互動式智慧型語言教學玩偶的製作方法
2023-06-13 07:28:21 1
專利名稱：互動式智慧型語言教學玩偶的製作方法
專利說明互動式智慧型語言教學玩偶 本發明系有關於一種交互式智能型語言教學與利用語音辨識處理導正語言學習的方法，特別是有關於兒童語言教學或第二外國語言教學，一種利用網絡下載標準發音題目資料庫與語音辨識處理晶片為基礎的玩偶，利用虛擬主角有效的互動鼓勵兒童開口學習語言，本案包括學習進度編輯工作站、學習系統伺服器、學習課程資料庫、學習狀況資料庫、交互式智能型語言教學玩偶、網際網路下載模塊、課程播放模塊、語音辨識模塊、學習成效評估模塊等九個子系統，可提升語言學習的效率。在語言教學與國外語言學習中，最主要的目的系利用自動化的程序不斷循環誘導學習者開口發音，系統能自動評估，提出缺點提醒改進，並利用友善性的接口導引學習者建立與加強語言能力。尤其幼兒與兒童時期的語言學習必須創造一個虛擬的學習環境，誘導學習者融入學習境界，自然的進入學習歷程，其中包括學習、自我測驗、評估等三部曲，如何透過自動化的輔助教具提升學習效率是非常重要的課題。
習知自動化教學系統或許會有以角色扮演的方式來讓學生在計算機仿真語言應用環境，例如透過計算機互動軟體讓學習者扮演對話的一方計算機扮演另一方，此外也可透過網際網路上的遠程的點對點(peer-to-peer)的透過化自動化的連接開始，場景的對話各種角色扮演，實際上皆透過計算機屏幕進行對話，真實感皆有問題，另自動化評估，也是重要問題，傳統教學系統中往往缺乏有效率的自動化的評估系統。如何融合真實角色扮演與自動化語音處理技術，使學習系統能提供完整學習歷程中，學習、測驗、評估三個階段完整的自動化解決方案，是非常重要的課題。
先前有關自動化評估的專利，例如2001年10月21日公開的公告號為0046082的專利，名為「在線學習成果鑑系統及其方法」，即揭示一種包括題庫管理裝置、試卷命題裝置、在線測驗裝置、與測驗分析裝置等的在線學習成果評鑑系統。
另有關利用計算機實施語音自動化辨識之發明，例如2004年1月11日公開的公告號為
00571290的專利，名為「計算機實施之語音辨識系統訓練」，2003月11月11日公開的公告號00561452的專利，名為「語音辨識方法與裝置」，2003年8月21日公開開的公告號00548631的專利，名為「用語音辨識系統辨識身份以在網際網路上存取數據的系統，方法與製成」，以及2002年11月1日公開的公告號00508564的專利，名為「一種語音辨識方法及系統」等，皆為有效的語言辨識方法與裝置，但缺乏友善性人機接口整合與虛擬主角溶入，尤其未考量兒童語言學習有效性與趣味化。
習知各系統未考量學習歷程中，學習、測驗、評估三階段與虛擬主角趣味性人機接口的溶入，因此，本發明針對上述之需求，乃特潛心研究並配合學理之運用，提出一種具有語音辨識晶片，網際網路可下載正確語音資料庫，依學習者需求訂定的語言對話進度，以及藉由使用者喜好的玩偶使之整合設計成一自動化教學工具，設計合理且有效增進學習效果知發明。首先請參照
圖1，圖2，為本系統的系統示意圖。本發明為交互式智能型語音辨識的語言教學玩偶系統與方法。包括(1)學習進度編輯工作站，(2)學習系統伺服器，(3)學習多媒體課程資料庫，(4)學習狀況資料庫，(5)交互式智能型語言教學玩偶，(6)網際網路下載模塊，(7)課程播放模塊，(8)語音辨識模塊，以及(9)學習成效評估模塊，等九個模塊，如圖1。學習進度編輯工作站，學習系統伺服器為系統後臺，其中伺服器包括學習多媒體課程資料庫，以及學習狀況資料庫，以外交互式智能型語言教學玩偶為系統前臺，此前臺包括網際網路下載模塊，課程播放模塊，語音辨識模塊，以及學習成效評估模塊。本發明九個基本模塊說明如下學習進度編輯工作站10學習者可按自我需求設定需求參數，包括課程選擇，時段選擇，主角設定，程度選擇，語音設定，背景音樂設定等參數設定，如圖4。設定使用者需求，讓系統能按步就班，可因材施教。這些參數會儲存於學習系統伺服器中的學習狀況資料庫，可按需要將這些參數下載至玩偶內存，使玩偶互動能依據所設定的需求有所差異性，個性化。
