基于智能机器人计算机教学系统设计与实现

基于智能机器人计算机教学系统设计与实现

【摘要】本文采用VC++ 6.0作为开发工具,SQL Server为后台数据库,设计和实现了一个基于智能机器人的计算机教学系统。

【关键词】教学系统 智能机器人 语音识别

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(b)-0153-02

Implementation of A Tutoring system Based on An Intelligent Robot

WANG Bing XIAO Nan-Feng

School of Computer Science and Engineering, South China University of Technology, GuangZhou 510641

Abstract:Design and construct a computer tutoring system based on an intelligent robot by using VC++ 6.0 as developing tool and SQL Server as a database.

Key words: computer tutoring system; robot; speech recognition

1 引言

随着现代科技的飞速发展,计算机教学系统得到了广泛的应用,并对教育和教学过程产生了深刻的影响。计算机教学系统可以提供理想的教学环境,显著地提高了教学效果。然而,计算机辅助教学系统也依然存在一些问题:例如缺乏人机交互的能力,不能实现和教学系统互动。因此近些年来将先进的智能机器人引入教学系统已经成为了一个研究的热点。本文就是将计算机教学系统和智能机器人结合在一起,由智能机器人充当载体完成教学系统和学生的交流,提高教学系统的交互性。同时在教学系统的设计中添加了老师的分析评议,可以针对学生的学习情况提出有效的建议,更加保障了学生的学习。

2 系统设计

2.1 系统设计目标

以数据结构课程为例,构建一个基于智能机器人的数据结构教学系统。该教学系统具有以下的特征:①基于智能机器人。智能机器人充当学生和教学系统的交互载体,和学生进行简单的自然语言交流。②以学生为中心,学生主动成为对外界提供的信息进行加工的行为主体。③合理的学习建议。根据学生的练习结果,向学生提出学习的建议,促进自学效果。

2.2 系统硬件设计

教学系统由智能机器人和PC机组成(如图1所示)。智能机器人由直流伺服电机、两个摄像头(智能机器人的眼睛)、音响(智能机器人的嘴巴)、麦(智能机器人的耳朵)等构成,组装简单造价经济,可以直接放置于桌面上,完成和学生的互动沟通。

2.3 系统软件设计

教学系统软件主要由三个模块构成。数据库部分:存放大量课程学习的各种资料,保证资料能够被快速定位和取出,方便往数据库中增加和删除资料。界面部分:为学习者提供方便的操作环境,建立学生输入信息的方式,接受学生输入的信息。展示了系统的教学内容。语音部分:运用文字和语音识别及自然语言理解等技术,使智能机器人老师开口说话,完成和学生的自然语言交流。

3 各个功能模块的设计

3.1 登陆界面设计与实现

登陆界面是一个对话框。该对话框设计添加了课程标题和图片,也添加了学生信息表中学号和密码等两个字段的信息。学生只要输入学号和密码就可以将对应的信息存放入数据库中的学生信息表中。在对话框初始化中添加语音系统初始化,使语音软件处于就绪状态,智能机器人老师说出设定好的文字语句“同学你好,欢迎你来学习数据结构课程的学习”。

3.2 选择界面设计与实现

在以学生为主体的学习系统中,学生为了课程学习需要查阅课程资料,进行练习和测验,并期望在过程中得到老师的指导和建议。基于此设计了以课件浏览、教案查询、配套练习、课程测试为主要内容的学习内容功能选择。对课件和教案的查询,主要采用将存放在数据库中的课件和教案直接为学生打开的方法,打开课件或者教案时是以章节为单位进行。

考虑到练习模块的重要性,因此单独为配套练习设计了一个界面。在该界面中设计有按照题目难度分为的基础题、应用题和综合题三个选择,设计有章节选择,设计有显示出相应的习题、答案、讲解分析的部分。

3.3 数据库设计与实现

采用Microsoft SQL Serve 2000作为数据库管理系统。数据库建立的原则是合理存放课程相应的资料,同时有利于系统随时读取资料。智能教学系统的数据库需要存放的资料有课程课件、课程教案、习题、考试卷及答案。