CN114267348A - 一种人机协同授课交互方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智慧教育技术领域，具体涉及一种人机协同授课交互方法、系统、设备及存储介质。方法包括获取教师的授课信息以及语音信息；通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息；根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令；根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示。本发明可以补充教师授课的不足，有效提高教师的授课效率和质量，并且可以丰富授课形式，活跃授课氛围，激发学生的学习兴趣。
Description
技术领域
本发明涉及智慧教育技术领域，具体涉及一种人机协同授课交互方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着产业互联网的日趋发展，云计算、大数据、物联网、移动互联网等新一代信息技术推动了教育模式的转型，教育开始趋于智慧化、网络化。教育信息化的发展，带来了教育形式和学习方式的重大变革，促进教育改革，对传统的教育思想、观念、模式、内容和方法产生了巨大冲击。智慧教育即教育信息化，是指在教育领域(教育管理、教育教学和教育科研)全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程。其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化，基本特征是开放、共享、交互、协作、泛在。以教育信息化促进教育现代化，用信息技术改变传统模式。智慧教育是依托物联网、云计算、无线通信等新一代信息技术所打造的物联化、智能化、感知化、泛在化的新型教育形态和教育模式。智慧的教学模式是整个智慧教育系统的核心组成。
综合的应用智慧教育的重点和关键在于人与物、物与物联系起来进行有效的智能交互。智能教学交互的质量直接影响着课程学习的效果。因此在智慧教育背景下，交互控制方法的研究已成为提升人机信息交互体验的重要方向。然而，现有的适应于智慧教育的信息交互控制方法具有局限性，需要通过文本输入搜索的方式来进行，且存在交互结果反馈时间较长，反馈精度较低，容易出现答非所问的问题，很难满足使用者个性化学习服务诉求和实现良好的教学交互过程，既影响教师的教学效率和质量，又影响学生的学习兴趣。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种人机协同授课交互方法、系统、设备及存储介质，其应用时，可以补充教师授课的不足，有效提高教师的授课效率和质量，并且可以丰富授课形式，活跃授课氛围，激发学生的学习兴趣。
第一方面，本发明提供一种人机协同授课交互方法，包括：
获取教师的授课信息以及语音信息，所述授课信息包括授课年级及授课科目；
通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息；
根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令；
根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示，所述交互内容包括文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息。
基于上述发明内容，通过获取教师的授课信息和语音信息，进行快速的响应识别处理，以从指令库中检索匹配相应的交互指令，然后根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息进行展示，以辅助教师完成智能化的人机协同授课。通过该方法可以补充教师授课的不足，有效提高教师的授课效率和质量，并且可以丰富授课形式，活跃授课氛围，激发学生的学习兴趣。
在一个可能的设计中，所述指令库包括基础指令库、教师指令库、科目指令库和年级指令库，所述交互指令包括基础交互指令、个性交互指令、科目交互指令和年级交互指令，所述基础交互指令、个性交互指令、科目交互指令和年级交互指令通过NLP技术分别存储于基础指令库、教师指令库、科目指令库和年级指令库中，所述基础交互指令为预设的初始交互指令，所述个性交互指令为教师个性化编辑的交互指令，所述科目交互指令为针对同一授课科目设定的交互指令，所述年级交互指令为针对同一授课年级设定的交互指令。
在一个可能的设计中，在从指令库中检索匹配交互指令时，检索优先级由高到低的顺序依次为基础指令库、教师指令库、科目指令库及年级指令库。
在一个可能的设计中，当从指令库中未检索匹配到相应的交互指令时，所述方法还包括：
将语音指令内容关联对应的教师信息后录入问题库；
获取编辑指令和内容数据包，根据编辑指令从问题库中提取相应的语音指令内容进行编辑，生成个性交互指令，并根据编辑指令编辑内容数据包，生成交互内容，将个性交互指令与交互内容关联；
将个性交互指令存入教师指令库中，将关联的交互内容存入交互内容库中。
在一个可能的设计中，所述教师信息、指令库中的交互指令以及交互内容库中的交互内容均上传至区块链中。
在一个可能的设计中，所述通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息，包括：
通过声纹识别引擎识别语音信息，获得声纹特征；
将声纹特征与声纹特征标签库中的预置的声纹特征进行匹配，若匹配成功，则获得该声纹特征对应的声纹特征标签；
根据声纹特征标签在教师数据库中检索，获得对应的教师信息。
第二方面，本发明提供一种人机协同授课交互系统，所述系统包括获取单元、识别单元、匹配单元、展示单元、指令库和交互内容库，其中：
获取单元，用于获取教师的授课信息以及语音信息，所述授课信息包括授课年级及授课科目；
识别单元，用于通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息；
匹配单元，用于根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令；
展示单元，用于根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示，所述交互内容包括文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息。
在一个可能的设计中，所述系统还包括数据上链处理单元，所述数据上链处理单元用于将所述教师信息、指令库中的交互指令以及交互内容库中的交互内容均上传至区块链中。
