智能語音識別、合成、評測技術(shù)運(yùn)用在導(dǎo)游智能教學(xué)中的效果分析

摘要：在導(dǎo)游的教學(xué)中，導(dǎo)游講解是最為重要的技能之一，也是廣大學(xué)生在以后從事導(dǎo)游工作時需要具備的重要技能之一。而伴隨著智能語音技術(shù)的發(fā)展和更新，它能夠增加學(xué)生寫作能力和導(dǎo)游語言表達(dá)的能力水平，并改變當(dāng)前導(dǎo)游講解的訓(xùn)練和評價模式。本文主要分析了導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)，并詳細(xì)敘述了智能語音技術(shù)在導(dǎo)游教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能語音；智慧教學(xué)系統(tǒng)；導(dǎo)游；VR；實訓(xùn)

當(dāng)前在全球科技發(fā)展中，人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展，智能語音技術(shù)是一項非常重要的技術(shù)。隨著不斷的發(fā)展，智能語音技術(shù)已經(jīng)變得非常的完善和成熟，且運(yùn)用到了不同的行業(yè)之中。在我國，語音技術(shù)的相關(guān)研究起步較晚，直到20世紀(jì)80年代才開始將語音技術(shù)逐漸融入到社會各個行業(yè)中。如今，智能語音技術(shù)已經(jīng)在金融、電信、交通等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。作為一項日趨成熟的新技術(shù)，智能語音技術(shù)也在教育教學(xué)領(lǐng)域中得到廣泛的使用。智能語音技術(shù)的語音識別、語音合成、語音評測等功能能夠促進(jìn)教育教學(xué)水平的提高，并在教學(xué)中展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。導(dǎo)游講解是廣大導(dǎo)游必須具備的技能，也是未來從事導(dǎo)游行業(yè)的重要技能。而導(dǎo)游講解的水平取決于對知識的掌握水平、導(dǎo)游詞的寫作、語言表達(dá)等因素?；谥悄苷Z音技術(shù)的智慧教學(xué)系統(tǒng)則能夠為廣大學(xué)生提供良好的幫助，促進(jìn)他們各項能力的提升。

一、智能語音技術(shù)分析

針對智能語音技術(shù)來講，其最大的作用是為了實現(xiàn)人機(jī)語言之間的通信，主要涉及語音的識別、合成、評測等技術(shù)。語音的識別主要目標(biāo)是使計算機(jī)可以接收、識別和理解人的言語信息，然后再把這些語音信息進(jìn)行自動轉(zhuǎn)換成文本信息或者生成一些命令的相關(guān)技術(shù)，進(jìn)一步實現(xiàn)了人機(jī)交互時的輸入功能。語音合成主要目標(biāo)是使計算機(jī)能夠像人一樣進(jìn)行語音輸出，通過把文本信息予以轉(zhuǎn)變?yōu)檎Z音信息，進(jìn)一步實現(xiàn)了人機(jī)交互時的輸出功能；語音評測主要是能夠自動對發(fā)音人的語音水平進(jìn)行評價，并對存在的問題進(jìn)行有效地分析。

本次分析研究的系統(tǒng)中采取語音識別和測評的相關(guān)技術(shù)。

（一）智能語音技術(shù)人機(jī)交互原理分析

圖1為人機(jī)交互的原理，智能語音人機(jī)交互基本為語音的識別、合成、評測三個方面。當(dāng)前所使用的智能語音系統(tǒng)基本在人機(jī)交互中采取的過程從語音識別開始，當(dāng)智能語音系統(tǒng)接收到相關(guān)的語音信息之后再利用預(yù)設(shè)算法對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，并生成文本信息，最后實現(xiàn)人機(jī)交互的輸入，當(dāng)信息輸入完成后，經(jīng)語音的評測技術(shù)對輸入信息與系統(tǒng)語料庫加以對比，再依據(jù)事先的預(yù)設(shè)評測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輸出評測的最終結(jié)果，之后由語音合成技術(shù)把文本的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再把轉(zhuǎn)換的語音信息加以輸出。

（二）智能語音技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

當(dāng)下，隨著語音識別和測評的技術(shù)在國內(nèi)的快速發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)智能語音技術(shù)運(yùn)用在教學(xué)中的發(fā)展。例如，在英語的教學(xué)，通過使用不同的口語學(xué)習(xí)軟件，可以提高學(xué)生英語的水平。在普通話的教學(xué)中，使用智能語音技術(shù)可以提高學(xué)生的普通話水平。此類基于智能語音技術(shù)的教學(xué)軟件能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和興趣，從而有效地提高教學(xué)效果。

