将研究需求与教学方法联系起来并应用的教学方法系统

摘要

本发明为学生在科学、技术、工程和数学(“STEM”)或其他教育领域方面以及领导力开发方面创新了一种称为(An)x对一培训模型的综合教学教育方法，以形成一个专业的综合培训项目。该系统在为从儿童到成年人的各类学生提供培训时，具有有效和积极结果的验证反馈。当前教育模式的示例对于高中生、正在学习STEM并通过系统中多种事件和社交活动的整合与正式工作的员工互动的大学生特别有用。该系统使用组建的顾问团队和实验室来增强领导力培训以及为学生提供支持的后续服务。

说明书

技术领域

本发明涉及一种创新的方法和系统，该方法和系统被创建以通过STEM教育有效地培训学生。该系统和方法可以应用于小学和中学阶段、大学和研究生院，以及用于成年人和儿童的现场学习、领导力培训或其他职业发展培训。在特定的实施例中，该系统旨在在科学创新和领导服务社会方面对青年进行培训，从而使学生为创新和领导未来更美好的世界做好准备。

背景技术

现今，科学、技术、工程和数学(“STEM”)教育已经引起了极大的关注，因为这对于发展批判性思维和培训学生进行创新以解决世界问题至关重要。我们在中小学、大学或学院中使用的大多数方法或者只专注于STEM培训，或者通过诸如辩论或社区服务工作仅专注于领导力培训，但不能同时专注于这两种。

但是，已经发现，科学创新中需要有远见和行动智慧的有才能的思想，以发现问题，然后探索能够有效解决世界问题的原始解决方案。这种思想必须被整合、培养和监督。这些STEM学习活动必须由专业顾问以开放思维纳入公共活动中，并为学生培训领导能力。

此外，在教育和研究领域中存在技术问题，即当学术在开发假设时，需要更多的工作，诸如研究工作。换句话说，正在产生许多假设和研究思路，但是缺少能够进行必要研究和“跑腿工作”以验证这些假设并进行研究的人。

发明内容

在一些情况下，本公开的主题可以涉及相互关联的产品、特定问题的替代解决方案和/或单个系统或应用的多种不同用途。

本发明在STEM项目以及领导力开发方面形成了针对青年的专业培训的教学教育模型。这是教育方面的创新。它对我们下一代的创新教育以及职业发展的智慧都发挥着重要作用。

当前的创新教育方法及其相关的计算系统可用于培训包括高中生、本科生、硕士和大多数前两年的博士生在内的学生以及针对进入实际职业/工作市场之前的毕业学生的实习培训，但当然并不限于这些群体。学生可以是一个人或一小群人。如果校园或其他培训地点位于高学术区域且附近有高科技和领先的工业的公司，则该培训具有最好的教育效果。

本发明包括教学教育方法的方面，以及在教学教育模型中用于教育或商业的模型的方面，以及这两个方面的组合。

本发明在科学、技术、工程和数学(“STEM”)或其他教育领域方面创新了一种给学生的称为(A

该方法，特别是计算机化系统将使用计算方法，以帮助优化设计的项目选择和最适合将被培训的青年或一小群学生的项目。特别地，计算机化系统可以被编程为接收与研究需求领域有关的一个或更多个输入。该系统可以进一步被编程以计算用于这种研究的需求，然后可以将其应用于当前的教学方法，使得该系统的学生可以通过参与培训方法的结果和过程来提供有意义的研究影响。在其他实施例中，在成功的培训之后，来自研究员的输入可以作为实践主题被回收，而对研究方法和/或可以使用的假设情景没有贡献。计算机化系统可以将所有结果保存在计算机化存储器中，并且可以被编程以基于由系统管理员提供的输入到系统中的反馈输入来调整要求(例如，如下所述，增加顾问、教师或学生)以便重新使用特定课程和/或计算新研究需求的变量。

在一个实施例中，教学方法可以利用整数变量，诸如x＝1，2，...6；n＝1，2，...。这意味着如果n＝2，x＝6，则受过培训的学生将获得[(A

理想情况下，培训系统的结果是学生将具有广阔的视野，并着眼于未来以更好地服务社会。(A

附图说明

图1提供了本教学系统的实施例的流程图。

图2提供了本发明的计算机化优化系统的实施例的示意图，该系统用于识别需要附加工作的研究领域，估计研究的所需需求，并提供输出以设置教学系统的变量。

图3提供了本教学系统的另一实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明当前优选实施例的描述，并且不代表可以构造和/或利用本发明的唯一形式。该描述结合所说明的实施例阐述了用于构造和操作本发明的功能和步骤的顺序。

