智能語音技術在教學中的應用研究

【摘要】隨著人工智能、聲學、語言學的發展，智能語音技術作為一種新型的信息技術逐步成熟，并且已經開始在教育教學領域大展身手。智能語音技術具有語音識別、語音合成、語音評測的功能，在教學中具有使用簡單、方便、快捷的特點，特別是在雙語教學、普通話教學中更能發揮智能語音技術的優勢。文章將以智能語音技術在雙語教學、普通話教學中的應用為例，來揭示智能語音技術在教學中應用的功能。

【關鍵詞】智能語音技術；雙語教學；普通話

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097(2011)11---0091—04

引言

隨著信息技術的發展，信息技術已經被廣泛地應用到教育教學中，它豐富了教學資源、改善了學習環境、使學生的學習方式和教師的教學方式發生了根本的變化。智能語音技術作為一種已經成熟的新型的信息技術也開始在教育教學領域大展身手，但如何把智能語音技術恰當地融入到我們的教學之中，幫助我們解決教學之中的問題，以進一步提高我們的教學效率，這是我們所有教育工作者都需要解決的一個重要問題。

一 智能語音技術的概述

智能語音技術的研究是以語音識別技術為開端，可以追溯到20世紀50年代，當時ATT貝爾實驗室實現了第一個可識別十個英文數字的語音識別系統——Audry系統。隨著信息技術的發展，智能語音技術已經成為人們信息獲取和溝通最便捷、最有效的手段，其應用已經深入到社會生活的方方面面。

智能語音技術是實現人機語言的通信，包括語音識別技術(ASR)和語音合成技術(TTS)，語音識別技術是指讓計算機能接受、識別和理解人的言語信息，將語音信息自動轉換成相應文本信息或命令的技術，實現人機交互的輸入；語音合成技術是指讓計算機像人一樣能夠說話，將文本信息自動轉換成語言信息，實現人機交互輸出的一種技術。智能語音技術就是讓計算機像人一樣能聽能說，實現“文字信息一一語言信息”、“語言信息——文字信息”的轉換，使計算機更加智能化、人性化。

二 智能語音技術在教學中應用的可行性

由于語音識別率較低和語音合成自然度的效果不夠流暢，再加上教育是對人進行培養的特殊性，所以智能語音技術一直沒有很好地應用到教育教學之中。直到第三代嵌入式語音合成引擎的到來，使語音識別率和語音合成的自然度得到提升，合成效果更好。通常認為MOS(主觀印象評測)分3.5分左右稱作通信質量，MOS分4.0～4.5分為高質量語音編碼，達到長途電話網的質量要求(如表1所示)，而目前的語音合成自然度MOS分達到了4.5分，因此可以說目前的智能語音技術已經達到了高清晰度、高自然度的連續讀音的水平。

第三代語音技術突破了語音合成的自然度不流暢和語料庫過大的限制，與一般用預先錄制的聲音文件實現發聲的應用程序相比，智能語音技術的發聲引擎只有幾兆大小，不需要大量的聲音文件支持，因此可以節省很大的儲存空間，并且通過輸入文本可以朗讀預先未知的任何語句。

智能語音技術最大的優勢在于能更有效地促進語音的學習，在雙語教學和普通話教學中，其中語音的學習在教學中占極其重要的部分，因此以雙語教學和普通話教學為例更能全面的揭示智能語音技術在教學中應用的功能。

三 智能語音技術在雙語教學中的應用

雙語教學是利用母語以外的第二門語言開展教學的一種教學方式。在我國雙語教學可分為兩大類：一類是指目前我國內地廣泛開展的漢英雙語教學，另一類是針對少數民族地區以母語和漢語作為教學用語而言的雙語教學。以少數民族的雙語教學作為實施雙語教育的途徑，就是用兩種不同語言進行學科教育的教學活動，一般是指用母語進行部分學科教學，用漢語進行部分或者全部非語言學科教學的模式，在我國少數民族地區主要有藏漢、維漢、蒙漢等雙語教學，但是長期以來雙語教學效果較低，雙語教學處境一直令人擔憂，老師教得很辛苦，學生學得很吃力，但教學質量始終沒有根本改變。教師自身水平有限、缺乏高質量的雙語教學資源是雙語教學效果較低的主要原因。把智能語音技術應用于雙語教學之中可以利用現有的師資力量迅速提升教學質量、提高教師自身水平，從根本上改變雙語教學效果較低的現狀。

