CN112967539A - 一种用于外语教学的智能互动教学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于外语教学的智能互动教学系统，包括网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块，所述网络模块与采集模块电性连接，所述采集模块与识别模块电性连接，所述识别模块与数据处理模块电性连接，所述数据处理模块与控制模块电性连接，所述控制模块与影音模块电性连接；本发明通过在影音模块中设置指正组件和显示组件，通过采集模块和识别模块自动识别和分析采集到口语单词的发音，再通过指正组件对不符合项的数据进行纠错，并根据错误类型通过显示组件进行正确读音的演示，不需通过老师听取和判断对学生口语发出的单词发音进行纠错和更正，一定程度上降低教师教学的工作负担。
Description
技术领域
本发明属于智能互动教学系统技术领域，具体涉及一种用于外语教学的智能互动教学系统。
背景技术
随着信息化的发展，智能教学设备已成为日常教学用具之一，智能教学设备是集纳米触控、液晶显示、电脑主机于一体，搭载专业教学软件，在功能上涵盖了:触控互动、多媒体教学和粉笔书写，将传统教学黑板和可感知的互动黑板无缝对接。表面采用防眩光纳米钢化玻璃，具备防尘、防水、抗暴、保护视力等特性。满足教学环境高粉尘、高安全防护、高频率操作的使用需求，实现了智慧互动教学设备的突破创新。
但是，在现有技术中，智能教学设备在进行外语口语教学时，只对学生发出的口语单词音频信息进行采集和转播，并不会自动识别和分析采集到口语单词的发音，并针对单词的发音进行纠错和更正，需通过老师听取和判断对学生口语发出的单词发音进行纠错和更正，从而增加教师的工作负担，影响教学的质量。
为此，我们提出一种用于外语教学的智能互动教学系统来解决现有技术中存在的问题，使其可以通过识别模块和分析模块对学生口语教学。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于外语教学的智能互动教学系统，以解决上述背景技术中提出现有技术中不仅工作效率低下，而且浪费大量人力的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于外语教学的智能互动教学系统，包括网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块，所述网络模块与采集模块电性连接，所述采集模块与识别模块电性连接，所述识别模块与数据处理模块电性连接，所述数据处理模块与控制模块电性连接，所述控制模块与影音模块电性连接，所述影音模块包括指正组件和显示组件，所述指正组件和显示组件电性连接。
优选的，还包括供电模块，所述供电模块分别与网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块电性连接，所述供电模块包括蓄电池和充电组件，所述充电组件与蓄电池电性连接，所述充电组件包括电压监测器、控制器和充电接口，所述控制器分别与电压监测器和充电接口电性连接，所述电压监测器用于监测蓄电池的电量使用情况，便于及时给蓄电池进行充电。
优选的，所述网络模块包括信号接收器、有线接口、信号转换器和信号发射器，所述信号接收器和有线接口均与信号转换器电性连接，所述信号转换器与信号发射器电性连接，所述信号接收器用于接收无线信号数据信息，所述有线接口用于传输有线数据信息，所述信号转换器用于将接收的无线信号数据信息和有线数据信息转换成模拟信号，并通过信号发射器发出。
优选的，所述采集模块包括语音采集组件、移动组件和信号放大组件，所述语音采集组件与移动组件电性连接，所述语音采集组件与信号放大组件电性连接，所述语音采集组件包括MIC、声源传感器和声源控制器，所述移动组件包括伺服电机、转轴和固定块，所述MIC和声源传感器固定在固定块上，所述声源控制器分别与声源传感器和伺服电机电性连接，所述转轴的一端与伺服电机的输出轴固定，所述声源传感器用于感应声音来源的方位，并将信号传输至声源控制器，通过声源控制器控制伺服电机启动，通过伺服电机带动转轴转动，使转轴带动固定块转动，固定块带动MIC进行180°的移位，用于根据声源的方向调节MIC接收孔的位置。
优选的，所述识别模块包括转换组件和识别组件，所述转换组件与识别组件电性连接，所述转换组件根据采集模块采集的数据信息构件文字序列，再将文字序列转换成语音序列，最后将语音序列识别出的单词转换成音素串；所述识别组件是将每个音素串根据上下文完成状态序列拆分，实现语音语义的识别。
优选的，所述数据处理模块包括分析组件、整合组件、对比组件和资料库组件，所述分析组件与整合组件电性连接，所述整合组件与对比组件电性连接，所述对比组件与资料库组件电性连接，所述资料库组件与网络模块电性连接，所述数据处理模块用于对识别模块识别出的语音进行分析、整合，并将整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对。
优选的，整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对时会存在以下两种情况：
A、当比对结果符合标准数据时，将比对后的数据通过控制模块传输至显示组件，再通过显示组件进行播放和显示；
B、当比对结果不符合标准数据时，将比对后的数据传输至指正组件，通过指正组件对不符合项的数据进行纠错，并根据错误类型通过显示组件进行正确读音的演示。
优选的，所述指正组件包括数据接收器、三极管放大电路、数据处理器和数据发射器，所述数据接收器和数据处理器电性连接，所述数据处理器和三极管放大电路电性连接，所述三极管放大电路与数据发射器电性连接。
优选的，所述显示组件包括液晶显示屏和扬声器，所述扬声器固定在液晶显示屏上，所述扬声器与三极管放大电路电性连接。
