專利名稱：互動(dòng)式智慧型語言教學(xué)玩偶的制作方法
專利說明互動(dòng)式智慧型語言教學(xué)玩偶 本發(fā)明系有關(guān)于一種交互式智能型語言教學(xué)與利用語音辨識(shí)處理導(dǎo)正語言學(xué)習(xí)的方法，特別是有關(guān)于兒童語言教學(xué)或第二外國語言教學(xué)，一種利用網(wǎng)絡(luò)下載標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音題目數(shù)據(jù)庫與語音辨識(shí)處理芯片為基礎(chǔ)的玩偶，利用虛擬主角有效的互動(dòng)鼓勵(lì)兒童開口學(xué)習(xí)語言，本案包括學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站、學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器、學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫、學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫、交互式智能型語言教學(xué)玩偶、互聯(lián)網(wǎng)下載模塊、課程播放模塊、語音辨識(shí)模塊、學(xué)習(xí)成效評估模塊等九個(gè)子系統(tǒng)，可提升語言學(xué)習(xí)的效率。在語言教學(xué)與國外語言學(xué)習(xí)中，最主要的目的系利用自動(dòng)化的程序不斷循環(huán)誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者開口發(fā)音，系統(tǒng)能自動(dòng)評估，提出缺點(diǎn)提醒改進(jìn)，并利用友善性的接口導(dǎo)引學(xué)習(xí)者建立與加強(qiáng)語言能力。尤其幼兒與兒童時(shí)期的語言學(xué)習(xí)必須創(chuàng)造一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境，誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者融入學(xué)習(xí)境界，自然的進(jìn)入學(xué)習(xí)歷程，其中包括學(xué)習(xí)、自我測驗(yàn)、評估等三部曲，如何透過自動(dòng)化的輔助教具提升學(xué)習(xí)效率是非常重要的課題。
習(xí)知自動(dòng)化教學(xué)系統(tǒng)或許會(huì)有以角色扮演的方式來讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)仿真語言應(yīng)用環(huán)境，例如透過計(jì)算機(jī)互動(dòng)軟件讓學(xué)習(xí)者扮演對話的一方計(jì)算機(jī)扮演另一方，此外也可透過互聯(lián)網(wǎng)上的遠(yuǎn)程的點(diǎn)對點(diǎn)(peer-to-peer)的透過化自動(dòng)化的連接開始，場景的對話各種角色扮演，實(shí)際上皆透過計(jì)算機(jī)屏幕進(jìn)行對話，真實(shí)感皆有問題，另自動(dòng)化評估，也是重要問題，傳統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)中往往缺乏有效率的自動(dòng)化的評估系統(tǒng)。如何融合真實(shí)角色扮演與自動(dòng)化語音處理技術(shù)，使學(xué)習(xí)系統(tǒng)能提供完整學(xué)習(xí)歷程中，學(xué)習(xí)、測驗(yàn)、評估三個(gè)階段完整的自動(dòng)化解決方案，是非常重要的課題。
先前有關(guān)自動(dòng)化評估的專利，例如2001年10月21日公開的公告號(hào)為0046082的專利，名為「在線學(xué)習(xí)成果鑒系統(tǒng)及其方法」，即揭示一種包括題庫管理裝置、試卷命題裝置、在線測驗(yàn)裝置、與測驗(yàn)分析裝置等的在線學(xué)習(xí)成果評鑒系統(tǒng)。
另有關(guān)利用計(jì)算機(jī)實(shí)施語音自動(dòng)化辨識(shí)之發(fā)明，例如2004年1月11日公開的公告號(hào)為
00571290的專利，名為「計(jì)算機(jī)實(shí)施之語音辨識(shí)系統(tǒng)訓(xùn)練」，2003月11月11日公開的公告號(hào)00561452的專利，名為「語音辨識(shí)方法與裝置」，2003年8月21日公開開的公告號(hào)00548631的專利，名為「用語音辨識(shí)系統(tǒng)辨識(shí)身份以在互聯(lián)網(wǎng)上存取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，方法與制成」，以及2002年11月1日公開的公告號(hào)00508564的專利，名為「一種語音辨識(shí)方法及系統(tǒng)」等，皆為有效的語言辨識(shí)方法與裝置，但缺乏友善性人機(jī)接口整合與虛擬主角溶入，尤其未考量兒童語言學(xué)習(xí)有效性與趣味化。
