studies that allow you to control these materials with
Includes special categories for During the correspondence study, these materials are
Raise event messages at important times.
This allows the communication material to be completely incorporated into the ABI embodiment. Furthermore, good
In a preferred embodiment, the communications material is implemented in a manner similar to other materials. Primarily
, Each communication material is special to that communication material or group study form
Have communication work. This communication work is provided by the OS and ES.
A special kind of communication or group can be
Manages network interfaces for activities and through the ABI system
The communication function is given as a comprehensive drama function for access. Second, this
Functions refer to the presentation items and these comprehensive communication functions as well as other materials.
Generate sequence logic and event messages for agents
It will be made available to students through special material data, including the text of the document.
In another embodiment, the communication material is independent of the material engine and possibly
It can be a program that forms part of the relevant communication means,
Generates event event messages internally. In any of the embodiments,
Works written in either the ABI execution language or a special purpose communication scripting language
be able to.
Special communication material in the preferred embodiment can be group study or shared on material.
Email or message exchange linking student groups for the task
, And provide forms of collaboration such as contests by rules. Each of these
For the rest of this section on group study or forms of communication
Will be described.
The first form of group study performed by correspondence materials is e-mail and
Newsgroup. These can be used by the teacher to change schedules and materials.
It is useful to send such information to their classes and to communicate with absent students.
Useful to trust. The teacher also exchanges information between teachers or
You can get help for stems or other issues. Students can use this form
He can get help and advice, especially from remote sources, using
Can communicate with other teachers and study or share interests with other students
Can be. Email and newsgroups are easy as described above.
Can be captured. Then give access to these features and
Material data that generates a Gent event message is created.
Student links are another form of group study performed by correspondence
It is. Students in sessions with different clients may have various illustrated activities
Can be linked together for Such activities may include audio or text
Simple conversation between kisses or when using a word processor to create documents
Each student has a similar role, or a simulation or game
Involve collaborating on specific materials that have different roles as in
I will. Other activities of the linked student include the participant's position in the virtual environment,
Includes group activities that determine their role within the activity. Link student groups
A final example of an activity to do is perhaps a spatially coordinated operation running on a server system.
It is a harmonious activity whose participation is controlled by the business. An example of this latter activity will be updated later.
This is a spelling contest rally described in detail.
In a preferred embodiment, the student link includes the following steps. First
Step
The step is for one student to recognize the other students to be linked. This guru
Group in the schedule / calendar entry for this activity
The teacher decides on the special communication access control for this link work activity
Can be. Second, a link must be established between students to be linked
Absent. These links are a single server communication that receives and delivers messages
Material work can be. Third, local and comprehensive activities are determined.
Must be done. Local activities are only visible to the active user.
It produces power. Comprehensive activities produce output that is visible to all linked students
Is what happens. These comprehensive activities link each student's input to all linked
Communicating with other students, sharing information between all linked students,
Link group of students to create information together, and
Storing the collected information can be included. The fourth step of link formation is
The orderly disconnection from the linked group.
Opportunity formation can be performed in other ways. In all implementations, phosphorus
Communication tools and resources for affected activities will be in one of the ways described above.
Thus, it is integrated with other components of the ABI system. A simple implementation is
An icon and a message area for each student linked to each student's screen
A. Alternatively, there may be one or more shared material areas
it can. Communication is through a single server connection that connects all linked students
Delivered. The implementation of more advanced link formation is a multi-user dangen.
-user dungeons) ("Muds").
And this allows the user to interact with others or each of the elements in the room
It contains a set of virtual shared traverse spaces (referred to as "rooms"). MUDs
Have different roles for different students to access different system competencies
It is especially preferred for such group work. For example, one student
Raw is a recorder with write access to group notes
And another student has access to the body of the relevant data
Can be a base expert. MUDs also focus on special topics and flows
Communication in a "room" with secret stories about the formation of a dynamic newsgroup
It is also useful for teachers.
Another form of group work performed by the communications material is structured resources.
Link shape
It is good. Structured links, where students have different or structured roles
An important example of success is an educational contest. An example of such a contest is Superior
This is a gathering for the children, and a specific example will be described here. In this example, the spelling collection
The meeting is managed by server communication materials work called the server spelling assembly task.
This is preferably done on the participating student's client system.
It runs on a server system that communicates with the Calspelling rally task. general
The server spelling rally task is a local spelling rally task for students.
Initiates a spelling rally by accumulating connections and then
Mediate the spelling rally by controlling the
Give a premature end. Local spelling rally tasks, spelling rally materials
Provides the communication means that the data accesses or requests, which
Is scheduled or selected to invoke a spelling rally on the system
You. These materials also send event messages to agents, and
Controlled by the agent. Alternatively, the local spelling rally task
Program to conduct a spelling rally with no data
Can be
More specifically, the spelling rally task performs the following steps. Spec
The ring rally server work is started at the teacher's request or the system
Automatically started by The list of qualified students is selected by the teacher
Or student data, including standard interests in class members and spelling gatherings
Automatically determined by server work based on the data in the object.
Teachers can schedule spelling activities for individual students,
Can be selected by the student. Hope students enter spelling rally
The local spelling rally task is started by the ES and the manager
Is returned to the server. If there is no response within the specified time, you must join
Is determined. For student data objects, this is the first
When you indicate that it is a Pelling rally, an agent in the server
Thus, teaching and warm-up sequences are recognized for students. Enough
When qualified students attend a spelling rally, server work will continue and
If not, send an end message to participating students and end. Each local
The spelling rally task is for the other player and his
Input indicating
Get the pace. Next, the spelling rally begins, server work is graded
Words to be spelled and selected from the list of words
Broadcast the name of the user to be broadcast. Each local work is preferably done on screen
Asking agents for speech and words as appropriately expensive pronunciation
Repeat the sent words. The spelling rally material is the student's local age
Inform the event of student progress and grades in the spelling rally. Sir
The bar work accepts input from the specified user's local work and broadcasts it
. The server operation determines and reports on the accuracy of the completed response, and
If correct, remove the student from further spelling requirements. Student spelling
When leaving a rally, server activity is notified and the player's log
Local work to update their workspaces. husband
In each case, the student's priority for further spelling gatherings was checked and the student
The priority data in the data object is updated. Only one student remains
Server spelling rally task ends the game and reports the results
I do.
