KR20080097619A - 상호 대화식 학습 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상호 대화식 학습 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 제어수단(50,60), 음성 인식수단(20), 음성 출력수단(30)과; 영상 출력수단(40)과, 데이터 저장수단(70)을 포함하는 상호 대화식 학습 시스템에 있어서, 학습자료의 질문 데이터를 내보내고, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하고, 사용자가 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력받아 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트를 비교하고, 이 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내고, 이에 따라 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정한다. 이에 따라, 학습자의 부정확한 발음의 경우 단순 오답처리하는 것이 아니라 학습자의 발음을 교정하면서 계속적인 상호 대화식 언어 학습이 가능하다는 장점을 제공한다.

학습, 대화, 발음, 교정, 음성인식

Description

상호 대화식 학습 시스템 및 방법{LEARNING SYSTEM AND METHOD BY INTERACTIVE CONVERSATION}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상호 대화식 학습 방법의 흐름을 설명하기 위한 개략적인 흐름도.

도 2는 종래 대화식 학습 방법에 있어서 학습자료로서 트리 구조의 질문자료 및 답변자료를 예시하는 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상호 대화식 학습 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도.

도 4는 종래 대화식 학습 방법의 흐름을 설명하기 위한 개략적인 흐름도.

도 5는 (a) 종래 대화식 학습 방법의 발산형 트리 구조의 대화 흐름 구조와 이에 대비되는 (b) 본 발명의 대화식 학습 방법의 수렴형 트리 구조의 대화 흐름 구조를 예시하는 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

10 : 키 입력부 20 : 음성 인식부

21 : 마이크 30 : 음성 출력부

31 : 스피커 40 : 영상 출력부

41 : 모니터 50 : 주처리부

60 : 부처리부 61 : 배경영상 처리부

62 : 배경음향 처리부 63 : 음성출력 처리부

64 : 음성인식 처리부 70 : 데이터 저장부

71 : 배경영상 데이터베이스 72 : 배경음향 데이터베이스

73 : 음성출력 데이터베이스 74 : 음성인식 데이터베이스

본 발명은 상호 대화식 학습 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 컴퓨터 및 음성인식 프로그램을 사용하여 기계와 학습자인 사용자가 서로 대화식으로 실시하는 언어 학습 시스템 및 방법으로서, 특히 단순히 질문을 제시하고 답변을 입력받아 정답/오답 처리를 하는 문제은행식 학습이 가지는 단문 형태의 대화형식이 아니라, 학습자의 부정확한 발음에 의한 인식불가의 경우에도 상황에 따른 비교적 긴 내용의 대화식 학습이 끊어지지 않고 계속될 수 있으며 또한 자연스럽게 흘러가는 듯한 긴 대화가 가능하고 더 나아가 학습자의 이름을 대화에 자연스럽게 포함시킴으로써 실제 상황에 더욱 근접한 느낌의 상호 대화식 학습이 가능하게 한 새로운 상호 대화식 학습 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제2외국어와 같은 언어를 학습하는 경우 많은 문장을 듣고 말하 는 것이 중요하게 생각되고 있다. 이에 따라 각종 녹음 테이프나 CD를 이용하여 문장을 듣고 따라서 말하는 형태의 언어 학습 교재들이 널리 알려져 있다. 그러나 이러한 교재들은 상호성이 없고 학습자측의 일방적인 노력이 크게 필요하기 때문에, 학습자가 지루하게 느끼기 쉬워 효율적인 학습이 이루어지기 힘들다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 근래 컴퓨터, 인터넷 및 음성인식 소프트웨어와 같은 기술이 발전함에 따라 사용자와 컴퓨터 간에 대화식 질문-대답이 가능하게 되었고, 이를 이용하여 사용자가 컴퓨터를 이용하여 자율적으로 대화식 학습이 가능한 개량된 형태의 학습 방법이 제안되었다. 즉, 컴퓨터의 프로그램에 의해 질문이 출력되고 이용자가 이에 대해 답변을 하면, 컴퓨터의 음성인식 기능에 의하여 컴퓨터가 이를 알아듣고 정답/오답을 결정하는 방식이 알려져 있는데, 이러한 방식은, 예컨대 대한민국 특허 등록번호 10-0447667 (특허권자: 이경목, “음성 인식 기능을 갖는 컴퓨터와 학습용 인형들을 이용한 상호 대화 언어 학습 시스템”)과 특허 등록번호 10-0296272 (특허권자: 이경목, “상호 대화식 언어 학습시스템”)의 공보에 개시되어 있다.

