CN111710199A - 一种基于大数据的英语教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于大数据的英语教学系统，包括学生信息获取模块、学生信息确认模块、英语学习内容获取模块、英语单词获取模块、英语单词显示模块、英语单词选定模块、目标英语单词相关数据获取模块、英语单词数据库、英语实际中文解释获取模块、英语中文解释比对模块、英语中文解释比对结果显示模块和英语标准发音外放模块。学生通过该英语教学系统能够实现英语学习，相较于传统的课堂教学方式，教学方式比较灵活，智能化程度很高，教学不再单调枯燥，有利于激发学生的学习兴趣，进而提升学生的学习效率，而且，该英语教学系统无需老师介入，进而学生可以根据实际需要随时进行学习，提升学习效率，还能够降低老师的教学负担。

Description

一种基于大数据的英语教学系统

技术领域

本发明涉及一种基于大数据的英语教学系统。

背景技术

当今社会，英语能力至关重要，是否具备较高的英语能力实际上能够决定大多数人的职业走向，众所周知的是，对于任何语言来说，词汇量是掌握语言的基础。传统的英语单词的教学方式为课堂教学方式，往往比较单调枯燥，不利于激发学生的学习兴趣，学生的学习效率并不高，而且，只有在老师教的时候，学生才能够学习英语单词，不但增加了老师的教学负担，而且学生也不能随时学习，学习效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的英语教学系统，用于解决现有的英语教学的方式导致学生的学习效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于大数据的英语教学系统，包括学生信息获取模块、学生信息确认模块、英语学习内容获取模块、英语单词获取模块、英语单词显示模块、英语单词选定模块、目标英语单词相关数据获取模块、英语单词数据库、英语实际中文解释获取模块、英语中文解释比对模块、英语中文解释比对结果显示模块和英语标准发音外放模块；

所述学生信息获取模块用于获取目标学生的目标学生信息，所述目标学生信息包括所述目标学生的目标学号；

所述学生信息确认模块用于将所述目标学号输入到预设的学生身份数据库中，以确认所述目标学号是否是所述学生身份数据库中的某一个学号；其中，所述学生身份数据库包括预设个数个学号；

所述英语学习内容获取模块用于若所述目标学号是所述学生身份数据库中的某一个学号，则获取学生输入的英语学习内容；其中，所述英语学习内容包括至少两个英语单词，且任意两个相邻的英语单词之间由预设的分隔符隔开；

所述英语单词获取模块用于根据预设的分隔符，将所述英语学习内容拆分为至少两个英语单词；

所述英语单词显示模块用于显示拆分得到的各个英语单词；

所述英语单词选定模块用于从显示的所述拆分得到的各个英语单词中选定得到目标英语单词；

所述目标英语单词相关数据获取模块用于根据所述目标英语单词以及所述英语单词数据库，获取所述目标英语单词对应的目标标准中文解释和目标音频数据；其中，所述英语单词数据库存储有至少两个英语单词，与各英语单词相对应的标准中文解释以及与各英语单词的标准发音所对应的音频数据；