5.6.Agents and agent interfaces
Agents are an important component of the present invention, and
Events, agent interfaces, agent processing, and agents
Compatibility is described in more detail in this section. Agents are various
Data on student performance and data on student pedagogical models
It has a student data object containing data. Other system components
Clients prefer to control agents and guide students evenly.
Alternatively, it has an interface to the agent. Agent processing
Has two phases: agent action processing and agent behavior processing.
Has been split. Finally, agent compatibility in another preferred embodiment is discussed.
Will be described.
5.6.1.Student data object
One student data object created in the ABI system for each student
This is a storage container for data about the student. This student data
, A fixed data that defines the student, and a composition that describes the interaction with the student system.
Long data, the latter including at least current and past grades and students
Contains data that defines the agent's view of the agent.
Preferably, the student data object is a portable student data under student control.
Stored in portable media such as In this example, a portable student day
Object is plugged into the client system and checked for access.
When a student is identified. Furthermore, while the system is running,
Or access the morphological student data object indirectly through an agent.
Each element in the software of the material for which
Available before the service is given. Alternatively, the student data object is a student
Downloads from the server system when the client system accesses
Can be loaded. In this embodiment, the software activation and the
Is advantageously performed. In either embodiment, the student may receive
Have access to any client system to prepare for instruction
You.
In certain embodiments of the ABI system, a school or other education provider may be a student.
The data associated with the can be kept in the school-student data area. This de
The data may include special courses or learning data such as educational progress data, school schedules, etc.
Contains school-specific information and is relevant to school data retention and privacy policies
Therefore, it is retained. School-student data is sent to the message generated by the agent
Therefore, it can be updated and sent to the school server system. Also agent
Responds to, for example, a scheduled transcendental
You can consult this school-student data to guide you through the application. another
In an embodiment, this school-student data is stored in a student data object
be able to. This is for primary or secondary education, where students are in only one school
It may be advantageous when entering.
For simplicity, but not limiting, the student data object
The following description of the contents and operation of this is in accordance with such alternative embodiments.
In the attached diagram, the data submitter that can be stored in the school-student area of the appropriate embodiment
The suffix “(S)” is attached to the type or field. Preferably all fruits
Data subtypes and fields that are part of the example student data object
Has a suffix “(A)”. In this subsection, this latter
Data is closely related to the agent student model and agent processing.
Therefore, it is referred to as agent-specific data.
10A, 10B and 11 illustrate the structure and dynamics of the student data object.
Drawing
Is shown. FIGS. 10A and 10B show the student data optionally including school-student data.
3 conceptually shows a structural example of a data object 1101. This is a structured data
An object comprising a data 1102 and a method 1103 for accessing and updating the data.
Project. Both agent-specific data and school-student data
Generally, comprehensive data 1104, material related data 1105 including tool related data 1106,
It is divided into current lesson data 1107 and log data 1108.
Comprehensive data defined as meaningful information throughout the ABI material is
, System data, agent behavior priority data 1109, agent student model
Data 1110 and subtypes such as schedule data 1111 are included.
System data includes student identification, student password, access rights, progress level,
This includes registration of services. Such information is typically school-student data
. Both agent behavior priority and agent student model information are
This is event-specific data. Agent behavior Behavior priority data 1109
Related to the multimodal behaviors generated by the
Includes student-defined priorities for agent behavior. Student priority
Gender determines the visual appearance of the agent (race, gender, attire, or lack of visual appearance
) Can include options related to speech behavior and text production
Similar options can be included. Overview of past agent behavior
Is used to help select reasonably changed future multimodal behaviors
. Agent student model data 1110 is a term that models the persistent behavior of a student.
Eyes, which agents use to personalize interactions with students
You. Such data items include material retention rates, hint validity, and favorable
Can include praise. Further data types in the agent student model
May include a measure of student intelligence, temperament, personality style, and the like. A measure of intelligence
For example, a measure according to Howard Gardner's multifaceted intelligence is:
Many aspects of a student's personality can be identified. Individual style is right / left brain
It may include intuition / form priority, such as priority. ABI client learns
The data objects that occur when interacting with students and as the student grows
Project updates give students agent conformity. Finally, schedule
Data 111 is homework scheduled by the teacher or education provider.
Related to the student and cannot be changed by the student, typically
Raw data. The data for each schedule item includes the deadline,
Warnings, and priorities.
The course the student is currently enrolled in is for materials that provide guidance for this course
Has another data-related data area 1105. Agent-specific data and school
-Includes both student data. In the illustrated example, this latter data sub
Types determine the purpose and standard that students must meet in a particular course.
Including standard and reference data (usually set by the school system)
Includes journey data that establishes fulfilled objectives. Such information is typically
School-student data. Information on student progress, grades, and use of tools
Is typically agent-specific data. Progress data is stored in the materials
And contains data that requires playback of the material at an earlier point in time. Grade data 11
12 relates to student performance over several classes in the material,
Grades, graded weighted moving averages, grade patterns, use of hints, use of retries, and
And any necessary corrections. Such performance data, for example, average
And that using weighted moving averages has improved student performance, or
Allows the agent to determine if it is dropping. Tool data 1106
Is an essential part of using system tools such as calculators, dictionaries and word processors.
Likewise, but includes more abbreviated data. This data is usually
It contains only journey and performance information.
For example, in the case of a reading course, the agent-specific data is
Includes speed, level of vocabulary achieved, and recognition of complex sentences
be able to.
The state of each class presented by the educational materials is collected in the current class data 1107.
