基于VB環境下的聾啞大學生無障礙信息交流教學輔助系統的設計

張化勛，曹 旭

(1.長春大學 電子信息工程學院，長春 130022;2.長春中醫藥大學 現代教育技術中心，長春 130051)

長期以來，對聽障及聾啞學生的教育都是建立在手語的基礎上，這種手勢語的優點是形象、生動，但也存在許多缺點，首先是手勢語的表現方法貧乏，對所表達的意義和概念往往含糊不清。其次，現行手勢語的手勢詞匯太少，對不斷出現的新事物、新詞匯沒有手勢表達，而且在社會生活中很多事物都不能表達出來。再次是全國各地流行的手勢語很不一致，以致產生甲地聾啞人不懂乙地聾啞人手勢語的現象。當來自各地的聾生走進同一課堂一起學習時必須先適應老師的手語，這嚴重影響了教學進度和效果。根據西班牙薩拉曼卡召開的《世界特殊需要教育大會》上通過的全納教育理念，學校和社會應竭力創造出一種全納的氛圍。

目前由于語音識別和語音合成技術的發展，聽障及聾啞生課堂教學信息無障礙交互的相關技術得到了迅速發展。和語音識別相比，語音合成技術要相對成熟，是該領域中近期最有希望產生突破并形成產業化的一項技術。語音合成技術是計算機“開口說話”的關鍵，現階段語音合成的最大進展是已經能夠實時地將任意文本轉換成連續可懂的自然語句輸出。利用語音合成技術實現文本轉換為語音，將聾啞大學生想法和問題通過向計算機中輸入文字而使其發出聲音，即聾啞學生能夠開口說話，使任課教師實時聽到，為教師創設一種合作式的教學環境，改變傳統的教學結構和教學本質，在教學過程中建立無障礙教學信息交互模式，是本課題的目標。

1 系統的可行性分析

基于計算機局域網絡信息通信，通過語音識別技術將授課教師課堂講授內容轉化為文本并發送到學生機，使用語音合成技術將聾啞學生提問通過文字錄入計算機再轉化為聲音，可以實現聾啞大學生與教師間的無障礙信息交流。聾啞大學生無障礙信息教學輔助系統主要功能有基于語音識別技術的局域網環境下的教師機和學生機的無障礙信息交流、利用TTS技術實現文本轉換為語音、基于網絡的教學管理等等。

1.1 文語轉換技術的可行性

基于文語轉換的聾啞大學生無障礙信息交流系統使用了VB6.0面向對象的編程技術。VB具備技術簡單易用、完全面向對象、具有平臺無關性且安全可靠、主要面向windows的對象編程等特點，便于工作人員對該開發系統進行操作和管理。在windows底層開發工程中，通過對API編程可以實現文語轉換技術。

1.2 網絡交流技術的可行性

網絡軟件開發語言，功能強大，簡單易學，開發工具很多，針對網站交流的開發很實用。另外，VB6.0性能穩定，網絡編程實用性很強，相關資料非常豐富，可以在學習中逐漸完善系統的開發。并且，隨著現代化的網絡技術的發展，方便了我們在碰到技術問題時能及時的獲得解決辦法，提高了工作效率。［1］

1.3 其他輔助功能的可行性

系統基于C/S架構開發。Client/Server模式主要是在以局域網為基礎的環境下展開應用的，主要是VB6.0對ADO控件進行編程。VB中提供的ADO控件是與DBGrid控件配套使用的，便于數據綁定，基于對象對數據庫進行編程，只要對ADO控件進行編程就可以了，因此在其他輔助功能上是可行的。

1.4 數據庫管理的可行性

由于本系統管理的對象單一，且每個數據內容具有較強的關聯性，涉及的計算過程不是很復雜。因此，比較適合于采用SQL2000數據庫管理。且目前管理的微機都是P42.0G以上的機器，在存儲量、速度方面都能滿足數據庫運行的要求。

2 系統設計環境選擇

根據需求分析，系統主要包含教師端和學生端。教師端主要實現的功能應是教師注冊、對學生的登錄信息進行管理、學生信息導入、課堂無障礙信息交流、對學生進行考勤以及基于網絡的教學管理等。學生端應具有的功能有課堂注冊、與教師的無障礙互動等等。所以，系統的功能主要分為五大模塊(如圖1):

圖1 系統結構圖

(1)TTS管理:按照學生輸入的信息、調用TTS語音合成模塊，發出聲音。TTS系統即文語轉換系統，能將計算機中任意出現的文字，轉換成自然流暢的語音輸出。快速、便捷、又準確，節省了學生和教師交流障礙和時間，提高了效率。

(2)教師與學生互動管理:實現教師機與學生機之間屏幕的切換，以及信息的快速傳輸。

(3)機器名管理:此項功能的目的是讓教師了解和掌握是哪個學生提出的申請和輸入，并得知現在這臺機器的狀況，為與聾啞學生交流提供基礎數據。

(4)系統設置:是關于修改用戶口令以及對系統進行用戶管理。

(5)考勤管理:學生信息管理及考勤信息管理是老師對學生進行考勤以及查詢考勤情況的模塊。

基于上述需求，系統設計開發語言選擇Visual Basic 6.0(簡稱VB6.0)。VB程序設計語言在設計應用程序時有兩個基本特點:可視化設計和事件驅動程序。VB6.0在數據庫應用程序的開發中，提供了包括數據窗體控件和數據窗體對象等功能強大的工具，協助編程人員輕松的連接數據庫文件，并訪問其中數據。可視化設計同其他的可視化程序開發工具一樣，VB的可視化設計的特點使應用程序界面實現"所見即所得"，而不是編制大量的代碼然后再編譯生成。如果需要修改，也是利用鍵盤鼠標和手畫，而底層的一些程序代碼由VB自動生成或修改。［2］