所述英语实际中文解释获取模块用于获取学生输入的所述目标英语单词的实际中文解释；

所述英语中文解释比对模块用于比对所述目标英语单词的实际中文解释和所述目标标准中文解释，得到中文解释比对结果；

所述英语中文解释比对结果显示模块用于显示所述中文解释比对结果；

所述英语标准发音外放模块用于根据所述中文解释比对结果和所述目标音频数据，对所述目标音频数据进行外放。

优选地，所述英语教学系统还包括英语实际发音获取模块、英语发音比对模块和英语发音比对结果显示模块；

所述英语实际发音获取模块用于获取学生发出的所述目标英语单词的实际发音信号；

所述英语发音比对模块用于比对所述目标英语单词的实际发音信号和所述目标音频数据，得到发音比对结果；

所述英语发音比对结果显示模块用于显示所述发音比对结果；

相应地，所述英语标准发音外放模块用于根据所述中文解释比对结果、所述目标音频数据和所述实际发音信号，对所述目标音频数据进行外放。

优选地，所述英语发音比对模块包括噪音过滤单元、实际发音波形产生单元、标准发音波形产生单元、波形比对单元和发音结果判断单元；

所述噪音过滤单元用于对所述目标英语单词的实际发音信号进行噪音过滤，得到目标实际发音信号；

所述实际发音波形产生单元用于对所述目标实际发音信号进行处理，生成与所述目标实际发音信号相对应的实际发音波形；

所述标准发音波形产生单元用于对所述目标音频数据进行处理，生成与所述目标音频数据相对应的标准发音波形；

所述波形比对单元用于对所述实际发音波形和所述标准发音波形进行比对，得到波形比对结果；

所述发音结果判断单元用于根据所述波形比对结果，得到所述发音比对结果。

优选地，所述波形比对单元具体用于：

将所述实际发音波形和所述标准发音波形构建在同一语音坐标系内；

根据预设的语音特征识别算法提取所述实际发音波形的语音关键特征，形成语音关键特征向量，得到实际语音关键特征向量；提取所述标准发音波形的语音关键特征，形成语音关键特征向量，得到标准语音关键特征向量；

若所述实际语音关键特征向量和所述标准语音关键特征向量的匹配度大于或者等于预设阈值，则所述波形比对结果为波形比对通过；若所述实际语音关键特征向量和所述标准语音关键特征向量的匹配度小于所述预设阈值，则所述波形比对结果为波形比对不通过；

相应地，所述发音结果判断单元具体用于：若所述波形比对结果为波形比对通过，则所述发音比对结果为学生对所述目标英语单词的发音标准；若所述波形比对结果为波形比对不通过，则所述发音比对结果为学生对所述目标英语单词的发音不标准。

本发明具有以下技术效果：在学生的信息满足要求之后，才能够进行英语学习，提升系统学习的可靠性，避免其他无关人员对系统的操作；在学生信息确认之后，学生输入需要学习的英语学习内容，系统将英语学习内容拆分成单个的英语单词并进行显示，学生从显示的英语单词中选定目标英语单词，学生根据目标英语单词，结合自己对于目标英语单词的中文解释的掌握情况输入目标英语单词的实际中文解释，系统对目标英语单词的实际中文解释和目标英语单词的目标标准中文解释进行比对，得到中文解释比对结果并进行显示，学生看到中文解释比对结果之后，可以获知自己对目标英语单词的中文解释是否掌握，并对自己掌握的目标英语单词的目标标准中文解释进行纠正，实现英语单词中文解释的学习，并且，系统外放目标英语单词的目标音频数据，使得学生可以听到目标英语单词的标准发音，学生根据目标英语单词的标准发音可以纠正自己的发音，实现英语发音的学习。因此，学生通过该英语教学系统能够实现英语学习，相较于传统的课堂教学方式，教学方式比较灵活，智能化程度很高，教学不再单调枯燥，有利于激发学生的学习兴趣，进而提升学生的学习效率，而且，该英语教学系统无需老师介入，进而学生可以根据实际需要随时进行学习，提升学习效率，还能够降低老师的教学负担。

附图说明

图1是一种基于大数据的英语教学系统的整体结构原理示意图；

图2是英语发音比对模块的结构原理示意图。

具体实施方式

本实施例提供一种基于大数据的英语教学系统，如图1所示，包括学生信息获取模块、学生信息确认模块、英语学习内容获取模块、英语单词获取模块、英语单词显示模块、英语单词选定模块、目标英语单词相关数据获取模块、英语单词数据库、英语实际中文解释获取模块、英语中文解释比对模块、英语中文解释比对结果显示模块、英语标准发音外放模块、英语实际发音获取模块、英语发音比对模块和英语发音比对结果显示模块。

该英语教学系统对应的硬件设备不做限定，可以是电脑设备，比如台式电脑或者笔记本电脑，也可以是智能终端设备，比如平板电脑或者智能手机，还可以是具有特定外形结构的英语教学机器人。该英语教学系统对应的硬件设备的应用场景不做限定，可以放置在教室内，供学生学习用，也可以放置在学校专门的自学室内。