1 智能語音技術的運用改變了課堂教學方式

在雙語教學中，由于語言的障礙使得教師的教與學生的學都具有一定的困難，在教學過程中，教師教得很辛苦，學生學得很吃力，特別是在少數民族地區，由于師資力量缺乏，其教學的效率較低。智能語音技術具有語音識別、語音合成、語音評測的功能，把智能語音技術應用于雙語教學中，能夠改變課堂教學方式，提高教學效率。

(1)即點即讀，實現課堂標準帶讀

“芝麻開門”、“暢言智能語音教具”等都是利用智能語音技術開發的教學輔助工具。我們可以利用語音識別和語音合成技術開發智能語音雙語教材，通過識別隱藏的標識碼，進行標準發音。智能語音教材具有即點即讀、即點即譯的功能，與磁帶和光盤相比，智能語音教材具有存儲內容量大，發音清晰，操作方便的特點。通過即點即讀，能夠實現課堂標準帶讀，課堂標準帶讀一方面能夠解決課堂教學中教師發音不標準的問題，改變信源的質量，使學生接受更具有科學性、教育性的知識；另一方面能減輕教師的負擔，使教師方便地走到教室的任意角落進行教學，能親密接觸學生，更多地了解學生，實施因材施教，提高教學的質量。

(2)即點即譯，輔助課堂講解

通過即點即譯，能照顧不同層次的學生。在雙語教學中，教師主要采用漢語進行知識的講解，對于漢語水平較低的學生，學習起來比較困難。在智能雙語教材中提供了漢語和母語分別對知識的解釋和翻譯，通過即點即譯，學生能夠學習到兩種語言對知識的講解。通過即點即譯，學生既能夠理解知識點，又能增強漢語水平的學習。

例如“暢言讀書筆”，具有教材同步、攜帶方便的特點，通過識別筆在對文章進行點擊讀取時，可以對課文內容中的任意一段句子進行即點即讀，即點即譯，還可以隨時暫停穿插課堂講解。智能雙語教材的即點即讀，即點即譯功能改變了教師在課堂上的角色，教師不再是信息的主要傳遞者，成為教具的使用者和課堂教學的組織者。

2 智能語音技術的運用優化了教學環境

在雙語教學中，師生間存在第二語言交流的障礙，特別是在低年級教學階段，另外中小學學生的思維形式主要是形象思維，致使學生對知識的理解存在一定的困難，很難激發學生的學習興趣，從而使得雙語教學中教師的教和學生的學都非常吃力，導致教學效率不高。語言障礙使得師生交流存在一定困難，但語言障礙問題不是在短時間內能夠解決的，需要長時間的學習和鍛煉，而提高雙語教學的教學效率又迫在眉睫，利用智能語音技術能夠開發多種多樣的教學資源，例如：“大嘴學英語”、“隨心所欲說英語”、“芝麻開門”、“暢言智能語音教具”等，這些智能語音教具能夠優化教學環境，為雙語教學創設生動的情景。

(1)教師自制智能語音教具，創設教學情景

智能語音技術中的語音識別和語音合成技術，使得教師可以自己制作符合實際教學的智能語音多媒體教具，豐富了教學資源。教師自己制作的智能語音多媒體教具，能夠讓黑板可以說話、讓圖片可以唱歌、讓布娃娃可以交談、讓動物來到課堂，使課堂變得更加直觀形象、生動活潑，給學生創造了一個生動鮮活的有聲交互世界，學生們在這種情景中去學習，會更加深入地走進這個情景去學習知識，能夠激發學生的學習興趣，有利于學生感知、理解、記憶知識。雙語教學中應用智能語音多媒體教具創設情景，符合學生的思維形式，一方面能輔助第二語言促使學生對知識的理解，另一方面能強化學生第二語言的學習，從而形成一個良性的循環。

