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1、模式识别在语言教育中的应用研究 作者简介作者简介：柳荣其（1971-），男，硕士，西华大学数学与计算机学院副教授，研究方向为计算机应用、数据挖掘；钟世芬（1971-），女，硕士，西华大学数学与计算机学院副教授，研究方向为计算机应用、计算机算法。0引言 模式识别(Pattern Recognition)是指对事物或现象的各种形式的（数值的、文字的和逻辑关系的）信息进行分析和处理，并对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，它是信息科学和人工智能的重要组成部分。模式识别研究主要集中在两方面：一是研究生物体（包括人类）是如何感知事物的，属于认识科学的领域；二是如何利用计算机，在给定任务的前提下，
2、研究实现模式识别的理论和算法。第一方面是生物学家、神经生理学家和心理学家的研究内容，后者则是数学家、信息学家和计算机科学家的研究内容。经过几十年来的努力，已经取得了系统和阶段性的成果。 语音识别是模式识别的重要组成部份，它把人类讲的声音、单词和句子转换成电子数据并保存在计算机内。语音是人类之间最好的沟通方式，在现实语言学习环境中，如果学生能够以最为轻松的沟通方式，即语音进行学习交流，则学习的收获将是最大的。使用计算机作为语音输入的难点在于人类语言和多数传统的计算机输入存在巨大差别。计算机程序能够对正确的输入产生一个准确且可预知的答案，而人类语言和所讲出的词汇和句子却不是精确的，甚至是模糊的。每
3、个人的声音不同，相同的词语使用不同的语调、在不同的环境下也会产生不同的意思。即使如此，语音识别技术在近十年来依然克服了不少困难，取得了巨大的成就。 在语言教育中，利用计算机系统和模式识别技术，识别语言教育中学生的读音是否正确，句式发音是否标准，不但能纠正学生的语音，培养学生的语感，增加学习乐趣，还能增强学生在语言学习中的自信心和成就感。 1传统语言教育 在传统的语言教学模式中，教师是教学活动的中心，是教学活动的组织者和实施者，是知识的传授者，学生是知识的被动接受者，媒体是语言教学的工具，教材是语言教学的内容，学生成绩是教师教学水平的反映，课堂作为教学的主要环境则是提供给教师表演的舞台。总体来讲
4、，整个教学活动和教学结构都是围着教学设计而进行，因此，教师的教学水平、教学技巧和教学艺术决定着学生的学习效果，在应试教育条件下表现为学习成绩的好坏，这种课堂教学模式长期以来一直是我国学校教学的主流模式。这种教育模式忽视了学生是语言教育主体的客观事实，使得学生在实际社会生活中很难自由发挥和灵活运用所学知识。 语言教育要求听、说、读、写4个环节缺一不可。在语音教育，特别是英语教育中，读、写环节在整个教育过程中所占比例较重，而听、说则由于多种原因而被忽视。近年来，由于计算机和网络技术的进步，外文电影和语音音频在网络中越来越普遍，很多网站还提供在线广播，大大地缓解了“听”这个环节，但“说”的环节却很难
5、从根本上解决。学生无法确定发音是否正确，以及句式理解和整个语句发音音调是否满足要求，这必然造成所谓“哑巴”英语的普遍存在。在香港和澳门以及台湾地区，英语应用的社会环境客观存在，学生能够将所学语言直接应用到生活中。但大陆恰好相反，尽管大陆地区已经将英语列入中小学的必修课程，但社会使用率依然很低，人们在日常生活中也鲜有人使用英语作为第二语言。学生在学习这门语言时，没有“说”的环境，因而无从知道自己是否能将所学语言准确应用到社会生活中去，相当于是学习了一门“哑巴”语言。 2新一代语言教育系统 新一代语言教育系统最典型的特征就是需要解决两大问题：一是解决学生作为学习的主体；二是解决语言学习环节中“说”
6、的关键环节。另外，也要提供听力资料、多媒体游戏和其它寓教于乐的学习资料 2.1普通语言学习课件 基于互联网络的语音学习课件在网上非常多，简单的如背单词、在线广播、听力测试等。这些学习软件都解决了学生是语言学习主体的问题。不如背单词软件，学生不但可以选择内容广泛的词典进行背诵，如英语四级词典、六级词典、TOEL词典、GRE词典、考研英语词典等，有些还提供英文小说阅读。在阅读过程中，将不认识的单词，利用简单的鼠标点击操作可选入学生自己创建的生词本中。对于生词本中的生词，采用艾宾浩斯遗忘曲线法，要求学生在规定的时间内进行复习，并对学习的单词进行分级管理。 记单词的同时，还可以用图片、语音提示学生，学