第三方面，本发明提供一种人机协同授课交互设备，所述设备包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
第五方面，本发明提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行上述第一方面中任意一种所述的方法。
本发明的有益效果为：
本发明通过获取教师的授课信息和语音信息，进行快速的响应识别处理，以从指令库中检索匹配相应的交互指令，然后根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息进行展示，以辅助教师完成智能化的人机协同授课。通过该方法可以补充教师授课的不足，有效提高教师的授课效率和质量，并且可以丰富授课形式，活跃授课氛围，激发学生的学习兴趣。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法步骤示意图；
图2为本发明的系统结构示意图；
图3为本发明的设备构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，术语第一、第二等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管本文可以使用术语第一、第二等等来描述各种单元，这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元，并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例1：
本实施例提供一种人机协同授课交互方法，可应用于相应的智慧教育系统/平台/设备等，如图1所示，方法包括以下步骤：
S101.获取教师的授课信息以及语音信息，所述授课信息包括授课年级及授课科目。
具体实施时，教师可通过相应的外接设备来输入授课信息，教师的语音信息可通过相应的语音采集装置进行采集，授课信息可包括授课班级、授课年级、授课学校及授课科目。
S102.通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息。
具体实施时，可内置或者线上连接外部的语音识别引擎和声纹识别引擎，来通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，也就是将教师的语音信息转换成文本信息；通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息，具体步骤包括：通过声纹识别引擎识别语音信息，获得声纹特征；然后将声纹特征与声纹特征标签库中的预置的声纹特征进行匹配，若匹配成功，则获得该声纹特征对应的声纹特征标签；最后根据声纹特征标签在教师数据库中检索，获得对应的教师信息。
S103.根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令。
具体实施时，所述指令库包括基础指令库、教师指令库、科目指令库和年级指令库，所述交互指令包括基础交互指令、个性交互指令、科目交互指令和年级交互指令，所述基础交互指令、个性交互指令、科目交互指令和年级交互指令通过NLP(Natural LanguageProcessing，即自然语言处理，是研究人与计算机交互的语言问题的一门学科)技术分别存储于基础指令库、教师指令库、科目指令库和年级指令库中。
其中，所述基础交互指令为系统预设的初始交互指令，所述个性交互指令为教师个性化编辑的交互指令，可由教师通过历史语音授课交互数据来自定义编辑而成，所述科目交互指令为各教师针对同一授课科目设定的交互指令，所述年级交互指令为同一学校教师或者各学校教师针对同一授课年级设定的交互指令。在从指令库中检索匹配交互指令时，检索优先级由高到低的顺序依次为基础指令库、教师指令库、科目指令库及年级指令库。
当从指令库中未检索匹配到相应的交互指令时，可将语音指令内容关联对应的教师信息后录入问题库，再向对应的教师发送告警通知，便于教师后续进行针对该语音指令内容进行个性化的交互指令编辑，系统后续处理过程包括：获取教师的编辑指令和内容数据包；然后根据编辑指令从问题库中提取相应的语音指令内容进行编辑，生成个性交互指令，并根据编辑指令编辑内容数据包，生成交互内容，将个性交互指令与交互内容关联；最后将个性交互指令存入教师指令库中，将关联的交互内容存入交互内容库中。
S104.根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示，所述交互内容包括文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息。
具体实施时，可采用屏幕展示、投影展示、VR展示、AR展示等方式，进行文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息的多样化展示，以补充教师授课的不足，提高教师的授课效率和质量，并且丰富授课形式，活跃授课氛围，激发学生的学习兴趣。
所述教师信息(如所在区域、学校、授课年级、授课班级等)、指令库中的交互指令以及交互内容库中的交互内容，均可基于相应的区块链技术上传至区块链中便于业务数据查证，具体技术内容包括共识机制、可插拔模块、密码算法、排序服务等，以为用户提供高安全性、可靠性的人机协同语音交互数据。
实施例2：
本实施例提供一种人机协同授课交互系统，如图2所示，系统包括获取单元、识别单元、匹配单元、展示单元、指令库和交互内容库，其中：
获取单元，用于获取教师的授课信息以及语音信息，所述授课信息包括授课年级及授课科目；
识别单元，用于通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息；
匹配单元，用于根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令；
展示单元，用于根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示，所述交互内容包括文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息。
更进一步地，系统还包括数据上链处理单元，所述数据上链处理单元用于将所述教师信息、指令库中的交互指令以及交互内容库中的交互内容均上传至区块链中，以保证数据真实性，及不可篡改性(是基于区块链的独特数据区块加链的存储方式形成的，数据区块按照时间顺序持续加到链的尾部，而要修改一个区块中的数据，就需要重新生成它之后的所有区块，然而共识机制的重要作用之一是使得修改大量区块的成本极高，且几乎是不可能的；这种实用设计增强了区块链上的数据可靠性，通常，在区块链中的数据可以视为不能被“修改”，它只能通过被认可的方式来“修正”，但是修正的过程会留下痕迹，这也是为什么说区块链是不可篡改的)。