应当理解，该英语教学系统中的各个组成模块均可以为硬件模块，也可以为软件模块。若为软件模块，则各个软件模块本质上为对应的执行步骤。本实施例以软件模块为例。那么，该英语教学系统中的各软件模块所对应的执行步骤可以由对应的硬件设备中的控制主机或者控制芯片执行。

学生信息获取模块用于获取目标学生的目标学生信息，目标学生信息包括目标学生的目标学号。其中，学生信息获取模块所对应的硬件设备可以为学生卡感应模块，学生卡感应模块可以为常规的校园学生卡感应设备，学生卡感应模块用于感应学生卡，以获取到学生卡中的学生信息。一般来说，学生卡中的学生信息包括持卡学生的学号。当学生将学生卡靠近学生卡感应模块时，学生卡感应模块可以感应出学生卡中的学号。

英语教学系统中预设有学生身份数据库，学生身份数据库和下述中的英语单词数据库均可以存储在相应的存储器中。学生身份数据库包括预设个数个学号，预设个数（即至少两个）由实际需要进行设置，比如全年级或者全校学生的学号，或者若干个指定学生的学号，使得该英语教学系统只能够供指定学生学习使用。

学生信息确认模块用于将获取到的目标学号输入到预设的学生身份数据库中，以确认目标学号是否是学生身份数据库中的某一个学号。比如：假设目标学号为H201801012，若学生身份数据库包括学号H201801012，则目标学号为H201801012是学生身份数据库中的某一个学号；若学生身份数据库不包括学号H201801012，则目标学号不是学生身份数据库中的某一个学号。

英语学习内容获取模块用于若目标学号是学生身份数据库中的某一个学号，则获取学生输入的英语学习内容。其中，学生输入英语学习内容的方式不唯一，若英语教学系统对应的硬件设备包括触摸屏，则学生可以通过触摸屏输入英语学习内容，若英语教学系统对应的硬件设备不包括触摸屏，而是只有显示功能的显示屏，则学生可以通过外接输入设备，比如键盘，输入英语学习内容。本实施例中，英语教学系统对应的硬件设备包括触摸屏。英语学习内容为学生需要进行英语学习的内容，英语学习内容包括至少两个英语单词，英语单词的个数由实际需要进行设置，且任意两个相邻的英语单词之间由预设的分隔符隔开。可以这样理解，英语学习内容可以为一个完整的句子，该句子由至少两个英语单词构成，比如：my heart will go on，任两个英语单词之间由分隔符隔开。预设的分隔符由实际需要进行设置，比如：分隔符“.”、“/”、“-”等等，本实施例以分隔符“.”为例。比如：英语学习内容的形式为“my.heart.will.go.on”。

英语单词获取模块用于根据预设的分隔符，将英语学习内容拆分为至少两个英语单词。即以分隔符作为拆分界限，得到各单个的英语单词。本实施例中，以从左向右的方向开始识别，当识别得到第一个分隔符时，将第一个分隔符左侧的部分提取出来，为第一个英语单词；接着识别，当识别得到第二个分隔符时，将第二个分隔符的左侧部分，且第一个分隔符的右侧部分提取出来，为第二个英语单词，以此类推，最后，识别结束时，将最后一个分隔符的右侧部分提取出来，为最后一个英语单词。应当理解，英语单词获取模块还可以采用目前已公开的其他拆分方法，用于将包含至少两个英语单词的英语学习内容拆分为各单个的英语单词。

英语单词显示模块用于显示拆分得到的各个英语单词。应当理解，由于本实施例中，英语教学系统对应的硬件设备包括触摸屏，则英语单词显示模块用于通过触摸屏显示拆分得到的各个英语单词。那么，学生就可以通过触摸屏看到拆分得到的各个英语单词。

