互动式智慧型语言教学玩偶的制作方法

专利名称：互动式智慧型语言教学玩偶的制作方法
专利说明互动式智慧型语言教学玩偶 本发明系有关于一种交互式智能型语言教学与利用语音辨识处理导正语言学习的方法，特别是有关于儿童语言教学或第二外国语言教学，一种利用网络下载标准发音题目数据库与语音辨识处理芯片为基础的玩偶，利用虚拟主角有效的互动鼓励儿童开口学习语言，本案包括学习进度编辑工作站、学习系统服务器、学习课程数据库、学习状况数据库、交互式智能型语言教学玩偶、互联网下载模块、课程播放模块、语音辨识模块、学习成效评估模块等九个子系统，可提升语言学习的效率。在语言教学与国外语言学习中，最主要的目的系利用自动化的程序不断循环诱导学习者开口发音，系统能自动评估，提出缺点提醒改进，并利用友善性的接口导引学习者建立与加强语言能力。尤其幼儿与儿童时期的语言学习必须创造一个虚拟的学习环境，诱导学习者融入学习境界，自然的进入学习历程，其中包括学习、自我测验、评估等三部曲，如何透过自动化的辅助教具提升学习效率是非常重要的课题。
习知自动化教学系统或许会有以角色扮演的方式来让学生在计算机仿真语言应用环境，例如透过计算机互动软件让学习者扮演对话的一方计算机扮演另一方，此外也可透过互联网上的远程的点对点(peer-to-peer)的透过化自动化的连接开始，场景的对话各种角色扮演，实际上皆透过计算机屏幕进行对话，真实感皆有问题，另自动化评估，也是重要问题，传统教学系统中往往缺乏有效率的自动化的评估系统。如何融合真实角色扮演与自动化语音处理技术，使学习系统能提供完整学习历程中，学习、测验、评估三个阶段完整的自动化解决方案，是非常重要的课题。
先前有关自动化评估的专利，例如2001年10月21日公开的公告号为0046082的专利，名为「在线学习成果鉴系统及其方法」，即揭示一种包括题库管理装置、试卷命题装置、在线测验装置、与测验分析装置等的在线学习成果评鉴系统。
另有关利用计算机实施语音自动化辨识之发明，例如2004年1月11日公开的公告号为
00571290的专利，名为「计算机实施之语音辨识系统训练」，2003月11月11日公开的公告号00561452的专利，名为「语音辨识方法与装置」，2003年8月21日公开开的公告号00548631的专利，名为「用语音辨识系统辨识身份以在互联网上存取数据的系统，方法与制成」，以及2002年11月1日公开的公告号00508564的专利，名为「一种语音辨识方法及系统」等，皆为有效的语言辨识方法与装置，但缺乏友善性人机接口整合与虚拟主角溶入，尤其未考量儿童语言学习有效性与趣味化。
习知各系统未考量学习历程中，学习、测验、评估三阶段与虚拟主角趣味性人机接口的溶入，因此，本发明针对上述之需求，乃特潜心研究并配合学理之运用，提出一种具有语音辨识芯片，互联网可下载正确语音数据库，依学习者需求订定的语言对话进度，以及藉由使用者喜好的玩偶使之整合设计成一自动化教学工具，设计合理且有效增进学习效果知发明。首先请参照

图1，图2，为本系统的系统示意图。本发明为交互式智能型语音辨识的语言教学玩偶系统与方法。包括(1)学习进度编辑工作站，(2)学习系统服务器，(3)学习多媒体课程数据库，(4)学习状况数据库，(5)交互式智能型语言教学玩偶，(6)互联网下载模块，(7)课程播放模块，(8)语音辨识模块，以及(9)学习成效评估模块，等九个模块，如图1。学习进度编辑工作站，学习系统服务器为系统后台，其中服务器包括学习多媒体课程数据库，以及学习状况数据库，以外交互式智能型语言教学玩偶为系统前台，此前台包括互联网下载模块，课程播放模块，语音辨识模块，以及学习成效评估模块。本发明九个基本模块说明如下学习进度编辑工作站10学习者可按自我需求设定需求参数，包括课程选择，时段选择，主角设定，程度选择，语音设定，背景音乐设定等参数设定，如图4。设定使用者需求，让系统能按步就班，可因材施教。这些参数会储存于学习系统服务器中的学习状况数据库，可按需要将这些参数下载至玩偶内存，使玩偶互动能依据所设定的需求有所差异性，个性化。
