一种用于高校汉语国际教育的教学系统的制作方法

1.本技术涉及汉语教学技术领域，尤其涉及一种用于高校汉语国际教育的教学系统。


背景技术：

2.随着我国综合国力的不断增强，越来越多的外国人开始学习汉语，学习汉语的第一步是学习汉字，由于汉字是以象形为基础的文字，每个汉字都由若干笔划按一定结构组合而成，同时汉语中汉字的字音和字形关联不大，这相较于以有限个字母按一定顺序组合构成的单词为基本单位的外语而言，汉语的学习难度很大。
3.因此，有必要提供一种适用于辅助外国人学习汉语的汉字的教学系统。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：本发明提供一种用于高校汉语国际教育的教学系统，包括：
5.硬件系统和软件系统；
6.所述硬件系统包括：手写板、手写工具、手写板位置控制机构；其中，所述手写板位置控制机构设置在所述手写板的下端面，用于在接收到所述软件系统的指令后对所述手写板进行移动；
7.所述硬件系统还包括主机，所述主机包括至少一个处理器；以及，
8.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
9.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述软件系统的如下指令：
10.接收用户通过所述手写工具在所述手写板进行书写时所述手写工具的轨迹坐标，并记录连续两次输入的时间间隔t；
11.对所述轨迹坐标进行分解，得到若干笔划标识；
12.识别所述若干笔划标识中的每个笔划标识的具体笔划类型，并记录所述若干笔划标识中每个笔划标识出现的顺序；
13.将所述每个笔划标识出现的顺序，与候选库中的汉字信息进行匹配，得到与所述用户通过所述手写工具所书写的汉字匹配的候选字，并将所述候选字在手写板的显示屏幕进行显示。
14.优选的，所述接收用户通过所述手写工具在所述手写板进行书写时所述手写工具的轨迹坐标，并记录连续两次输入的时间间隔t具体内容如下：
15.记录用户点击并移动所述手写工具时所述手写工具经过的所有轨迹点，在用户松开所述手写工具时将所述所有轨迹点记作一次连续输入；
16.对于所有连续两次输入，记录第一次输入结束的时刻点与第二次输入开始的时刻点的时间间隔t。
17.优选的，所述对所述轨迹坐标进行分解，得到若干笔划标识具体内容如下：
18.预先设定时间阈值t
阈值
，对于所述所有连续两次输入，如果所述时间间隔 t小于等于所述时间阈值t
阈值
，则将所述连续两次输入视为同一个笔划；否则，将所述连续两次输入视为不同笔划。
19.优选的，所述将所述候选字在手写板的显示屏幕进行显示之后，还包括：
20.在得到所述候选字后提示所述用户对所述候选字的正确性进行确认，得到确认后的文字。
21.优选的，所述得到确认后的文字之后，还包括：
22.对所述确认后的文字的语音进行播放。
23.优选的，所述手写板位置控制机构包括一开设有凹槽的长方体框体结构；
24.所述长方体框体结构的凹槽内开设有位置相对设置的第一子凹槽和第二子凹槽；所述第一子凹槽滑动设置有第一电机，所述第一电机接受所述处理器的指令进行相应转动；所述第一电机的转轴连接有丝杠；所述丝杠上设置有平移机构，通过所述平移机构将所述第一电机的旋转运动转换为所述平移机构的直线运动，进而所述平移机构带动所述手写板运动，所述第二子凹槽内设置有滑动机构，所述滑动机构能够在所述丝杠转动时沿着所述第二子凹槽移动；
25.所述第一子凹槽垂直所述丝杠方向固定设置有第二电机和第三电机；所述第二电机的转轴上设置有第一套筒伸缩杆，所述第三电机上设置有第二套筒伸缩杆，所述第二电机接受所述处理器的指令控制所述第一套筒伸缩杆的伸展，进而推动所述第一电机沿所述第一子凹槽滑动；所述第三电机接受所述处理器的指令控制所述第二套筒伸缩杆的伸展，进而推动所述第一电机沿所述第一子凹槽滑动。
26.优选的，所述平移机构包括螺母套筒和凸出部，所述螺母套筒套接在所述丝杠的螺母的外周面，所述凸出部的一端与所述螺母套筒固定连接，所述凸出部的另一端与所述手写板的下端面固定连接。
27.本说明书一个实施例实现了能够达到以下有益效果：
28.对于书写的字形不规范的字体，本发明实施例技术方案在用户书写过程中记录手写工具的轨迹坐标，由于初学汉字的用户的书写习惯是一个笔划然后另一个笔划地进行书写，连续书写的两个笔划之间会有一定的停顿时间，本发明设定时间阈值，将此停顿时间与此时间阈值进行比较，从而方便后续对手写工具的轨迹坐标进行切割，得到若干笔划。由于单个笔划是易于识别的，且在确定用户书写的汉字包含的笔划的种类和顺序后就能快速地得到匹配的汉字，所以本发明提供的系统能够较高准确率地对初写汉字的外国人书写的不规范的汉字进行识别。
附图说明
29.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统的主体结构示意图；
31.图2为本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统中手写板位置控制机构的整体结构示意图；