學習系統伺服器20為系統後臺管理系統，包括學習多媒體課程資料庫，學習狀況資料庫等紀錄系統各種信息的信息供應站，這些信息可下載至玩偶，可改變玩偶的狀況值，並可從玩偶回傳一些評估與學習成果的數據，故此後臺的支持將使前臺的玩偶更具智慧性。
學習課程資料庫30將系統的課程按級別，主題，場景分門別類有系統歸納管理，讓學習者可依需求，要求各種類別的多媒體課程資料庫。
學習狀況資料庫40紀錄每個使用者個別狀況，個別喜好與狀況，包括已完成的課程單元，未完成的課程單元，近期學習的課程單元，個別喜好數據等數據，這些數據可批次性下載至玩偶的內存內，可讓玩偶處理數據時能擁有個性化的特性。
交互式智能型語言音學玩偶50如圖2是系統的前臺，可隨時隨地與學習者互動，按進度與學習者進行語音對話，可從學習系統伺服器下載更新課程內容與個人化的數據，此玩偶晶片包括網際網路下載模塊，課程播放模塊，語音辨識模組，與學習成效評估模塊。
網際網路下載模塊60可讓玩偶能透過網際網路與伺服器連結，下載與更新最新課程，與使用者個性化數據，並將學習者與玩偶互動的成果回饋至伺服器資料庫。
課程播放模塊70透過玩偶可簡單的感應器，播放最新課程，並依據學習者的回饋與反應，調整學習進度。
語音辨識模塊80利用語音辨識晶片，收錄學習者回饋的對話語音，透過辨音處理晶片了解學習者反映的正確性，決定玩偶下一句的對話。
語音辨識晶片，為一市場標準語音處理器，可隱於玩偶之內，使學習者並不會感覺其存在，透過玩偶隱藏式的麥克風可收錄使用者的語音，系統利用輸入的語音，實時進行語音比對，利用與玩偶互動了解學習者有關語言學習，尤其是會話與發音能力等，系統會將這個模塊與學習成效評估模塊，緊密融合這個部分的結果層匯入評估模，使系統能了解學習進度與狀況，並能有效導正學習盲點，使系統更具智能有效率。
學習成效評估模塊90如圖3，透過玩偶與學習者的對話，了解學習者語音對話能力，與學習進度。並將這些紀錄透過網際網路批次性的回饋伺服器的學習狀況資料庫，讓系統能掌握個別個人的學習進度數據。
本發明包括前臺為交互式智能語言教學玩偶，後臺包括學習系統伺服器，與學習進度編輯工作站，其中玩偶包括有網際網路下載模塊，課程播放模塊，語音辨識模塊，學習成效評估模塊，〔如圖1〕而學習系統伺服器包括有學習課程資料庫，學習狀況資料庫，這是一嶄新有前後平臺的交互式智能型教學玩偶，其詳細實施步驟如下1)安裝與建置交互式智能型語言教學玩偶50；〔如圖2〕此為系統前臺其中包括有網際網路下載模塊60，課程播放模塊70，語音辨識模塊；80學習成效評估模塊等子系統。提供隨時隨地與學習者互動的前臺，學習者可抱著玩偶隨處移動，故此玩偶提供行動的教學機制，另玩偶內含有語音辨識晶片故可隨時隨地對學習者所輸入的對話進行實時的辨識處理，以辨別是否為正確的語音〔如圖3〕。
有關玩偶的處理晶片，記憶晶片，輸入的麥克風，輸出的喇叭，輸出入連接口(I/Oport)皆需內藏式設計，儘可能融入玩偶內部，讓使用者完全沒有感覺其存在，寓教於樂，使學習與遊戲能融在一起，故這一部份的設計特別講求方便性，容易操作性，友善性等人機接口(HMI)考量。
另有關網際網路的連接，可考慮直接在玩偶上有網際網路的接口(Internet port)或考量成本因素透過家用的個人計算機再利用RS232接口間接連上計算機再連上網際網路。
2)安裝與建置學習系統伺服器20此為系統主要後臺系統，可紀錄最新的多媒體課程與使用者個性化的信息，包括學習課程資料庫30學習狀況資料庫40提供所有學習情報，玩偶可透過網際網路與此伺服器連結，可下載或回饋相關數據。
這一部份為系統後臺，有多媒體課程，與紀錄個別學習狀況的詳細數據，玩偶透過與伺服器連結有更新，回饋，或下載最新最實時數據。
3)學習進度編輯工作站10學習者個性化的數據例如基本數據、主角喜好、程度、背景音樂等數據的輸入與設定，並將這些數據儲存於學習系統伺服器中，學習狀況資料庫，並可批次更新玩偶內相關信息〔如圖4〕。圖1交互式智能型語言教學玩偶系統示意圖。
圖2學習者與玩偶互動示意圖。
圖3交互式智能型語言教學玩偶系統處理邏輯。
圖4學習進度工作站編輯接口。學習進度編輯工作站10學習系統伺服器20學習課程資料庫30學習狀況資料庫40
