導(dǎo)語(yǔ)：人機(jī)交互技術(shù)英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：現(xiàn)有的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)多數(shù)采取了分層訓(xùn)練的模式，對(duì)于學(xué)生的口語(yǔ)學(xué)習(xí)具有一定的局限性。為此，提出并設(shè)計(jì)了一種基于人機(jī)交互的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)，系統(tǒng)采用C8051F021單片機(jī)構(gòu)建硬件框架，通過(guò)C＋＋編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)依據(jù)學(xué)生能力值提供不同練習(xí)策略的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)能夠準(zhǔn)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(lèi)系統(tǒng)具有一定的性能優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：C8051F021單片機(jī)；能力值分析；英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)；訓(xùn)練項(xiàng)目

目前教學(xué)領(lǐng)域常用的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)多數(shù)從學(xué)生的口語(yǔ)學(xué)習(xí)需求出發(fā)，依據(jù)專(zhuān)門(mén)的教學(xué)大綱設(shè)計(jì)口語(yǔ)訓(xùn)練、單元測(cè)試等功能，但其口語(yǔ)訓(xùn)練的內(nèi)容及形式都相對(duì)較為固定，不能根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的訓(xùn)練［1－3］。因此，本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于人機(jī)交互的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)，采用C8051F021單片機(jī)、A／D芯片等組建硬件架構(gòu)以實(shí)現(xiàn)不同采樣頻率的控制，通過(guò)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(jī)交互的英語(yǔ)口語(yǔ)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(jī)主要用于處理傳感器采集的數(shù)據(jù)。C8021F021單片機(jī)與控制計(jì)算機(jī)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，所有的數(shù)據(jù)都通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器顯示給用戶(hù)。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(jìn)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(hào)，選取LM317芯片最典型的穩(wěn)壓器來(lái)控制電壓，它的可輸出電壓范圍較為特別，通?？稍?．25－37V范圍內(nèi)進(jìn)行電壓調(diào)整，其電壓調(diào)整率可達(dá)到0．01％，負(fù)載調(diào)整率可達(dá)到0．1％，溫度漂移穩(wěn)定值為0．6％。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可知，LM337和LM317兩種芯片所形成的正負(fù)對(duì)稱(chēng)有利于系統(tǒng)運(yùn)行性能的整體提升。LM2575S為進(jìn)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(hù)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(hù)器件，電源的額定耐壓值需要達(dá)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(kāi)關(guān)響應(yīng)速度。LM2575S芯片能夠在較長(zhǎng)時(shí)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(guò)時(shí)間限定在一個(gè)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(duì)于電子器件，電容值越高則自身所承受的損害越大，同時(shí)，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(guò)低，也會(huì)造成反饋環(huán)路的信號(hào)波動(dòng)。A／D芯片的作用是實(shí)現(xiàn)輸入的模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)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(yùn)行，必須將不斷輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)字信號(hào)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(hào)已確定時(shí)，A／D芯片的工作能力會(huì)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生直接的影響。為了實(shí)現(xiàn)與輸出數(shù)碼的對(duì)應(yīng)，整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中要對(duì)模擬信號(hào)的最小變量進(jìn)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(duì)象要相應(yīng)地進(jìn)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(jì)

人機(jī)交互能夠?qū)崿F(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的信息交流，可以有效提升用戶(hù)體驗(yàn)。本系統(tǒng)基于C＋＋語(yǔ)言創(chuàng)建業(yè)務(wù)邏輯構(gòu)件并實(shí)現(xiàn)練習(xí)策略，系統(tǒng)軟件在Windows7操作系統(tǒng)環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，同時(shí)完成數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)練習(xí)過(guò)程中的事件進(jìn)行記錄。在此基礎(chǔ)上，要?jiǎng)?chuàng)建完善的可配置后臺(tái)服務(wù)體系，因此系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(duì)性的口語(yǔ)訓(xùn)練項(xiàng)目，以切實(shí)提高學(xué)生的口語(yǔ)表達(dá)能力。系統(tǒng)的口語(yǔ)訓(xùn)練流程如圖2所示。（1）對(duì)口語(yǔ)訓(xùn)練的題目類(lèi)型及其他與練習(xí)有關(guān)的信息進(jìn)行提取，整理后將其存儲(chǔ)于練習(xí)參數(shù)數(shù)據(jù)集中。實(shí)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(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練服務(wù)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)登入系統(tǒng)的學(xué)生用戶(hù)是否需要進(jìn)行口語(yǔ)訓(xùn)練。如果需要，就結(jié)合活動(dòng)信息的提取方法開(kāi)始學(xué)生的能力值計(jì)算；如果不需要，則按照學(xué)生的意愿從題庫(kù)中為其選取相應(yīng)主題的題目進(jìn)行練習(xí)。（3）根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)學(xué)生的練習(xí)情況進(jìn)行分析，獲得學(xué)生的能力值。（4）通過(guò)人機(jī)交互界面向用戶(hù)顯示練習(xí)內(nèi)容，若用戶(hù)需要增加題目數(shù)量則繼續(xù)從題庫(kù)中抽取題目。學(xué)生英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練的過(guò)程是基于學(xué)生的能力值判定實(shí)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(guò)編程語(yǔ)言進(jìn)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(xiàng)目曝光率的最大值；其次，以單個(gè)項(xiàng)目全部設(shè)定完成為前提，模擬口語(yǔ)訓(xùn)練過(guò)程以獲取對(duì)應(yīng)的曝光參數(shù)；最后，通過(guò)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的分類(lèi)結(jié)果確定項(xiàng)目的曝光率，如果當(dāng)前項(xiàng)目的曝光率大于目標(biāo)項(xiàng)目，則系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)繼續(xù)選擇與能力值相匹配的練習(xí)項(xiàng)目。