習(xí)知各系統(tǒng)未考量學(xué)習(xí)歷程中，學(xué)習(xí)、測驗(yàn)、評估三階段與虛擬主角趣味性人機(jī)接口的溶入，因此，本發(fā)明針對上述之需求，乃特潛心研究并配合學(xué)理之運(yùn)用，提出一種具有語音辨識(shí)芯片，互聯(lián)網(wǎng)可下載正確語音數(shù)據(jù)庫，依學(xué)習(xí)者需求訂定的語言對話進(jìn)度，以及藉由使用者喜好的玩偶使之整合設(shè)計(jì)成一自動(dòng)化教學(xué)工具，設(shè)計(jì)合理且有效增進(jìn)學(xué)習(xí)效果知發(fā)明。首先請參照

圖1，圖2，為本系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。本發(fā)明為交互式智能型語音辨識(shí)的語言教學(xué)玩偶系統(tǒng)與方法。包括(1)學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站，(2)學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器，(3)學(xué)習(xí)多媒體課程數(shù)據(jù)庫，(4)學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫，(5)交互式智能型語言教學(xué)玩偶，(6)互聯(lián)網(wǎng)下載模塊，(7)課程播放模塊，(8)語音辨識(shí)模塊，以及(9)學(xué)習(xí)成效評估模塊，等九個(gè)模塊，如圖1。學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站，學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器為系統(tǒng)后臺(tái)，其中服務(wù)器包括學(xué)習(xí)多媒體課程數(shù)據(jù)庫，以及學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫，以外交互式智能型語言教學(xué)玩偶為系統(tǒng)前臺(tái)，此前臺(tái)包括互聯(lián)網(wǎng)下載模塊，課程播放模塊，語音辨識(shí)模塊，以及學(xué)習(xí)成效評估模塊。本發(fā)明九個(gè)基本模塊說明如下學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站10學(xué)習(xí)者可按自我需求設(shè)定需求參數(shù)，包括課程選擇，時(shí)段選擇，主角設(shè)定，程度選擇，語音設(shè)定，背景音樂設(shè)定等參數(shù)設(shè)定，如圖4。設(shè)定使用者需求，讓系統(tǒng)能按步就班，可因材施教。這些參數(shù)會(huì)儲(chǔ)存于學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器中的學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫，可按需要將這些參數(shù)下載至玩偶內(nèi)存，使玩偶互動(dòng)能依據(jù)所設(shè)定的需求有所差異性，個(gè)性化。
學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器20為系統(tǒng)后臺(tái)管理系統(tǒng)，包括學(xué)習(xí)多媒體課程數(shù)據(jù)庫，學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫等紀(jì)錄系統(tǒng)各種信息的信息供應(yīng)站，這些信息可下載至玩偶，可改變玩偶的狀況值，并可從玩偶回傳一些評估與學(xué)習(xí)成果的數(shù)據(jù)，故此后臺(tái)的支持將使前臺(tái)的玩偶更具智慧性。
學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫30將系統(tǒng)的課程按級(jí)別，主題，場景分門別類有系統(tǒng)歸納管理，讓學(xué)習(xí)者可依需求，要求各種類別的多媒體課程數(shù)據(jù)庫。
學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫40紀(jì)錄每個(gè)使用者個(gè)別狀況，個(gè)別喜好與狀況，包括已完成的課程單元，未完成的課程單元，近期學(xué)習(xí)的課程單元，個(gè)別喜好數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可批次性下載至玩偶的內(nèi)存內(nèi)，可讓玩偶處理數(shù)據(jù)時(shí)能擁有個(gè)性化的特性。