学习系统服务器20为系统后台管理系统，包括学习多媒体课程数据库，学习状况数据库等纪录系统各种信息的信息供应站，这些信息可下载至玩偶，可改变玩偶的状况值，并可从玩偶回传一些评估与学习成果的数据，故此后台的支持将使前台的玩偶更具智慧性。
学习课程数据库30将系统的课程按级别，主题，场景分门别类有系统归纳管理，让学习者可依需求，要求各种类别的多媒体课程数据库。
学习状况数据库40纪录每个使用者个别状况，个别喜好与状况，包括已完成的课程单元，未完成的课程单元，近期学习的课程单元，个别喜好数据等数据，这些数据可批次性下载至玩偶的内存内，可让玩偶处理数据时能拥有个性化的特性。
交互式智能型语言音学玩偶50如图2是系统的前台，可随时随地与学习者互动，按进度与学习者进行语音对话，可从学习系统服务器下载更新课程内容与个人化的数据，此玩偶芯片包括互联网下载模块，课程播放模块，语音辨识模组，与学习成效评估模块。
互联网下载模块60可让玩偶能透过互联网与服务器连结，下载与更新最新课程，与使用者个性化数据，并将学习者与玩偶互动的成果回馈至服务器资料库。
课程播放模块70透过玩偶可简单的感应器，播放最新课程，并依据学习者的回馈与反应，调整学习进度。
语音辨识模块80利用语音辨识芯片，收录学习者回馈的对话语音，透过辨音处理芯片了解学习者反映的正确性，决定玩偶下一句的对话。
语音辨识芯片，为一市场标准语音处理器，可隐于玩偶之内，使学习者并不会感觉其存在，透过玩偶隐藏式的麦克风可收录使用者的语音，系统利用输入的语音，实时进行语音比对，利用与玩偶互动了解学习者有关语言学习，尤其是会话与发音能力等，系统会将这个模块与学习成效评估模块，紧密融合这个部分的结果层汇入评估模，使系统能了解学习进度与状况，并能有效导正学习盲点，使系统更具智能有效率。
学习成效评估模块90如图3，透过玩偶与学习者的对话，了解学习者语音对话能力，与学习进度。并将这些纪录透过互联网批次性的回馈服务器的学习状况数据库，让系统能掌握个别个人的学习进度数据。
本发明包括前台为交互式智能语言教学玩偶，后台包括学习系统服务器，与学习进度编辑工作站，其中玩偶包括有互联网下载模块，课程播放模块，语音辨识模块，学习成效评估模块，〔如图1〕而学习系统服务器包括有学习课程数据库，学习状况数据库，这是一崭新有前后平台的交互式智能型教学玩偶，其详细实施步骤如下1)安装与建置交互式智能型语言教学玩偶50；〔如图2〕此为系统前台其中包括有互联网下载模块60，课程播放模块70，语音辨识模块；80学习成效评估模块等子系统。提供随时随地与学习者互动的前台，学习者可抱着玩偶随处移动，故此玩偶提供行动的教学机制，另玩偶内含有语音辨识芯片故可随时随地对学习者所输入的对话进行实时的辨识处理，以辨别是否为正确的语音〔如图3〕。
有关玩偶的处理芯片，记忆芯片，输入的麦克风，输出的喇叭，输出入连接口(I/Oport)皆需内藏式设计，尽可能融入玩偶内部，让使用者完全没有感觉其存在，寓教于乐，使学习与游戏能融在一起，故这一部份的设计特别讲求方便性，容易操作性，友善性等人机接口(HMI)考量。
另有关互联网的连接，可考虑直接在玩偶上有互联网的接口(Internet port)或考量成本因素透过家用的个人计算机再利用RS232接口间接连上计算机再连上互联网。
2)安装与建置学习系统服务器20此为系统主要后台系统，可纪录最新的多媒体课程与使用者个性化的信息，包括学习课程数据库30学习状况数据库40提供所有学习情报，玩偶可透过互联网与此服务器连结，可下载或回馈相关数据。
这一部份为系统后台，有多媒体课程，与纪录个别学习状况的详细数据，玩偶透过与服务器连结有更新，回馈，或下载最新最实时数据。
3)学习进度编辑工作站10学习者个性化的数据例如基本数据、主角喜好、程度、背景音乐等数据的输入与设定，并将这些数据储存于学习系统服务器中，学习状况数据库，并可批次更新玩偶内相关信息〔如图4〕。图1交互式智能型语言教学玩偶系统示意图。
图2学习者与玩偶互动示意图。
图3交互式智能型语言教学玩偶系统处理逻辑。
图4学习进度工作站编辑接口。学习进度编辑工作站10学习系统服务器20学习课程数据库30学习状况数据库40