在说明书中，阐述了具体细节，以便提供对所公开示例的透彻理解。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、规程、组件和材料，以免不必要地延长本公开。

本文中所使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并不旨在进行限制。如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”同样旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时，指定陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除没有明确说明的一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群体的存在或添加。

本发明的一些实施例可以在计算机系统上实行，该计算机系统通常包括用于处理信息和指令的一个或更多个处理器；用于存储信息和指令的RAM；用于存储静态信息和静态指令的ROM；用于存储信息和指令的数据存储单元(诸如磁盘或光盘以及磁盘驱动器)；作为在处理器上执行的软件单元的模块；可选的用户输入和/或输出设备，诸如用于向计算机用户显示筛选信息的显示屏设备(例如监视器)；以及可选的用户输入设备。

如本领域技术人员将理解的，本示例可以至少部分地体现为计算机程序产品，该计算机程序产品被实施在任何有形的表达介质中，该任何有形的表达介质有存储在其上的计算机可用的程序代码。例如，下面根据方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述的一些实施例可以通过计算机程序指令来实施。可以将计算机程序指令(在本文中称为“软件”、“程序”和/或“应用”)存储在非暂时性计算机可读介质中，该非暂时性计算机可读介质可以指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令构成工业产品，该工业产品包括实现流程图和/或框图中指定的功能/动作/步骤的指令和过程。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，这样，经由计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行的指令为实现在流程图和/或框图中指定的功能/动作创造了手段。

在教育和研究领域中存在技术问题，即当学术在开发假设时，需要更多的工作(诸如研究工作)以验证和证明这些假设并在研究领域产生或扩展这些假设。也非常需要为学生提供STEM和领导力培训。因此，本计算机化系统被操作以识别需要更多“跑腿工作”的潜在研究领域，并且可以将其操作与教学方法结合起来，以解决该领域中需要更多研究员和工人的问题。该计算机化系统可以用于通过识别需要进一步研究的领域和任何相关数据集来解决此问题，然后基于对数据的复杂性和数量的分析，该计算机化系统可以自动地分配A、n和x值以优化用于培训的项目和人力。该系统通过为学生提供所有不同的A

转向图1和图3，提供了本发明作为教学方法的一个实施例的视图。如上所述，教育教学方法旨在训练一个人或一小群学生。该研究方法被表述为(A

该实施例中的第二步骤，A2，涉及在实验室中进行研究和/或对所提出的问题开发解决方案。A3步骤涉及领导力培训，以补充正在接受的技术培训。领导力培训是鼓励他们在技术方面的培训之上具备领导能力和建立自信的一个重要特征。A4步骤包括后续的支持以及最终产品输出，诸如研究数据、问题解决方案、会议演示、研究论文、科学竞赛演示、计算机程序或程序设计，它们的组合等。如果在较早的步骤中生成了输出，则此步骤是学生生成某种输出和/或编译输出的点。A5步骤包括针对职业选择、高校心理咨询和/或职业发展培训的培训。A6步骤包括以后的培训，该以后的培训可以称为再培训，该以后的培训要求学生返回到用于进一步发展的类似的培训项目。在所有这些步骤中，变量“n”决定顾问的数目，每个步骤的变量“n”都是相同的。这些顾问在整个过程中可能是同一个人，或者根据培训类型而不同。在一个实施例中，不同的任务类型可以包括研究设计任务、项目开发任务、实验室研究任务、领导力培训任务、后续支持任务和职业发展任务中的至少一项。

图2提供了本发明的计算机化优化系统的实施例的示意图，该系统用于识别需要附加工作的研究领域，估计研究的所需需求，并提供输出以设置教学系统的变量。该系统解决了当学术在开发假设时，在教育和研究领域需要更多研究工作以验证和开发这些假设以及初步研究思路的问题。通过利用恰巧由所公开的教学方法培训的人力来解决该问题。这创建了互惠互利的发明体系，在该体系中，学生得到了重要的教学和培训，并通过这种教学和培训产生了附加的研究，解决了问题等，这些都直接关系到研究员的研究需求并支持研究员的研究需求。例如，如果研究员假设某种化学物质可以用作特定反应中的催化剂，则可以对教学方法(“A”变量)的一些特定培训进行专门定制，以验证该假设、生成数据，并提供有形的报告和/或演示，和/或数据输出。