Which is preferably agent-specific data. This sub-tie
The loop is created when the lesson starts and is deleted when the lesson is completed. One
In some embodiments, it may be a measure of performance in short terms (eg, error rate, error rate).
Weighted moving averages, use of hints, and retries), and at short terms
Measures of interim potential (eg, time to complete a lesson segment, and
Agents can save characteristic information in educational materials.
Working area (eg, parameters used to form a multimedia presentation, and
Class coach parameters 1113). Lesson coach parameters
Give feedback to educational materials, and their presentation
Used to allow individualization according to the performance of These para
The meter is governed by the teaching modality adopted for the particular educational material.
The new concept's milk rate, presentation time pace, example density and reinforcement ratio
Can be included.
Finally, the student data object has a link to the student log 1108.
This log is preferably stored on a server system outside of the student data objects.
Schools stored-student data. It is a data object update method (this is
Updated by a message generated by the agent)
Is done. In accordance with school data retention and privacy policies, logs are
All messages entered in the agent process and all messages from the agent behavior process
Save all actions. Preferably, this data is collected from teachers, administrators and parents.
Used to create reports for. It is also the creator of educational materials
And used by educational researchers to improve their educational materials or
Student behavior and available in logs to develop teaching modalities
A detailed inspection report of the system response can be used.
With its carefully demarcated and functionally defined interface, A
The BI system can easily adapt to new modalities and
, New materials can be easily installed.
Student data objects can also access, update data, and query data.
Includes matching method. These methods may be advantageous in that their accessed data
Depending on the function type of the data, a special application programming interface ("A
PI "). As described above, those who access the API
The law identifies students attempting to access portable data objects,
Check the software before generating any student data object requests.
And recognize. The illustrated update method 1114 has two components, an event trie.
Includes gar type 1115 and action list 1116. Confirmed and recognized
System components have been updated to student data objects.
Requesting agent processing, the agent updates the update event type and
Send a message containing the list of relevant parameters to the object. Update event
To find the trigger event type that matches the event type,
Will be investigated. One or more methods that have a matching event type
Using the parameters in the message, all the
Implemented by performing actions. Each action was supplied
Update the data elements in the student data object using the parameters.
Prior to any update, the update method will execute the rule, for example,
By avoiding this, it is advantageous to ensure that updates are generally reasonable.
You. An event typically causes a change in several student model data elements
Generally, multiple actions are associated with each method. example
For example, update events related to the use of a tool may include related tool data subtypes as well as
Make changes to related educational material subtypes. Furthermore, when the class is completed,
The implemented method is to transfer student data from the current lesson subtype to all permanent
Data types.
As a further example, at the completion of the lesson, the agent student model data 1110
Parameters such as "hint validity" are also updated. This "hint effectiveness"
The parameters are accessed for use, including agent decision evaluation. Event
One method related to the type “End of class” is the method exemplified below,
Update the "Effectiveness" parameter. Performance parameter 1120 "Use hints"
To determine if an update is needed. If hints provided to students
If so, the “current lesson log” 1105 has two parameters, “hint effectiveness”.
Components, i.e., "Hint Effectiveness-Before First Trial" and "Hint Effectiveness
Gender-after first trial ". These two components are
Holds a column of values used to calculate a weighted moving average. In another embodiment,
A more complex formulation of this parameter is used, hint effectiveness
Give a more detailed analysis of. That is, each of the two components is
Sub-components for rear, hint types, and other teaching aids
Can be divided into
For data elements including special students, various means to enter
Therefore, it is more preferable to classify peers into student data objects.
This includes student comparisons generated from school-student data on the school server system
An agent that responds to the message and performs the appropriate student data object update method.
Gent can do it.
FIG. 11 shows how a typical student action event is a student data object.
Update
FIG. The update message 1201 indicates 1206 that the agent process
Sent from the component to the student data object and update the student model
. The update event type is "practice performed" and an example of the relevant parameters is shown in 1202.
Have been. In this case, the method 1203 with the trigger event type “practiced performed”
Implemented by performing four related actions. The first action
Update the associated data element in the tool data subtype 1106. second
Action should preferably send an information message describing this event to the server system.
Update the log 1108 by sending it to the stem. The third action is the current
The temporal potential data element 1205 in the lesson subtype 1107 is updated. Finally,
The fourth action is the student performance data element 12 in the current lesson subtype 1107.
Update 04
Need to determine values for special data elements in student data objects
The identified and recognized components of the ABI system
Query a student data object requesting a specific data element
Do it by sending a message. The query method for the data element is
, Retrieve and return the desired value. Such inquiries are mainly sent to student clients
Performed by an agent on the system. School-Student Data Server System
In a preferred embodiment, stored separately from the student data objects on the system,
Such queries are handled directly by the query and report generator.
It is done in contact.
A further aspect of student data object behavior is the portable student data object.
Includes data backup and student data object initialization. Reliable
Portable for certain confidentiality and integrity, especially in case of loss or physical damage
Student data objects are backed up on a back cup system
Is advantageous. In addition, such backups can be used for portable student data objects.
It is desirable to protect the privacy of the information in the site. Therefore, the hard disk
Or in the case of a portable medium such as a floppy disk,
A copy of the data is sent to a backup system for storage. Smart mosquito
For tangible media on a card, an interface can be provided,
Take the stored data out as a coded stream for backup storage.
Backup should preferably be for educationally sufficient events and local session termination.
It is performed with sufficient granularity, such as Student data objects stored centrally
Objects are directed to the objects in the database where they are stored.
Backed up according to the facility.
In addition, new student data objects are advantageously initialized. This
And that the educational material has the benefits of an agent who already knows about the student
And a time-consuming and possibly monotonous initial agent model
The construction process can be greatly reduced. When teaching,
Dell is refined and sharpened as described above. Such an early
Conversion can be accomplished in a number of ways. First, students can be personal or teachers,
The parent or other person who is knowledgeable about the student can use the agent's educational model or
Estimates of the parameters used in the raw recognition model can be entered directly
You. Second, model parameters are given to students prior to any instruction.