3應(yīng)用驗(yàn)證

本文選取一種文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［5］口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)作為參照系統(tǒng)，通過(guò)三個(gè)系統(tǒng)的核心功能測(cè)試進(jìn)行性能對(duì)比，以驗(yàn)證本系統(tǒng)在英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練方面的實(shí)用性和先進(jìn)性。

3．1驗(yàn)證過(guò)程

首先確定用于實(shí)驗(yàn)的練習(xí)題目數(shù)量，其次，要在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的條件下開(kāi)展測(cè)試，以提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度，并保證測(cè)試的有效性。在以下條件下可終止實(shí)驗(yàn)。（1）保證測(cè)試結(jié)果的全面匯總，完整記錄測(cè)試項(xiàng)目的項(xiàng)目值，所有項(xiàng)目測(cè)試完成后可停止實(shí)驗(yàn)。（2）設(shè)定一個(gè)固定的取值周期，每完成一個(gè)周期對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)預(yù)測(cè)值之差小于所設(shè)的闕值即可終止實(shí)驗(yàn)。（3）提前統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)信息量，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至達(dá)到與闕值對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目數(shù)量時(shí)停止實(shí)驗(yàn)。

3．2驗(yàn)證結(jié)果

針對(duì)本次實(shí)驗(yàn)所創(chuàng)建的測(cè)試模型共包含口語(yǔ)訓(xùn)練題庫(kù)400套，練習(xí)項(xiàng)目50個(gè)，參試人員總數(shù)量為3000人。實(shí)驗(yàn)后對(duì)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(cè)試結(jié)果，同時(shí)記錄相同樣本集的練習(xí)題目曝光率實(shí)際分布與平均偏差。測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。由表2中的具體數(shù)據(jù)可見(jiàn)，本文所設(shè)計(jì)的基于能力值分析的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［5］系統(tǒng)，滿(mǎn)足了依據(jù)不同能力提供不同項(xiàng)目的要求，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4總結(jié)

為了解決現(xiàn)有的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)無(wú)法有針對(duì)性地提供口語(yǔ)訓(xùn)練服務(wù)的問(wèn)題，本文提出并設(shè)計(jì)了一種人機(jī)交互英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)硬件架構(gòu)的搭建過(guò)程，闡述了軟件部分的設(shè)計(jì)思路，并通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)證明了系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)。本文所設(shè)計(jì)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(xiàng)目進(jìn)行訓(xùn)練，對(duì)于切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生的口語(yǔ)水平、提高口語(yǔ)訓(xùn)練的效率發(fā)揮了重要的作用。

參考文獻(xiàn)

［1］黃玉霞．輸入輸出理論下FiF口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)在高校藝體類(lèi)大學(xué)英語(yǔ)視聽(tīng)說(shuō)教學(xué)中的應(yīng)用［J］．海外英語(yǔ)，2020（14）：131－132．

［2］林輝．面向SELL語(yǔ)料庫(kù)的AI虛擬英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)研究［J］．微型電腦應(yīng)用，2020，36（7）：126－129．

［3］李莉，劉斌．基于人機(jī)交互的英語(yǔ)口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（14）：135－137．

［4］申茜，郭樹(shù)行．基于互聯(lián)網(wǎng)的共享英語(yǔ)口語(yǔ)智練平臺(tái)的分析與研究［J］．科技資訊，2019，17（20）：90－91．

［5］肖夢(mèng)潔．移動(dòng)學(xué)習(xí)背景下FiF口語(yǔ)訓(xùn)練系統(tǒng)在大學(xué)英語(yǔ)口語(yǔ)教學(xué)的運(yùn)用探究［J］．校園英語(yǔ)，2019（14）：50－51．

作者：杜愛(ài)紅 謝飛 單位：咸陽(yáng)師范學(xué)院 西北工業(yè)大學(xué)