이러한 종래의 컴퓨터 또는 인터넷을 이용한 학습시스템은, 본 명세서에 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이, 학습레벨을 설정하면(S316), 미리 저장된 학습자료를 프로그램 루틴에 따라 사용자의 모니터 및 스피커를 통해 음성과 배경영상 및 배경음향을 출력하고(S318, S319), 사용자가 이에 적절한 답변을 하면, 이 답변을 인식하여 제시된 답변자료와의 일치여부를 판정하여(S320), 정답 또는 오답을 결정 하고(S322, S323) 반복학습할지를 묻는다(S324). 그런데 이 학습시스템은, 본 명세서에 첨부된 도2에서 예시하고 있는 구조와 같이, 한가지 질문자료에 대응하는 여러 개의 답변자료를 저장하고, 각각의 답변자료에 대응하는 별도의 질문자료를 저장함으로써, 트리구조의 대화식 학습에 의하여 언어의 학습이 가능하다고 주장하고 있다. 그러나 이 학습시스템은 미리 저장되어 있는 답변자료에 사용자의 답변이 일치하는지 여부에 따라 정답/오답을 판정하는 방식이기 때문에, 예컨대 한국의 김포공항에 도착한 영어를 모국어로 사용하는 외국인에게 영어로 질문하고 이 영어를 모국어로 사용하는 사용자가 영어로 대답하는 경우에 이 방식은 적절할 수 있다. 그러나 이러한 방식은 사용자가 제2외국어를 학습하는 경우에 많이 발생하는 경우와 같이, 제2외국어에 익숙하지 않은 사용자의 부정확한 발음 때문에 컴퓨터의 음성인식 프로그램이 사용자의 답변을 인식하지 못할 때는, 오답처리가 되고, 따라서 도2에 도시된 바와 같은 트리 구조의 대화 경로를 따라 대화가 진행될 수 없을 뿐만 아니라, 더 이상 대화식 학습 프로그램이 진행되기 힘들다는 문제점이 있었다. 따라서 이 학습 시스템은 사용자가 모국어가 아닌 제2외국어를 학습하기 위한 시스템으로서는 한계가 있었다.

그러므로 컴퓨터 및 음성인식 프로그램을 이용하여, 학습자가 부정확한 발음으로 답변을 입력할 경우에도 끊김없이 미리 정해진 복수의 대화 경로 중 어느 하나를 따라 자연스럽게 상호 대화식으로 제2외국어를 효율적으로 학습하기 위한 기술에 대한 요구는 존재한다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 발명된 것으로서, 컴퓨터 및 음성인식 프로그램을 사용하여 기계와 학습자인 사용자가 서로 대화식으로 실시하는 언어 학습 시스템 및 방법으로서, 특히 단순히 질문을 제시하고 답변을 입력받아 정답/오답 처리를 하는 문제은행식 학습이 가지는 단문 형태의 대화형식이 아니라, 학습자의 부정확한 발음에 의한 인식불가의 경우에도 학습자의 발음을 교정할 수 있으면서도 상황에 따른 비교적 긴 내용의 대화식 학습이 끊어지지 않고 계속될 수 있으며 또한 자연스럽게 흘러가는 듯한 긴 대화가 가능하고 더 나아가 학습자의 이름을 대화에 자연스럽게 포함시킴으로써 실제 상황에 더욱 근접한 느낌의 상호 대화식 학습이 가능하게 한 새로운 상호 대화식 학습 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적은 본 발명의 상호 대화식 학습 시스템 및 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따른 상호 대화식 학습 시스템은, 사람의 음성을 입력받아 전기적인 신호로 변환하는 음성입력수단을 포함하고, 상기 음성입력수단에서 변환된 음성신호를 분석하여 발음과 액센트에 근거하여 그 음성신호가 의미하는 내용과 일치하는 단어로 변환시켜 제어수단으로 출력하는 음성 인식수단과; 스피커를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 음성신호를 입력받아 신호 처리하여 상 기 스피커를 통해 출력하는 음성 출력수단과; 모니터를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 영상신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 모니터를 통해 출력하는 영상 출력수단과; 키입력수단과; 실생활 대화에서 전개될 수 있는 다양한 상황을 바탕으로 한 질문 데이터와, 그 질문에 따른 다수의 답변 데이터, 및 상기 질문과 다수의 답변 데이터 각각의 내용에 알맞은 영상데이터와 음향데이터를 학습자료 데이터베이스로 저장하는 데이터 저장수단을 포함하는 상호 대화식 학습 시스템에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 상기 영상 또는 음성 출력 수단으로 내보내고, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하고, 사용자가 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력받아 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트를 비교하고, 이 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내고, 이에 따라 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정하는 동작을 제어한다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하기 전에, 상기 음성 인식수단을 통해 사용자에 의한 임의의 답변 데이터가 들어오면 이 임의의 답변 데이터를 인식하여 의미를 추출하여 추출된 의미를 상기 데이터 저장수단으로부터 읽어낸 답변 데이터와 비교하고, 이 비교 결과가 미리 결정된 의미 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 인식값에 도달하지 못한 경우, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하는 동작을 더 제어한다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 내보낼 때와 사용자에게 다른 지시 데이터를 내보내는 경우, 미리 입력받은 사용자의 이름을 포함시켜 내보내는 동작을 더 제어한다.