Can be derived from Such exams are based on the initial student data object
Can include standardized tests of student abilities, as well as those specifically created for
Wear. The latter includes an IQ test for student abilities and ABLE (trade name) for adult abilities.
) Test, Thorndike Test ofTe
mperament) (TDOT; trade name). Special IQ test to which the present invention can be applied
Is the Stanford-Binet (Trademark) IQ test and
The Wechsler (trade name) IQ test.
Special initialization for certain special student data object fields
Can be arbitrarily provided. Reading skills are well known in teaching technology.
Measurement and initialization according to standard reading and vocabulary tests
can do. Many intellectual properties, right / left brain priorities, etc.
By a person with knowledge of or a personality assessment of the student
Can be scheduled.
5.6.2.Agent / Document Interface
The structure of the interface between the agent and the material is described in the ABI system.
Important. It is an extensive guide where one agent guides one student
Allows you to control the material in the enclosure. Agents are responsible for the student's pedagogical characteristics.
This is achieved by retaining the model in an advantageous way, but the agent
Refer to this characteristic in various situations to determine the action. This section
This section first describes the general procedural structure of this interface, and then
Preferred about interface content
Describe the model. This preferred model is based on the teaching material interface standard (
Here, it is called “INIS”).
Communication between the agent and the material is bidirectional. The event containing the parameter
, To be sent to agents by materials during educationally important events. In response
Agent sends comprehensive parameters that control the material and
Returns a message confirming the proposed action. The material is
In environments that require a coordinated display, it is synchronized with the agent
And communicate. For example, when a student requests help or hints,
Need to get agent's permission to give help or hint synchronously
And In other environments, the material asynchronously sends information messages to the agent.
Send to Such non-simultaneous agent inputs and possible outputs are
Can give a spontaneous appearance to the system.
The agent / document interface can be configured in any convenient way to
Can be performed. For example, it is a clear message, shared memory, rear
Builds on procedural calls to socket interfaces, or other technologies
be able to.
Comprehensive parameters set by the agent to control the material
More preferably, the material sequence logic determines sequences that are educationally important.
Is the state variable referenced by The meaning of the state variables for which special material is sensitive is
Established when initializing the material according to the specifications in the header material data entry
Can be Examples of such variables limit the availability of help and tips.
From simple flags to control, introduction of new concepts, density of examples or speed of identification practice
, To more sophisticated parameters.
Communication from materials to agents is controlled by annotations in the material data
. Annotations include the type of event, the parameters associated with the event, and the
Includes terms sent to you. Annotations are sequenced in the material data
Driven when logic is encountered. These are two classes of annotations, "point-like"
And "toggle-like" annotations. Pointy annotations indicate that they have been driven
Is evaluated exactly once. Toggle-like annotations follow
Evaluated at each input event, until deactivated by annotation.
Annotations vary according to the material. Some materials, such as simple email,
Annotate
Not included. Note that the tool documentation only indicates the correct or incorrect use of the tool.
You can include a comment. Most educational material data contains several types of annotations
In. In general, the events generated by these annotations will have information similar to:
Send report: number of retries, fluency drill, speed measure, percentage correct
Measures of performance, such as the number of trials and trials, the division of practice items into similar sets, and
And a measure of the relative difficulty of the item.
Table 2C is an example of the types of annotations generated by typical educational materials.
Table 2C: Annotation types
5.6.2.1.Agent / Document Interface Standard
Student agents generally act to give students guidance and presentation
Books in a way that can be controlled in a personalized way to match the educational characteristics of the student.
Embodiments of the invention use the educational material interface standard (here called "IMIS").
It is preferred to use According to IMIS, messages generated by annotations
The details sent to the Gent will depend on the particular educational paradigm adopted by the materials.
And preferably in a standard format independent of the specific content of the material.
In addition, materials are not intended for this standard.
Preferred to adopt one set of restricted and defined educational paradigms
. Finally, the agent sends the associated processing text in the student data object.
The rules referred to in the table and performance data are structured according to IMIS standards.
Preferably. This allows IMIS to provide independent materials from a student performance perspective.
Agent
IMIS is not restricted to a particular set of educational paradigms. Suitable for the intended student
Any set (or sets) of standards in La Dime can be
Can be adopted. The standards adopted are educational psychology and acoustic education programs.
Preferably, it is based on the Kutis principle. In the following, we follow ice suitable for primary education.
The present invention will be described below. The paradigm described below is not restrictive.
Examples of educational paradigms
Table 3 lists examples of educational paradigms, also known as teaching modes.
Table 3: Examples of educational paradigms
Each of these educational paradigms preferably differs from agent to agent
Treated differently in response to descriptive information and student performance data. For example
Expect a correct response sequence in fluency practice. On the other hand,
The correct sequence of responses in the practice exercise is commented by the agent.
May be worthwhile.
Examples of paradigm classification
The IMIS implementation standardizes these educational paradigms according to three pieces of information.
To be: the content of the instruction, the format of the instruction, and the most specific
Is the subject area. ABI system specifies any number (or zero)
Although applicable to the material, the material annotations should preferably have all pieces
Should be specified for agent flexibility. If zero is specified,
Agent actions become independent of the educational paradigm.
The instruction content is a special mode of instruction that is presented to students by materials. Guidance
An example of the content is as follows:
Table 4: Examples of instruction contents
In each of the instruction contents, the material is the instruction format, the second component of the IMIS specification.
Nent can be adopted. Examples of instructional formats are as follows:
Table 5: Examples of instruction format
Finally, student performance is preferably used for course-level reporting, so
It should be preserved for the subject areas to be worked on. Thus, for example
The third component of IMIS is subject areas such as mathematics or reading
.Example of agent data standardization
The IMIS provides these three pieces of information (in the guidance) that characterize the educational paradigm adopted by the materials.
Agent action processing according to
Standardize related system tables and data. In the following explanation,
Standardization of annotations in documents, standardization of data in student data objects, and
Gent action processing
This section describes the standardization of cables.
