CN110727800A - 一种自适应儿童学前教育系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种自适应儿童学前教育系统和方法，由教育专业人士根据儿童成长指标体系编写适用于智能语音或图像交互的教育内容脚本，通过智能设备展示给用户，实时获得儿童的语音数据，利用年龄计算、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别等人工智能技术与用户进行交互，利用大数据分析为每个用户建立教育模型，结合用户模型和当前交互数据为用户提供自适应教育推送。同时为用户提供帮助。为家长控制端提供个性化定制通道，家长可以调整孩子的教育推送模型，报告生成的频率、以及报告的展现形式。

Description

一种自适应儿童学前教育系统和方法

技术领域

本发明涉及儿童教育技术领域，尤其涉及一种自适应儿童学前教育系统和方法。

背景技术

目前，儿童的学龄前教育是家长和幼儿园关注的重点。此段时间幼儿的大脑发育迅速且高度可塑，是儿童人格塑造和能力培养的关键时期，且此段时间内儿童个体间的差异巨大，每个孩子的成长与发育规律有着很大不同，不同孩子认知成长的方式也不一样，个性化学前教育成为每个家长和教育工作者关注的重点。因此，结合现代技术，建立一套能够符合每个孩子自身发展特点的通用型教学系统，将为幼儿家庭教育和幼儿园教学带来巨大的益处。

现有技术中，已有很多专业的教育人员根据儿童成长教育的研究成果，针对学龄前儿童制定了全面的成长指标体系，如何利用现代科技更高效地帮助家长和教育工作者完成指标的监测成为下一个重要目标。随着人工智能和智能交互设备的出现，并借助人工智能及大数据分析技术，为儿童提供自适应教育成为可能。

现有方案存在着如下的问题：

目前学龄前儿童的教育经由家长和幼儿园来完成，现代人工作繁忙，且家长和教育从业者的素质参差不齐，很难保障每个孩子都能获得同等高质量的教育；

由于家长意识的缺乏及教育工作者对孩子了解有限，很难实时掌握每个孩子的成长规律和状况，因此依赖人进行全面系统的学前教育效果难以保证；

幼儿之间有着巨大差异，整齐划一的教育计划和内容不一定符合每个孩子的特点，这也是依靠家长自身和幼儿园难以完成自适应教育的一大原因。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明实施例提供一种自适应儿童学前教育系统和方法，能够自适应的为儿童提供定制的教育方案，从而为儿童教育提供一种更为智能高效的方案。

本发明的实施例一方面提供一种自适应儿童学前教育方法，包括以下步骤：

预先在数据库中设置存储以领域为模块的儿童交互内容脚本信息；

客户端采集用户的交互信息，并实时传输给服务器；

服务器接收客户端传来的交互信息进行识别，计算用户的年龄，进行自然语言理解、儿童意图识别、儿童情感分析处理；

服务器根据所述处理结果在所述数据库中选择对应的内容脚本信息，发送客户端与用户进行交互。

还包括以下步骤：

服务器获取用户的交互信息，根据交互信息分析知识线完成率、知识网络覆盖率；

根据不同时刻的历史交互信息数据为用户建立知识网络推荐模型作为对应用户的教育模型；

根据用户的教育模型及当前交互信息，在数据库中选择对应的内容脚本信息，发送客户端与用户进行交互。

还包括以下步骤：

服务器根据当前用户交互数据生成的知识图谱及对应历史时刻知识图谱，分析获得阶段性成长报告；

将所述阶段性成长报告发送给对应的家长控制端。

本发明的实施例另一方面还提供了一种自适应儿童学前教育系统，包括至少一个客户端和服务器，其中，

所述客户端用于与用户交互，采集用户输入的交互信息并实时传递给服务器；获取服务器返回的内容脚本信息并展示给用户；

所述服务器，用于与客户端进行交互，接收所述用户输入的交互信息，进行自然语言理解、儿童意图分析和情感分析处理，将解析后的交互信息对应的内容脚本信息返回给客户端。

所述客户端包括采集模块和网络模块，其中，

所述采集模块，用于通过采集设备收集用户的语音图像数据；

所述网络模块，用于与所述服务器通信，将所述语音图像数据实时传递给服务器。

所述服务器包括数据库模块、智能分析模块、智能统计模块和智能推送模块，其中，

所述数据库模块，用于存储用户交互数据以及交互所需的所有内容脚本信息；所述内容脚本信息基于儿童成长指标体系编写，涵盖包括健康、语言、科学、社会、美术的幼儿能力培养内容；

所述智能分析模块，用于对客户端采集的用户输入的交互信息进行实时声纹识别和语音识别，进行用户年龄计算、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别处理，并将处理后的结果实时传输处理结果给所述智能推送模块；