例如：“暢言智能語音教具”的有聲教具制作功能(如圖1所示)，教師可以自己錄制或下載各種聲音文件，經過后期加工可以調整語速、語調，形成各色的聲音，保存到主機的存儲卡中，通過貼上識別碼，把任意圖片、實物等制成生動有趣的有聲教具輔助教學，使抽象的、枯燥的學習內容轉化成形象的、有趣的、可聽的動感內容，這也是新課改理念下課堂教學發展的新趨勢。

(2)智能語音教具為學生第二語言的培養提供了優越條件

雙語教學中最主要的因素是語言交流，在雙語教學中教師主要采用第二門語言開展教學，只有當師生之間能夠運用第二門語言進行自由的交流，雙語教學才能有效地開展。美國心理學家“杰明斯”的研究指出，兒童時期是智力發展最快的時期，同時也是語言技能發展的關鍵時期，因此在雙語教學中我們應著重在低年級階段培養學生的第二語言，為高年級階段復雜知識的學習提供保障。利用智能語言技術開發的智能語音教具和玩具為學生的第二語言的培養提供了優越條件。

智能語音教具或玩具利用語音識別技術和語音合成技術能夠實現人機之間的對話，可以對兒童進行啟蒙教育，通過智能語音對話娃娃、聽從指揮的小汽車等對兒童進行游戲教育，通過寓教于樂，在兒童幼小的心靈里播下了科學的種子，給小朋友帶來無限的新奇感，從而也能夠促進兒童的思維和語言的發展。例如“芝麻開門”就是一款使用智能語音識別技術的教育軟件，只要孩子對著麥克風說“鸚鵡”，在屏幕上就會出現鸚鵡的畫面(如圖2所示)，說“長城”就會有長城的畫面出現，雖然“芝麻開門”是一個很簡單的看圖識字軟件，但是在雙語教學低年級階段有利于學生漢字的學習，為漢語的學習奠定基礎。

3 智能語音技術利于師生的自我提高

利用智能語音技術開發的智能語音教材提供與課程同步的學習內容，并且攜帶方便，學生只需點擊要學習的內容，就能通過智能語音識別和語音合成技術將要學習的內容讀出來。通過即點即讀、即點即譯，不僅方便了學生課上的學習，更是有利于學生課前預習和課后復習，方便了學生的課下學習，通過智能語音評測技術能夠實現實時反饋指導，讓學生在家也能體驗真實的雙語學習環境，學生會因為得到評價而感到高興，他們會一步一個腳印的朝著積極的方向發展，成為學生的智能家庭輔導教師。

在教育資源比較匱乏的地區，雙語教師缺乏、教學水平有限，是影響雙語教學效果的重要因素。教師可以通過智能語音技術開發的教學產品進行自修，來提高自身的素質。這樣可以有效地解決中小學雙語教師缺乏、教師發音不準等問題，提高雙語教師的素質，從而提高雙語教學的效果。

四 智能語音技術在普通話教學中的應用

語言是通過聲音進行思想交流的工具，而語音則是語言學習中最基本的部分。掌握準確的發音不僅有利于確切地表達思想，而且還有利于能夠準確地捕捉信息。2000年10月31日，全國人大審議通過了《國家通用語言文字法》，其十九條中明確規定：“以普通話作為工作語言的播音員、節目主持人和影視話劇演員、教師、國家機關工作人員的普通話水平，應當分別達到國家規定的等級標準；對尚未達到國家規定的普通話等級標準的，分別情況進行培訓。”由此可見普通話學習日益重要。