交互式智能型語言教學玩偶50網際網路下載模塊 60課程播放模塊70語音辨識模塊80學習成效評估模塊90
權利要求
1.一種交互式智能型語言教學玩偶系統，系利用可網絡連結，可語音辨識的智能型玩偶進行語言教學，以玩偶當系統前臺，以網絡伺服器為後臺紀錄與儲存系統相關的數據，提供一個嶄新特別合適於兒童的自動化語言教學輔助系統。本系統包括有下列模塊1)學習進度編輯工作站，編輯與輸入學習者個別化信息與個人喜好；2)學習系統伺服器，提供後臺支持系統包括各種資料庫，備份處理，同步化處理，一致化處理等；3)學習課程資料庫，紀錄儲存系統最新教學課程，並結構化的有系統歸納課程資料；4)學習狀況資料庫有系統紀錄每個使用者個別化的基本數據，個別喜好，學習進度等信息；5)交互式智能型語言教學玩偶，為系統前臺可與學習者直接對話的機制，可從伺服器下載信息，可將學習者的互動回饋伺服器；6)網際網路下載模塊，可讓玩偶與網絡上的伺服器連結，使玩偶能下載與更新最新的內容；7)課程播放模塊，可播放最新的對話課程，誘導學習者進行互動對話；8)語音辨識模塊，學習者的對話可進行語音辨識處理，與系統正確的答案進行比對，並將成果分析了解學習者狀況；9)學習成效評估模塊，從玩偶與學習者的互動對話了解學習狀況，進行成效分析，並進行有效的處理與反應。
2.如申請專利範圍第一項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，有編輯學習者個別化的數據，例如進度，喜好，程度，學習歷程安排等相關信息編輯接口與系統。
3.如申請專利範圍第一項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，具有儲存與紀錄多媒體課程資料庫，與學習者個別化數據的學習後臺，提供系統信息管理中心，可批次性與玩偶進行信息交換與回饋，有效率更新玩偶最新信息。
4.如申請專利範圍第四項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，可透過網際網路間接或直接聯機使玩偶可與網絡上伺服器連結，下載與回饋信息。
5.如申請專利範圍第四項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，利用玩偶對話，進行語言教學，導引兒童開口學習，提供兒童更虛擬實境的語言學習環境。
6.如申請專利範圍第四項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，利用語音辨識晶片，使玩偶具有語音辨識功能，能辨識學習者的發音是否正確，互動過程中並透過系統導引促進學習者勇敢開口說話.
7.如申請專利範圍第四項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，玩偶的記憶晶片能紀錄儲存與處理學習者互動情形，了解學習者學習狀況，並有效調整互動與學習的進度。
8.如申請專利範圍第四項所述一種交互式智能型語言教學玩偶，利用玩偶與網絡伺服器的連結，使玩偶更具智能性能了解學習者的學習歷程，可依個別學習者個別狀況，適度調整玩偶教學進度，使玩偶能更智能更了解學習者。
全文摘要
一種交互式智能型語言教學與學習方法，特別有關於利用網際網路為基礎的數字內容下載程序以及以虛擬玩偶為人機接口的交互式智能型語言教學與導正的方法。藉由交互式玩偶提供語音辨識處理功能，利用玩偶內建或自網絡上下載的標準語音資料庫，實時判斷兒童的發音是否正確並提供正確對話的導引。本案包括學習進度編輯工作站、學習系統伺服器、學習課程資料庫、學習狀況資料庫、交互式智能型語言教學玩偶、網際網路下載模塊、課程播放模塊、語音辨識模塊、學習成效評估模塊等子系統。提供具有智能型交互式的新型態語言教學工具，可作為兒童更有效率的語言學習方法與工具。
文檔編號G06F17/00GK101064070SQ200610200398
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月26日 優先權日2006年4月26日
發明者洪永城 申請人:杭州草莓資訊有限公司