所述智能统计模块，用于获取所述数据库模块中的用户交互数据以及对应的内容脚本信息，利用大数据分析技术分析，计算每一条知识线的完成率以及知识网络覆盖情况，进一步根据用户不同时刻的历史数据，为用户建立具有用户属性的个性化教育推送模型；并将所述个性化教育推送模型传输给所述智能推送模块；

所述智能推送模块，用于结合所述智能统计模块获得的个性化教育推送模型和用户的当前交互数据，为用户选择对应的内容脚本信息，并推送给所述客户端。

所述数据库模块还用于存储系统产生的所有数据，其它各个模块能够从所述数据库模块中调取所需的数据执行进一步的操作。

所述系统还包括家长控制端，用于与所述服务器发生交互，接收所述服务器发送的对应用户的成长图谱和阶段性成长报告。

所述家长控制端还用于进行个性化定制，包括选择对应用户的知识点、调整知识点路径、调整资源配置或设置对应用户的成长图谱和阶段性成长报告生成的频率和展现形式。

所述家长控制端包括个人电脑PC端和移动终端应用APP端。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明各个实施例中，由教育专业人士根据儿童成长指标体系编写适用于智能语音或图像交互的教育内容脚本，通过智能设备展示给用户，实时获得儿童的语音数据，利用年龄计算、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别等人工智能技术与用户进行交互，利用大数据分析为每个用户建立教育模型，结合用户模型和当前交互数据为用户提供自适应教育推送。同时为用户提供帮助。为家长控制端提供个性化定制通道，家长可以调整孩子的教育推送模型，报告生成的频率、以及报告的展现形式。

附图说明

图1为本发明实施例一中自适应儿童学前教育方法流程图。

图2为本发明实施例二中自适应儿童学前教育系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明各个实施例中，由教育专业人士根据儿童认知发展规律，建立系统完善的儿童成长指标体系。并依据该体系编写适用于智能语音交互的儿童教育内容脚本，形成完备的学前教育知识网络。为建立自适应教育系统提供基础。同时，利用儿童语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别等人工智能技术，将儿童成长知识信息进行结构化输出，基于儿童语音输入进行语意理解和交互，实时获得儿童的语音交互数据，利用大数据分析技术分析儿童的交互数据，计算知识线完成情况，进一步根据不同时刻的历史数据，为每个用户建立教育推送模型，结合模型和当前交互数据为用户提供自适应教育。教育进行过程中，为用户生成阶段性教育完成报告，输出给控制端，帮助检验儿童的教育完成状况，为家庭教育和幼儿教育研究提供帮助。为家长控制端提供个性化定制通道，家长可以调整孩子的教育推送模型，报告生成的频率、以及报告的展现形式。

图1为本发明实施例一中自适应儿童学前教育方法流程图。如图1所示，该自适应儿童学前教育流程包括以下步骤：

步骤101，预先在数据库中设置存储以领域为模块的儿童交互内容脚本信息。

本实施例基于一个具体的交互系统，该系统包括多个客户端和至少一个服务器。客户端可以是多种形式的，例如可以是PC端的程序软件或者网页，也可以是移动端的APP或者网页。当然，还可以是具体的设备。例如，可以将客户端做成易于与儿童交流的故事机形式或者其它儿童喜欢的形式。

本系统的服务器位于云端，与各个终端通过网络实时连接。服务器端设置有数据库，数据库中存储有由教育专业人士根据儿童发展指标体系，编写适用于智能语音交互设备的儿童学前教育内容脚本，建立完善的儿童学前教育知识网络，作为自适应学前教育的内容基础。数据库中还包括有各个客户端与服务器交互的所有数据，用以大数据分析得到具体的分析数据。

步骤102，客户端采集用户的交互信息，并实时传输给服务器。

客户端的主要作用是采集用户的交互信息，并实时传输给服务器。用户的交互信息就是用户与客户端进行交互的各种数据。包括语音互动、视频采集或者其它形式的互动方式。例如，也可以采用最简单的按键方式进行互动。

由于用户主要是儿童，因而，客户端采用易于与儿童交互的形式采集儿童的交互数据。

步骤103，服务器接收客户端传来的交互信息进行识别，计算用户的年龄，进行自然语言理解、儿童意图识别、儿童情感分析处理。

服务器接收到交互信息后，需要对交互信息进行识别，例如，需要进行自然语言理解处理或者图像处理等。还需要进行意图识别以及由此产生的情感分析。对于儿童这种特殊用户，根据其语言和行为来识别其年龄和相应的情感，是较为容易的。服务器利用语音识别、年龄识别、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别等人工智能技术，将儿童认知对话信息进行结构化输出，基于儿童语音输入进行语意理解和交互，实时获得儿童的语音交互数据，作为后续数据分析的数据基础。

