Речевые технологии
статья

Введение

Создание систем автоматического распознавания речи достаточно актуальное направление в сфере развития информационных технологий. Мало кто задумывается о том, насколько эти технологии уже распространены в нашей жизни.

Речевые технологии – это новейшие технологии XXI века, внедрение которых в систему образования позволяит с помощью синтеза речи корректировать произношение учеников разных возрастов и национальностей, организовывать практическую деятельность учащихся в области подготовки к государственной итоговой аттестации, а также упрощать разработку методических материалов педагогам.

История возникновения

В 1939 году была продемонстрирована первая в мире система автоматического распознавания речи в Ленинградском Государственном Университете Мясниковым.

Работы по компрессии и по автоматическому распознаванию речи шли еще в 50-х годах XX века.

В 60-х годах СССР опережал другие страны в разработках в области речевых технологий. С 70-х годов в разработке речевых систем США начали выходить на лидирующий план, но до середины 80-х уровень теоретических и прикладных разработок в СССР и США оставались приблизительно одинаковыми.

В 80-х годах прекратилось финансирование этого направления в СССР, вследствие чего разработка речевых систем была приостановлена.

В настоящее время в области речевых технологий активно работают страны: США, Япония, Канада, Австралия.

Идеи и тенденции

Рассматривать голосовые технологии следует через три основные составляющие.

Первая – система синтеза речи.

Синтез речи – это технология, которая дает возможность воспроизвести текст, как можно более похожим естественным человеческим голосом. Чтобы синтезированная речь звучала натурально, следует решать такие задачи, как плавность звучания, интонации, правильная расстановка ударения, расшифровка сокращений.

Вторая – система распознавания речи.

Распознавание речи – системы, которые позволяют преобразовывать в компьютерную форму, представленную слитную проблемно-ориентированную человеческую речь. В настоящее время разработаны системы, которые могут разобрать ограниченное количество слов. Задача, распознавания произвольного слитного устного текста, все еще находится на стадии решения.

Третья – интерфейсная система.

Для совместного использования систем синтеза и распознавания речи нужно иметь некоторую программу, которая должна понимать, когда следует синтезировать, а когда распознавать полученную извне информацию. Иными словами, интерфейс. Речевому интерфейсу уделялось, мало внимания, поскольку многие разработчики считали, что для начала активного использования такой системы, будет достаточно создать хорошую программу распознавания речи.

Основные принципы работы

Голосовое управление – это способ взаимодействия с устройствами при помощи голоса. Считается, что эта технология управления устройствами перспективнее, сенсорного ввода информации. Преимуществами голосового управления можно считать возможность удаленного и интерактивного взаимодействия с устройством, а также отсутствие с ним тактильного контакта, что в учебном процессе может помочь детям с ограниченными возможностями здоровья.

Голосовое управление происходит по следующим этапам - сегментация, распознавание речи, отклик на поставленную задачу.

Обработка речи начинается с определения уровня помех и искажений, полученного речевого сигнала. Далее в сигнале выделяются участки, которые содержат речь, и происходит качественная оценка поступившей информации о формах слов. Этот этап называется сегментацией.

Далее параметры речи поступают в декодер, где сопоставляются входные речевые потоки информации с потоками, хранящимися в акустических и языковых моделях устройства. Определяется некоторая наиболее вероятная последовательность слов, которая в итоге будет являться результатом. Это этап распознавания речи.

Последнее – отклик на поставленную задачу. На этом этапе процессор, встроенный в используемое устройство, обрабатывает полученную команду, сравнивает ее с экземплярами встроенными в базу данных. И если она совпадает с, то устройство выполняет требуемую задачу, если же команда отсутствует, то используемое оборудование оповестит о невозможности ее выполнения.

Проблемы развития речевых технологий

Перед разработчиками систем речевых технологий возникли некоторые проблемы.

Невозможность полностью подавить внешний шум. Системы очень чувствительны к шуму окружающей среды, поэтому такое оборудование желательно устанавливать в отдельном кабинете.