3 數據庫設計

本程序采用Microsoft SQL 2000建立數據庫，數據庫文件名稱為“XXJL”，在數據庫中包含有兩個數據表，其名稱和功能分別如下:

(1)用戶表:用于存放代碼、用戶名、密碼、權限等信息。(見表1)

表1 用戶表結構

(2)機器名表:用于存放機器編號、機器名稱、所在位置、IP地址、服務對象、備注等信息。

字段名意義類型寬度是否允許為空是否關鍵字段ID機器代碼自動編號4否是機器名稱機器名稱Char30否否所在位置所在位置Char30是否服務對象服務對象Char40是否IP地址IP地址Char20否否備注備注nvchar50是否表2機器名表結構

4 界面設計

(1)用戶界面設計

用戶界面設計主要是完成用戶窗體的設計，包括用戶的主窗體設計、增加窗體、修改窗體。主要應用了標簽控件，文本輸入控件，ADO控件，DBGRID控件、按鈕控件(如確定，取消)等。

(2)TTS界面設計

TTS界面設計主要是完成文語轉換的設計，包括文字輸入部分和語音識別部分。

主要應用了標簽控件，文本輸入控件，按鈕控件(如閱讀，關閉)等。

(3)輔助功能界面設計

輔助功能設計主要是對學生信息管理和考勤管理，主要包括學生信息的主窗體設計和學生信息增加、修改窗體的設計。考勤管理，主要包括考勤信息的主窗體設計和查詢考勤窗體的設計。主要應用了標簽控件，文本輸入控件，ADO控件，DBGRID控件，按鈕控件(如增加、修改、刪除)等。如圖2所示。

圖2 語音轉換界面

5 VB環境下的文－語轉換系統

(1)在VB中引入TTS

要想在VB中引入TTS，首先得新建一標準EXE文件，接著執行“工程”菜單中的“引用”命令，在彈出的對話框中找到SPEECH目錄下的Vtxtauto.tlb文件并打開，系統會自動將“VoiceText1.0 Type Library”添加到VB引用列表中，我們只要選中它并單擊確定，就可在工程中使用Vtxtauto庫了。如果對該庫不是很熟悉，可以通過“視圖”菜單中的“對象瀏覽器”命令來了解它所封裝的類，以及各類成員函數的屬性的意義及使用格式等信息。［3－4］

(2)部分代碼

在窗體的load事件中時調用Register方法進行注冊。

Call VtxtAuto.VtxtAuto.Register(Space(8)，Space(8))

SpeedChange.Value=90

文件系統主要是使用了驅動器、目錄和文件列表框控件。主要代碼如下:

在語音播放控制環節主要調用VtxtAuto.VtxtAuto的Speak、Speed、AudioPause、AudioResume、StopSpeaking、AudioFastForward、AudioRewind方法，實現語音的播放、語速調節、暫停播放、恢復播放、停止播放。部分代碼如下:

6 學生機與主機連接的實現

學生機與主機的連接是對學生機登陸到主機的管理，主要是通過學生輸入IP地址來完成與主機的通訊功能，應用的控件是WINSOCK，應用的協議是TCP/IP協議，主要原理是客戶機/服務器模型。客戶機/服務器模型是分布式應用最常用的范例，在這種方案中客戶應用程序向服務器程序請求服務，客戶機/服務器模型工作時要求有一套為客戶機和服務器所共識的慣例來保證服務能夠被提供(或被接受)。這一套慣例包含了一套協議，它必須在通訊的兩頭都被實現，根據不同的實際情況，協議可能是對稱的或是非對稱的。在對稱的協議中，每一方都有可能扮演主從角色;在非對稱協議中，一方被不可改變地認為是主機，而另一方則是從機。無論具體的協議是對稱的或是非對稱的，當服務被提供時必然存在“客戶進程”和“服務進程”。一個服務程序通常在一個眾所周知的地址監聽對服務的請求，也就是說，服務進程一直處于休眠狀態，直到一個客戶對這個服務的地址提出了連接請求。在這個時刻，服務程序被"驚醒"并且為客戶提供服務，即對客戶的請求作出適當的反應。

Winsock方法

Accept方法(接受TCP連接請求)，Bind方法，Close方法(Winsock控件)(關閉TCP連接)，Listen方法(監聽TCP數據)，PeerData方法(獲得數據)，SendData方法(傳輸數據)，GetData方法(WinSock控件)，Get-Data方法(ActiveX控件)(獲得數據)。

注意:GetData方法取回數據后，將清除緩沖區，而PeerData方法只是獲取當前接收到的數據拷貝，而不清除緩沖區事件

Close事件(連接被關閉)，ConnectionRequest事件(連接請求)，DataArrival事件(數據到達)，SendComplete事件(數據傳輸完畢)，SendProgress事件(數據傳輸中)，Error事件(發生錯誤)，Connect事件(Winsock控件)(連接已經建立)，Connect事件(ActiveX)。

主要代碼如下:

［1］馬武.網絡課程協作開發管理系統設計［D］.北京:北京師范大學，2002.

［2］鄭阿奇.彭作民Visual Basic.NET程序設計教程［M］.北京:機械工業出版社，2000.

［3］蔡蓮紅.波形編輯語音合成技術及在漢語TTS中的應用［J］.小型微型計算機系統，1994(10):5－7.

［4］尹華一，張長勝，黃明勇，張會林.基于B/S結構的電話語音通知系統的開發［J］.微計算機信息，2008，1－3:31－32.

［5］Bob Reselman，Richard Peasley，Wayne Pruchniak，Visual Basic 6.0使用指南［M］.北京:電子工業出版社，2004.