步骤104，服务器根据所述处理结果在所述数据库中选择对应的内容脚本信息，发送客户端与用户进行交互。

服务器根据处理结果在数据库中找到对应的内容脚本信息，然后将这些内容脚本信息发送客户端向用户展示，实现与用户的互动。同时，采集用户进一步的交互内容，进行后续的分析处理。

实时获得每个儿童的动态交互数据，分析监测儿童知识线完成率及知识网络覆盖率，结合不同时刻的历史数据，为儿童用户建立个性化知识网络推送模型，作为自适应教育的模型基础。结合用户的教育模型和当下交互数据选择内容脚本输出给用户进行交互。

为用户生成阶段性教育进展报告，并输出给家长控制端，为家庭教育和幼儿教育工作者提供参考。

为家长提供个性化定制通道，家长可以根据孩子的实际状况挑选资源内容、调整知识推送路线，以及报告生成的频率和展现形式。

进一步的，服务器获取用户的交互信息，根据交互信息分析知识线完成率、知识网络覆盖率；根据不同时刻的历史交互信息数据为用户建立知识网络推荐模型作为对应用户的教育模型；根据用户的教育模型及当前交互信息，在数据库中选择对应的内容脚本信息，发送客户端与用户进行交互。

进一步的，服务器根据当前用户交互数据生成的知识图谱及对应历史时刻知识图谱，分析获得阶段性成长报告；将所述阶段性成长报告发送给对应的家长控制端。

为了实现上述流程，本发明技术方案的另一个实施例提供了一种自适应儿童学前教育系统，图2为本发明实施例二中自适应儿童学前教育系统的结构示意图。

如图2所示，该系统包括多个客户端10和服务器20，其中，

所述客户端10用于与用户交互，采集用户输入的交互信息并实时传递给服务器20；获取服务器20返回的内容脚本信息并展示给用户；

所述服务器20，用于与客户端10进行交互，接收所述用户输入的交互信息，进行自然语言理解、儿童意图分析和情感分析处理，将解析后的交互信息对应的内容脚本信息返回给客户端10。

这里的客户端10可以是多种形式的，例如可以是PC端的程序软件或者网页，也可以是移动端的APP或者网页。当然，还可以是具体的设备。例如，可以将客户端做成易于与儿童交流的故事机形式或者其它儿童喜欢的形式。

而为了完成相应的信息采集，客户端10可以包括具体的语音接收/播放装置、图像采集装置或者其它交互按键等。

具体的，所述客户端10包括采集模块110和网络模块120，其中，

所述采集模块110，用于通过采集设备收集用户的语音图像数据；

所述网络模块120，用于与所述服务器20通信，将所述语音图像数据实时传递给服务器。

这里的语音图像数据是以语音或者图像采集为例，并不限定用户与客户端的交互数据形式。

进一步的，所述服务器20包括数据库模块210、智能分析模块220、智能统计模块230和智能推送模块240，其中，

所述数据库模块210，用于存储用户交互数据以及交互所需的所有内容脚本信息；所述内容脚本信息基于儿童成长指标体系编写，涵盖包括健康、语言、科学、社会、美术的幼儿能力培养内容；

所述智能分析模块220，用于对客户端10采集的用户输入的交互信息进行实时声纹识别和语音识别，进行用户年龄计算、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别处理，并将处理后的结果实时传输处理结果给所述智能推送模块240；

所述智能统计模块230，用于获取所述数据库模块210中的用户交互数据以及对应的内容脚本信息，利用大数据分析技术分析，计算每一条知识线的完成率以及知识网络覆盖情况，进一步根据用户不同时刻的历史数据，为用户建立具有用户属性的个性化教育推送模型；并将所述个性化教育推送模型传输给所述智能推送模块240；

所述智能推送模块240，用于结合所述智能统计模块230获得的个性化教育推送模型和用户的当前交互数据，为用户选择对应的内容脚本信息，并推送给所述客户端10。

进一步的，所述数据库模块210还用于存储系统产生的所有数据，其它各个模块能够从所述数据库模块210中调取所需的数据执行进一步的操作。

进一步的，所述系统还包括家长控制端30，用于与所述服务器20发生交互，接收所述服务器20发送的对应用户的成长图谱和阶段性成长报告。

进一步的，所述家长控制端30还用于进行个性化定制，包括选择对应用户的知识点、调整知识点路径、调整资源配置或设置对应用户的成长图谱和阶段性成长报告生成的频率和展现形式。