본 발명의 일 양상에 따른 상호 대화식 학습 방법은, 사람의 음성을 입력받아 전기적인 신호로 변환하는 음성입력수단을 포함하고, 상기 음성입력수단에서 변환된 음성신호를 분석하여 발음과 액센트에 근거하여 그 음성신호가 의미하는 내용과 일치하는 단어로 변환시켜 제어수단으로 출력하는 음성 인식수단과; 스피커를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 음성신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 스피커를 통해 출력하는 음성 출력수단과; 모니터를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 영상신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 모니터를 통해 출력하는 영상 출력수단과; 키입력수단과; 실생활 대화에서 전개될 수 있는 다양한 상황을 바탕으로 한 질문 데이터와, 그 질문에 따른 다수의 답변 데이터, 및 상기 질문과 다수의 답변 데이터 각각의 내용에 알맞은 영상데이터와 음향데이터를 학습자료 데이터베이스로 저장하는 데이터 저장수단을 포함하는 시스템을 이용하는 상호 대화식 학습 방법에 있어서, 상기 제어수단이 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 상기 영상 또는 음성 출력 수단으로 내보내는 대화 개시 단계와; 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하는 표준 답변 제시 단계와; 사용자가 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력받아 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트를 비교하는 음성 인식값 결정 단계와; 음성 인식값 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내는 답변 반복 지시 단계와; 이에 따라 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정하는 반복 음성 인식값 결정 단계와; 반복 음성 인식값 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내는 답변 반복 지시 단계 및 상기 반복 음성 인식값 결정 단계를 반복하는 교정 단계를 포함한다.

바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 표준 답변 제시 단계 이전에, 상기 음성 인식수단을 통해 사용자에 의한 임의의 답변 데이터가 들어오면 이 임의의 답변 데이터를 인식하여 의미를 추출하여 추출된 의미를 상기 데이터 저장수단으로부터 읽어낸 답변 데이터와 비교하는 임의 답변 의미 추출 및 비교 단계를 더 포함하고; 이 비교 결과가 미리 결정된 의미 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 인식값에 도달하지 못한 경우, 상기 표준 답변 제시 단계가 진행된다.

아래에서 본 발명에 따른 상호 대화식 학습 시스템 및 방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상호 대화식 학습 방법의 흐름을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상호 대화식 학습 시스템의 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

본 발명의 일 양상에 따른 상호 대화식 학습 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, 음성 인식수단(20), 음성 출력수단(30), 영상 출력수단(40), 키입력수단(10), 제어수단(50, 60), 및 데이터 저장부(70) 등을 포함할 수 있다. 음성 인식수단(20)에는 사람의 음성을 입력받아 전기적인 신호로 변환하는 음성입력수단, 예컨대 마이크(21)와 같은 장치와 연결되거나 또는 포함하여, 상기 음성입력수단에서 변환된 음성신호를 분석하여 발음과 액센트에 근거하여 그 음성신호가 의미하는 내용과 일치하는 단어로 변환시켜 제어수단(50,60)으로 출력하는 장치이다. 음성 출력수단(30)은 스피커(31)와 같은 출력장치와 연결되거나 또는 포함하여, 상기 제어수단으로부터 전달되는 음성신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 스피커를 통해 출 력하는 장치이다. 영상 출력수단은 예컨대 모니터(41)와 같은 표시장치에 연결되거나 포함하여, 상기 제어수단으로부터 전달되는 영상신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 모니터를 통해 출력하는 장치이다. 키입력수단(10)은 예컨대 키보드와 같이 다수의 버튼을 이용하여 사용자가 데이터를 입력하는 등의 용도로 사용될 수 있다. 데이터 저장수단(70)은 도면에서 데이터 저장부(70)로서 도시되어 있는 것에 대응하며, 실생활 대화에서 전개될 수 있는 다양한 상황을 바탕으로 한 질문 데이터와, 그 질문에 따른 다수의 답변 데이터, 및 상기 질문과 다수의 답변 데이터 각각의 내용에 알맞은 영상데이터와 음향데이터를 학습자료 데이터베이스로 저장할 수 있다.