Повышение точности распознавания слитной речи. В настоящее все системы все еще очень чувствительны к речевым оборотам диктора. От дикции зависит очень многое, любое искажение в произношении будет отмечено в программе. Но, так как система направлена на широкое использование, то функционал программы, отвечающий за распознавание речи, расширяется и делается более гибким.

Стоимость приложений. Технологии распознания голоса требуют больших инвестиционных вложений. Здесь необходимы крупные вложения, как в аппаратную часть, так и в средства разработки программного обеспечения.

Возможности использования речевых технологий

В России одной из ведущих компаний по разработке речевых технологий является «Центр речевых технологий» (ЦРТ). В настоящее время ЦРТ является ведущими разработчиками инновационных систем в сферах синтеза и распознавания речи. За последний год компания выпустила VOCO (новое решение для преобразования речи в текст), а также представила программный комплекс интеллектуального анализа спонтанной речи.

Речевые технологии охотно используются в медицине, например, для коррекционно-развивающей работы с людьми, у которых имеются нарушения звукопроизношения и/или слуха.

Такие технологии можно применять и в учебном процессе.

В настоящее время в русскоязычных школах обучаются дети из семей различных национальностей, которые владеют русским языком на низком уровне. Речевые технологии могут помочь таким ученикам в освоении учебного материала, а также в обучении русскому языку, который, впоследствии, упростит их адаптацию в современном обществе.

В последние годы наблюдается увеличение количества детей с речевыми нарушениями. Поскольку речевые системы очень чувствительны к произношению, и любая ошибка отмечается программой, то, безоговорочно, такие технологии необходимы логопедам для отработки и корректировки звуков школьников.

Новым шагом станет использование технологий распознавания естественной речи, что позволит значительно упростить учителям подготовку методических материалов к урокам: презентаций, видеозаписей, аудиозаписей. Дополнительные возможности откроются для учителей русских языков с возможность самостоятельно подготавливать тренировочные тесты для учеников, которые сдают основной государственный экзамен и пишут всероссийские проверочные работы по русскому языку.

Речевые системы так же можно внедрить в учебный процесс для помощи учителям иностранных языков, поскольку многие из них не являются носителями иноязычной культуры. Речевые технологии позволят производить корректировку речи и учителей, и учеников, совершенствуя фонетическую форму и процесс коммуникации.

Сферы применения голосового управления

Речевые технологии охотно используются в медицине, например, для коррекционно-развивающей работы с людьми, у которых имеются нарушения звукопроизношения и/или слуха. Речевые системы так же внедрены и эффективно работают в банковских организациях. Они используют технологии голосового самообслуживания и обеспечивают быстрый доступ абонентов к запрашиваемой информации. Новым шагом авиационных компаний стало использование технологий распознавания естественной речи, что позволило значительно улучшить качество обслуживания пассажиров, а также сократить расходы. Голосовые системы самообслуживания помогли операторам телекоммуникационной связи улучшить процесс обслуживания абонентов, поскольку ускорилась обработка звонков, уменьшилось количество ошибочных соединений, усовершенствовалась защита персональных данных клиентов. Организация голосовых центров самообслуживания в компаниях, которые работают в различных сферах страховой деятельности, также помогла повысить качество обслуживания клиентов, обратившихся в контактный центр и сократить расходы. Так же в последнее время речевые технологии популяризовались и в повседневной жизни, быту. Например, в помощь молодым родителям производят «электро-няню», на сегодняшний день она уже имеет и звук, и видео, и обратную связь. Системы голосового управления помогают обеспечить контроль над некоторыми функциями автомобиля. Эти технологии позволяют водителям, не отвлекаясь, вести автомобили, тем самым обеспечивая безопасность движения на дороге.

