行動裝置結合寓教於樂的虛擬學習環境英語學習系統
1.介紹
設計一個互動的3D虛擬遊戲系統，此系統可以根據學習者的年齡，提供多樣化的故事情節並結合英文和當地文化背景，讓使用者有動機想來使用此系統。在此系統中，學習者的角色是作為一個冒險者，而且系統中有3D人臉識別技術所以使用者可以根據自己的喜好來建製遊戲裡的虛擬人物。這系統主要目的是結合及時語音處理和互動的場景設計來構建一個完整的虛擬英語學習環境以讓使用者英文能力有所提升並可用行動裝置使用此系統以讓使用者可以隨時隨地學習。
2.文獻探討
2.1 研究主題的歷史背景或發展
由於不同的國家之間的溝通日益頻繁，越來越多的人迫切需要掌握一個或更多的外國語言。英語是國際語言,許多人都想要有好的英文能力。電腦輔助語言學習（Computer-assisted language learning,CALL） ( Amory et al., 1998 , Conati and Zhou, 2002 and Kearney, 2004 )是一個不斷發展的主題。隨著語音處理技術的快速發展，自動語音識別與評估，可以幫助學習者有效學習語言。
2.2 影響研究主題的重要因素
首先，語音識別與評估是即時語言學習的一個不可缺少的指標。在過去的幾十年中，大量的研究已經投入在這方面，為本系統提供了堅實的技術基礎。斯里蘭卡語音組 ( Franco et al., 1997 , Neueyer et al., 2000 , Franco et al., 2000 and Neumeyer et al., 1996 )首先提出的計劃，可以驗證整體學習者的發音素質。語言組的劍橋大學和麻省理工學院的人工智能實驗室 ( Witt and Young, 2000 and Witt, 1999 ) 的系統開發聯合研究。可以使用他們的方式有效地識別錯誤的西方語言的發音。還有奈梅亨大學調查的結果顯示，韻律是能順利發音和溝通的關鍵因素。因此他們建置可評估韻律正確性的VICK系統( Cucchiarini et al., 1998 and Cucchiarini et al., 1997 )。從東京大學和京都大學( Raux and Kawahara, 2002 and Tsubota et al., 2004 )對於不同的音素語言學習過程中的重要程度以及不同種類的發音錯誤的能力進行的分析研究結果表明目前結構化的方式可以幫助發音評估，能有效地反映非本地學生口語語言的語義 ( Minematsu, 2004 and Asakawa et al., 2005 ) de Wet et al.（2009）。
2.3 研究主題的好處(優勢)或壞處(劣勢)
根據調查表示，簡單的音頻交互英語學習缺乏實用性和學習興趣。例如，學生採用傳統的學習系統後不能在真實的互動環境中採取相對應的行動。
從生態的觀點( Hodges, 2009 )，語言的產生源自於他們與生活環境之間的相互作用。生態語言學認為應用代理的行為可以模擬環境和易於理解的文化和方式。生態的方法( Van Lier, 2000 )聲稱，學習者的認知和個人的行為，特別是學習者參與及互動，是學習一個語言概念的重要因素。因此，可讓學習者沉浸在互動的環境並有效地幫助他們掌握語言技能是此系統最大的優點。
2.4 現存研究的問題
雖然傳統的語音為基礎的課程可糾正使用者錯誤的發音讓他們英文能力有所提升，但這種方式很容易變得乏味而且沒有任何互動的延伸學習。
2.5 研究主題的利基
為了更佳地模擬現實生活中的溝通，系統提供個性化的服務，虛擬學習環境（Virtual Learning Environment, VLE）整合語音的技術及三維人臉識別，讓學習者好像實際在跟英文母語人士對話。
根據以前的研究 ( Amory et al., 1998 , Conati and Zhou, 2002 , Kearney, 2004 , Hodges, 2009 , Van Lier, 2000 , Young, 2004 and Young et al., 2000 )，我們提出了一種新的即時互動學習英語發音系統，系統架構在一個虛擬現實（Virtual Reality, VR）的遊戲環境（虛擬現實是指利用電腦模擬產生一個三度空間的虛擬世界，提供使用者關於視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境 ( Hodges, 2009 )）。
系統的主要貢獻有4點：
1.精確度：各語言的聲調不同，這對於非母語人士是有難度的，在我們的系統中，我們結合韻律模式與傳統的語音處理框架，可以有效評斷學習者發音，讓學習者可不斷修正發音直到接近母語人士。
2.可用性：在我們的系統中，學習者可以簡單地實現及時溝通的語音和簡單的操作方式。語音識別和評估更佳化，以更精確判斷非母語人士與母語人士的語言差異度，並提供反饋到系統。反饋的發音分數使系統便於分配教學內容。有互動反饋的功能就可以更恰當安排難度，才能維護學習者的自尊感，可以有一個更好的學習狀態和氣氛，而不是超出學習者程度導致使用者沒信心。
3.喜愛度：提高學習的積極性和參與是一個重要的因素。以VLE建立了一個身臨其境，富有想像力的虛擬學習空間遊戲，可激發學習者為了劇情花時間使用和有效地增強英文能力。此外，學習者可以完全在一個輕鬆的心情下玩遊戲。這會有助於提高學生的學習興趣。
4.知識性：此系統是一系列西方冒險的故事情節，在虛擬遊戲場景中包含許多美國的歷史和文化。故在學習過程中，學習者不僅練習自己的英語發音外，也提高他們對美國文化的理解。
3.系統建置
虛擬現實(VR)技術的研究和應用，可以比現有的方法更加有效地提高學習效率和激發語言學習的興趣。
VLE系統可以有效地提高學習者的興趣，尤其是對傳統的方法感到障礙或困難的學習者。
為了追求豐富色彩，寬廣視角，和模擬現實世界所以利用Virtools來構造一個身臨其境的3D遊戲場景。
在系統中，學習者接觸到一個虛擬現實的遊戲環境，這是個冒險遊戲。在一開始，每一個學習者可以根據個人的意願為自己設計一個智能虛擬人物。
3D遊戲的主要場景是在紐約。在遊戲中，會有NPC來問問題。每個答案都提供了一種嵌入在系統中的語音識別和發音評估模塊來辨別聲音與評分。學習者的答案若無法辨識便會請使用者再回答，如果回答的答案分數高於預設值，使用者就可以繼續冒險。如果使用者者提供了一個不合理的答案，就會得到0分，NPC會給予提示，以幫助使用者回答，發音越標準就能獲得比較高的經驗值。系統中還有很多冒險元素及有趣的故事情節。
對於初學者來說，是比較容易的遊戲，相當簡單就能過關。但當發音的分數提高，遊戲的難易度逐漸增加。發音得分要求也會相對應地提升，根據學習者的進度來提供相對的獎勵。
在學習過程中，學習者可以完全沉浸在虛擬世界中。我們的系統還提供了一個二維的導航地圖以促進學習者。學習者通過一定的學習單元，英文能力進步後，將有機會看到地圖全景。
以VLE的角度來看，這款教育娛樂系統不僅豐富了語言學習的形式，也提供了一個全面的，多視角的教材，以豐富的學習經驗發音特點進行分析和掌握新知識及了解美國文化。
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