이러한 시스템은 로컬 개인용 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 보다 바람직하게는 원격 통신 시스템, 예컨대 인터넷 상의 웹사이트를 통하여 구현될 수 있다. 학습을 위한 웹사이트는 잘 알려져 있으며, 이 경우 사용자의 로컬 컴퓨터는 모니터, 마이크, 스피커 등을 갖춘 출력 부분을 담당하게 되고, 학습 웹사이트 운영자는 데이터베이스의 관리 및 입력 및 출력 데이터의 제어 부분을 담당하게 될 것이다. 이러한 학습용 웹사이트 시스템을 해당 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 도 3의 시스템을 웹사이트 시스템으로서 변경하여 구성하는 것은 쉽게 이루어질 수 있으므로, 이러한 학습용 웹사이트 시스템도 본 발명의 범위에 속한다는 점을 지적해둔다.

이와 같은 구성의 상호 대화식 학습 시스템에 있어서, 상기 제어수단(50, 60)은, 도시된 예와 같이 주처리부(50)와 부처리부(60)로 분리될 수 있다. 부처리 부(60)는 배경영상 처리부(61), 배경음향 처리부(62), 음성출력 처리부(63), 및 음성인식 처리부(64) 등을 포함할 수 있다. 데이터 저장부(70)는 세부적으로 배경영상 데이터베이스(DB)(71), 배경음향 DB(72), 음성출력 DB(73), 음성인식 DB(74) 등으로 분리되는 데이터베이스로 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 예는 하나의 가능한 시스템 구성을 예시한 것이므로, 본 발명이 도시된 구성에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 특징을 구현하기 위한 다양한 구체적인 구성이 가능하다는 것을 해당 기술의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 것이다.

본 발명의 상호 대화식 학습 시스템 및 방법에 있어서 특징적인 점은, 상기 제어수단(50,60)이 동작하는 방식에 있으며, 일 실시예에 따라, 학습자가 표준 음성에 의한 다수의 답변 데이터를 따라 발음함으로써 발음을 교정하는 과정에 관한 것이다. 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 학습이 개시되면, 상기 제어수단(50, 60)은 상기 데이터 저장부(70)에서 배경영상, 배경음향, 및 학습자료의 질문 데이터를 읽어들인 후, 이를 결합하여 상기 영상 또는 음성 출력 수단으로 내보낸다. 사용자 즉 학습자는 모니터(41) 상에 표시된 배경영상, 배경음향 하에서 질문데이터를 눈으로 볼 수 있고, 음성출력부(30)와 연결된 스피커(31)를 통해 질문데이터를 들을 수 있다. 질문데이터의 출력 후, 제어수단은 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공한다. 학습자는 스피커(31)를 통해 출력된 다수의 답변 데이터 중에서 선택하여 이를 말함으로써 마이크(21)를 통해 입력하게 된다.

제어 수단은, 사용자가 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력받은 후, 이 입력된 데이터를 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트의 면에서 비교한다. 이 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화, 즉 다음 질문 및 답변 데이터로 구성된 대화로 진행한다. 여기서 음성 인식값이란 발음 및 액센트를 서로 비교하여 서로 일치 여부를 미리 결정된 오차범위 내에서 판정한 값으로서 정의할 수 있다. 이 밖에도 음성 인식 분야에서 사용하는 다양한 방식으로 정의할 수도 있다. 이때, 사용자의 발화에 의해 입력된 음성 데이터와 미리 저장된 표준 음성에 의한 음성 데이터의 미리 결정된 범위 내에서의 일치 여부를 나타내는 것이라면 어떠한 방식의 정의도 가능하다는 것을 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 것이다. 한편 반대로 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 제어수단은 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보낸다.

