技术领域
[0001] 本
发明涉及语言教学系统和方法，特别是一种纸云互动语言教学系统和方法。
背景技术
[0002] 随着全球经济一体化的发展，外语学习越来越显示出其重要的作用。语言学习主要包括阅读、听
力、口语和书写四个部分。通常，语言学习最有效的方法是由掌握该
门语言的教师沉浸式教学。但这种方法需要大量开销，需求大量教师资源。科技的发展和智能化教育的推进使得很多基于
电子设备的科技进入了课堂等教育场景，这也包括语言学习的教育场景。很多基于电脑的语言学习系统如语言学习
软件和智能点读机等都能提供
基础的语言听力和阅读学习与训练。
[0003] 但是，这些教育系统缺少语言学习所特需的交互设备和方法，使得用户在进行语言学习时无法得到足够的书写和口语练习。现如今大部分接受过义务教育的家长可以在现有语言学习系统之外自行引导学生进行书写和口语练习，他们也有能力判别学生的书写是否正确。然而，即使是受过高等教育的家长在辅导学生外语学习时也很难判断他们的发音是否正确或标准。因此，在使用
现有技术的语言学习系统时，用户虽然可以通过播放标准发音接受口语练习的引导，但在练习发音时很难发现并纠正有偏差或错误的发音，久而久之会产生负面的学习效果。
发明内容
[0004] 鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纸云互动语言教学系统和方法，其特点在于可以判断学生学习语言时发音是否标准。
[0005] 一种纸云互动语言教学系统包括
数据处理和存储模
块和分别与之相连的纸云手写交互模块和语音播放与采集模块。
[0006] 数据处理和存储模块存储学习资料、控制语音播放与采集装置播放音频形式的学习资料、分析处理并识别语音播放与采集模块和纸云手写交互模块采集到的用户交互数据。数据处理和存储模块还记录用户操作，建立、存储并更新用户档案，用户档案包括学习进度、学习
频率和根据用户使用记录智能生成的学习计划。
[0007] 纸云手写交互模块包括无电源的书写面板和电子手写笔，配合印刷的学习资料使用，记录包括书写内容的用户交互数据。数据处理和存储模块记录并处理识别书写内容，根据书写内容提供包括内容点播、智能阅卷、听写练习和听读练习的交互服务。
[0008] 语音播放与采集模块播放音频内容并采集包括语音数据的用户交互数据。数据处理和存储模块记录并处理识别语音数据以提供内容点播、答案讲解、听写练习和听读练习的交互服务。数据处理和存储模块识别语音数据并将其与标准发音对比给出发音评分。
[0009] 进一步，一种纸云互动语言教学系统还包括通信模块，通过有线或无线网络连接至互联网云
服务器。互联网云服务器为纸云互动语言教学系统提供包括内容点播、智能阅卷、
语音识别、手写识别、发音评分和智能生成学习计划的云计算服务和资料及数据存储服务。
[0010] 进一步，系统可以识别不同用户，并为不同用户分别建立、存储和更新独立的用户档案。识别方式为登录账号识别、声纹识别、指纹识别或人像识别。
[0011] 进一步，始终在数据处理和存储模块的本地存储空间和云服务器分别存储同步更新的两份用户档案。
[0012] 进一步，一种纸云互动语言教学系统还包括显示模块用于显示交互信息或播放内容点播。
[0013] 进一步，一种纸云互动语言教学系统还包括摄像头用于采集、记录和分析用户使用的实时图像信息。
[0014] 一种纸云互动语言教学方法包括：用户登入自己的账号，使用纸云手写交互模块和语音播放与采集模块配合印刷的学习资料使用学习语言包括阅读、听力、口语和书写。根据系统生成的学习计划选择对应的学习资料，通过纸云手写交互模块或语音播放与采集模块发起包括内容点播、智能阅卷、听写练习和听读练习的交互服务
请求。
[0015] 听写练习时，根据语音播放与采集模块播放的练习指令和内容，使用纸云手写交互模块写下答案。听读练习时，根据语音播放与采集模块播放的练习指令和内容，说出并用语音播放与采集模块记录答案。
[0016] 进一步，从云服务器下载将要使用的学习资料并在本地缓存，本地存储空间不够时优先删除最早下载的或与掌握程度最高的知识点对应的学习资料。
[0017] 进一步，使用显示模块播放视频形式的学习资料；或使用显示模块、语音播放与采集模块和摄像头与家长或教师建立视频通话。
[0018] 本发明的一种纸云互动语言教学系统和方法具有如下有益效果：（1）以纸云手写交互模块作为本系统主要的交互手段，可以灵活搭配不同的印刷学习资料使用。同时，纸云手写交互模块的交互效率高，交互手段既符合传统的纸笔学习方式和习惯又实现了现代化高科技智能教育。（2）通过语音播放与采集模块实现有效地口语训练，用户通过模仿标准发音并根据系统给出的反馈能够及时纠正错误的发音。这种技术手段有效地解决了智能语言教育系统在有效口语训练上的不足。（3）基于数据处理和存储模块的智能化的语言学习系统，根据用户学习的效果制作有针对性的学习方案，能够实现对掌握程度低的知识点反复训练的同时避免在已经牢固掌握的知识点上浪费时间，有效地简化了学习过程并提高学习效率。
具体实施方式
[0019] 以下将结合具体
实施例对本发明的一种纸云互动语言教学系统和方法做进一步详细说明。
[0020] 一种纸云互动语言教学系统包括数据处理和存储模块和分别与之相连的纸云手写交互模块和语音播放与采集模块。
[0021] 纸云手写交互模块是一种无屏的智能手写输入设备，记录包括书写内容的用户交互数据。纸云手写交互模块的工作原理主要为使用手写笔在有多个
定位点的书写介质上书写，通过
