導(dǎo)語：人機交互技術(shù)英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：現(xiàn)有的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)多數(shù)采取了分層訓(xùn)練的模式，對于學(xué)生的口語學(xué)習(xí)具有一定的局限性。為此，提出并設(shè)計了一種基于人機交互的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)，系統(tǒng)采用C8051F021單片機構(gòu)建硬件框架，通過C＋＋編程語言實現(xiàn)依據(jù)學(xué)生能力值提供不同練習(xí)策略的功能。實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)能夠準確判斷學(xué)生的能力值并為其制定相應(yīng)的練習(xí)策略，相較于同類系統(tǒng)具有一定的性能優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：C8051F021單片機；能力值分析；英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)；訓(xùn)練項目

目前教學(xué)領(lǐng)域常用的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)多數(shù)從學(xué)生的口語學(xué)習(xí)需求出發(fā)，依據(jù)專門的教學(xué)大綱設(shè)計口語訓(xùn)練、單元測試等功能，但其口語訓(xùn)練的內(nèi)容及形式都相對較為固定，不能根據(jù)學(xué)生的實際情況進行有針對性的訓(xùn)練［1－3］。因此，本文提出并設(shè)計了一種基于人機交互的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)，采用C8051F021單片機、A／D芯片等組建硬件架構(gòu)以實現(xiàn)不同采樣頻率的控制，通過訓(xùn)練信息分析獲取學(xué)生能力值并以此為依據(jù)為其選擇合適的練習(xí)題目。

1系統(tǒng)硬件架構(gòu)

基于人機交互的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，如圖1所示。作為系統(tǒng)硬件部分的核心部件，C8021F021單片機主要用于處理傳感器采集的數(shù)據(jù)。C8021F021單片機與控制計算機之間通過無線網(wǎng)絡(luò)進行通信，所有的數(shù)據(jù)都通過計算機顯示器顯示給用戶。為了有效控制電源電壓的工作范圍，綜合各芯片的具體工作參數(shù)，采用－12V與＋12V電源進行供電，分別利用LM337和LM317芯片將兩種電源的電壓控制在－4．5V與＋4．5V左右。上述兩種芯片的真值，如表1所示。為了保證電橋能夠精確發(fā)出信號，選取LM317芯片最典型的穩(wěn)壓器來控制電壓，它的可輸出電壓范圍較為特別，通常可在1．25－37V范圍內(nèi)進行電壓調(diào)整，其電壓調(diào)整率可達到0．01％，負載調(diào)整率可達到0．1％，溫度漂移穩(wěn)定值為0．6％。通過以上數(shù)據(jù)可知，LM337和LM317兩種芯片所形成的正負對稱有利于系統(tǒng)運行性能的整體提升。LM2575S為進口高端芯片，內(nèi)置固定頻率振蕩器并擁有完整的配套保護電路。選用ESR旁路電容作為周邊器件，能夠避免在輸入端產(chǎn)生高值瞬間電壓。為了有效保護器件，電源的額定耐壓值需要達到輸入端最高電壓值的2倍。選取肖特基二極管作為續(xù)流二極管，其中IN5822二極管具有更快的開關(guān)響應(yīng)速度。LM2575S芯片能夠在較長時間內(nèi)持續(xù)工作，在持續(xù)通電的條件下，必須將電感電流的通過時間限定在一個通斷周期內(nèi)。選用100μF／16V規(guī)格的鉭電容作為電源的輸出電容，對于電子器件，電容值越高則自身所承受的損害越大，同時，由于輸出電容的作用是保證輸出濾波的穩(wěn)定性，所以如果電容值過低，也會造成反饋環(huán)路的信號波動。A／D芯片的作用是實現(xiàn)輸入的模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。它是保證系統(tǒng)在高速、持續(xù)的條件下穩(wěn)定運行，必須將不斷輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)字信號的器件。傳感器決定了輸出數(shù)據(jù)的精度，但在傳感器型號已確定時，A／D芯片的工作能力會對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。為了實現(xiàn)與輸出數(shù)碼的對應(yīng)，整個運行過程中要對模擬信號的最小變量進行提取，用以確定同一采樣環(huán)境中的轉(zhuǎn)換精度。系統(tǒng)面向不同的對象要相應(yīng)地進行采樣率切換，因此高精度是精確控制采樣頻率的基本保證。