Заключение

На данный момент применение речевых технологий в бизнесе связано с большими затратами на оборудование и сопутствующее программное обеспечение. Однако, несмотря на экономическую дороговизну этой новинки, она уже окупает себя. И постепенно внедряется все большим числом предприятий. Технологии не стоят на месте и суммы инвестирования в область речевых технологий, только растут. Со временем обязательно появятся недорогие аналоги, которые все больше будут заменять человека в обслуживании звонков и заказов. На данный момент, уже есть наработки гидов для музеев и других голосовых помощников. Конечно, сейчас это больше утопия, поскольку компьютер еще не способен разговаривать с интонацией, а полноценное распознавание слитной устной человеческой речи — невозможно. Но факты говорят о том, что эра голосовых помощников не за горами.  

«Логико-смысловое моделирование как эффективное условие интеграции содержания учебного материала»

Цель:  сегодня мы с вами освоим новый метапредметный способ работы с информацией- построение Логико –смысловых моделей.

Стандарты ориентируют нас, педагогов, на развитие современного образования. Требования к результатам обучения, заложенные в стандартах, предполагают 3 компонента: личностный, предметный и метапредметный. Достижение одного из результатов невозможно без двух других. Таким образом, взаимосвязь трех компонентов предполагает интеграцию, под которой понимается объединение отдельных частей в единое целое. А достижение целостности результата невозможно без организации системно-деятельностного подхода, который лег в основу стандартов второго поколения.

Еще древний мыслитель и философ Китая-Конфуций говорил: «Я услышал и забыл. Я увидел и запомнил. Я сделал и понял» и психологи утверждают, что в памяти откладывается лишь 10% услышанной информации, а научив другого, мы запоминаем 95%.

Современная структурная лингвистика утверждает, что 75% текстов обладают избыточностью, и только 25% несут основной смысл для конкретного читателя.

Все мы на уроках так или иначе работаем с информацией: видео -, аудио -,текстовой. Но большую часть времени мы конечно работаем с текстом и знания получаем в основном из текста.

А сейчас давайте проведем методический прием «Дождь мыслей»

Какие способы обработки текстовой информации вы знаете?

(конспект, таблицы, рассказ, пересказ, графики, заучивание, словесное объяснение и.т.д )

А какие из этих приемов вы чаще всего используете на своих уроках? 

Я хочу вам предложить целостное, системное средство обработки информации, которую можно использовать в каждом предмете. Это логико-смысловая модель, автором которой является Штейнберг Валерий Эмануилович, профессор Уфимского государственного педагогического университета имени Акмуллы (Г.Валькова, A. Зайнуллина,) смысл которой заключается в сжатии информации и в выделении логико - смысловых узлов.

Логико-смысловая модель строится по следующему алгоритму.

1 шаг – выделить центральное ядро – ключевое слово

2 шаг – выделить координаты, это какие-либо характеристики модели по существенному признаку. Для удобства восприятия модели их должно быть от трех до восьми.

3 шаг – наполнение каждой координаты смыслами, т.е. узлами.

Предлагаю создать логико-смысловую модель по пониманию сущности современного урока.

Работать будем по вышеназванному алгоритму.

1 шаг – выделяем центральное ядро – ключевое слово

В нашем случае это современный урок.

2 шаг – выделяем координаты, это какие-либо характеристики модели по существенному признаку. Как уже говорилось, для удобства восприятия модели их должно быть от трех до восьми.

Что на ваш взгляд должно лежать в основе современного урока?

Какие?

Мы сформировали второй уровень. Любой учебный материал имеет смысл и логику, мы изобразили логику, теперь наполним ее смыслом, и тогда наша логическая модель превратится еще и в смысловую.

3 шаг – наполнение каждой координаты смыслами, т.е узлами.

Подумайте, какими смыслами мы можем их наполнить?

1. Итак, цели урока? Какие бывают?

(личностные, предметные и метапредметные)

2. Содержание урока. Что включает в себя?

(общее в частном ,теория в практике, от задачи к проблеме)

3. Какие мы используем методы .

(проектные , исследовательские, проблемное обучение,

Развивающее обучение).

4. Формы у нас : ( индивидуальные, парные, фронтальные, коллективные)
5. Следующая координата ,Ожидаемые результаты компетентность, учебно-универсальные действия, способность к саморазвитию, коммуникативность,

способность решать проблемы).