图像采集装置采集含有书写时手写笔的笔尖和定位点的图像。每个定位点都具有独特的编码，通过分析计算笔尖与定位点的
位置、距离关系从而确定笔尖的坐标，多个连续图像计算得出的笔尖坐标点则可以形成书写笔迹。
[0022] 书写介质可以是印有定位点的透明
薄膜，将其
覆盖在配套的印刷学习资料上使用，通过独特编码的方式确定正在使用的学习资料内容。优选地，可以直接将定位点印刷在配套的学习资料上，可以直接在学习资料上书写，对应学习资料的独特内容内嵌与定位点的编码中。
[0023] 语音播放与采集模块可以播放音频内容并采集包括语音数据的用户交互数据。常见的语音播放与采集模块有带麦克
风的
耳机，但优选地使用带麦克风的音箱设备如智能家庭音箱或智能电视，有利于避免用户长时间使用耳机造成的听力损害。
[0024] 数据处理和存储模块是包含处理单元和存储空间的计算模块，通常集成在个人计算机或智能家电设备如智能电视或智能音箱中。数据处理和存储模块记录并处理识别来自纸云手写交互模块的书写内容和来自语音播放与采集模块的语音数据。通过识别书写内容和/或语音数据，捕捉与服务选项对应的书写或语音关键词，数据处理和存储模块可以提供包括内容点播、智能阅卷、听写练习和听读练习的交互服务。
[0025] 数据处理和存储模块存储有与使用的印刷学习资料对应的电子学习资料数据，包括印刷学习资料的内容和与之对应的知识点解析、答案、相关点播内容等。数据处理和存储模块记录用户操作，建立、存储并更新用户档案，用户操作包括用户使用过的学习资料、用户学习的频率、用户对知识点和/或词汇的掌握程度和智能阅卷的结果，用户档案包括学习进度、学习频率和根据用户使用记录智能生成的学习计划。
[0026] 优选地，为了减少系统本地对计算和存储能力的需求，为系统配置通信模块，通过有线或无线网络连接至互联网云服务器。互联网云服务器为纸云互动语言教学系统提供包括内容点播、智能阅卷、语音识别、手写识别、发音评分和智能生成学习计划的云计算服务和资料及数据存储服务。完整的电子学习资料数据存储在互联网云服务器，系统本地缓存最常和/或最近使用的学习资料数据。始终在数据处理和存储模块的本地存储空间和云服务器分别存储同步更新的两份用户档案，当任意一份用户档案发生改变时，另一份用户档案也同步更新改变的内容。
[0027] 进一步，纸云互动语言教学系统设有用于显示交互信息或播放内容点播的显示模块，可以是个人计算机屏幕或电视屏幕。纸云互动语言教学系统还包括摄像头用于采集、记录和分析用户使用的实时图像信息，优选地，摄像头集成在显示模块上。
[0028] 本发明上述实施例的具体使用场景和方法如下：纸云互动语言教学系统可以识别不同用户，并为不同用户分别建立、存储和更新独立的用户档案。识别方式为登录账号密码识别、通过语音播放与采集模块采集语音信息分析声纹识别、设置指纹采集器进行指纹识别或通过摄像头进行人像识别。用户登入自己的账号，使用纸云手写交互模块和语音播放与采集模块，配合印刷的学习资料使用学习语言包括阅读、听力、口语和书写。
[0029] 根据系统生成的学习计划或实际学习需求，选择对应的学习资料。通过纸云手写交互模块发起包括内容点播、智能阅卷、听写练习和听读练习的交互服务请求。学习资料有
指定的服务请求发起区域，不同的区域对应不同的服务内容，发起请求的方式为在对应的服务请求发起区域内书写任意内容。或者也可以通过语音播放与采集模块发出服务请求，说出对应的服务类型名称即可。
[0030] 进行阅读和书写练习时，使用纸云手写交互模块，阅读印刷学习资料上的内容并在指定区域书写笔记或题目答案。数据处理和存储模块记录并识别手写内容，将其与正确答案比对进行智能阅卷并给出结果。用户还可以发出内容点播的服务请求，选择合适的音频或视频学习资料如讲解视频等，通过语音播放与采集模块和/或显示模块播放。
[0031] 进行听力和口语练习时，使用纸云手写交互模块和语音播放与采集模块，发起听写练习或听读练习的服务请求。语音播放与采集模块会播放对话、语句或单词，不同的题目会播放答题、复写或复读的指令。听写练习时，在学习资料上的指定区域内标记或写下答案，数据处理和存储模块会记录并识别手写内容，将其与正确答案比对进行智能阅卷并给出结果。听读练习时，说出答案并用语音播放与采集模块记录答案，数据处理和存储模块会记录并识别语音内容，将其与正确答案比对进行智能阅卷并给出结果。同时，数据处理和存储模块还会提取发音特征，将其与标准发音进行比对并给出结果。
[0032] 服务器记录用户的智能阅卷结果和发音比对结果，结合相关使用记录和
算法自动生成学习计划。用户答错题目所对应的知识点、写错的单词和读错的单次会被记录下来，在将来的学习过程中重复出现，加深记忆和学习效果。而用户已经熟练掌握且重复答对的知识点和单词在将来的学习过程中出现次数会减少。
[0033] 在本系统的使用过程中，如果出现无法解决的困难，如反复无法理解的知识点、错题或其他需要教师、家长协助的情景，用户可以使用显示模块、语音播放与采集模块和摄像头与家长或教师建立视频通话。系统可以利用摄像头采集的图像/影像信息，结合相关算法分析用户使用系统时的状态如认真程度，家长也可以通过摄像头直观的观察用户的学习状态。
[0034] 显然，本领域的技术人员还可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些
修改和变型属于本发明
权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。