사용자 즉 학습자는 반복 지시에 따라 자신이 선택한 답변을 음성으로 마이크(21)를 이용하여 입력한다. 이렇게 학습자에 의해 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 표준 음성의 발음 및 액센트와 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정하게 된다. 이러한 과정은 학습자가 만족스러운 발음과 액센트에 대해 익숙해질 때까지 복수회 반복될 수 있다. 이러한 반복 과정은 학습자의 발음을 교정하는 기능을 하게 될 것이며, 이를 통하여 학습자는 익숙치 않은 제2외국어를 쉽고 효율적으로 학습할 수 있게 된다는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 학습자는 질문 데이터가 제공되면 이 질문에 대하여, 학습 시스템이 표준음성으로 제공한 답변 데이터가 없는 상태에서, 자신이 스스로 만들어낸 답변을 음성으로 입력할 수 있는 과정이 더 포함될 수 있다. 구체적으로 보면, 상기 제어수단은, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하기 전에, 상기 음성 인식수단을 통해 사용자에 의한 임의의 답변 데이터를 입력받을 수 있다. 제어수단은, 이 임의의 답변 데이터를 인식하여 의미를 추출하고, 이 추출된 의미를 상기 데이터 저장수단에 미리 저장되어 있는 답변 데이터와 비교한다. 제어 수단은 이 비교 결과가 미리 결정된 의미 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행한다. 여기서 의미 인식값이라 함은, 학습자가 입력한 음성 데이터를 인식하여 추출된 의미와 답변 데이터의 의미를 비교하여 미리 결정한 오차범위 내에서 서로 일치 여부를 판정한 값을 의미한다. 이러한 의미 인식값의 정의는 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 것이다. 한편 반대로 비교 결과가 미리 결정된 인식값에 도달하지 못한 경우, 제어 수단은 위에서 설명한 과정 즉, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 하는 동작을 진행한다. 이에 따라 학습자는 질문에 대하여 자유로이 답변하는 융통성을 가질 수 있어, 더욱 실생활에 근접한 대화식 언어 학습이 가능하게 되는 효과를 제공한다.

더 나아가 본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 내보낼 때와 사용자에게 다른 지시 데이터를 내보내는 경우, 미리 입력받은 사용자의 이름을 포함시켜 내보내는 동작을 더 제어한다는 특징을 가진다. 이는 학습 시작 전에 학습자의 이름을 입력하는 과정을 거치거나, 또는 본 학습 시스템이 원격통신 방식, 예컨대 인터넷의 웹사이트를 통해 제공되는 것과 같은 방식으로 구성되는 경우에는, 해당 학습 웹사이트에 학습자가 회원가입할 때 등록한 이름, 아이디, 별명 등을 회원 등록 정보 데이터베이스로서 저장하였다가 이를 읽어내어 활용할 수도 있다. 이렇게 학습시스템과 학습자의 상호 질문-답변의 대화 과정에 있어서, 학습시스템이 학습의 각 세부 과정에서 학습자의 이름을 호칭하는 것은, 학습 과정이 보다 개인적으로 친밀감있게 될 수 있다는 효과를 제공할 수 있다.

도 1에는 도 3에 예시되어 있는 시스템을 사용하는 본 발명에 따른 상호 대화식 학습 방법의 바람직한 구체적인 일 실시예를 보여주는 흐름도가 도시되어 있다.

학습이 시작(101)되면, 제어수단 즉 학습시스템은, 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 내보낼 때와 사용자에게 다른 지시 데이터를 내보내는 경우, 미리 입력받은 사용자의 이름을 포함시켜 내보내는 동작을 더 제어하기 위하여 학습자를 인식하는 단계를 진행한다(102). 이 학습자 인식 단계(102)는 직접 학습자의 이름을 예컨대 키입력수단(10)에 의해 입력하도록 하는 과정일 수도 있고, 학습용 웹사이트 시스템의 경우에는, 회원가입된 회원의 등록 정보를 읽어들이는 과정을 포함할 수 있다.

이후 학습시스템은 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 상기 영상 또는 음성 출력 수단으로 내보내는 대화 개시 단계(103)를 진행시킨다. 이후 사용자가 음성으로 입력한 답변을 인식하고(104), 저장되어 있는 답변 데이터와 비교한다(105). 이 비교 단계(105)는, 음성 인식수단을 통해 사용자에 의한 임의의 답변 데이터가 들어오면, 이 임의의 답변 데이터를 인식하여 의미를 추출하여 추출된 의미를 상기 데이터 저장수단으로부터 읽어낸 답변 데이터와 비교하는 임의 답변 의미 추출 및 비교 단계이다. 비교 결과가 미리 결정된 의미 인식값에 도달하면 즉 일치하면 다음 대화로 진행하며(112), 반대로 미리 결정된 인식값에 도달하지 못한 경우 즉 불일치인 경우, 한번 더 답변을 반복할 것을 지시(106)하고, 이를 다시 비교하는 단계(107)를 진행할 수 있다. 이 반복 및 비교(106, 107)은 생략 가능하다. 비교 결과 일치하면 다음 대화로 진행하지만, 비교 결과 불일치 하면 표준 답변 제시 단계(109)가 진행된다.

표준 답변 제시 단계(109)는, 처음 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하는 단계이다. 사용자는 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력하고, 학습시스템은 이 입력된 것을 인식(110)하여, 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트를 비교(111)하는 음성 인식값 결정 단계가 진행된다. 상기 음성 인식값 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 즉 표준 음성 데이터와 사용자 음성 데이터가 일치하면 다음 대화로 진행(112)하며, 반대로 미리 결정된 음 성 인식값에 도달하지 못한 경우, 즉 불일치하면 상기 단계(106 ~ 110)를 반복하게 된다. 즉 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내는 답변 반복 지시 단계와, 이에 따라 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정하는 반복 음성 인식값 결정 단계와; 반복 음성 인식값 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내는 답변 반복 지시 단계 및 상기 반복 음성 인식값 결정 단계를 반복하게 한다. 이는 사용자의 발음을 교정하기 위한 교정 단계라고 할 수 있다.