6. Для достижения результатов какие мы используем средства ?

( ЦОР-ы –Цифровые образовательные ресурсы, ТСО – технические средства обучения, динамические – это кино и телевидение.

7. Структура современного урока :

( мотивационно-целевой, поисково –операционный,

рефлексивно – оценочный)

Таким образом , у нас получилась логико-смысловая модель современного-урока.

А теперь, я предлагаю вам построить логико – смысловую модель по теме ВОЛОНТЕР. ( раздать листы)

Защита.

Как мы увидели,ЛСМ можно использовать на уроках любого типа: и усвоения нового материала, и обобщения пройденного, причём на всех этапах урока. Использование ЛСМ на этапе целеполагания позволяет научить учащихся: y кратко и чётко формулировать цели (задачи) урока; y устанавливать взаимосвязь между знаниями и умениями; y делать самостоятельный выбор. Таким образом, логико-смысловые модели позволяют:

-получить целостное представление об изучаемом объекте;

- осуществить связь между предшествующими и последующими темами курса;

- вычленять из общих понятий частные, выясняя при этом связи между ними и закономерности;

- компактно и системно обучать структурирова нию знаний и логике;

- организовать самостоятельную работу учащегося над конкретной темой при выполнении им творческого, исследовательского задания;

- избавить учащихся от механического запоминания, снять стресс перед восприятием большого объёма учебного материала; y сформировать новый взгляд на учебный предмет, на предметный курс, на жизнь в целом.

Всё это повышает интерес учащихся к предмету, расширяет кругозор детей, а также помогает формировать универсальные учебные действия и межпредметные знания у учащихся.

Логико-смысловое моделирование является не только эффективным способом борьбы с  преобладанием репродуктивного мышления у учащихся, но и способом повышения познавательной самостоятельности.

Результатами применения ЛСМ являются согласованная деятельность учащихся и учителя, достижение единства содержания и обучения, снижение психологической напряжённости в отношениях.

Давайте определим, какие преимущества имеет данная модель?

ЛСМ – это способ обработки информации. В основном, это средство организации самостоятельной работы над изучаемым материалом в микрогруппе.

Благодаря составлению и использованию учащимися ЛСМ в обучении, школьники учатся систематизировать знания, видеть полную характеристику изучаемого объекта, отслеживать её по различным параметрам на осях, располагая достоверные факты об изучаемых системах в логической последовательности.

Как вы считаете, когда можно использовать ЛСМ?

Действительно, ЛСМ – это подвижные системы. В ходе работы они могут перерабатываться и дополняться по мере расширения и углубления знаний по определенной теме. 

Будете ли вы использовать данную модель на своих уроках?

Еще Иммануил Кант  - немецкий мыслитель, основатель классической философии и теории критицизма говорил:

"Не мыслям следует учить, а мыслить" .

Учить мыслям бессмысленно, ее нельзя дать, т.к. чтобы появилась мышление надо размышлять. В современном мире происходит быстрое устаревание информации, а потому на первый план выходит обучение способам работы с информацией.

Сегодня вы овладели еще одним универсальным системным способом обработки информации - это построение логико-смысловой модели.

Теория и практика системно-деятельностного подхода требует детального изучения, освоения, а затем и внедрения в практику лицейского образования. Поэтому наш разговор о данном подходе, конечно, не ограничится сегодняшней лекцией. Цель встречи сегодня – рассмотреть технологию деятельностного метода как основу формирования учебной деятельности в стандартах нового поколения.

Системно-деятельностный подход, лежащий в основе разработки стандартов нового поколения, позволяет выделить основные результаты обучения и воспитания и создать навигацию проектирования универсальных учебных действий, которыми должны овладеть учащиеся; предполагает ориентацию на достижение основного результата – развитие личности обучающегося на основе универсальных учебных действий познания и освоения мира, признание  решающей роли содержания образования и способов организации образовательной деятельности и учебного сотрудничества в достижении целей личностного и социального развития обучающихся.