The annotations in the material are standardized according to IMIS as follows: Class, practice, ma
For each item or item, each sample is a standard set of teaching paradigms or fingers.
Adopt the conduction mode. Parameters sent to agents in event messages
Is determined by the content of the instruction and the format of each instruction.
The following table shows the sequence of annotations for the Prerequisite Review educational paradigm.
Associated with the agent action processing that each annotation sends to the agent
Includes example parameters.
Table 6: Examples of annotations for consideration of preconditions
The aspect of these annotations is to provide information about the student response room
In this embodiment, it is given by the correct a priori probability. For example, two
Choosing the correct answer from the choices is a factor of 0.5 if the choice is made randomly.
Has prior probabilities. Filling the blanks accurately is a clue during practice
If not, the probability is as small as chance.
Advantageously, with the given teaching content and given teaching format
Annotations containing parameters should be saved as templates in the library
Can be. Advantageously, annotations are required during material initialization and during material processing.
It is available in these libraries to generate special messages.
Therefore, the education designer
These libraries are used to obtain annotations suitable for the teaching paradigm of the material being created.
It only needs to be examined.
Standardization of student data objects according to this IMIS implementation for primary education
Store student performance data according to teaching content, teaching format and subject area
This is easily achieved by: This allows the pedagogical characteristics of the student to be
It is possible to take these characteristics into account when making general comparisons throughout
Wear.
The final components of IMIS standardization are agent action processing tables,
These are a policy filter table, a judgment weight table, and a selection rule. Document
Event messages from the
Inform the current value. These values are based on the conditions and features contained in these tables.
Because these parameters are available by evaluating the performance, these tables
Substantially correspond to specific instructional content and instructional formats
Can be divided into parts. There is considerable overlap between the parts of these tables
Therefore, the number of rules does not increase. Also, the current subject area is
To separate tables for subjects that can require special processing
Is also available. In addition, the IMIS standardization sets out comprehensive variables in the material.
More systematic and effective use of mechanisms used by agents
To These variables facilitate the adaptive adjustment of the teaching parameters. These changes
The number is based on the current educational path indicated by the current value of the content and format of the instruction.
The setting can be made more effectively in consideration of the laddim. IMIS also said, "I
Where are you? To give students information in response to
Useful. The system uses the information contained in the entity in the three-part information.
For example, reply, "You are in the middle of a fractional drill and practice"
can do.
IMIS Another example of agent enabled by
In another embodiment of the agent action process, the policy filter table
Table and the judgment weight table (these are the types of instruction content and instruction format).
-Provides a simplified "Intelligent Guidance Agent" for mats)
It can be enhanced by other techniques derived from Noh. Therefore, the action table
Customized rules and features included in the enhanced software
It can be a module, but it expands the agent,
We also need to communicate rules or neural networks.
It is built on technology such as a production rule system provided. Such additional
Modules can be used, for example, to create complex patterns of students
Would be able to find out. Additional artificial intelligence methods are agent software
Since it is embedded in the software, it is possible to add new annotations to the annotation repertoire.
Wear.
5.6.3Agent action processing
Agent processing responds to input events by displaying an on-screen agent table.
Agent action processing to determine the display action and display it on the student's display device
It is divided into agent action processing for transferring actions. In the preferred embodiment
Agent action processing is driven by events based on rules,
Gent action processing is based on tables. This section and subsequent sections
A preferred embodiment of the division of these agent processes is described.
FIG. 8 shows the agent action processing in detail. This processing is performed by the I / O hand.
Input events or educationally meaningful messages from educational materials
Is sent to the agent software.
It is started when it is done. The agent software receives the input event message
The display action that activates the agent display.
Into a list, and update the student data object 806 as shown by arrow 815.
Set new important side effects and teaching material control parameters indicated by arrow 816
Has important side effects. Certain input events are associated with these outputs and side effects.
Can be generated entirely or not at all
It is possible.
The agent action process proceeds through three steps. That is,
Event filtering, candidate action weighting, and display
The choice of action. Similarly, each of these steps is a rule in the correlated rules table.
Represents a rule. These rules include relationships, functions, and operations, all of which are input parameters.
Data. Input parameters are stored in the appropriate input event message
Consist of data or appropriate data stored in student data object 806
I can do it. In particular, as indicated by arrow 815, the following part of the student data model
The field from the type is referenced. In other words, the current lesson partial types and teaching materials
Subtypes and student model subtypes for agent teaching. Eger
Other implementations where the data interface and data are configured according to the IMIS standard
In the example, the event input parameter is the current educational parameter adopted by the teaching material.
Contains parameters that characterize the im. Use these parameters to browse and
You can select the rules applicable to this paradigm for operation.
Returning to the agent action processing step, the first step is the event
Filtering 807 refers to the policy filter table 803. This step
The steps are described with reference to Table 7, which is an example policy filter table.
Table 7: Policy filter table The first row illustrates the general policy filter rules, the following rows are the example filters
Illustrate the rules. General rules have conditional and hypothetical propositions. Conditional proposition is 1
The above condition PnIs the Boolean equation B (), where each condition is the available parameter
Function. Default parameters in rules are parameters from input events
More overwritable. Hypothesis is agent action type "type", age
Event action subtype "subtype" and zero or more parameters xnSquirrel
It is. The type is the main mode of agent behavior, for example,
Mode
And the subtype modifies its behavior, for example, "for student pace".
I do. These parameters provide additional information used to compose the utterance, eg
For example, a student spent completing an item or the name of that item
Provide time. Each rule is likely to be a result of choice during the
Or as a result of selection according to the IMIS education paradigm parameters.
Or invalid. The processing of filter rules is first done for each
Evaluate the effective boolean, and second, for each such valid and true equation,
Put the proposition and its parameters into the list of candidate actions. Candidate action
The list then proceeds to the next processing step, action weighting 808. Study
Raw data objects also contain data specific to the current lesson's subtypes and materials.