学生看到显示的各个英语单词之后，需要从中选定具体的英语单词来进行英语学习。学生可以在触摸屏上点击选定的英语单词，应当理解，触摸屏上可以配置有选定确定虚拟按键，当选定结束时，点击该选定确定虚拟按键，完成选定。相应地，英语单词选定模块用于从显示的拆分得到的各个英语单词中选定英语单词，选定得到的英语单词为目标英语单词。应当理解，选定得到的英语单词可以只有一个，也可以有至少两个，为了便于说明，本实施例以选定一个英语单词为例。而若选定得到至少两个英语单词时，则上述中的目标英语单词表示选定得到的至少两个英语单词中的任意一个，选定得到的至少两个英语单词中的任意一个英语单词的学习过程均与只选定得到一个英语单词时，该英语单词的学习过程相同。即不管选定多少英语单词，各英语单词的学习过程均相同。另外，还可以这样理解，选定英语单词是为了依次进行学习，即每一次选定出一个英语单词，学习完成之后选定下一个英语单词，直至最后一个英语单词。

英语教学系统中的英语单词数据库存储有至少两个英语单词，具体个数由实际需要进行设置，应当理解，英语单词数据库包括的英语单词需要足够多，比如将英汉词典上的各英语单词均囊括进去，使得不管学生输入的英语学习内容中的各个英语单词是什么，均能够从英语单词数据库中得到。除了各英语单词之外，英语单词数据库还存储有与各英语单词相对应的标准中文解释以及与各英语单词的标准发音所对应的音频数据。其中，标准中文解释为对应英语单词的最为正确的中文解释；与各英语单词的标准发音所对应的音频数据为各个英语单词的标准发音的语音信号，当播放该语音信号时，就可以听到对应英语单词的标准发音。

目标英语单词相关数据获取模块用于根据目标英语单词以及英语单词数据库，获取目标英语单词对应的标准中文解释和音频数据，得到目标标准中文解释和目标音频数据。

英语实际中文解释获取模块用于获取学生输入的目标英语单词的实际中文解释。其中，与学生输入英语学习内容的方式同理，若英语教学系统对应的硬件设备包括触摸屏，则学生可以通过触摸屏输入实际中文解释，若英语教学系统对应的硬件设备不包括触摸屏，而是只有显示功能的显示屏，则学生可以通过键盘等外接输入设备输入实际中文解释。本实施例中，由于英语教学系统对应的硬件设备包括触摸屏，则学生通过触摸屏输入实际中文解释，具体地：英语单词选定模块选定得到目标英语单词之后，可以在触摸屏上显示一个可编辑对话框，学生通过该对话框输入目标英语单词的实际中文解释。

得到目标英语单词的实际中文解释以及目标标准中文解释之后，英语中文解释比对模块用于比对目标英语单词的实际中文解释和目标标准中文解释，得到中文解释比对结果。其中，比对方式可以为：判断目标英语单词的实际中文解释和目标标准中文解释是否完全一样，若完全一样，则中文解释比对结果为比对通过，即学生输入的中文解释正确；若不完全一样，则中文解释比对结果为比对不通过，即学生输入的中文解释不正确。比对方式还可以为：获取目标英语单词的实际中文解释和目标标准中文解释的关键字，若目标英语单词的实际中文解释的关键字和目标标准中文解释的关键字相同，则中文解释比对结果为比对通过；若目标英语单词的实际中文解释的关键字和目标标准中文解释的关键字不相同，则中文解释比对结果为比对不通过。应当理解，除了上述两种比对方式之外，还可以采用其他比对方式。

英语中文解释比对结果显示模块用于通过触摸屏显示中文解释比对结果，即“中文解释比对通过”或者“中文解释比对不通过”。

那么，学生就可以通过显示的中文解释比对结果判断自己对于目标英语单词的中文解释是否掌握，进而纠正自己掌握的中文解释，实现目标英语单词的学习。

应当理解，上述过程可以理解为选中的任意一个英语单词的中文解释学习过程，而其他选中的各英语单词的中文解释学习过程与此相同。

英语实际发音获取模块用于获取学生发出的目标英语单词的实际发音信号。应当理解，英语教学系统对应的硬件设备需要包括麦克风等语音采集设备，学生根据自己掌握的目标英语单词的发音情况，朗读目标英语单词，产生实际发音信号，实际发音信号由麦克风采集。英语实际发音获取模块用于获取由麦克风采集的学生发出的目标英语单词的实际发音信号。