本发明提出的一种用于外语教学的智能互动教学系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过在影音模块中设置指正组件和显示组件，指正组件包括数据接收器、三极管放大电路、数据处理器和数据发射器，显示组件包括液晶显示屏和扬声器，在外语教学时，通过采集模块和识别模块自动识别和分析采集到口语单词的发音，再通过指正组件对不符合项的数据进行纠错，并根据错误类型通过显示组件进行正确读音的演示，不需通过老师听取和判断对学生口语发出的单词发音进行纠错和更正，一定程度上降低教师教学的工作负担，从而提高教学的质量。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的影音模块框图；
图3为本发明三极管放大电路的电路图。
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。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
本发明提供了一种用于外语教学的智能互动教学系统，包括网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块，网络模块与采集模块电性连接，采集模块与识别模块电性连接，识别模块与数据处理模块电性连接，数据处理模块与控制模块电性连接，控制模块与影音模块电性连接，控制模块设置为PLC，PLC使用的型号为S7-200，影音模块包括指正组件和显示组件，指正组件和显示组件电性连接；
其中，还包括供电模块，供电模块分别与网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块电性连接，供电模块包括蓄电池和充电组件，充电组件与蓄电池电性连接，充电组件包括电压监测器、控制器和充电接口，控制器分别与电压监测器和充电接口电性连接，电压监测器用于监测蓄电池的电量使用情况，便于及时给蓄电池进行充电；
其中，网络模块包括信号接收器、有线接口、信号转换器和信号发射器，信号接收器和有线接口均与信号转换器电性连接，信号转换器与信号发射器电性连接，信号接收器用于接收无线信号数据信息，有线接口用于传输有线数据信息，信号转换器用于将接收的无线信号数据信息和有线数据信息转换成模拟信号，并通过信号发射器发出；
其中，采集模块包括语音采集组件、移动组件和信号放大组件，语音采集组件与移动组件电性连接，语音采集组件与信号放大组件电性连接，语音采集组件包括MIC、声源传感器和声源控制器，移动组件包括伺服电机、转轴和固定块，MIC和声源传感器固定在固定块上，声源控制器分别与声源传感器和伺服电机电性连接，转轴的一端与伺服电机的输出轴固定，声源传感器用于感应声音来源的方位，并将信号传输至声源控制器，通过声源控制器控制伺服电机启动，通过伺服电机带动转轴转动，使转轴带动固定块转动，固定块带动MIC进行180°的移位，用于根据声源的方向调节MIC接收孔的位置，提高采集模块语音信息采集的精准度，信号放大组件设置为三极管和场效应组成的放大电路，用于放大采集到的学员读取的语音信息数据，便于对语音信息数据进行识别和处理；
其中，识别模块包括转换组件和识别组件，转换组件与识别组件电性连接，转换组件根据采集模块采集的数据信息构件文字序列，再将文字序列转换成语音序列，最后将语音序列识别出的单词转换成音素串；识别组件是将每个音素串根据上下文完成状态序列拆分，实现语音语义的识别；
其中，数据处理模块包括分析组件、整合组件、对比组件和资料库组件，分析组件与整合组件电性连接，整合组件与对比组件电性连接，对比组件与资料库组件电性连接，资料库组件与网络模块电性连接，资料库组件通过网络模块进行云盘单词库资料的共享，云盘单词库内保存的内容为单词库的单词正确读音的文字数据信息和语音数据信息，云盘单词库内保存的数据信息为标准数据信息；
数据处理模块用于对识别模块识别出的语音进行分析、整合，并将整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对，且在整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对时会存在以下两种情况：
A、当比对结果符合标准数据时，将比对后的数据通过控制模块传输至显示组件，再通过显示组件进行播放和显示；
B、当比对结果不符合标准数据时，将比对后的数据传输至指正组件，通过指正组件对不符合项的数据进行纠错，并根据错误类型通过显示组件进行正确读音的演示；
其中，指正组件包括数据接收器、三极管放大电路、数据处理器和数据发射器，数据接收器和数据处理器电性连接，数据处理器和三极管放大电路电性连接，三极管放大电路与数据发射器电性连接，数据接收器用于接收数据处理模块处理后的数据信息，数据处理器是用于对接收的数据信息进行比对和纠正处理，并将处理后的数据信息通过三极管放大电路进行数据的放大，最后通过数据发射器将放大后的数据信息传输至显示组件；
其中，显示组件包括液晶显示屏和扬声器，扬声器固定在液晶显示屏上，扬声器与三极管放大电路电性连接，显示屏用于显示经过处理后的文字数据信息，便于根据学员发出的语音数据信息通过采集模块、识别模块和数据处理模块辨识出相对应的文字数据信息，扬声器用于根据文字数据信息的内容发出音频数据信息，便于学员听取正确单词的发音。