Data subtypes are updated, if necessary, with data from input event messages
Is done. For example, at the end of an item, the achievement needs to be updated.
The action weighting step 808 refers to the decision weighting table 804, and
A numerical weight is assigned to each action in the supplementary action list. This step
Are described with reference to Table 8 which is an exemplary decision weighting table.
Table 8: Decision weighting table
The first row illustrates general filter rules, and subsequent rows illustrate example filter rules.
Illustrated. General rules have an index and a weight function. index
Is a pair of type and subtype, and the hypothesis proposition is a zero or more parameter with a value between 0 and 1.
Parameter xnIs a weight function. Each rule is a choice of choice during the initialization of the teaching material.
As a result or as a result of a choice according to the IMIS educational paradigm parameters
, Can be marked as valid or invalid. In the list of candidate actions
The process includes, for each candidate action, a weight having a type and a subtype matching the type.
Determined by selecting rules and assigning weight functions to available parameters
Re
The assigned action is assigned a relative priority between 0 and 1. In this way, the weather
Numerical weights are assigned to all candidate actions on the supplementary action list.
The list of weighted candidate actions is then the last processing step, a
Proceed to action selection step 809.
An action selection step 809 refers to the selection criterion table 805 to select an input candidate action.
Select the final action set from the action list. This step is an example
This will be described with reference to Table 9 which is an indication selection criterion table.
Table 9: Selection Criteria Table
Is this selection criteria table a list of available methods for candidate action selection processing?
It is composed of The selection criterion determines the calculated weight, and possibly other parameters
Used to select one or more final actions from the candidate weighted actions.
You. Exemplary selection criteria are illustrated in the last two rows. Selection during the initialization of teaching materials
As a result or as a result of a choice according to the IMIS educational paradigm parameters
It is expected that one criterion will be effectively marked. Valid criteria is zero or more
Apply to the final action above. Some final actions performed locally
As shown by the arrow 816, by setting the control parameters,
Give control. Other final actions are, in particular, the age indicated by arrow 815.
Field on Student Data Objects in Partial Types of Agent Education Method Model
Can be updated. The remaining final action is display action list 8
02 is a display action for proceeding to the agent action process 02. Student data objects
The event is updated to record the selected display action.
The action process takes two incoming events: "More difficult than LIM"
An input event of the type “Item finished” and an input event of the type
Considering the processing results of the two input events of the vent, the example rules of Tables 7, 8 and 9
It is illustrated with reference to the rules. Applying the example filter rule from Table 7 gives two candidates
Action is obtained. One is (congratulation, diff) and the other is (congratulation, diff).
ulations, done). There is no other example Boolean equation to evaluate truly. next
, The example weighting rules from Table 8 help select and evaluate the correct weighting function.
More simply applied. The resulting example candidate action weight is (congratul
0.8 for (ation, diff) and 0.5 for (congratulation, done)
Attached. Finally, one valid example selection rule from Table 9 is applied and one
Select the final action (congratulation, diff) of.
The preferred embodiment illustrated here does not include rule propagation. In other embodiments, the art
To adopt more advanced artificial intelligence programming techniques
Can be. For example, events using rule propagation and general production rule systems
Can be converted to an action. Neura as another applicable technology
It can include runets, predicate logic, etc.
5.6.4Agent behavior processing
The agent action process converts the display action into a student output display. Suitable
In the embodiment, the agent action processing includes the input display action list and the input display action list.
A file of student data objects that describes the
Of the possible emotional expressions based on the current and recent agents
Select from a table of embodiments. Further, in a preferred embodiment, the agent behavior process is
Embedded in a display script or applet sent to the I / O handler
Either a script with correlated data pieces of sound and animation
Live. In another embodiment, no intermediate script is used and action processing is real.
An I / O handler command is generated at the time. This section is for agent lines
Action processing is described. The first describes the tabular data structures used, then the processing
A description will be given regarding the steps.
Generally, the agent behavior process includes two steps. First, here
A message displayed or spoken by an on-screen agent, called an utterance
The message and its emotions are selected according to the input display action. Second, departure
Talks and emotions are sent to suitable human objects, where animations, graphics
It is integrated into one complete display, including fixtures and audio. This display is
Preferably, it is displayed as a crypt and sent to the I / O handler. For action processing
Here, the selected emotion is an important parameter. This sentiment means
Characterize the figure. For example, a "congratulatory" type utterance is a "congratulations"
”To“ encouragement ”, which is an improved but less than average response
Correlates with extreme emotions. Agents' emotional aspects on the screen
Should be expressed as one or more people and students that affect
Reacts strongly to the meter. Known in the field of film animation
Inject emotions into animations to create attributes that resemble real human beings
Can be given to the image. These attributes are important and can improve educational outcomes.
Because of this, the virtual tutor image of the ABI system attracts students. Also,
Recent emotions and the degree of emotions selected in the student data object
To remember student preferences for parameters like presentation and presentation
Therefore, the agent's behavior processing is learned over one lesson or several lessons.
Can display lifelike images that are lifelike and clearly talkable
You. Emotions correlate and further characterize speech intent. Emotion is virtual emotion expression generation processing
Is selected as part of the utterance generation processing to be used for The utterance generation process is
Depends on event and student data object types, subtypes and parameters
Agent student model, student pedagogy model, and recently triggered
Including Therefore, the selected emotions and the generated visible emotional expressions are
Respond to the characteristics of the teaching or respond to the student's mode of intellectual and mental action
Is desirable.
Returning to the utterance details, utterances and correlated emotions are optional from the table hierarchy
Generated by selecting. This hierarchy generally has many choices for each level.
Choices, giving diversity to the aspects of the agent. At the top level of this hierarchy
, There is a table of utterance templates 908, which are indicated by the action type and subtype
Is done. In general, many utterances for a given action type and subtype
There are templates and correlated emotions, instructions are added to the action list
Parameters and additional parameters of student characteristics from student data objects
R
Obey. For example, utterances and emotions may vary depending on the pedagogy employed, student grade, and student preferences.