英语发音比对模块用于比对目标英语单词的实际发音信号和目标音频数据，得到发音比对结果。本实施例给出英语发音比对模块的一种具体实施方式，如图2所示，英语发音比对模块包括噪音过滤单元、实际发音波形产生单元、标准发音波形产生单元、波形比对单元和发音结果判断单元。其中，

噪音过滤单元用于对目标英语单词的实际发音信号进行噪音过滤，得到目标实际发音信号。噪音过滤单元对应的噪音过滤算法属于现有已公开的噪音过滤算法，将接收到的目标英语单词的实际发音信号进行噪音过滤，过滤掉其中的噪音，能够提升后续波形比对的准确性。

实际发音波形产生单元用于对目标实际发音信号进行处理，生成与目标实际发音信号相对应的实际发音波形。标准发音波形产生单元用于对目标音频数据进行处理，生成与目标音频数据相对应的标准发音波形。应当理解，将语音信号生成对应的波形信号属于常规技术，不再赘述。

波形比对单元用于对实际发音波形和标准发音波形进行比对，得到波形比对结果。本实施例给出波形比对单元的一种具体实现过程：将实际发音波形和标准发音波形构建在同一语音坐标系内；根据预设的语音特征识别算法提取实际发音波形的语音关键特征，形成语音关键特征向量，得到实际语音关键特征向量；提取标准发音波形的语音关键特征，形成语音关键特征向量，得到标准语音关键特征向量；若实际语音关键特征向量和标准语音关键特征向量的匹配度大于或者等于预设阈值，表示实际语音关键特征向量和标准语音关键特征向量的相似度比较大，则波形比对结果为波形比对通过；若实际语音关键特征向量和标准语音关键特征向量的匹配度小于预设阈值，则波形比对结果为波形比对不通过。

发音结果判断单元用于根据波形比对结果，得到发音比对结果，具体地：若波形比对结果为波形比对通过，则发音比对结果为学生对目标英语单词的发音标准；若波形比对结果为波形比对不通过，则发音比对结果为学生对目标英语单词的发音不标准。

英语发音比对结果显示模块用于通过触摸屏显示发音比对结果，即“发音标准”或“发音不标准”。

英语标准发音外放模块用于根据中文解释比对结果、目标音频数据和实际发音信号，对目标音频数据进行外放。应当理解，英语教学系统对应的硬件设备需要包括扩音器等音频输出设备，得到中文解释比对结果、目标音频数据和实际发音信号之后，英语标准发音外放模块通过扩音器外放目标音频数据。学生就可以听到目标英语单词的标准发音，进而就可以对自己的实际发音进行纠正，进而实现目标英语单词的学习。

应当理解，上述过程可以理解为选中的任意一个英语单词的发音学习过程，而其他选中的各英语单词的发音学习过程与此相同。

应当理解，上述中文解释学习过程和发音学习过程之间可以是相对独立的，这两个过程可以根据实际需要确定先后学习顺序，比如：先进行中文解释学习过程，然后进行发音学习过程。而且，英语教学系统中设置发音学习过程为一种优化的实施方式，作为其他的实施方式，发音学习过程可以不设置，即英语实际发音获取模块、英语发音比对模块和英语发音比对结果显示模块可以不设置，英语教学系统只通过英语标准发音外放模块对目标音频数据进行外放。

Claims (4)

1.一种基于大数据的英语教学系统，其特征在于，包括学生信息获取模块、学生信息确认模块、英语学习内容获取模块、英语单词获取模块、英语单词显示模块、英语单词选定模块、目标英语单词相关数据获取模块、英语单词数据库、英语实际中文解释获取模块、英语中文解释比对模块、英语中文解释比对结果显示模块和英语标准发音外放模块；