32.图3为本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统中手写板位置控制机构和手写板的固定关系示意图；
33.图4为本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统中丝杠带动手写板运动的运动副示意图；图5为本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统中滑动机构的示意图；
34.图6为运用本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统书写汉字“三”的第一笔的位置示意图；
35.图7为运用本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统书写汉字“三”的第二笔的位置示意图；
36.图8为运用本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统书写汉字“三”的第三笔时落笔位置的示意图；
37.图9表示运用本发明提供的用于高校汉语国际教育的教学系统书写汉字“三”的第三笔时落笔位置后，由于第三笔超出虚拟的田字格，系统对用户进行提示，以提示本装置将自动对手写板的位置进行物理移动。
38.其中，1表示手写板位置控制机构，2表示手写板，3表示手写工具放置槽，4表示，5表示第一子凹槽，6表示第一电机，7表示滑动机构，71表示第三子凹槽，8表示丝杠，9表示平移机构，91表示螺母，92表示螺母套筒，93表示凸出部，10表示第一套筒伸缩杆，11表示第二套筒伸缩杆，12表示第三电机。
具体实施方式
39.为使本说明书一个或多个实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书一个或多个实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。
40.现有的手写字体识别方法大多为基于机器学习的识别方法，对于书写规范的手写字体，这种基于机器学习的手写字体识别方法能够较高准确率地进行识别。然而由于初学汉语的外国人所书写的汉字字形不规范，这种主要以待识别字体的整体特征为特征向量训练得到的手写字体识别方法对初学汉语的外国人所书写的汉字的识别正确率不高。而且，由于汉字以象形文字为基础，字形和字音没有明显的关联关系，汉字对大多数外国人是比较难学的。因此，有必要提供一种能够辅助初学汉字的外国人学习汉字的教学系统。
41.如图1所示，本发明提供一种用于高校汉语国际教育的教学系统，申请人考虑到汉字可以用汉字的笔划结构来描述，一般情况下，结构特征是对汉字笔划及其位置关系的描述，是区别不同汉字的最基本的信息，以结构特征为基础就可以消除手写汉字中的笔划与笔划之间的位置发生变化，从汉字的结构特征来看，汉字是由基本笔划组合的二维图形，不同汉字其构成的笔划类型的数目是不同的，正确而快速地抽取笔划是汉字识别技术中关键的一环。基于此种考量，本发明提供一种用于高校汉语国际教育的教学系统，具体地用以辅
助初学汉字的外国人书写汉字，硬件系统和软件系统；硬件系统包括：手写板1、手写工具、手写板位置控制机构2；其中，所述手写板位置控制机构2设置在所述手写板1的下端面，用于在接收到所述软件系统的指令后对所述手写板1进行移动；所述硬件系统还包括主机，所述主机包括至少一个处理器；以及，
42.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
43.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述软件系统的如下指令：
44.接收用户通过所述手写工具在所述手写板进行书写时所述手写工具的轨迹坐标，并记录连续两次输入的时间间隔t；
45.对所述轨迹坐标进行分解，得到若干笔划标识；
46.识别所述若干笔划标识中的每个笔划标识的具体笔划类型，并记录所述若干笔划标识中每个笔划标识出现的顺序；
47.将所述每个笔划标识出现的顺序，与候选库中的汉字信息进行匹配，得到与所述用户通过所述手写工具所书写的汉字匹配的候选字，并将所述候选字在手写板的显示屏幕进行显示。
48.汉字由若干笔划按一定顺序和结构组成，在获得了用户在书写汉字时所输入的每个笔划的具体类型后，就可以与候选库中的汉字信息进行匹配，其中，可预先制作候选库，候选库中包含常用汉字的每个汉字所包含的笔划及撰写此汉字时各个笔划的先后顺序。
49.在可选的实施例技术方案中，所述接收用户通过所述手写工具在所述手写板进行书写时所述手写工具的轨迹坐标，并记录连续两次输入的时间间隔t 具体内容如下：
50.记录用户点击并移动所述手写工具时所述手写工具经过的所有轨迹点，在用户松开所述手写工具时将所述所有轨迹点记作一次连续输入；
51.对于所有连续两次输入，记录第一次输入结束的时刻点与第二次输入开始的时刻点的时间间隔t。
52.在可选的实施例技术方案中，所述对所述轨迹坐标进行分解，得到若干笔划标识具体内容如下：
53.预先设定时间阈值t
阈值
，对于所述所有连续两次输入，如果所述时间间隔 t小于等于所述时间阈值t
阈值