交互式智能型語言音學(xué)玩偶50如圖2是系統(tǒng)的前臺(tái)，可隨時(shí)隨地與學(xué)習(xí)者互動(dòng)，按進(jìn)度與學(xué)習(xí)者進(jìn)行語音對話，可從學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器下載更新課程內(nèi)容與個(gè)人化的數(shù)據(jù)，此玩偶芯片包括互聯(lián)網(wǎng)下載模塊，課程播放模塊，語音辨識(shí)模組，與學(xué)習(xí)成效評估模塊。
互聯(lián)網(wǎng)下載模塊60可讓玩偶能透過互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器連結(jié)，下載與更新最新課程，與使用者個(gè)性化數(shù)據(jù)，并將學(xué)習(xí)者與玩偶互動(dòng)的成果回饋至服務(wù)器資料庫。
課程播放模塊70透過玩偶可簡單的感應(yīng)器，播放最新課程，并依據(jù)學(xué)習(xí)者的回饋與反應(yīng)，調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度。
語音辨識(shí)模塊80利用語音辨識(shí)芯片，收錄學(xué)習(xí)者回饋的對話語音，透過辨音處理芯片了解學(xué)習(xí)者反映的正確性，決定玩偶下一句的對話。
語音辨識(shí)芯片，為一市場標(biāo)準(zhǔn)語音處理器，可隱于玩偶之內(nèi)，使學(xué)習(xí)者并不會(huì)感覺其存在，透過玩偶隱藏式的麥克風(fēng)可收錄使用者的語音，系統(tǒng)利用輸入的語音，實(shí)時(shí)進(jìn)行語音比對，利用與玩偶互動(dòng)了解學(xué)習(xí)者有關(guān)語言學(xué)習(xí)，尤其是會(huì)話與發(fā)音能力等，系統(tǒng)會(huì)將這個(gè)模塊與學(xué)習(xí)成效評估模塊，緊密融合這個(gè)部分的結(jié)果層匯入評估模，使系統(tǒng)能了解學(xué)習(xí)進(jìn)度與狀況，并能有效導(dǎo)正學(xué)習(xí)盲點(diǎn)，使系統(tǒng)更具智能有效率。
學(xué)習(xí)成效評估模塊90如圖3，透過玩偶與學(xué)習(xí)者的對話，了解學(xué)習(xí)者語音對話能力，與學(xué)習(xí)進(jìn)度。并將這些紀(jì)錄透過互聯(lián)網(wǎng)批次性的回饋服務(wù)器的學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫，讓系統(tǒng)能掌握個(gè)別個(gè)人的學(xué)習(xí)進(jìn)度數(shù)據(jù)。
本發(fā)明包括前臺(tái)為交互式智能語言教學(xué)玩偶，后臺(tái)包括學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器，與學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站，其中玩偶包括有互聯(lián)網(wǎng)下載模塊，課程播放模塊，語音辨識(shí)模塊，學(xué)習(xí)成效評估模塊，〔如圖1〕而學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器包括有學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫，學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫，這是一嶄新有前后平臺(tái)的交互式智能型教學(xué)玩偶，其詳細(xì)實(shí)施步驟如下1)安裝與建置交互式智能型語言教學(xué)玩偶50；〔如圖2〕此為系統(tǒng)前臺(tái)其中包括有互聯(lián)網(wǎng)下載模塊60，課程播放模塊70，語音辨識(shí)模塊；80學(xué)習(xí)成效評估模塊等子系統(tǒng)。提供隨時(shí)隨地與學(xué)習(xí)者互動(dòng)的前臺(tái)，學(xué)習(xí)者可抱著玩偶隨處移動(dòng)，故此玩偶提供行動(dòng)的教學(xué)機(jī)制，另玩偶內(nèi)含有語音辨識(shí)芯片故可隨時(shí)隨地對學(xué)習(xí)者所輸入的對話進(jìn)行實(shí)時(shí)的辨識(shí)處理，以辨別是否為正確的語音〔如圖3〕。
有關(guān)玩偶的處理芯片，記憶芯片，輸入的麥克風(fēng)，輸出的喇叭，輸出入連接口(I/Oport)皆需內(nèi)藏式設(shè)計(jì)，盡可能融入玩偶內(nèi)部，讓使用者完全沒有感覺其存在，寓教于樂，使學(xué)習(xí)與游戲能融在一起，故這一部份的設(shè)計(jì)特別講求方便性，容易操作性，友善性等人機(jī)接口(HMI)考量。
另有關(guān)互聯(lián)網(wǎng)的連接，可考慮直接在玩偶上有互聯(lián)網(wǎng)的接口(Internet port)或考量成本因素透過家用的個(gè)人計(jì)算機(jī)再利用RS232接口間接連上計(jì)算機(jī)再連上互聯(lián)網(wǎng)。