Is further selected according to the
At the next level of the utterance hierarchy is a table of named slots,
Are parameterized phrases, in other words, using input parameters
, A function to respond to a phrase. Speech templates are named
Includes slots and immutable words and sounds. When the utterance template is evaluated
, The slot having the specified name is selected from the slot table. In general,
There are many slots with fixed names, and these slots are further
Further finger according to the user parameters from the
Is shown. When the slot used for the utterance template is selected, the slot parameter
The meter is transferred from the utterance template. Another embodiment of the present invention is a speech generation table.
Hierarchies with tables of additional types at a given level or a given level of the hierarchy
Applicable.
Example Table 10 shows an action type of “congratulations” and an action subtype of “results”.
Small segment of the utterance template for the test-type paradigm
I have. Table 10 shows the student grades obtained from the student data objects for these utterance templates.
Figure 7 illustrates additional indicating parameters for the plate. further,
Each illustrated template includes parameters for grade, number of correctly answered questions, and total number of questions.
And a slot named “Performance Slot”.
Table 10: Illustrative utterance templates
The utterance template table has a number of utterance templates that are suitable for a number of educational situations.
Is desirable. The number of desired mold and submold combinations is at least about 500
It is desirable to have 10 to 100 response utterances for one combination.
The desired utterance template table has at least 25,000 entries
. A smaller preferred table has at least 5,000 entries, and a mere preferred table is
Has at least 50,000 entries. In the embodiment of the present invention, the usage frequency is low.
Utterances produce fewer candidate response utterances without compromising the naturalness of the system.
Have. Therefore, this invention is applicable to a 1,000 entry speech table.
You.
Illustrative Table 11 shows the slot for the slot named "Performance Trend-Slot".
Part of the lot table, any of which can be used in previous templates
You. The illustrated slots evaluate their input parameters and yield phrases.
For example, if the last slot has a numright of 9 and a total of 10, then "90
The phrase "cent" results. In addition, slots are conditions that control their applicability.
Includes In this example, it is the fifth component of each entry and the first
Only the lot has a condition that is not equal to zero.
Table 11: Example slot entries
Slots were used to create final, generated utterances of considerable diversity.
It is. Therefore, the slot table has at least as many entries as the speech template table.
Have Preferred slots have at least 5,000 entries, and
The preferred table has at least 50,000 entries.
Final display of agent object on preferred screen used for utterance generation
It is generated from a display mode table 904 having a hierarchical table data structure similar to the above.
At the highest level is an on-screen agent action that includes one or more casters
It is. At the next level, a library of modes of emotional expression dictated by emotions
Correlates with each character type. Exemplary emotion types include: sad, objective,
Delighted, happy, disappointed, announce, remind, cheer, improve
Let, example, prompts, tips, jokes, and train. Generally, each emotion is
It has many possible aspects, which are furthermore the parameters that appear in the action list.
Data and student data objects to indicate utterance generation. Emotion table
The current embodiment is structured as a script containing named emotional expression objects.
Is done. These named display objects are optional
Determines time, including voice, audio, graphics, or video display
Animated display or branched display can be specified as an option
Script included. In this case, branching depends on the student's response to the indication.
Exist. The lowest level in the preferred embodiment is the individually named display
There is a subject. In the case of a slot, each named object is typically
There are several parameterized illustrations of the These examples indicate the display mode
You will be prompted according to the same parameters, and then use these parameters to display
generate. Another embodiment of the present invention is a further level table for a display generation table.
Or it can be adapted to a hierarchy with a table of a further type at a given level of the hierarchy.
The example table 12 is a part having a character type suitable for elementary education.
Table 12: Exemplary on-screen agent actions
Agents on the screen should be diverse and attractive
New The character types are specially recognizable, popular and diverse
It is desirable to include the figure that was given. Character type table has at least 100 choices
It is desirable to have at least 50 characters
It is desirable to have a type. A library of modes of emotional expression has many
It is desirable to have an aspect. The desired number of emotions is at least 50 and one
Desirable because it is desirable to have 50 to 100 response modes to emotions
Like library has at least 2,500 entries and 5,0 per character type
It is more desirable to have 00 entries. A fully realized ASI system
Can have a preferred embodiment library with about 125,000 entries. This
A number of more popular characters have a fully structured aspect library
Libraries may be less in situations and non-popular characters are more limited in the library
It is. In addition, the number of character types is the most popular or student type.
Therefore, it can be conveniently limited to only the most suitable one. Therefore, this departure
Akira is applicable to libraries with a response mode of about 1,000 entries.
When implementing the present invention, the actual contents of the utterance table, emotion expression table and library
It is important that the content is sufficiently original and fashionable to attract students
It is. Therefore, this content is not intended for artists, animators, writers and other
It is desirable to be made by creative talent. Sound, voice, animation,
These elements, such as graphics and video, are collected in a library of data pieces
And stored in the archive. In addition, these tables show the display of agents.
Extensible and versatile so that it is not repeated infrequently
It is desirable.
Returning to the process of generating a perfect agent emotional expression aspect,
The steps are described with reference to FIG. The first step is to generate an utterance
906, this step receives an action list 901 as input. Departure
The talk generation step depends on the action list parameters, especially the type of action
Utterance template according to the student's grade from the
Indicate the plate table and obtain a candidate utterance template that responds to the current situation. Candidate
If no is found, student preferences are relaxed in a predetermined order until a candidate is found.
It is. In general, one or more candidates are found and then still used before in this lesson
One template is randomly selected from templates that have not been used
. The mode of agent's emotional expression during class is recorded in the student data object.
Remembered. The named slot of the selected template will be
Find slots marked with, and randomly select the ones you haven't used recently
Thus, it is determined in a similar manner. Next, the utterance is a template, the specified slot
, And input action list parameters. This utterance and
The correlated emotions are sent to a visual display generation step.
The second step of the agent mode processing is a visible display generation step 907.