1 普通話學習中運用智能語音技術能幫助學習者正音

正音是普通話教學的基礎問題，也是重點和難點問題。在普通話的學習中一定要有良好的語言環境，勤開口，多練習，最主要的是能聽出自己或別人的發音錯誤，這樣便于糾正自己的錯誤發音。在傳統的普通話教學中，主要是通過教師示范，在模仿中學習，然而學生根據教師的語音來揣摩發音部位和發音方法具有較大的盲目性，學習效率低，花費時間長，并且簡單重復的動作最容易讓學生產生疲勞和厭惡情緒，故傳統教學很難達到理想的教學效果。

采用智能語音技術開發的普通話學習系統，通過智能語音評測技術，能自動對學習者的發音水平進行評價，及時對錯誤的發音進行缺陷定位和問題分析，使學習者及時了解自己發音中存在的主要問題，然后根據發音中存在的問題，自動生成有針對性的學習語料(為學習者量身定制的單字、詞語、文章等)，并通過語音合成技術產生標準語音為學習者提供發音指導，使學習者在問題定位和標準音帶讀的封閉式反饋環境下不斷提高自己的普通話水平。同時，智能評測技術還可以使學習和測試有效結合，幫助學習者實現真正意義上的自主學習、自主測試。通過先進的智能語音技術，實時指出發音中存在的問題，幫助學習者進行針對性的訓練，快速提高學習者普通話的水平。

“暢言普通話在線學習系統”(如圖3所示)是利用智能語音技術開發的普通話學習系統，該系統利用語音識別技術將學習者的讀音錄入系統內，通過語音評測技術對學習者的讀音進行評測，然后通過語音合成技術為學習者提供正確的讀音，該系統通過人機交互不僅為學習者提供了良好的普通話學習環境，而且還能為學習者提供及時的信息反饋(如圖4所示)。另外，一些智能語音軟件系統還提供仿真的社會實踐環境，學習者可以進行虛擬對話，使學習者擺脫枯燥無味的訓練。如“普通話智能學習軟件”，其學習內容豐富，具有朗誦跟讀、角色扮演、人機對話等功能，通過三維動畫演示聲韻母發音口型，通過“情景對話”提供感興趣的聊天話題，為學習者提供一個逼真的普通話學習環境。

2 普通話測試運用智能語音技術能促使考試的可靠性與公正性

目前普通話水平測試主要采用主觀性測試，主觀性測試的評分完全依賴于測試員的主觀判斷，盡管有統一的評分標準，但由于受到測試員本人的主觀看法、觀點、印象以及自身的語言水平等諸多因素的影響，不可避免地會出現評分偏差，從而影響該測試員測試評分的穩定性和可靠性，當然不同測試員之間也存在一定的評分差異，這樣就會造成普通話考試的不公正性。

采用智能語音技術開發的普通話水平測試軟件能夠實現普通話水平測試的可靠性和公正性。普通話水平測試軟件利用語音識別和語音評測技術，將測試者的讀音與系統內部的標準讀音進行對比，可以對測試者的普通話水平給予客觀性的評定，這樣即能減輕測試員的負擔，又能保證普通話水平測試的可靠性和公正性。“國家普通話水平智能測試系統”已經通過國家語委批準在山東、上海、遼寧、江蘇等省市正式采用，進行普通話水平的測試。

五 結束語

綜上所述，智能語音技術作為一種新型的信息技術，它具有語音識別、語音合成、語音評測的功能。智能語音技術在教學中的應用，豐富了教學資源，活躍了課堂氣氛，激發了學生學習的主動性，有利于教師自身的成長和學生的自學，特別是在語言教學方面，智能語音技術更具有獨特的優勢，如何把智能語音技術恰當地融入到學科教學中，還需要廣大教師在日后的教學中不斷地探索和實踐。智能語音技術的發展關系著教育改革的推進與創新，隨著信息技術的發展，智能語音技術必然會越來越多地應用到教育領域，并發揮越來越大的作用。