2軟件部分功能設(shè)計

人機交互能夠?qū)崿F(xiàn)人與計算機之間的信息交流，可以有效提升用戶體驗。本系統(tǒng)基于C＋＋語言創(chuàng)建業(yè)務(wù)邏輯構(gòu)件并實現(xiàn)練習(xí)策略，系統(tǒng)軟件在Windows7操作系統(tǒng)環(huán)境下進行開發(fā)，同時完成數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與應(yīng)用服務(wù)器的部署。為了清晰地描述學(xué)生的學(xué)習(xí)歷史，系統(tǒng)中集成了DataGrid控件，利用雙向綁定的方法對練習(xí)過程中的事件進行記錄。在此基礎(chǔ)上，要創(chuàng)建完善的可配置后臺服務(wù)體系，因此系統(tǒng)的軟件設(shè)計要優(yōu)先考慮練習(xí)策略的適應(yīng)性訓(xùn)練。完成練習(xí)策略的制定后，系統(tǒng)要依據(jù)學(xué)生的能力值為其提供有針對性的口語訓(xùn)練項目，以切實提高學(xué)生的口語表達能力。系統(tǒng)的口語訓(xùn)練流程如圖2所示。（1）對口語訓(xùn)練的題目類型及其他與練習(xí)有關(guān)的信息進行提取，整理后將其存儲于練習(xí)參數(shù)數(shù)據(jù)集中。實現(xiàn)代碼如下。inti，j；ArcNode＊p；for（i＝0；i＜G－＞n；i＋＋）／／g．edges［i］［j］賦初值0for（j＝0；j＜G－＞n；j＋＋）g．edges［i］［j］＝0；for（i＝0；i＜G－＞n；i＋＋）｛p＝G－＞adjlist［i］．firstarc；while（p?。絅ULL）｛g．edges［i］［p－＞adjvex］＝1；p＝p－＞nextarc；｝｝（2）提供英語口語訓(xùn)練服務(wù)時，對數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)進行測試，確認登入系統(tǒng)的學(xué)生用戶是否需要進行口語訓(xùn)練。如果需要，就結(jié)合活動信息的提取方法開始學(xué)生的能力值計算；如果不需要，則按照學(xué)生的意愿從題庫中為其選取相應(yīng)主題的題目進行練習(xí)。（3）根據(jù)測試結(jié)果對學(xué)生的練習(xí)情況進行分析，獲得學(xué)生的能力值。（4）通過人機交互界面向用戶顯示練習(xí)內(nèi)容，若用戶需要增加題目數(shù)量則繼續(xù)從題庫中抽取題目。學(xué)生英語口語訓(xùn)練的過程是基于學(xué)生的能力值判定實現(xiàn)的，根據(jù)不同的能力值為其分配不同層次的訓(xùn)練內(nèi)容，系統(tǒng)通過編程語言進行具體策略的制定。首先，設(shè)定練習(xí)參數(shù)和具體練習(xí)項目曝光率的最大值；其次，以單個項目全部設(shè)定完成為前提，模擬口語訓(xùn)練過程以獲取對應(yīng)的曝光參數(shù)；最后，通過項目內(nèi)容的分類結(jié)果確定項目的曝光率，如果當(dāng)前項目的曝光率大于目標(biāo)項目，則系統(tǒng)將會自動繼續(xù)選擇與能力值相匹配的練習(xí)項目。

3應(yīng)用驗證

本文選取一種文獻［4］和文獻［5］口語訓(xùn)練系統(tǒng)作為參照系統(tǒng)，通過三個系統(tǒng)的核心功能測試進行性能對比，以驗證本系統(tǒng)在英語口語訓(xùn)練方面的實用性和先進性。

3．1驗證過程

首先確定用于實驗的練習(xí)題目數(shù)量，其次，要在長時間運行的條件下開展測試，以提高測試結(jié)果的準確度，并保證測試的有效性。在以下條件下可終止實驗。（1）保證測試結(jié)果的全面匯總，完整記錄測試項目的項目值，所有項目測試完成后可停止實驗。（2）設(shè)定一個固定的取值周期，每完成一個周期對兩個系統(tǒng)的預(yù)測值進行對比，當(dāng)預(yù)測值之差小于所設(shè)的闕值即可終止實驗。（3）提前統(tǒng)計實驗信息量，實驗進行至達到與闕值對應(yīng)的項目數(shù)量時停止實驗。

3．2驗證結(jié)果

針對本次實驗所創(chuàng)建的測試模型共包含口語訓(xùn)練題庫400套，練習(xí)項目50個，參試人員總數(shù)量為3000人。實驗后對比3種練習(xí)系統(tǒng)分別基于各自練習(xí)策略所得到的性能測試結(jié)果，同時記錄相同樣本集的練習(xí)題目曝光率實際分布與平均偏差。測試數(shù)據(jù)如表2所示。由表2中的具體數(shù)據(jù)可見，本文所設(shè)計的基于能力值分析的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)各項性能指標(biāo)均優(yōu)于文獻［4］和文獻［5］系統(tǒng)，滿足了依據(jù)不同能力提供不同項目的要求，實現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。

4總結(jié)

為了解決現(xiàn)有的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)無法有針對性地提供口語訓(xùn)練服務(wù)的問題，本文提出并設(shè)計了一種人機交互英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)硬件架構(gòu)的搭建過程，闡述了軟件部分的設(shè)計思路，并通過對比試驗證明了系統(tǒng)的性能優(yōu)勢。本文所設(shè)計的系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的能力值為其選取相應(yīng)層次的項目進行訓(xùn)練，對于切實增強學(xué)生的口語水平、提高口語訓(xùn)練的效率發(fā)揮了重要的作用。

參考文獻

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作者：杜愛紅 謝飛 單位：咸陽師范學(xué)院 西北工業(yè)大學(xué)