，则将所述连续两次输入视为同一个笔划；否则，将所述连续两次输入视为不同笔划。由于初学汉字的用户的书写习惯是一个笔划然后另一个笔划地进行书写，连续书写的两个笔划之间会有一定的停顿时间，本发明设定时间阈值，将此停顿时间与此时间阈值进行比较，从而方便后续对手写工具的轨迹坐标进行切割，得到若干笔划。
54.在可选的实施例技术方案中，在得到所述候选字后提示所述用户对所述候选字的正确性进行确认，得到确认后的文字。
55.在可选的实施例技术方案中，所述得到确认后的文字之后，还包括：对所述确认后的文字的语音进行播放。
56.在本实施例技术方案中，在得到用户确认的文字后，还可以判断用户在进行书写时的笔划书写顺序是否与此确认的文字的笔划的标准书写顺序是否一致，如果不一致，则在手写板的显示屏上显示此文字的标准书写顺序，对用户手写文字时的笔划顺序偏差进行纠错，进一步提升用户的汉字绘制能力，满足汉字教学目标要求。
57.在用户对候选字进行确认后，对用户确认的文字进行语音播放，可达到教授用户汉语语音的目的，加深用户对所书写的汉字的全方位理解。
58.在可选的实施例技术方案中，识别所述若干笔划标识中的每个笔划标识的具体笔划类型时可以采用预先训练完成的神经网络模型对笔划的具体笔划类型进行识别。神经模型具体可以选用各种成熟的神经网络模型，如基于决策树算法的多分类模型、基于随机森林算法的多分类模型、基于逻辑回归的多分类模型、基于xgboost算法的多分类模型、基于梯度提升树算法的多分类模型、基于最大熵算法的多分类模型、基于卷积神经网络(convolutional neuralnetworks，cnn)的多分类模型或基于循环神经网络(recurrent neural network， rnn)的多分类模型等。
59.由于汉字在某种程度上是象形文字，由若干笔划按一定结构组合而成，这对于以有限个字母按一定顺序组合构成的单词为基本单位的外语而言，学习汉语的汉字的书写难度很大。本发明人在教学过程中发现，较多数量的外国人在书写汉字时，在书写某个汉字时，在书写了汉字的若干笔划后，在书写其余笔划时，此笔划会与原先笔划构成的主体结构在位置上有较大偏离，归根到底，这是由于初学汉字的外国人对汉字的整体结构的驾驭能力不足，因此，本发明在手写板1下设置了手写板位置控制机构2，当用户在手写板1 上书写了若干笔划后，如果监测到书写后续笔划落笔时的落笔位置过远，则通过手写板位置控制机构2对手写板1的位置进行移动，这一方面方便用户在落笔位置继续撰写此汉字，另一发面增加了本系统的趣味性。具体地，如图2所示，手写板位置控制机构2包括一开设有凹槽的长方体框体结构4；所述长方体框体结构4的凹槽内开设有位置相对设置的第一子凹槽5和第二子凹槽；所述第一子凹槽5滑动设置有第一电机6，所述第一电机6接受所述处理器的指令进行相应转动；所述第一电机6的转轴连接有丝杠8；所述丝杠8 上设置有平移机构9，通过所述平移机构9将第一电机6的旋转运动转换为平移机构9的直线运动，进而平移机构9带动手写板1运动，第二子凹槽内设置有滑动机构7，滑动机构7能够在丝杠8转动时沿着第二子凹槽移动；如图 5所示，滑动结构7可以为一方体结构，此滑动结构7能够在第二子凹槽内滑动，同时此第二子凹槽7内开设有一凹槽71，以容纳丝杠8结构的另一端，通过此另一端带动滑动结构7滑动。
60.第一子凹槽5垂直丝杠8方向固定设置有第二电机和第三电机12；第二电机的转轴上设置有套筒伸缩杆10，第三电机12上设置有套筒伸缩杆11，第二电机接受处理器的指令控制套筒伸缩杆10的伸展，进而推动第一电机6 沿第一子凹槽5滑动；第三电机12接受处理器的指令控制套筒伸缩杆11的伸展，进而推动第一电机6沿第一子凹槽5滑动。
61.进一步优化方案，平移机构9包括螺母套筒92和凸出部93，螺母套筒 92套接在丝杠8的螺母91的外周面，凸出部93的一端与螺母套筒92固定连接，凸出部93的另一端与手写板1的下端面固定连接。
62.这一装置的工作原理为，在外国人用户通过本发明的手写板书写时，以此用户书写的第一笔或前若干笔，如前两笔，为主体结构，构造一虚拟的田字格结构，当监测到后续笔划落笔位置超出此虚拟的田字格时，由处理器计算如何对手写板进行移动，进而将用户书已经书写的笔划进行整体位置移动，从而在清除了超出此虚拟的田字格的部分笔划后，用户能够继续进行书写。
63.如图6-9所示，以用户书写汉字“三”为例，用户书写第一笔后，生成虚拟的田字格
结构，用户书写的第二笔没有超出此虚拟的田字格，而第三笔落笔时，落笔位置超过此虚拟的田字格，此时，处理器计算通过手写板位置控制机构2对手写板1如何进行移动，将此运动进行分解，分解为水平和竖直两个方向的分运动。
64.需要说明的是，在图2的装置图中，对本发明系统的核心部件进行了说明，而未对电源等部件进行说明，本领域技术人员在本装置的核心构造上可以以各种方式实现其余辅助部件。
65.对于书写的字形不规范的字体，本发明实施例技术方案在用户书写过程中记录手写工具的轨迹坐标，由于初学汉字的用户的书写习惯是一个笔划然后另一个笔划地进行书写，连续书写的两个笔划之间会有一定的停顿时间，本发明设定时间阈值，将此停顿时间与此时间阈值进行比较，从而方便后续对手写工具的轨迹坐标进行切割，得到若干笔划。由于单个笔划是易于识别的，且在确定用户书写的汉字包含的笔划的种类和顺序后就能快速地得到匹配的汉字，所以本发明提供的系统能够较高准确率地对初写汉字的外国人书写的不规范的汉字进行识别。
66.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
67.在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件 (programmable logic device,pld)(例如现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字符系统“集成”在一片 pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logiccompiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(hardware description language，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advancedboolean expression language)、ahdl(alterahardware description language)、confluence、cupl(cornell universityprogramming language)、hdcal、jhdl(java hardware description language)、 lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(ruby hardware description language) 等，目前最普遍使用的是vhdl(very-high-speed integrated circuit hardware description language)与verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
68.控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(applicationspecific integrated circuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmelat91sam、 microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320，存
储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
69.上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字符助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
70.为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本技术时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
71.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
72.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
73.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
74.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
75.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
76.内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
77.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。
计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字符多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带式磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
78.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
79.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
80.本技术可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
81.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。