数据上链处理单元可包括存证处理模块、取证处理模块和智能合约处理模块，存证处理模块可对需要上传区块链的信息进行哈希运算，得到对应的哈希值，并通过区块链节点服务，依据智能合约将各信息及哈希值上传至区块链中，完成数据上链存证；取证处理模块可用于从区块链中查询获取到相应的存证数据，并根据在存证数据中的哈希值，验证信息的真实性；智能合约处理模块可用于为各信息的上链建立智能合约，以便存证处理模块在医疗行为发生时能够依据该智能合约进行哈希计算、签名和/或共识账本存储，以及取证处理模块能够处理与该智能合约相关的取证、验证和/或追溯过程。
实施例3：
本实施例提供一种人机协同授课交互设备，如图3所示，在硬件层面，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行实施例1中所述的人机协同授课交互方法。
可选地，该计算机设备还包括内部总线和通讯接口。处理器、存储器和通讯接口可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、闪存(Flash Memory)、先进先出存储器(First InputFirst Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First In Last Out，FILO)等。所述处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
实施例4：
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行实施例1中所述的人机协同授课交互方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程系统。
实施例5：
本实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行实施例1中所述的人机协同授课交互方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程系统。
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的保护范围。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 (10)
1.一种人机协同授课交互方法，其特征在于，包括：
获取教师的授课信息以及语音信息，所述授课信息包括授课年级及授课科目；
通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息；
根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令；
根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示，所述交互内容包括文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息。
2.根据权利要求1所述的一种人机协同授课交互方法，其特征在于，所述指令库包括基础指令库、教师指令库、科目指令库和年级指令库，所述交互指令包括基础交互指令、个性交互指令、科目交互指令和年级交互指令，所述基础交互指令、个性交互指令、科目交互指令和年级交互指令通过NLP技术依次分别存储于基础指令库、教师指令库、科目指令库和年级指令库中，所述基础交互指令为预设的初始交互指令，所述个性交互指令为教师个性化编辑的交互指令，所述科目交互指令为针对同一授课科目设定的交互指令，所述年级交互指令为针对同一授课年级设定的交互指令。
3.根据权利要求2所述的一种人机协同授课交互方法，其特征在于，在从指令库中检索匹配交互指令时，检索优先级由高到低的顺序依次为基础指令库、教师指令库、科目指令库及年级指令库。
4.根据权利要求1所述的一种人机协同授课交互方法，其特征在于，当从指令库中未检索匹配到相应的交互指令时，所述方法还包括：
将语音指令内容关联对应的教师信息后录入问题库；
获取编辑指令和内容数据包，根据编辑指令从问题库中提取相应的语音指令内容进行编辑，生成个性交互指令，并根据编辑指令编辑内容数据包，生成交互内容，将个性交互指令与交互内容关联；
将个性交互指令存入教师指令库中，将关联的交互内容存入交互内容库中。
5.根据权利要求1所述的一种人机协同授课交互方法，其特征在于，所述教师信息、指令库中的交互指令以及交互内容库中的交互内容均上传至区块链中。
6.根据权利要求1所述的一种人机协同授课交互方法，其特征在于，所述通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息，包括：
通过声纹识别引擎识别语音信息，获得声纹特征；
将声纹特征与声纹特征标签库中的预置的声纹特征进行匹配，若匹配成功，则获得声纹特征标签库中该声纹特征对应的声纹特征标签；
根据声纹特征标签在教师数据库中检索，获得对应的教师信息。
7.一种人机协同授课交互系统，其特征在于，所述系统包括获取单元、识别单元、匹配单元、展示单元、指令库和交互内容库，其中：
获取单元，用于获取教师的授课信息以及语音信息，所述授课信息包括授课年级及授课科目；
识别单元，用于通过语音识别引擎识别语音信息，获得语音指令内容，通过声纹识别引擎识别语音信息，获得教师信息；
匹配单元，用于根据语音指令内容、教师信息、授课年级以及授课科目，从指令库中检索获得匹配的交互指令；
展示单元，用于根据交互指令从交互内容库中检索获得关联的交互内容进行展示，所述交互内容包括文本交互信息、图片交互信息、音频交互信息和/或视频交互信息。
8.根据权利要求7所述的一种人机协同授课交互系统，其特征在于，所述系统还包括数据上链处理单元，所述数据上链处理单元用于将所述教师信息、指令库中的交互指令以及交互内容库中的交互内容均上传至区块链中。
9.一种人机协同授课交互设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于读取所述存储器中存储的指令，并根据指令执行权利要求1-6任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行权利要求1-6任意一项所述的方法。
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