도 5는 (a) 종래 대화식 학습 방법의 발산형 트리 구조의 대화 흐름 구조와 이에 대비되는 (b) 본 발명의 대화식 학습 방법의 수렴형 트리 구조의 대화 흐름 구조를 예시하는 개략도이다. 도 3에 예시되고 또한 도 5의 (a)에 예시되어 있는 바와 같은 발산형 트리 구조, 즉 한가지 질문에 상응하여 복수의 답변이 나열되는 방식의 대화 구조는 기하 급수적으로 대화의 경우가 늘어나기 때문에, 특정 목적과 상황에 따른 자연스러운 대화를 형성하는 것이 어렵다. 반면에, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 대화 구조는 대화의 시작부터 종결에 이르기 까지의 대화 경로가 대화의 도입과 분화 및 발전 단계를 지난 후에는 적절한 결론 부분을 향해 수렴되어지는 방식으로 된다는 특징을 가질 수 있다. 이러한 수렴 방식의 질문-답변 구조에 의하면, 실제의 특정 상황에서 가능한 여러 가지 상황을 반영하면 서도, 원하는 목적의 대화 종결을 유도할 수 있다는 장점을 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 학습 방법에 따르면, 학습자가 다음 대화의 장에서 사용되어질 문장들을 전 단계에서 미리 학습할 수 있다는 장점이 있다. 예컨대, 학습자는 다음 날(또는 다음 단계에서 진행될 대화)에 사용될 문장들을 미리 훈련을 통해 학습할 수 있다. 다음 대화가 실제로 진행될 때 미리 학습한 문장 내용을 중심으로 선택적 답변이 가능하고, 또한 학습자의 답변이 미리 설정된 인식값에 미달시에는 발음 훈련을 통해 문장이 다시 한번 학습되어질 수 있으므로, 학습 효과가 매우 높다는 장점을 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 학습 방법 및 시스템은, 특정 상황에서 가이더의 역할을 할 수 있다는 특징을 가진다. 예컨대, 한국인인 학습자가 주한 미대사관에서 비자 발급을 위한 인터뷰를 하는 상황을 생각해보자. 먼저, 미대사관 영사가 질문을 한다. 이에 대해 학습자가 상황에 맞지 않는 답변을 하거나, 부정확한 발음으로 답변을 한다. 영사는 학습자의 질문을 알아듣지 못하겠다는 답변을 한다. 이 상황에서, 학습자는 본 학습 시스템을 이용하는 가이더를 이용하여, 비자 발급을 위한 상황에 어울리는 대화과정을 시작할 수 있다. 가이더 학습 시스템은 해당 상황(여기서는 영사의 인터뷰 질문)에 어울리는 답변들을 제시하여 주고, 학습자가 선택한 문장에 대한 발음 지도를 할 수 있다. 이러한 학습 시스템을 이용하여 학습한 결과 학습자의 발음이 정해진 인식률을 만족하게 되면, 영사는 알아 들었다는 표현을 하고, 다음 인터뷰 질문을 진행할 수 있다. 이와 같이, 학습자가 도움이 필요한 상황이 되면, 가이더 학습 시스템을 가동시킴으로써, 해당 상황에 가장 어울리는 해결책을 제시하고 훈련시켜 주게 함으로써, 학습자가 실제로 주체가 되어 대화가 진행될 수 있게 할 수 있다.