Овладение учащимися универсальными учебными действиями создает возможность самостоятельного успешного усвоения новых знаний, умений и компетентностей, включая организацию усвоения, т.е умения учиться.

Вместо простой передачи ЗУН от учителя к ученику  приоритетной целью школьного образования становится развитие способности ученика самостоятельно ставить учебные цели, проектировать пути их реализации, контролировать и оценивать свои достижения, иначе говоря  умение учиться.

Недостаточность любого объема знаний для успешного решения жизненных проблем сегодня очевидна всем, поэтому на первое место выходит личность ученика, его способность к «самоопределению и самореализации», к самостоятельному принятию решений и доведению их до исполнения, к рефлексивному анализу собственной деятельности.

Актуальность приобретают теперь слова Уильяма Уорда: «Посредственный учитель излагает. Хороший учитель объясняет. Выдающийся учитель показывает. Великий учитель вдохновляет».

В результате анализа были выделены основные виды универсальных учебных действий:

• личностные (самоопределение, смыслообразование, реализация творческого потенциала, социальная и профессиональная мобильность, действия нравственно-этического оценивания);
• регулятивные (целеполагание, планирование, контроль, коррекция, оценка, прогнозирование);
• познавательные (общеучебные, логические, знаково-символические, познавательная и интеллектуальная деятельность);
• коммуникативные (компетентность в общении, умение слушать, вести диалог, продуктивное сотрудничество, свободное общение на русском и иностранных языках).

Таким образом, системно-деятельностный подход способствует формированию таких ключевых компетентностей  учащихся, как:

• готовность к разрешению проблем,
• технологическая компетентность,
• готовность к  самообразованию,
• готовность к использованию информационных ресурсов,
• готовность к социальному взаимодействию,
• коммуникативная компетентность.

Системно-деятельностный подход предполагает:

1. воспитание и развитие качеств личности, отвечающих требованиям информационного общества;
2. переход к стратегии социального проектирования и конструирования в системе образования на основе разработки содержания и технологий образования;
3. ориентацию на результаты образования (развитие личности обучающегося на основе УУД);
4. признание решающей  роли содержания образования, способов организации образовательной деятельности и взаимодействия участников образовательного процесса;
5. учет возрастных, психологических и физиологических особенностей учащихся, роли и значения видов деятельности и форм общения для определения целей образования и путей их достижения;
6. обеспечение преемственности дошкольного, начального общего, основного и среднего (полного) общего образования;
7. разнообразие организационных форм и учет индивидуальных особенностей каждого обучающегося (включая одаренных детей и детей с ограниченными возможностями здоровья), обеспечивающих рост творческого потенциала, познавательных мотивов;
8. гарантированность  достижения планируемых результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования, что создает основу для самостоятельного успешного усвоения обучающимися знаний, умений, компетенций, видов, способов деятельности.

Деятельностный подход – это метод обучения, при котором ребёнок не получает знания в готовом виде, а добывает их сам в процессе собственной учебно-познавательной деятельности. Принципиальным отличием технологии деятельностного метода от традиционного технологии демонстрационно-наглядного метода обучения является то, что предложенная структура описывает деятельность не учителя, а учащихся.

Реализация технологии деятельностного метода в практическом преподавании обеспечивается следующей системой дидактических принципов:

1. Принцип деятельности – заключается в том, что ученик, получая знания не в готовом виде, а добывая их сам, осознает при этом содержание и формы своей учебной деятельности, понимает и принимает систему ее норм, активно участвует в их совершенствовании, что способствует активному успешному формированию его общекультурных и деятельностных способностей, общеучебных умений.
2. Принцип непрерывности – означает преемственность между всеми ступенями и этапами обучения на уровне технологии, содержания и методик с учетом возрастных психологических особенностей развития детей.
3. Принцип целостности – предполагает формирование учащимися обобщенного системного представления о мире (природе, обществе, самом себе, социокультурном мире и мире деятельности, о роли и месте каждой науки в системе наук).
4. Принцип минимакса – заключается в следующем: школа должна предложить ученику возможность освоения содержания образования на максимальном для него уровне (определяемом зоной ближайшего развития возрастной группы) и обеспечить при этом его усвоение на уровне социально безопасного минимума (государственного стандарта знаний).
5. Принцип психологической комфортности – предполагает снятие всех стрессообразующих факторов учебного процесса, создание в школе и на уроках доброжелательной атмосферы, ориентированной на реализацию идей педагогики сотрудничества, развитие диалоговых форм общения.
6. Принцип вариативности – предполагает формирование учащимися способностей к систематическому перебору вариантов и адекватному принятию решений в ситуациях выбора.
7. Принцип творчества – означает максимальную ориентацию на творческое начало в образовательном процессе, приобретение учащимся собственного опыта творческой деятельности.

Системно-деятельностный подход обуславливает  изменение общей парадигмы образования, которая находит отражение в переходе от традиционного обучения к инновационному:

Концепция системно-деятельностного подхода базируется на основах развивающего обучения, в котором у учащегося – субъекта универсальных учебных действий – в зоне ближайшего развития на базе обыденного мышления и интеллектуальных способностей формируется теоретическое мышление и творческие способности.

Урок, являясь основной формой организации учебного процесса, строится на этих же принципах. Учитель и ранее, и теперь, должен заранее спланировать урок, продумать его организацию, провести урок, осуществить коррекцию своих действий и действий учащихся с учётом анализа (самоанализа) и контроля (самоконтроля).

Деятельностный   подход   на  уроках осуществляется через:

• Моделирование и анализ жизненных ситуаций на занятиях;
• Использование активных и интерактивных методик;
• Участие в проектной деятельности, владение приёмами  исследовательской деятельности;
• Вовлечение обучающихся в игровую, оценочно-дискуссионную, рефлексивную, проектную  деятельность, обеспечивающих свободный поиск эффективного, отвечающего индивидуальности ребёнка, подхода к решению задачи

Деятельность обучающихся:

• работают с источниками  информации, с современными средствами коммуникации;
• критически осмысливают актуальную социальную информацию, поступающую из разных источников, формулируют на этой основе собственных заключений и оценочных суждений;
• решают познавательные и практические задачи, отражающие типичные ситуации;
• анализируют современные общественные явления и события;
• осваивают типичные социальные роли через участие в обучающих играх и тренингах, моделирующих ситуации из реальной жизни (на уроках гуманитарного цикла);
• аргументируют защиту своей позиции, оппонируют иному мнению через участие в дискуссиях, диспутах, дебатах о современных социальных проблемах;
• выполняют творческие работы и исследовательские проекты.

Конечно, при введении ФГОС нового поколения, реализации системно-деятельностного подхода возникают вопросы: «Каким образом включить ученика в образовательный процесс? Как помочь его самоопределению?». Ответ, который дают нам стандарты,  – только с помощью действия.

Целью деятельностного подхода является воспитание личности ребенка как субъекта жизнедеятельности.

Понятно, что изменение Стандарта ведет за собой выбор таких образовательных технологий, которые, в свою очередь, будут работать на главное, которое в Стандарте определяется фразой «научить учиться».

К так называемым «новым» педтехнологиям относятся гуманистически ориентированные технологии обучения, предусматривающие учет и развитие индивидуальных особенностей обучающихся. Данные технологии отвечают требованиям Стандарта. Вашему вниманию представлена таблица, в которой систематизированы те педагогические технологии, которые рекомендованы к реализации в рамках деятельностного подхода, заложенного в ФГОС.

Таким образов, можно сделать вывод о том, что при реализации системно-деятельностного подхода в образовании нужно помнить о следующих принципах:

• деятельностный подход в обучении;
• задачный принцип построения предметного содержания на основе формирования УУД;
• организация детского самостоятельного и инициативного поискового действия в образовательном процессе;
• ориентация на различные коллективные формы взаимодействия детей и педагогов как в учебной, так и во внеурочной деятельности.