进一步的，所述家长控制端30包括个人电脑PC端和移动终端应用APP端。

本发明各个实施例中，由教育专业人士根据儿童发展指标体系，编写适用于智能语音交互设备的儿童学前教育内容脚本，建立完善的儿童学前教育知识网络，作为自适应学前教育的内容基础。利用语音识别、年龄识别、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别等人工智能技术，将儿童认知对话信息进行结构化输出，基于儿童语音输入进行语意理解和交互，实时获得儿童的语音交互数据，作为后续数据分析的数据基础。实时获得每个儿童的动态交互数据，分析监测儿童知识线完成率及知识网络覆盖率，结合不同时刻的历史数据，为儿童用户建立个性化知识网络推送模型，作为自适应教育的模型基础。结合用户的教育模型和当下交互数据选择内容脚本输出给用户进行交互。为用户生成阶段性教育进展报告，并输出给家长控制端，为家庭教育和幼儿教育工作者提供参考。为家长提供个性化定制通道，家长可以根据孩子的实际状况挑选资源内容、调整知识推送路线，以及报告生成的频率和展现形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自适应儿童学前教育系统，其特征在于，包括至少一个客户端和服务器，其中，

所述客户端用于与用户交互，采集用户输入的交互信息并实时传递给服务器；获取服务器返回的内容脚本信息并展示给用户；

所述服务器，用于与客户端进行交互，接收所述用户输入的交互信息，进行自然语言理解、儿童意图分析和情感分析处理，将解析后的交互信息对应的内容脚本信息返回给客户端。

2.根据权利要求1所述的自适应儿童学前教育系统，其特征在于，所述客户端包括采集模块和网络模块，其中，

所述采集模块，用于通过采集设备收集用户的语音图像数据；

所述网络模块，用于与所述服务器通信，将所述语音图像数据实时传递给服务器。

3.根据权利要求1所述的自适应儿童学前教育系统，其特征在于，所述服务器包括数据库模块、智能分析模块、智能统计模块和智能推送模块，其中，

所述数据库模块，用于存储用户交互数据以及交互所需的所有内容脚本信息；所述内容脚本信息基于儿童成长指标体系编写，涵盖包括健康、语言、科学、社会、美术的幼儿能力培养内容；

所述智能分析模块，用于对客户端采集的用户输入的交互信息进行实时声纹识别和语音识别，进行用户年龄计算、自然语言理解、儿童情感分析、儿童意图识别处理，并将处理后的结果实时传输处理结果给所述智能推送模块；

所述智能统计模块，用于获取所述数据库模块中的用户交互数据以及对应的内容脚本信息，利用大数据分析技术分析，计算每一条知识线的完成率以及知识网络覆盖情况，进一步根据用户不同时刻的历史数据，为用户建立具有用户属性的个性化教育推送模型；并将所述个性化教育推送模型传输给所述智能推送模块；

所述智能推送模块，用于结合所述智能统计模块获得的个性化教育推送模型和用户的当前交互数据，为用户选择对应的内容脚本信息，并推送给所述客户端。

4.根据权利要求3所述的自适应儿童学前教育系统，其特征在于，所述数据库模块还用于存储系统产生的所有数据，其它各个模块能够从所述数据库模块中调取所需的数据执行进一步的操作。

5.根据权利要求1所述的自适应儿童学前教育系统，其特征在于，所述系统还包括家长控制端，用于与所述服务器发生交互，接收所述服务器发送的对应用户的成长图谱和阶段性成长报告。

6.根据权利要求5所述的自适应儿童学前教育系统，其特征在于，所述家长控制端还用于进行个性化定制，包括选择对应用户的知识点、调整知识点路径、调整资源配置或设置对应用户的成长图谱和阶段性成长报告生成的频率和展现形式。

7.根据权利要求5或6所述的自适应儿童学前教育系统，其特征在于，所述家长控制端包括个人电脑PC端和移动终端应用APP端。

8.一种自适应儿童学前教育方法，其特征在于，包括以下步骤：

预先在数据库中设置存储以领域为模块的儿童交互内容脚本信息；

客户端采集用户的交互信息，并实时传输给服务器；

服务器接收客户端传来的交互信息进行识别，计算用户的年龄，进行自然语言理解、儿童意图识别、儿童情感分析处理；

服务器根据所述处理结果在所述数据库中选择对应的内容脚本信息，发送客户端与用户进行交互。

9.根据权利要求8所述的自适应儿童学前教育方法，其特征在于，还包括以下步骤：

服务器获取用户的交互信息，根据交互信息分析知识线完成率、知识网络覆盖率；

根据不同时刻的历史交互信息数据为用户建立知识网络推荐模型作为对应用户的教育模型；

根据用户的教育模型及当前交互信息，在数据库中选择对应的内容脚本信息，发送客户端与用户进行交互。

10.根据权利要求8所述的自适应儿童学前教育方法，其特征在于，还包括以下步骤：

服务器根据当前用户交互数据生成的知识图谱及对应历史时刻知识图谱，分析获得阶段性成长报告；

将所述阶段性成长报告发送给对应的家长控制端。

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