7、生能够在较短的时间内记住大量的词汇，不仅仅是记忆字形和音节，还能根据语音和图片联系到词汇所代表的实际意义。 在线广播能够让学生更加便捷地获取最新的经济、文化、政治等社会知识，能使学生迅速地融入到社会生活中去。如英语教学时，有时连教师都难以分辨清楚美式英语和英式英语的发音规则，即使在网上可以查询到相关资料，也很难真正地体会明白。借助于在线广播，这一问题可以轻松得以解决，如果能听懂语言广播，则语言应用必定可以达到新的高度。许多在线网站不但提供音频资料文件，有些还提供讲解，甚至提供英文视频加中文翻译。 上述所讲到的学习课件中，有些是基于Windows平台，有些是基于移动平台，如Android或App
8、le。这些课件利用网站服务器作为中转站，学生可以在各平台的学习中做到数据同步。 2.2基于模式识别的语言课件 上述所讲到的课件能够推动学生掌握基础英语学习，但不能促使学生很好地应用这些知识。如果有一种软件能够像教师一样随时监督学生学习，纠正学生发音和判定学生回答问题是否准确，必定能提高学生的学习效率。基于模式识别的语言课件可以很好地解决这一问题。 基于模式识别的语言课件其核心功能就是运用人工智能技术识别学生的发音，比如音标和单词的发音、句子的发音、段落的发音、实时场景对话等。语音识别技术实际上已经应用得比较广泛，典型的有Google的语音输入法、QQ的语音输入等，但将语音识别用于语音教育却少之
9、又少。 如果能够将人脸识别，甚至行为识别结合在一起，则语言教学软件更能将实际问题融入到语言教学中去。由于人脸识别和行为识别需要处理大量数据，加上技术本身的难度，因而限制了其在该领域的应用和发展。随着硬件技术的提高和识别算法的改进，人脸识别和行为识别将成为可能。利用虚拟现实技术，计算机能够根据学习者的表情、声音、行为，识别到准确的思想表达。 2.3Rosetta Stone 美国Rosetta Stone语言科技公司是语言教学领域的领先者，它提供包含英语、中文、法语以及其它冷僻小语种在内的30种语言学习课程。和其它语音学习方法不同，该教学软件利用计算机网络技术，使用多媒体技术和人工识别技术，模拟
10、了母语般的学习环境和学习母语的自然过程。在这一过程中，学习者不必切换到熟悉的语音环境，直接利用新学到的知识处理学习过程中所遇到的问题。以这样的方式，它可用超乎想象的速度帮助学习者实现第二语言学习的目标。在整个学习过程中，图像、动画、声音、文字永远联系在一起，学习者通过观看图片或者视频、听标准语音和查看文字提示进行语言学习，像学习母语那样自然而然地学会外语。 听说读写是学习任何语言的标准过程，Rosetta Stone全面提供听、说、读、写4种语言技能的互动，同时提供预习、练习和测验多种模式，还有游戏、小说阅读等多种互动，为学习增加乐趣。 在听方面：学习者听到的是标准发音，系统平台就如同母语“外
11、教”一样，可以按照要求解读每个单词、短语、句子，以图片的方式解释其意义，还可以放慢语速读出发音。 在说方面：这是该软件最有特色的部分，利用语音识别系统和评测仪，它能够比较准确地识别出学习者的发音与母语发音的区别，并提示学习者重新发音，进一步提高口语水平和实际应用能力。 在读方面：有别于其它软件，系统提供视觉化的图像和与其紧密联系的文字，以游戏的方式要求学习者快速匹配和阅读，能在较短时间内提高学习对文字和句意的理解，增加阅读的乐趣。 在写方面：软件利用键盘输入式和字符块式两种方式进行写作练习，在语音或者图片提示下，自动检查并快速诊断学习者的拼写错误并不断提供更多机会帮助学习者练习，从而提高正确率。 3结语 随着计算机硬件技术和软件技术的提高，模式识别技术在语言教育中的应用瓶颈得以突破，必将在语言教育中发挥更大的作用，而这一作用是传统语言教育无法实现的，它使得学生成为语言学习的主体。借助虚拟现实技术，利用模式识别技术的软件系统，能够提供一个虚拟现实环境，学习者利用此环境，能够感受到现实生活中可能遇到的真实场景，从而更加熟练地掌握和运用所学到的语言知识。