Using the input utterances and correlated emotions to create a student data object 905
Display of emotions from a library that correlates to included student current character preferences
Select a candidate that responds to. If no candidate is found for the utterance
Student preferences are relaxed until a candidate is found. Generally, one or more candidates are
In short, one random at a time avoiding the recently selected candidate in this lesson
Select a candidate. The display objects referenced in the selected display are found as well.
Can be Finally, the spoken message is sent to the selected display and display object.
Can be These objects are called to generate and output a display script
Performance methods used. In a preferred embodiment, audio, sound, graphics
The script for the data piece 909,
Embedded in applets. Examples of applets are uttering speech, screen
Here is a fragment of a program that represents a character scratching his head while moving across. This
Output applet sent to I / O handler in ES for student display 908
. This ends agent processing for this student or timer event.
So the system next waits for the next action at wait point 902.
Display actions include audio, sound, graphics, animation and video.
The format stored in the already integrated data piece library 909 in advance
You can refer to the sequence of the animation that was set. In this case,
The part of the talk process 906 and the visible display process 907 can be bypassed.
In another embodiment, the selection of utterances or character candidates from the available content is
It can be performed by other than random methods. For example, a student data object
Example of student action using agent aspect data saved during class
Can be built to extend. In particular, the utterance template
And display objects are related to give continuity and reality to the agent's display
Can be selected in the manner described above. This invention uses the previously known emotions and utterances
Is also applicable to other ways of generating parameterized performance by
is there. These methods are advanced text, two-dimensional and tertiary for speech technology
Original graphics generation and VR effects can be included.
Agent action visualization interacts with one character or
Multiple characters. If you use many characters
It is desirable to be related to each other. A common cast is a cat with a bird buddy. Association
An exemplary interaction of these correlated characters, including both speech and movement, is shown in Table 12.
Is shown in
In the same way as a continuous line of comics, the daily ABI system
A storyline script is available. These streamlines
Is applicable to student groups and, where appropriate, individuals. In some cases,
The student's chosen character introduces the storyline, and in some cases, several characters
People are directly involved in the interaction. For example, the storyline says, "We are on the coast
I went to play volleyball and I was absent. Please join us after you finish your homework
And help solve the lost lake mystery. "
Can be used as a basis for a reward.
In summary, the use of student data objects in agent aspect processing is
It is shown in Table 13.
Table 13: Use of Student Data in Agent Mode The specific data of the student data object determines the display of the agent and
Plays an important role in ensuring cutiness, diversity, and individuality.
5.6.6Agent adaptability
Agent adaptability to students and representation of ABI system as virtual teacher
Emerge from an agent update of the student data object's data. Good fruit
In the example, the agent's knowledge about the student is a student data object
Data, especially general materials describing how students are learning
Student teaching model that stores relevant data, and specially assigned teaching materials and
Memorize grade data specific to courses and courses, and display them based on the grades of students specialized in teaching materials
Is done. Students interact with the system for class or homework, and agents
Receive event messages that describe student learning and grades. Agent is here
Update student data objects with data from these messages. this
When the data is updated, the agent adapts to the student, which allows the virtual teacher to
Adapt personally to students. This adaptation is maintained during the student's class.
In the preferred embodiment, the data referenced and updated by the agent
Data are averages or weighted moving averages that are more
Weights are given to recent aspects. So the teaching model is, for example, a ward of complexity
Another includes weighted moving average data of the learning rate. Teaching materials specialized in grades
For example, weighted movement of data on student response time and response latency
Including average.
In other implementations, agents can be made differently adaptable to students.
Wear. In one alternative embodiment, the student model data is averaged or weighted.
Statistics of included parameters, such as standard deviations, as well as including moving averages
It also includes data on statistical distribution. Using this data, agents can give this student
Providing appropriate guidance by judging the current situation to be "normal" or "abnormal"
I do. In addition, this statistical data is optional, with various teaching method parameters and various
Include correlations between agent data, such as correlations with educational material parameters
Can be. In this way, the educational situation is more than "normal" or "abnormal"
Elaborately, for example, "In light of the normal progress of other exercises, this fluency training
Unusually slow ". In a further embodiment,
The classification of statistical data is based on statistical classification tables or neural networks, for example.
This can be done by a specially executable module of the agent.
In yet another embodiment, agent action processing is more sophisticated.
It can be realized using technology. In the preferred embodiment, the agent action process is
It is done by rules without rule propagation. In another embodiment, rule propagation and completely ruled
Events can be converted into actions using a based system. This departure
Ming uses artificial intelligence from Bayesian networks to perform this transformation.
Applicable to other technologies.
Further, in other embodiments, the student data objects may be used to identify student interests and preferences.
Has modeled data. Such models are, for example,
It allows to monitor school events and suggest appropriate instructions to the user. This model
Dell also provides agents with personalized incentives to help individual students
Enhance the function of the stem and personalize the character of the agent that can be recognized by the five senses
It is possible to add a personality to the virtual teacher. Preferred implementation
In our example, this model of student interest is based on several subdivisions of each school's subject area.
About 200 categories covering interests, as well as sports and leisure
And can be easily implemented as categories related to other areas of student interest.
You. Interest in these categories can be entered in several ways. Student
By using encyclopedia tools you can determine your current area of interest
You. Interests can be entered directly by students, parents or teachers. Alternatively, use teaching materials
When finished, you can query the student's interest in the material. Research Division
After the title, the student feeds the symbol by selecting from a row of faces with different facial expressions
You can also give a back. Or ask a question to the student and share it.
It is also possible to question the interests of the students in various ways.
6.Citation of specific examples, references
The invention is not limited to the specific embodiments described herein. In addition to the embodiment described above,
Various modifications are possible by those skilled in the art from the above description and the accompanying drawings.
Is obvious. Such modifications fall within the scope of the appended claims.
.
Various publications are described herein. These disclosures are incorporated by reference.
All are incorporated herein.
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(72)発明者 ルーカス アンドリュー ヴィー
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