2)安裝與建置學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器20此為系統(tǒng)主要后臺(tái)系統(tǒng)，可紀(jì)錄最新的多媒體課程與使用者個(gè)性化的信息，包括學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫30學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫40提供所有學(xué)習(xí)情報(bào)，玩偶可透過互聯(lián)網(wǎng)與此服務(wù)器連結(jié)，可下載或回饋相關(guān)數(shù)據(jù)。
這一部份為系統(tǒng)后臺(tái)，有多媒體課程，與紀(jì)錄個(gè)別學(xué)習(xí)狀況的詳細(xì)數(shù)據(jù)，玩偶透過與服務(wù)器連結(jié)有更新，回饋，或下載最新最實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
3)學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站10學(xué)習(xí)者個(gè)性化的數(shù)據(jù)例如基本數(shù)據(jù)、主角喜好、程度、背景音樂等數(shù)據(jù)的輸入與設(shè)定，并將這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器中，學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫，并可批次更新玩偶內(nèi)相關(guān)信息〔如圖4〕。圖1交互式智能型語言教學(xué)玩偶系統(tǒng)示意圖。
圖2學(xué)習(xí)者與玩偶互動(dòng)示意圖。
圖3交互式智能型語言教學(xué)玩偶系統(tǒng)處理邏輯。
圖4學(xué)習(xí)進(jìn)度工作站編輯接口。學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站10學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器20學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫30學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫40
交互式智能型語言教學(xué)玩偶50互聯(lián)網(wǎng)下載模塊 60課程播放模塊70語音辨識(shí)模塊80學(xué)習(xí)成效評估模塊90
權(quán)利要求
1.一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶系統(tǒng)，系利用可網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，可語音辨識(shí)的智能型玩偶進(jìn)行語言教學(xué)，以玩偶當(dāng)系統(tǒng)前臺(tái)，以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為后臺(tái)紀(jì)錄與儲(chǔ)存系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)，提供一個(gè)嶄新特別合適于兒童的自動(dòng)化語言教學(xué)輔助系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括有下列模塊1)學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站，編輯與輸入學(xué)習(xí)者個(gè)別化信息與個(gè)人喜好；2)學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器，提供后臺(tái)支持系統(tǒng)包括各種數(shù)據(jù)庫，備份處理，同步化處理，一致化處理等；3)學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫，紀(jì)錄儲(chǔ)存系統(tǒng)最新教學(xué)課程，并結(jié)構(gòu)化的有系統(tǒng)歸納課程資料；4)學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫有系統(tǒng)紀(jì)錄每個(gè)使用者個(gè)別化的基本數(shù)據(jù)，個(gè)別喜好，學(xué)習(xí)進(jìn)度等信息；5)交互式智能型語言教學(xué)玩偶，為系統(tǒng)前臺(tái)可與學(xué)習(xí)者直接對話的機(jī)制，可從服務(wù)器下載信息，可將學(xué)習(xí)者的互動(dòng)回饋服務(wù)器；6)互聯(lián)網(wǎng)下載模塊，可讓玩偶與網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器連結(jié)，使玩偶能下載與更新最新的內(nèi)容；7)課程播放模塊，可播放最新的對話課程，誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行互動(dòng)對話；8)語音辨識(shí)模塊，學(xué)習(xí)者的對話可進(jìn)行語音辨識(shí)處理，與系統(tǒng)正確的答案進(jìn)行比對，并將成果分析了解學(xué)習(xí)者狀況；9)學(xué)習(xí)成效評估模塊，從玩偶與學(xué)習(xí)者的互動(dòng)對話了解學(xué)習(xí)狀況，進(jìn)行成效分析，并進(jìn)行有效的處理與反應(yīng)。