所述学生信息获取模块用于获取目标学生的目标学生信息，所述目标学生信息包括所述目标学生的目标学号；

所述学生信息确认模块用于将所述目标学号输入到预设的学生身份数据库中，以确认所述目标学号是否是所述学生身份数据库中的某一个学号；其中，所述学生身份数据库包括预设个数个学号；

所述英语学习内容获取模块用于若所述目标学号是所述学生身份数据库中的某一个学号，则获取学生输入的英语学习内容；其中，所述英语学习内容包括至少两个英语单词，且任意两个相邻的英语单词之间由预设的分隔符隔开；

所述英语单词获取模块用于根据预设的分隔符，将所述英语学习内容拆分为至少两个英语单词；

所述英语单词显示模块用于显示拆分得到的各个英语单词；

所述英语单词选定模块用于从显示的所述拆分得到的各个英语单词中选定得到目标英语单词；

所述目标英语单词相关数据获取模块用于根据所述目标英语单词以及所述英语单词数据库，获取所述目标英语单词对应的目标标准中文解释和目标音频数据；其中，所述英语单词数据库存储有至少两个英语单词，与各英语单词相对应的标准中文解释以及与各英语单词的标准发音所对应的音频数据；

所述英语实际中文解释获取模块用于获取学生输入的所述目标英语单词的实际中文解释；

所述英语中文解释比对模块用于比对所述目标英语单词的实际中文解释和所述目标标准中文解释，得到中文解释比对结果；

所述英语中文解释比对结果显示模块用于显示所述中文解释比对结果；

所述英语标准发音外放模块用于根据所述中文解释比对结果和所述目标音频数据，对所述目标音频数据进行外放。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的英语教学系统，其特征在于，所述英语教学系统还包括英语实际发音获取模块、英语发音比对模块和英语发音比对结果显示模块；

所述英语实际发音获取模块用于获取学生发出的所述目标英语单词的实际发音信号；

所述英语发音比对模块用于比对所述目标英语单词的实际发音信号和所述目标音频数据，得到发音比对结果；

所述英语发音比对结果显示模块用于显示所述发音比对结果；

相应地，所述英语标准发音外放模块用于根据所述中文解释比对结果、所述目标音频数据和所述实际发音信号，对所述目标音频数据进行外放。

3.根据权利要求2所述的基于大数据的英语教学系统，其特征在于，所述英语发音比对模块包括噪音过滤单元、实际发音波形产生单元、标准发音波形产生单元、波形比对单元和发音结果判断单元；

所述噪音过滤单元用于对所述目标英语单词的实际发音信号进行噪音过滤，得到目标实际发音信号；

所述实际发音波形产生单元用于对所述目标实际发音信号进行处理，生成与所述目标实际发音信号相对应的实际发音波形；

所述标准发音波形产生单元用于对所述目标音频数据进行处理，生成与所述目标音频数据相对应的标准发音波形；

所述波形比对单元用于对所述实际发音波形和所述标准发音波形进行比对，得到波形比对结果；

所述发音结果判断单元用于根据所述波形比对结果，得到所述发音比对结果。

4.根据权利要求3所述的基于大数据的英语教学系统，其特征在于，所述波形比对单元具体用于：

将所述实际发音波形和所述标准发音波形构建在同一语音坐标系内；

根据预设的语音特征识别算法提取所述实际发音波形的语音关键特征，形成语音关键特征向量，得到实际语音关键特征向量；提取所述标准发音波形的语音关键特征，形成语音关键特征向量，得到标准语音关键特征向量；

若所述实际语音关键特征向量和所述标准语音关键特征向量的匹配度大于或者等于预设阈值，则所述波形比对结果为波形比对通过；若所述实际语音关键特征向量和所述标准语音关键特征向量的匹配度小于所述预设阈值，则所述波形比对结果为波形比对不通过；

相应地，所述发音结果判断单元具体用于：若所述波形比对结果为波形比对通过，则所述发音比对结果为学生对所述目标英语单词的发音标准；若所述波形比对结果为波形比对不通过，则所述发音比对结果为学生对所述目标英语单词的发音不标准。

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