通過利用關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)中進(jìn)行搜索，即以“智能語音技術(shù)”“語音識別技術(shù)”等進(jìn)行搜索發(fā)現(xiàn)顯示的搜索結(jié)果和相關(guān)的教學(xué)文獻(xiàn)較少，絕大多數(shù)是針對英語和普通話所開展的研究，而和導(dǎo)游相關(guān)的教學(xué)參考資料非常少。而在現(xiàn)實中的導(dǎo)游教學(xué)發(fā)現(xiàn)，使用智能語音技術(shù)只是為了豐富導(dǎo)游教學(xué)中的教學(xué)方法，例如在景區(qū)內(nèi)開展的語音導(dǎo)覽服務(wù)，對于導(dǎo)游的教學(xué)來講，當(dāng)下缺少功能較為完整的教學(xué)系統(tǒng)。

二、智能語音技術(shù)在導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用分析

導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)是非常智能的系統(tǒng)，此系統(tǒng)融合了多種特色功能，并且對虛擬仿真和多媒體的相關(guān)資源及智能語音功能加以有效地整合，進(jìn)而實現(xiàn)了較好的智能語音功能。通過使用語音的識別技術(shù)而實現(xiàn)對講解語音的智能轉(zhuǎn)換，利用知識圖譜與語音語料庫實現(xiàn)了對文本的智能化批改，利用語音評測對講解的內(nèi)容加以智能的評價，并將其及時予以反饋。

（一）語音識別技術(shù)應(yīng)用分析

在智能語音中的識別系統(tǒng)主要包括兩個階段的構(gòu)建，即分別是數(shù)據(jù)訓(xùn)練和模型匹配識別的兩個階段。首先在數(shù)據(jù)訓(xùn)練的階段中需要提前對語音語料庫的信號處理與特征的挖掘加以收集，進(jìn)一步得出在語音識別時需要使用的語言和聲學(xué)的相應(yīng)模型。所以在智能語音系統(tǒng)中的語料庫非常重要，因此在設(shè)計時必須重視起來。

1.語音語料庫設(shè)計

語音語料庫也是數(shù)據(jù)庫，主要是保存語言的音頻文件與文字的副本。而導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)就是運(yùn)用了語料庫為基礎(chǔ)的語音識別系統(tǒng)，其中語音識別是運(yùn)用了大量詞匯的連續(xù)語音識別技術(shù)，所以在對此類的語音識別系統(tǒng)進(jìn)行語音語料庫的設(shè)計時，必須事先選擇合適的語料，并且這些語料還應(yīng)能盡可能地涵蓋不同的語言現(xiàn)象，進(jìn)而提升語音的識別效率。根據(jù)當(dāng)下的導(dǎo)游證考證的相關(guān)要求，需要設(shè)計包含普通話和英語的雙語語音語料庫。

2.導(dǎo)游詞智能轉(zhuǎn)換批改

以往進(jìn)行導(dǎo)游講解課堂訓(xùn)練主要使用先書寫再口述的模式，而且導(dǎo)游詞是事先寫作完成的，由學(xué)生自己先編寫導(dǎo)游詞，再經(jīng)教師進(jìn)行潤色批改之后進(jìn)行背誦和講解，按照這種模式所編寫的導(dǎo)游詞大多都傾向于書面化，而且學(xué)生在背誦時也面臨一定困難，講解過程中顯得生硬。為有效的解決此問題，在導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)重點(diǎn)設(shè)計了語音識別導(dǎo)游詞的智能轉(zhuǎn)換和批改功能。學(xué)生通過運(yùn)用利用導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)語音的轉(zhuǎn)換功能把口述導(dǎo)游詞進(jìn)行語音的錄入，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換為文本。導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)中還對文本進(jìn)行了智能化的批改，對存在語法錯誤等相關(guān)問題進(jìn)行了標(biāo)注，學(xué)生則可以依據(jù)批改結(jié)果對導(dǎo)游詞加以修改，進(jìn)而可以促使學(xué)生編寫的導(dǎo)游詞更加生動。該功能可以提高學(xué)生的導(dǎo)游詞寫作能力。

（二）語音評測技術(shù)應(yīng)用分析

1.語音評測框架與流程

語音評測必須建立相應(yīng)的語音模型，以及評分映射的模型，此技術(shù)主要是基于以非常標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音建立的語音語料庫，在獲取標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音的相關(guān)數(shù)據(jù)后，需要對語音的特征進(jìn)行有效提取，最終建立語音的模型。通過該模型，計算機(jī)可以自動分析標(biāo)準(zhǔn)發(fā)音，并對不準(zhǔn)確的發(fā)音進(jìn)行提示或批改。下圖2顯示為語音評測的基礎(chǔ)框架，語音的評測主要包含建立發(fā)音的模型、發(fā)音韻律質(zhì)量分析、人工評分的映射訓(xùn)練等。

