浅谈结构设计嵌入式数字语音教学系统结构设计及运用如何

摘 要 结合目前教学的实际情况和需求，设计嵌入式数字语音教学系统的体系结构、运行模式及系统终端，并讨论该系统的应用领域。
关键词 数字语音教学系统；嵌入式；结构设计
1671-489X（2013）09-0033-02
Construction Design and Application Research of E学位论文参考文献格式www.618jyw.com
mbedded Digital Voice Instruction System//Zhao Chuanbin， Xu Xiaoyan
Abstract According to the current teaching situation and actual needs， this paper designs the architecture， operation mode and terminals of digital voice-teaching system， and then discusses its applications.
Key words digital voice-teaching system； embedded； structure design
随着现代教育改革和信息技术的发展，语音教室在各个学校都已有了广泛的应用。传统的语音教学系统以录音机机芯为主体，尽管其低廉，操作简单，但其稳定性差，音质不理想，系统功能单一，教学交互性较差，很难充分利用多媒体技术和网络技术所带来的丰富的教学资源和方法。这使得语言教学改革势在必行。
嵌入式数字语音教学系统是一种建立在数字网络数据交换的基础上的全新系统，其核心是基于计算机传输协议的网络技术。它的主要目标是为师生提供一个先进的教学平台，使学生多种感官参与学习，从而充分发挥计算机辅助教学的作用，改变并促进师生之间的信息交流，实现资源共享和教学互动，满足教学方式多样性需求。
1 嵌入式数字语音教学系统的结构设计

1.1 系统的总体设计

嵌入式技术的迅猛发展使得语音教学系统已经越来越向嵌入式语音终端发展。本数字语音教学系统由一台教师机和N台学生机，通过局域网互连，从而实现教室内一位教师可以对若干位学生进行语音教学。系统采用基于数据包的数据分组交换方式，可以实现真正的语音分组教学和交互教学。为了更好地利用网络资源，此系统采用开放式的数字媒体架构，如图1所示。与传统的语音教学系统相比，本系统的创新之处在于系统的简单智能化设计，目的就是将一些传统的耗时耗力的教学活动（如名册管理等）交由系统来处理，提高教学效率。

1.2 系统的运行模式

嵌入式数字语音教室的教师机终端一般采用传统的PC机设计，主要功能是完成常规的教学任务，分为集中授课模块、个性化授课模块等。学生机终端则是采用嵌入式的数字语音终端的设计，主要功能是接收并播放数字语音文件，或根据自己所处的等级自由选择适合自己的语音文件。
在集中教学模式下，教师机和学生机之间建立了单向的媒体通信，语音文件从教师机流向学生机。
在个性化教学模式下，学生可以根据自己已有知识水平或兴趣爱好来点播资料库中的语音文件。教师机终端增加了学生学习效果评价功能，便于教师动态地了解课上学生的学习情况，也有利于学生及时地认识自己的学习情况。

1.3 系统的终端设计

1）传统教师机终端的设计。教师机终端采用传统的PC机，以Windows XP为操作系统，使用高级编程语言开发。PC机在计算、存储、内存容量以及运算速度等方面有很大的优势。教师机的主要功能有身份认证、名册管理、集中教学、个性化教学、学生学习效果评价、语音资源管理等。
2）嵌入式学生机终端的设计。数字语音系统终端的学生机采用基于嵌入式的终端设计，主要完成音频数据流的播放、文本显示以及键盘控制。学生机是整个系统研制的难点，它直接决定了整个数字语音教学系统质量的高低。图2给出了学生机的总体结构设计。
该结构中由下至上的层次结构依次是：硬件层（整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台，不同的应用通常有不同的硬件环境）；操作系统层（嵌入式操作系统用来完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能，具有内核精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点，并具有相对稳定性。由于Linux系统具有代码开放、支持大多数硬件平台、内核高效稳定可裁剪等特征，本系统选用Linux作为操作系统）；驱动层（该层用来完成各个模块的驱动程序设计）；应用层（该层分析嵌入式因特网协议栈，实现播放程序的开发，提供友好的图形化用户界面，完成数字语音教室的功能）。
2 嵌入式数字语音教学系统的教学应用

2.1 语言教学

数字语音室主要是为了外语教学而建设的。数字语音教室采取开放式学习模式，努力挖掘学生的主动性与创造性，用丰富的教学手段弥补了语言交流环境的不足[3]。学习者在安静舒适的环境中利用集声音、图像、文字于一体的数字资源，按照自己的学习需求和进度进行自主学习，并可以通过示范和模仿来进行语言的实践。

2.2 语言考试

在笔试类考试中，考生首先输入准考证等进行身份认证后进入系统并自主学习考试说明，监考人员通过查看学生提交的信息决定是否发送试题，学生在规定时间自主完成题目并提交电子试卷。在口语类考试中，学生通过视音频输入设备获得题目信息并将自己的回答录成流文件保存后供评价，既高效公正，又能充分节约人力资源。

2.3 远程教学

利用本系统进行远程教学时，可采取网络自主学习与在线辅导课相结合的授课模式：学生不仅可以有针对性地选择学习内容，控制学习进程，也可以根据学习需要选择丰富的学习资源；不仅可以就学习内容发布观点或寻求帮助，也可以参与社区讨论。由于数字语音教学系统可以方便地传递图、文、声、像等多媒体信息，使得远程交互更加具体生动、直观形象。

2.4 自主学习平台

将数字语音室的设备与机房放在一起管理，对全校的所有学生开放，让学生课余时间自由上机，能让有需要的学生充分利用已有资源并发挥它的学习作用，这是对学生课堂学习的有益补充。
3 小结
随着教学改革和科学技术的不断发展，数字语音教室将逐渐普及各个教育机构。本文只是介绍了一种嵌入式数字语音系统的结构设计，在具体的应用过程中还应进行改进和本土化。另外，在应用该系统前，应对使用者（教师、学生、设备管理员）进行严格的培训，以保证系统的使用效率和生命周期。
参考文献
栗红生.多媒体数字语音室与传统语音室之异同[J].科技论坛，2005（19）：64.
田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005
[3]李继平，黄育雁，王鹏.数字化语音教室的设计及应用[J].牡丹江教育学院学报，2009（1）：127-128.