示例性变量可以包括学生数目为一、学生数目小于十以及顾问数目为二。当然，应当理解，这些变量可以在不偏离本发明范围的情况下广泛地变化。但是，在某些情况下，学生数目为1可能是有利的。

在操作中，系统可以利用计算机，该计算机至少具有彼此通信的存储器和处理器。该计算机可操作以接收研究员输入，诸如假设、研究需求和/或初始数据。在图2的实施例中，一个以上的研究员可以提供这些输入，从而为计算机化系统提供多种选择。一旦接收到，处理器就可以操作来分析接收到的研究需求信息并计算多个教学方法变量，诸如上面关于图1那些记录。在另一实施例中，计算机可以将附加输入作为因素纳入教学方法变量计算。例如，系统管理员可以提供一个或更多个学生具有残疾或特殊教育需求的输入，该残疾或特殊教育需求诸如为听力能力、视觉障碍信息、逻辑思维障碍、语言障碍问题等。在一些情况下并且根据研究需要，这可能导致计算变量的增加或减少。例如，在一些情况下，可以为有特殊需要的学生增加额外的指导者。计算机可以进一步从研究需求中选择适合学生残疾的需求。

在诸如由教学系统管理员查询的提交后，系统可以回过来向提交查询的用户提供输出，该输出包括推荐的计算过的多个教学方法变量以及有关研究员输入的信息。例如，这个可以在与处理器通信的计算机化显示器上被提供，不过也可以使用任何其他呈现方法。类似地，计算机化显示器可以呈现搜索界面，允许用户向搜索界面提供输入以指定与应用于该教学方法的所期望的研究需要有关的细节。这样，教学系统管理员可以将诸如上面关于图1所述的教学方法应用于研究需求，从而既解决了学生需要动态教学方法的问题，而同时解决了生成现实世界的结果的问题，研究员可以使用这些结果以解决实际问题并检验假设，其中该动态教学方法既涵盖STEM教学又有领导力培训，。

在该实施例中，(包括学生的)教学系统管理员或系统的其他使用，可以在培训结束后提供教学方法的结果输出，该结果输出可以被转发给研究员且该结果输出可以是在研究中提供一些有意义的进步的文档和/或数据的形式。来自教学方法的结果输出的示例可以包括但不限于：研究报告、研究数据、科学文章、科学竞赛演示和会议演示。教学系统管理员还可以提供有关输出值的适当性的反馈输入。该计算机化系统可以将该反馈存储在存储器中，并且在计算未来计算出的变量时可以将该反馈输入考虑在内。

转到图3，在该过程的该实施例中示出了一系列步骤。A(1)：经由系统可以自动地为不同的科学主题分配值。机器学习可以分配3-M的值，该机器学习是程序中受欢迎的主题。“3”代表计算机科学领域，以及“M”代表机器学习。可以将其他数字的值放置在1-20的范围内，诸如项目的估计长度和影响。

A(2)：输入可以包括完成项目所需的材料成本和实验室空间。可以考虑其他参数，诸如所需数据集的大小、所需数据点的数目以及收集数据的时间。

A(3)：监管员可以输入有关估计学生每周参加简报的次数及其当前简报水平的统计。在程序外部进行展示的机会也将被输入。

A(4)：该输入与输入3相关，因为它要求监管员评价学生的当前的简报和科学论文写作的水平。该学生可以在1-20的范围内被评价。

A(5)：顾问将输入从他们与学生的讨论中获得的信息。这将包括他们打算在大学学习的内容以及任何可能的事业。尽管不能为学生的兴趣分配数字的值，但是这些信息可以用作学生的监管员的参考。

A(6)：有时研究项目可能要求学生扩展其知识和技能，使其远远超出其当前能力。在这些情况下，可能需要多个培训周期，以确保学生在完成项目的同时保持对主题的充分理解。监管员将输入学生是否对进一步的培训感兴趣，以及将其作为因素纳入到培训的强度。

该实施例的输出将包括在某些日子进行培训的种类以及应该分配给那些会议的时间。

尽管在优选或特定实施例中以示例的方式示出了本发明的若干变型，但是显然，可以在本发明或其发明构思的精神和范围内开发其他实施例。然而，应当明确地理解，这样的修改和改编在本发明的精神和范围内，并且是包括性的，但不限于所阐述的所附权利要求书。

本领域技术人员将容易地观察到，在保持本发明的教导的同时，可以对设备和方法进行多种修改、应用和变更。