工作原理：在教学时，通过网络模块将资料库组件进行云盘单词库资料的共享，通过采集模块采集学员读取的单词语音的数据信息，且采集模块包括语音采集组件、移动组件和信号放大组件，通过移动组件和语音采集组件的配合，便于语音采集组件根据不同位置学员发出的语音，通过移动组件调节语音采集组件采集口的位置，提高采集模块语音采集的精准度，再通过识别模块对采集的数据信息构件文字序列，再将文字序列转换成语音序列，最后将语音序列识别出的单词转换成音素串；所述识别组件是将每个音素串根据上下文完成状态序列拆分，实现语音语义的识别，再通过数据处理模块对识别模块识别出的语音进行分析、整合，并将整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对，最后通过控制模块根据不同比对结果进行显示或纠错，会存在以下两种情况：
当比对结果符合标准数据时，将比对后的数据通过控制模块传输至显示组件，再通过显示组件进行播放和显示；当比对结果不符合标准数据时，将比对后的数据传输至指正组件，通过指正组件对不符合项的数据进行纠错，并根据错误类型通过显示组件进行正确读音的演示，不需通过老师听取和判断对学生口语发出的单词发音进行纠错和更正，一定程度上降低教师教学的工作负担，从而提高教学的质量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于外语教学的智能互动教学系统，包括网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块，其特征在于：所述网络模块与采集模块电性连接，所述采集模块与识别模块电性连接，所述识别模块与数据处理模块电性连接，所述数据处理模块与控制模块电性连接，所述控制模块与影音模块电性连接，所述影音模块包括指正组件和显示组件，所述指正组件和显示组件电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：还包括供电模块，所述供电模块分别与网络模块、采集模块、识别模块、数据处理模块、控制模块和影音模块电性连接，所述供电模块包括蓄电池和充电组件，所述充电组件与蓄电池电性连接，所述充电组件包括电压监测器、控制器和充电接口，所述控制器分别与电压监测器和充电接口电性连接，所述电压监测器用于监测蓄电池的电量使用情况，便于及时给蓄电池进行充电。
3.根据权利要求1所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：所述网络模块包括信号接收器、有线接口、信号转换器和信号发射器，所述信号接收器和有线接口均与信号转换器电性连接，所述信号转换器与信号发射器电性连接，所述信号接收器用于接收无线信号数据信息，所述有线接口用于传输有线数据信息，所述信号转换器用于将接收的无线信号数据信息和有线数据信息转换成模拟信号，并通过信号发射器发出。
4.根据权利要求1所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：所述采集模块包括语音采集组件、移动组件和信号放大组件，所述语音采集组件与移动组件电性连接，所述语音采集组件与信号放大组件电性连接，所述语音采集组件包括MIC、声源传感器和声源控制器，所述移动组件包括伺服电机、转轴和固定块，所述MIC和声源传感器固定在固定块上，所述声源控制器分别与声源传感器和伺服电机电性连接，所述转轴的一端与伺服电机的输出轴固定，所述声源传感器用于感应声音来源的方位，并将信号传输至声源控制器，通过声源控制器控制伺服电机启动，通过伺服电机带动转轴转动，使转轴带动固定块转动，固定块带动MIC进行180°的移位，用于根据声源的方向调节MIC接收孔的位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：所述识别模块包括转换组件和识别组件，所述转换组件与识别组件电性连接，所述转换组件根据采集模块采集的数据信息构件文字序列，再将文字序列转换成语音序列，最后将语音序列识别出的单词转换成音素串；所述识别组件是将每个音素串根据上下文完成状态序列拆分，实现语音语义的识别。
6.根据权利要求1所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：所述数据处理模块包括分析组件、整合组件、对比组件和资料库组件，所述分析组件与整合组件电性连接，所述整合组件与对比组件电性连接，所述对比组件与资料库组件电性连接，所述资料库组件与网络模块电性连接，所述数据处理模块用于对识别模块识别出的语音进行分析、整合，并将整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对。
7.根据权利要求6所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：整合后的数据信息与资料库组件内的标准数据进行比对时会存在以下两种情况：
A、当比对结果符合标准数据时，将比对后的数据通过控制模块传输至显示组件，再通过显示组件进行播放和显示；
B、当比对结果不符合标准数据时，将比对后的数据传输至指正组件，通过指正组件对不符合项的数据进行纠错，并根据错误类型通过显示组件进行正确读音的演示。
8.根据权利要求1所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：所述指正组件包括数据接收器、三极管放大电路、数据处理器和数据发射器，所述数据接收器和数据处理器电性连接，所述数据处理器和三极管放大电路电性连接，所述三极管放大电路与数据发射器电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于外语教学的智能互动教学系统，其特征在于：所述显示组件包括液晶显示屏和扬声器，所述扬声器固定在液晶显示屏上，所述扬声器与三极管放大电路电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210615 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |