CN106297478A - 一种钢琴智能教学系统 - Google Patents

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常丽文
张贞
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Abstract

本发明公开了教育教学技术领域的一种钢琴智能教学系统，包括智能教学处理器，所述智能教学处理器分别电性双向连接无线网络接口、专家答疑系统、存储器接口、录音单元、琴键检测单元、自动演奏单元和外设接口，所述存储器接口电性双向连接外接存储器，将学习者置于钢琴的模拟训练中，要求学习者在解决自身问题的过程中使用知识和技能，通过名师指导和答疑解决学习者在学习过程中所遇到的困难，并通过解决问题发现学习者的不足，以制定相应的教学方案，具有详尽的问题反馈、在智能导师的指导下学习和针对学习者在教学过程中所遇到的困难驱使训练等优点，提高了教学效果，使教学方式多样化。

Description

一种钢琴智能教学系统
技术领域
本发明涉及教育教学技术领域，具体为一种钢琴智能教学系统。
背景技术
智能教学系统是教育技术学中重要的研究领域，它借助人工智能技术，在没有人类导师指导的情况下帮助学习者获取知识和技能方面起着重要的作用。自从20世纪70年代以来，许多国家和地区都十分重视智能教学系统的研究、开发和应用。智能教学，是通过互联网计算机人工模拟技术整合全国工作在一线的特、高级教师和教学专家的教学资源和教研成果进行科学分析、智能判断及有目的地提供即时、有效、全面且针对性的教学。智能教学可以智能发现学生和教师在学习和教学中的不易发现的盲点，并智能扫除盲点，可以减轻学生的学习负担，提高教师的教学效率，最终达到提高学生学习成绩的目的，是更精准、即时进行学习诊断和智能化提分的智能教学系统，能减轻学生的负担，提高学生的成绩，必将成为提高教学效率的主流方式。
现有的钢琴教学多采用五线板的教学方式，集成和演示的乐理知识理论少，可视性差，乐理间联系性不强，不便于学生的掌握，例如中国专利申请号201120161678.X中提出的一种智能音乐电教板，其将五线谱显示、键盘、调号、音名和滑动标尺在内的多种功能组合在一起，将多种乐理知识集成在一体，可视性强，乐理间的联系性较强，但是其只能单纯的演示五线谱的弹奏规律，无名师指导，学生在自主学习方便比较困难，教学内容不够丰富且教学形式较为单调，为此，我们提出了一种钢琴智能教学系统投入使用，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢琴智能教学系统，以解决上述背景技术中提出的教学内容单调且教学形式不够灵活的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢琴智能教学系统，包括智能教学处理器，所述智能教学处理器分别电性双向连接无线网络接口、专家答疑系统、存储器接口、录音单元、琴键检测单元、自动演奏单元和外设接口，所述无线网络接口电性输出连接无线网络模块，所述无线网络模块电性输出连接服务器，所述服务器电性输出连接主机终端，所述存储器接口电性双向连接外接存储器，所述外设接口分别电性双向连接显示设备和语音收发单元，所述外设接口电性输入连接摄像组件。
优选的，所述智能教学处理器包括拾音器和音箱，所述拾音器和音箱均电性输出连接录放一体机，所述录放一体机电性输出连接交换机，所述交换机电性输出连接教学终端，所述交换机分别电性输入连接学生电脑控制端和教师电脑控制端。
优选的，所述专家答疑系统包括用户接口，所述用户接口电性双向连接推理引擎，所述用户接口电性输入连接信源输入单元，所述推理引擎电性输出连接知识储备库。
优选的，所述录音单元包括主控芯片，所述主控芯片分别电性输出连接语音提示单元和音频合成单元，所述音频合成单元电性输出连接音频译码器，所述音频译码器电性输出连接音频放大模块，所述音频放大模块电性输出连接扬声器，所述主控芯片电性输入连接键位检测单元。
优选的，所述自动演奏单元包括数据处理模块，所述数据处理模块分别电性双向连接人机交互界面、音频输入输出端子和音频驱动电路，所述数据处理模块电性输入连接光盘驱动模块，所述音频驱动电路电性输入连接自动校准模块，所述自动校准模块电性输入连接键位传感器，所述音频驱动电路电性输出连接功放。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该系统代替了传统钢琴教学中采用五线板的教育格局，将学习者置于钢琴的模拟训练中，要求学习者在解决自身问题的过程中使用知识和技能，系统通过专家答疑系统、智能教学处理器、琴键检测单元及录音单元，来显示跟踪、指导并提供教学反馈信息以帮助学习者提高教学的接收程度，通过名师指导和答疑解决学习者在学习过程中所遇到的困难，并通过解决问题发现学习者的不足，以制定相应的教学方案，具有详尽的问题反馈、在智能导师的指导下学习和针对学习者在教学过程中所遇到的困难驱使训练等优点，提高了教学效果，使教学方式多样化。
附图说明
图1为本发明系统框图；
图2为本发明智能教学处理器系统框图；
图3为本发明专家答疑系统框图；
图4为本发明录音单元系统框图；
图5为本发明自动演奏单元系统框图。
图中：1智能教学处理器、2无线网络接口、3无线网络模块、4服务器、5主机终端、6专家答疑系统、61用户接口、62推理引擎、63信源输入单元、64知识储备库、7存储器接口、8外接存储器、9录音单元、91主控芯片、92语音提示单元、93音频合成单元、94音频译码器、95音频放大模块、96扬声器、97键位检测单元、10自动演奏单元、101数据处理模块、102光盘驱动模块、103人机交互界面、104音频输入输出端子、105音频驱动电路、106自动校准模块、107键位传感器、108功放、11外设接口、12摄像组件、13显示设备、14语音收发单元、15拾音器、16音箱、17录放一体机、18交换机、19教学终端、20学生电脑控制端、21教师电脑控制端、22琴键检测单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种钢琴智能教学系统，包括智能教学处理器1，所述智能教学处理器1分别电性双向连接无线网络接口2、专家答疑系统6、存储器接口7、录音单元9、琴键检测单元22、自动演奏单元10和外设接口11，所述无线网络接口2电性输出连接无线网络模块3，所述无线网络模块3电性输出连接服务器4，所述服务器4电性输出连接主机终端5，所述存储器接口7电性双向连接外接存储器8，所述外设接口11分别电性双向连接显示设备13和语音收发单元14，所述外设接口11电性输入连接摄像组件12。
其中，所述智能教学处理器1包括拾音器15和音箱16，所述拾音器15和音箱16均电性输出连接录放一体机17，所述录放一体机17电性输出连接交换机18，所述交换机18电性输出连接教学终端19，所述交换机18分别电性输入连接学生电脑控制端20和教师电脑控制端21，所述专家答疑系统6包括用户接口61，所述用户接口61电性双向连接推理引擎62，所述用户接口61电性输入连接信源输入单元63，所述推理引擎62电性输出连接知识储备库64，所述录音单元9包括主控芯片91，所述主控芯片91分别电性输出连接语音提示单元92和音频合成单元93，所述音频合成单元93电性输出连接音频译码器94，所述音频译码器94电性输出连接音频放大模块95，所述音频放大模块95电性输出连接扬声器96，所述主控芯片91电性输入连接键位检测单元97，所述自动演奏单元10包括数据处理模块101，所述数据处理模块101分别电性双向连接人机交互界面103、音频输入输出端子104和音频驱动电路105，所述数据处理模块101电性输入连接光盘驱动模块102，采用光盘驱动代替原来的存储卡，能够增加系统的存储量，所述音频驱动电路105电性输入连接自动校准模块106，所述自动校准模块106电性输入连接键位传感器107，所述音频驱动电路105电性输出连接功放108。
工作原理：利用智能教学处理器1中的学生电脑控制端20和教师电脑控制端21实现分级控制，通过交换机18将信息交互之后传递到教学终端19中，可通过拾音器15对教学现场进行声量采集，自动专家答疑系统6用于分析学生的答案或结论，为所有的情景提供诊断规则，其中信源输入单元63可为语音输入或手动输入，用户接口61满足用户和系统之间交互的需要，推理引擎62提供对专家答疑系统6的核心部件知识储备库64的解释，其结果用于对学习者在学生过程中遇到问题的解释，在钢琴教学的具体实施过程中，通过键位检测单元97实时检测钢琴键位的复位情况及其音准，并传递到主控芯片91中，当出现异常情况时，通过语音提示单元92进行语音提醒，主控芯片91对钢琴琴键的声调通过音频合成单元93合成，传递给音频译码器94进行转码，经由音频放大模块95对其音频放大处理后通过扬声器96播放，利用光盘驱动模块102代替存储卡进行音乐的播放，其存储量高，通过人机交互界面103实现学习者与系统间的互动，键位传感器107采集键位信息，经由自动校准模块106校准后通过音频驱动电路105驱动功放108进行音乐的自动演奏，系统中摄像组件12、显示设备13和语音收发单元14通过外设接口11与智能教学处理器1相连，可通过显示设备13对教学系统进行图像及信息显示。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种钢琴智能教学系统，包括智能教学处理器(1)，其特征在于：所述智能教学处理器(1)分别电性双向连接无线网络接口(2)、专家答疑系统(6)、存储器接口(7)、录音单元(9)、琴键检测单元(22)、自动演奏单元(10)和外设接口(11)，所述无线网络接口(2)电性输出连接无线网络模块(3)，所述无线网络模块(3)电性输出连接服务器(4)，所述服务器(4)电性输出连接主机终端(5)，所述存储器接口(7)电性双向连接外接存储器(8)，所述外设接口(11)分别电性双向连接显示设备(13)和语音收发单元(14)，所述外设接口(11)电性输入连接摄像组件(12)。
2.根据权利要求1所述的一种钢琴智能教学系统，其特征在于：所述智能教学处理器(1)包括拾音器(15)和音箱(16)，所述拾音器(15)和音箱(16)均电性输出连接录放一体机(17)，所述录放一体机(17)电性输出连接交换机(18)，所述交换机(18)电性输出连接教学终端(19)，所述交换机(18)分别电性输入连接学生电脑控制端(20)和教师电脑控制端(21)。
3.根据权利要求1所述的一种钢琴智能教学系统，其特征在于：所述专家答疑系统(6)包括用户接口(61)，所述用户接口(61)电性双向连接推理引擎(62)，所述用户接口(61)电性输入连接信源输入单元(63)，所述推理引擎(62)电性输出连接知识储备库(64)。
4.根据权利要求1所述的一种钢琴智能教学系统，其特征在于：所述录音单元(9)包括主控芯片(91)，所述主控芯片(91)分别电性输出连接语音提示单元(92)和音频合成单元(93)，所述音频合成单元(93)电性输出连接音频译码器(94)，所述音频译码器(94)电性输出连接音频放大模块(95)，所述音频放大模块(95)电性输出连接扬声器(96)，所述主控芯片(91)电性输入连接键位检测单元(97)。
5.根据权利要求1所述的一种钢琴智能教学系统，其特征在于：所述自动演奏单元(10)包括数据处理模块(101)，所述数据处理模块(101)分别电性双向连接人机交互界面(103)、音频输入输出端子(104)和音频驱动电路(105)，所述数据处理模块(101)电性输入连接光盘驱动模块(102)，所述音频驱动电路(105)电性输入连接自动校准模块(106)，所述自动校准模块(106)电性输入连接键位传感器(107)，所述音频驱动电路(105)电性输出连接功放(108)。
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