본 발명의 학습 방법 및 시스템에서, 학습자가 답변할 수 있는 다수의 답변들이 화면에 한글(즉, 학습자의 모국어) 텍스트로 출력되는 학습 보조 수단을 포함할 수 있다. 원칙적으로 학습자가 답변할 수 있는 문장들은 외국어로 표현 또는 기술되어 DB에 저장되고, 시스템이 학습자가 답변한 내용을 인식하여 이에 상응하는 DB의 저장 자료를 외국어 텍스트 또는 외국어 음성으로 출력하여 다음 단계로 진행하게 된다. 그런데 대화가 외국 언어로 진행된다 하더라도 학습자의 두뇌에 인식되어지는 대화 내지 상황은 학습자의 모국어에 의한 연상 작용에 의해 진행되는 것이다. 즉 주어진 질문에 대해 어떠한 대답을 하여야 할지를 모국어 연상에 의해 제 1 차적으로 판단하게 되고, 제 1 차적인 판단이 완료되면, 제 2 단계로 이 판단 내용을 외국어로 표현하게 되는 것이다. 다시 말해서 어떠한 대답을 해야 할 지 결정되어야 이를 외국어로 말할 수 잇게 되는 것이다. 따라서 대화가 진행되는 각 단계에 학습자가 답변 또는 제시할 수 있는 문장 내용을 모국어로 번역하여 컴퓨터 화면에 출력하여 줌으로써, 어떠한 답변을 해야 할지 말성이게 되는 부차적인 낭비 요소를 생략해 줄 수 있다. 이에 따라 외국어로 말하고 표현하고자 하는 본연의 학습 목적을 이루는데 매우 큰 효과를 거둘 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 대화의 내용에 따라 이를 효과적으로 인식시키기 위한 영상물의 출력에 있어, “나(학습자)”의 모습은 나타나지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. 외국어 학습 위한 보조 수단으로서 동영상이나 애니메이션과 같은 영상물을 사용하는 종래 학습 방법에서는, 영상물 내에 설정 인물을 학습자의 역할을 배정하고, 학습자가 화면 속의 배정되어진 역할을 수행하면서 외국어로 발음하면서 대화가 진행되는 방식을 취하는 것이 일반적이다. 그러나, 이는 “화면속의 나”가 영상물로 표현되고 있고, 이를 보고 있는 “실제의 나”가 외부에 있게 되므로 학습을 진행하고 있는 “나”는 또 하나의 제 3자적인 시각을 형성하게 되기 마련이다. 본 학습 시스템에서는 “화면 속의 나”가 영상물로 표현되어 진행되는 것이 아니라, 아예 없다. 식당에서의 상황을 예로 보면, 기존의 방법은 “손님”과 “웨이터”가 애니메이션으로 등장하여, 내가 손님의 역할을 수행하여 대화를 진행하는 방식을 취할 수 있는데, 이 상황에서 내가 나를 보면서 대화는 한다는 것은 부자연스러울 수 있다. 따라서 본 학습 시스템에서는 “웨이터”만 영상물 내에 표현되고 나는 등장하지 않는다. 즉 나의 시각에서 웨이터와 직접 대화를 나누는 실제 효과를 구현하므로써 본 학습 시스템의 특징인 “주체적”학습 방법을 확보할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 컴퓨터 및 음성인식 프로그램을 사용하여 기계와 학습자인 사용자가 서로 대화식으로 실시하는 언어 학습을 위한 상호 대화식 학습 시스템 및 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 컴퓨터 및 음성인식 프로그램을 사용하여 기계 와 학습자인 사용자가 서로 대화식으로 실시하는 언어 학습 시스템 및 방법으로서, 특히 단순히 질문을 제시하고 답변을 입력받아 정답/오답 처리를 하는 문제은행식 학습이 가지는 단문 형태의 대화형식이 아니라, 학습자의 부정확한 발음에 의한 인식불가의 경우에도 학습자의 발음을 교정할 수 있으면서도 상황에 따른 비교적 긴 내용의 대화식 학습이 끊어지지 않고 계속될 수 있으며 또한 자연스럽게 흘러가는 듯한 긴 대화가 가능하고, 더 나아가 학습자의 이름을 대화에 자연스럽게 포함시킴으로써 실제 상황에 더욱 근접한 느낌의 상호 대화식 학습이 가능하게 한 새로운 상호 대화식 학습 시스템 및 방법을 제공하는 효과를 제공한다.

Claims (8)

1. 상호 대화식 학습 시스템으로서, 사람의 음성을 입력받아 전기적인 신호로 변환하는 음성입력수단을 포함하고, 상기 음성입력수단에서 변환된 음성신호를 분석하여 발음과 액센트에 근거하여 그 음성신호가 의미하는 내용과 일치하는 단어로 변환시켜 제어수단(50,60)으로 출력하는 음성 인식수단(20)과; 스피커(31)를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 음성신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 스피커를 통해 출력하는 음성 출력수단(30)과; 모니터(41)를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 영상신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 모니터를 통해 출력하는 영상 출력수단(40)과; 키입력수단(10)과; 실생활 대화에서 전개될 수 있는 다양한 상황을 바탕으로 한 질문 데이터와, 그 질문에 따른 다수의 답변 데이터, 및 상기 질문과 다수의 답변 데이터 각각의 내용에 알맞은 영상데이터와 음향데이 터를 학습자료 데이터베이스로 저장하는 데이터 저장수단(70)을 포함하는 상호 대화식 학습 시스템에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 상기 영상 또는 음성 출력 수단으로 내보내고, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하고, 사용자가 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력받아 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트를 비교하고, 이 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내고, 이에 따라 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정하는 동작을 제어하는