語音評測流程如下：首先，系統(tǒng)接收學(xué)生語音輸入，然后對其語音的特征進(jìn)行提取，再利用語音語料庫的語音模型針對語音的特征開展音段的切分。一般情況下，使用Viterbi算法進(jìn)行切分。隨后，對音段的發(fā)音質(zhì)量測度進(jìn)行計算，再利用已經(jīng)訓(xùn)練完成的評分映射模型將質(zhì)量測度轉(zhuǎn)變?yōu)榉謹(jǐn)?shù)。

2.導(dǎo)游講解智能評價

當(dāng)下對導(dǎo)游的講解開展的評價模式幾乎運(yùn)用了主觀性的評價，并且評分基本是由教師主觀的判斷進(jìn)行測評。而在現(xiàn)實的教學(xué)過程中使用此評測方式會出現(xiàn)較為明顯的兩個問題，一是采取主觀性評價模式占用了教師的大量，耗時耗力且評價的效率非常低，二是雖然評分統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但是不同的教師水平存在很大的不同，且個人的主觀意識和喜好等因素也會對評分有較大的影響，進(jìn)而則容易出現(xiàn)評分的偏差，對評分公正性產(chǎn)生了不利的影響。

為解決上述問題，導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)添加智能評價的功能，通過運(yùn)用語音的評測技術(shù)對學(xué)生講解的語音錄制后和語音語料庫進(jìn)行比對，再依據(jù)評分的標(biāo)準(zhǔn)對語音進(jìn)行評測打分，并對無法識別的語音文字和錯誤文字進(jìn)行標(biāo)注，學(xué)生再依據(jù)系統(tǒng)的評分與錯誤的提示加以修正存在的問題，進(jìn)而可以有效地提高導(dǎo)游語言的表達(dá)能力。而在設(shè)計此功能時主要參考我國普通話水平測試的系統(tǒng)，當(dāng)前的語音評測只是對學(xué)生的導(dǎo)游講解流暢度及發(fā)音進(jìn)行相應(yīng)的測評，但考慮導(dǎo)游講解具有一定的特殊性，所以在后續(xù)還需要融入對講解的語調(diào)及情緒的相應(yīng)評價。

語音評測能夠把學(xué)生自身學(xué)習(xí)的實際情況呈現(xiàn)出來，進(jìn)而可以讓學(xué)生自己對于存在的問題加以有效的矯正，進(jìn)一步提升自己的水平。而且教師也可以在課上運(yùn)用語音的評測來掌握學(xué)生講解的實際水平。學(xué)生使用語音評測功能在課前課后進(jìn)行訓(xùn)練，也降低了教師的工作負(fù)擔(dān)，又進(jìn)一步提升了評測公正性。

（三）應(yīng)用效果

通過把導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用在實際的課堂教學(xué)中也取得較好的效果。

1.語音評測可信度

可信度的測試通過多位導(dǎo)游教師對學(xué)生導(dǎo)游講解評價，再和語音評測系統(tǒng)進(jìn)行對比，結(jié)果表明教師的人工評分和系統(tǒng)評分基本一致，所以可信度高。

2.語音識別準(zhǔn)確度

通過測試顯示學(xué)生講解流利，并且普通話標(biāo)準(zhǔn)，識別率在95%以上，準(zhǔn)確度較高。另外對系統(tǒng)無法識別的字符通過設(shè)置符號提醒學(xué)生，方便其及時地進(jìn)行修改，對生僻字和專用詞予以語料庫補(bǔ)充，并不斷的增加識別準(zhǔn)確度。

3.學(xué)生滿意度

調(diào)查顯示，經(jīng)過對收回的問卷調(diào)查進(jìn)行分析，有95%的學(xué)生表示導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)非常好用，他們打算在后續(xù)繼續(xù)使用該系統(tǒng)開展導(dǎo)游的講解訓(xùn)練。此外，有92%的學(xué)生認(rèn)為使用該系統(tǒng)可以提升他們的語言表達(dá)和寫作的能力。

三、結(jié)束語

智能語音技術(shù)的應(yīng)用顛覆了傳統(tǒng)的導(dǎo)游講解訓(xùn)練方式。本次研究通過改進(jìn)和設(shè)計導(dǎo)游VR智慧教學(xué)系統(tǒng)，解決了導(dǎo)游講解訓(xùn)練中的問題。該系統(tǒng)基于智能語音技術(shù)可以提高學(xué)生的表達(dá)能力和寫作能力，雖然當(dāng)前系統(tǒng)還存在一定的局限性，例如缺少語音的合成功能，后續(xù)可以進(jìn)一步完善系統(tǒng)。

作者單位：劉鵬 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司棗莊市分公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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劉鵬（1968.08-）男，湖北洪湖，大學(xué)，高級工程師，研究方向：數(shù)字城市、大數(shù)據(jù)。