2.如申請專利范圍第一項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，有編輯學(xué)習(xí)者個(gè)別化的數(shù)據(jù)，例如進(jìn)度，喜好，程度，學(xué)習(xí)歷程安排等相關(guān)信息編輯接口與系統(tǒng)。
3.如申請專利范圍第一項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，具有儲(chǔ)存與紀(jì)錄多媒體課程數(shù)據(jù)庫，與學(xué)習(xí)者個(gè)別化數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)后臺(tái)，提供系統(tǒng)信息管理中心，可批次性與玩偶進(jìn)行信息交換與回饋，有效率更新玩偶最新信息。
4.如申請專利范圍第四項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，可透過互聯(lián)網(wǎng)間接或直接聯(lián)機(jī)使玩偶可與網(wǎng)絡(luò)上服務(wù)器連結(jié)，下載與回饋信息。
5.如申請專利范圍第四項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，利用玩偶對話，進(jìn)行語言教學(xué)，導(dǎo)引兒童開口學(xué)習(xí)，提供兒童更虛擬實(shí)境的語言學(xué)習(xí)環(huán)境。
6.如申請專利范圍第四項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，利用語音辨識(shí)晶片，使玩偶具有語音辨識(shí)功能，能辨識(shí)學(xué)習(xí)者的發(fā)音是否正確，互動(dòng)過程中并透過系統(tǒng)導(dǎo)引促進(jìn)學(xué)習(xí)者勇敢開口說話.
7.如申請專利范圍第四項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，玩偶的記憶芯片能紀(jì)錄儲(chǔ)存與處理學(xué)習(xí)者互動(dòng)情形，了解學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)狀況，并有效調(diào)整互動(dòng)與學(xué)習(xí)的進(jìn)度。
8.如申請專利范圍第四項(xiàng)所述一種交互式智能型語言教學(xué)玩偶，利用玩偶與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的連結(jié)，使玩偶更具智能性能了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)歷程，可依個(gè)別學(xué)習(xí)者個(gè)別狀況，適度調(diào)整玩偶教學(xué)進(jìn)度，使玩偶能更智能更了解學(xué)習(xí)者。
全文摘要
一種交互式智能型語言教學(xué)與學(xué)習(xí)方法，特別有關(guān)于利用互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的數(shù)字內(nèi)容下載程序以及以虛擬玩偶為人機(jī)接口的交互式智能型語言教學(xué)與導(dǎo)正的方法。藉由交互式玩偶提供語音辨識(shí)處理功能，利用玩偶內(nèi)建或自網(wǎng)絡(luò)上下載的標(biāo)準(zhǔn)語音數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)判斷兒童的發(fā)音是否正確并提供正確對話的導(dǎo)引。本案包括學(xué)習(xí)進(jìn)度編輯工作站、學(xué)習(xí)系統(tǒng)服務(wù)器、學(xué)習(xí)課程數(shù)據(jù)庫、學(xué)習(xí)狀況數(shù)據(jù)庫、交互式智能型語言教學(xué)玩偶、互聯(lián)網(wǎng)下載模塊、課程播放模塊、語音辨識(shí)模塊、學(xué)習(xí)成效評估模塊等子系統(tǒng)。提供具有智能型交互式的新型態(tài)語言教學(xué)工具，可作為兒童更有效率的語言學(xué)習(xí)方法與工具。
文檔編號(hào)G06F17/00GK101064070SQ200610200398
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者洪永城 申請人:杭州草莓資訊有限公司