   것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하기 전에, 상기 음성 인식수단을 통해 사용자에 의한 임의의 답변 데이터가 들어오면 이 임의의 답변 데이터를 인식하여 의미를 추출하여 추출된 의미를 상기 데이터 저장수단으로부터 읽어낸 답변 데이터와 비교하고, 이 비교 결과가 미리 결정된 의미 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 인식값에 도달하지 못한 경우, 상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하는 동작을 더 제어하는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어수단은, 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터에 따른 다수의 답변 데이터를 상기 학습자의 모국어 텍스트로서 상기 모니터를 통해 출력하도록 상기 영상 출력수단(40)을 더 제어하는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 내보낼 때와 사용자에게 다른 지시 데이터를 내보내는 경우, 미리 입력받은 사용자의 이름을 포함시켜 내보내는 동작을 더 제어하는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 시스템.
5. 상호 대화식 학습 방법으로서, 사람의 음성을 입력받아 전기적인 신호로 변환하는 음성입력수단을 포함하고, 상기 음성입력수단에서 변환된 음성신호를 분석하여 발음과 액센트에 근거하여 그 음성신호가 의미하는 내용과 일치하는 단어로 변환시켜 제어수단(50,60)으로 출력하는 음성 인식수단(20)과; 스피커(31)를 포함 하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 음성신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 스피커를 통해 출력하는 음성 출력수단(30)과; 모니터(41)를 포함하고, 상기 제어수단으로부터 전달되는 영상신호를 입력받아 신호 처리하여 상기 모니터를 통해 출력하는 영상 출력수단(40)과; 키입력수단(10)과; 실생활 대화에서 전개될 수 있는 다양한 상황을 바탕으로 한 질문 데이터와, 그 질문에 따른 다수의 답변 데이터, 및 상기 질문과 다수의 답변 데이터 각각의 내용에 알맞은 영상데이터와 음향데이터를 학습자료 데이터베이스로 저장하는 데이터 저장수단(70)을 포함하는 시스템을 이용하는 상호 대화식 학습 방법에 있어서,

   상기 제어수단이 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 상기 영상 또는 음성 출력 수단으로 내보내는 대화 개시 단계와;

   상기 질문 데이터에 따른 저장되어 있는 다수의 답변 데이터를 미리 저장된 표준 음성으로 상기 음성 출력수단에 내보내어 사용자로 하여금 하나를 선택할 수 있게 제공하는 표준 답변 제시 단계와;

   사용자가 상기 표준 음성의 답변 데이터 중 선택한 것을 상기 음성 인식수단을 통하여 입력받아 미리 저장된 상기 표준 음성의 답변 데이터와 발음 및 액센트를 비교하는 음성 인식값 결정 단계와;

   음성 인식값 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내는 답변 반복 지시 단계와;

   이에 따라 입력된 답변 데이터의 발음 및 액센트를 비교하여 미리 결정된 음성 인식값에 도달했는지를 판정하는 반복 음성 인식값 결정 단계와;

   반복 음성 인식값 비교 결과가 미리 결정된 음성 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 음성 인식값에 도달하지 못한 경우, 사용자에게 상기 선택 답변 데이터를 반복하여 입력하도록 지시하는 데이터를 상기 음성 출력수단으로 내보내는 답변 반복 지시 단계 및 상기 반복 음성 인식값 결정 단계를 반복하는 교정 단계를

   포함하는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 표준 답변 제시 단계 이전에, 상기 음성 인식수단을 통해 사용자에 의한 임의의 답변 데이터가 들어오면 이 임의의 답변 데이터를 인식하여 의미를 추출하여 추출된 의미를 상기 데이터 저장수단으로부터 읽어낸 답변 데이터와 비교하는 임의 답변 의미 추출 및 비교 단계를 더 포함하고; 이 비교 결과가 미리 결정된 의미 인식값에 도달하면 다음 대화로 진행하며, 반대로 미리 결정된 인식값에 도달하지 못한 경우, 상기 표준 답변 제시 단계가 진행되는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어수단은, 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터에 따른 다수의 답변 데이터를 상기 학습자의 모국어 텍스트로서 상기 모니터를 통해 출력하도록 상기 영상 출력수단(40)을 더 제어하는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 데이터 저장수단에서 읽은 학습자료의 질문 데이터를 내보낼 때와 사용자에게 다른 지시 데이터를 내보내는 경우, 미리 입력받은 사용자의 이름을 포함시켜 내보내는 동작을 더 제어하는 것을 특징으로 하는, 상호 대화식 학습 방법.

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