交互式智能型语言教学玩偶50互联网下载模块 60课程播放模块70语音辨识模块80学习成效评估模块90
权利要求
1.一种交互式智能型语言教学玩偶系统，系利用可网络连结，可语音辨识的智能型玩偶进行语言教学，以玩偶当系统前台，以网络服务器为后台纪录与储存系统相关的数据，提供一个崭新特别合适于儿童的自动化语言教学辅助系统。本系统包括有下列模块1)学习进度编辑工作站，编辑与输入学习者个别化信息与个人喜好；2)学习系统服务器，提供后台支持系统包括各种数据库，备份处理，同步化处理，一致化处理等；3)学习课程数据库，纪录储存系统最新教学课程，并结构化的有系统归纳课程资料；4)学习状况数据库有系统纪录每个使用者个别化的基本数据，个别喜好，学习进度等信息；5)交互式智能型语言教学玩偶，为系统前台可与学习者直接对话的机制，可从服务器下载信息，可将学习者的互动回馈服务器；6)互联网下载模块，可让玩偶与网络上的服务器连结，使玩偶能下载与更新最新的内容；7)课程播放模块，可播放最新的对话课程，诱导学习者进行互动对话；8)语音辨识模块，学习者的对话可进行语音辨识处理，与系统正确的答案进行比对，并将成果分析了解学习者状况；9)学习成效评估模块，从玩偶与学习者的互动对话了解学习状况，进行成效分析，并进行有效的处理与反应。
2.如申请专利范围第一项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，有编辑学习者个别化的数据，例如进度，喜好，程度，学习历程安排等相关信息编辑接口与系统。
3.如申请专利范围第一项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，具有储存与纪录多媒体课程数据库，与学习者个别化数据的学习后台，提供系统信息管理中心，可批次性与玩偶进行信息交换与回馈，有效率更新玩偶最新信息。
4.如申请专利范围第四项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，可透过互联网间接或直接联机使玩偶可与网络上服务器连结，下载与回馈信息。
5.如申请专利范围第四项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，利用玩偶对话，进行语言教学，导引儿童开口学习，提供儿童更虚拟实境的语言学习环境。
6.如申请专利范围第四项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，利用语音辨识晶片，使玩偶具有语音辨识功能，能辨识学习者的发音是否正确，互动过程中并透过系统导引促进学习者勇敢开口说话.
7.如申请专利范围第四项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，玩偶的记忆芯片能纪录储存与处理学习者互动情形，了解学习者学习状况，并有效调整互动与学习的进度。
8.如申请专利范围第四项所述一种交互式智能型语言教学玩偶，利用玩偶与网络服务器的连结，使玩偶更具智能性能了解学习者的学习历程，可依个别学习者个别状况，适度调整玩偶教学进度，使玩偶能更智能更了解学习者。
全文摘要
一种交互式智能型语言教学与学习方法，特别有关于利用互联网为基础的数字内容下载程序以及以虚拟玩偶为人机接口的交互式智能型语言教学与导正的方法。藉由交互式玩偶提供语音辨识处理功能，利用玩偶内建或自网络上下载的标准语音数据库，实时判断儿童的发音是否正确并提供正确对话的导引。本案包括学习进度编辑工作站、学习系统服务器、学习课程数据库、学习状况数据库、交互式智能型语言教学玩偶、互联网下载模块、课程播放模块、语音辨识模块、学习成效评估模块等子系统。提供具有智能型交互式的新型态语言教学工具，可作为儿童更有效率的语言学习方法与工具。
文档编号G06F17/00GK101064070SQ200610200398
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月26日 优先权日2006年4月26日
发明者洪永城 申请人:杭州草莓资讯有限公司