一種基于河南方音的英語(yǔ)語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)

李楠

(河南師范大學(xué) 外國(guó)語(yǔ)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007)

[摘要]在評(píng)價(jià)現(xiàn)有的語(yǔ)音學(xué)習(xí)軟件的基礎(chǔ)上，結(jié)合河南英語(yǔ)語(yǔ)音教學(xué)的需求，提出了建立語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的模型與基本方法，并嘗試結(jié)合以河南方音為背景的學(xué)生來(lái)形成相應(yīng)診斷，進(jìn)而提升其英語(yǔ)語(yǔ)音學(xué)習(xí)水平。

[關(guān)鍵詞]方音背景；非本族語(yǔ)的英語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別；機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)；二語(yǔ)語(yǔ)音習(xí)得

[基金項(xiàng)目]教育部人文社科項(xiàng)目“基于詞匯坐標(biāo)的英語(yǔ)語(yǔ)料庫(kù)檢索平臺(tái)研究”(12YJC740062)；教育部人文社科項(xiàng)目“基于語(yǔ)料庫(kù)的中國(guó)學(xué)習(xí)者英語(yǔ)搭配認(rèn)知模式研究”(12YJC740088)。

[作者簡(jiǎn)介]李楠(1980-)，女，河南安陽(yáng)人，講師，主要從事應(yīng)用語(yǔ)言學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)]G434

[收稿日期]2015-05-11

一、引言

目前，英語(yǔ)語(yǔ)音的重要性及其在外語(yǔ)教學(xué)中的首要地位已成為每一位英語(yǔ)教師及學(xué)習(xí)者必須承認(rèn)的現(xiàn)實(shí)。英語(yǔ)語(yǔ)音教學(xué)已經(jīng)成為貫穿英語(yǔ)學(xué)習(xí)各個(gè)階段的重點(diǎn)。然而，河南省英語(yǔ)語(yǔ)音教學(xué)方面依然存在一些問(wèn)題。這些問(wèn)題阻礙了河南省英語(yǔ)教學(xué)質(zhì)量的整體提高，亟待解決。英語(yǔ)教學(xué)資源配置向城市傾斜、農(nóng)村英語(yǔ)教學(xué)的師資素質(zhì)問(wèn)題及英語(yǔ)學(xué)習(xí)環(huán)境的嚴(yán)重缺乏成為阻礙提高英語(yǔ)語(yǔ)音教學(xué)整體質(zhì)量的關(guān)鍵[1,2]。據(jù)河南省次方言區(qū)的調(diào)查顯示，有32.05%的學(xué)生反映自己的單詞的發(fā)音水平較差，26.92%的學(xué)生反映自己對(duì)重音的把握能力較差，而只有分別為11.53%和21.79%的學(xué)生認(rèn)為自己對(duì)單詞的發(fā)音和重音的把握基本可以[3]。對(duì)此，英語(yǔ)課堂教師及研究者提出了各種解決方案：進(jìn)行滲透式語(yǔ)音教學(xué)；提高教師業(yè)務(wù)素質(zhì)，完善硬件設(shè)施的配備，使英語(yǔ)教學(xué)方式多樣化等[4]。經(jīng)過(guò)政府教育機(jī)構(gòu)和教師們多年的共同努力，在英語(yǔ)教學(xué)改革上取得了一定的進(jìn)展，但是其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能滿足當(dāng)今社會(huì)的需求。教師隊(duì)伍整體素質(zhì)的提高需要不間斷的努力，不能一蹴而就。另外，硬件配置又受多方限制，不能一朝一夕得到解決。相對(duì)而言，如果能夠有一個(gè)集檢測(cè)、評(píng)價(jià)、反饋功能于一體的軟件來(lái)指導(dǎo)學(xué)習(xí)者英語(yǔ)語(yǔ)音習(xí)得過(guò)程中的聽和說(shuō)，那么學(xué)習(xí)者就可以通過(guò)該軟件的評(píng)價(jià)系統(tǒng)更加清晰地了解自己發(fā)音的不足之處，對(duì)自己的語(yǔ)音水平有一個(gè)整體的把握；通過(guò)該軟件的反饋系統(tǒng)就可以對(duì)發(fā)音困難進(jìn)行糾錯(cuò)和跟讀模仿訓(xùn)練，這樣就等于有了一個(gè)貼身老師，從而可以取得更大的進(jìn)步。

從語(yǔ)言本身的特點(diǎn)而言，雖然學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)較強(qiáng)，模仿也很認(rèn)真，但是他們的發(fā)音仍存在一些問(wèn)題，語(yǔ)音在某些內(nèi)容上可意會(huì)不可言傳的特性導(dǎo)致了這種局面，如音高、音強(qiáng)、音長(zhǎng)等物理特性就很抽象。英漢語(yǔ)音的諸多差異更為細(xì)微和難以把握。教學(xué)中希望有一種儀器使發(fā)音的特征通過(guò)可視的形式顯示出來(lái)，可使學(xué)生直觀認(rèn)知，再進(jìn)行操練，與樣本對(duì)照，不斷修正自己的發(fā)音，提高語(yǔ)音學(xué)習(xí)效果。

二、研究背景

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于英語(yǔ)語(yǔ)音的研究分為音段層面(如音位)及超音段層面(如語(yǔ)調(diào))。在英語(yǔ)語(yǔ)音教學(xué)中對(duì)超音段往往沒(méi)有給予足夠的重視，或者缺乏有效的訓(xùn)練手段，而利用計(jì)算機(jī)軟件提供的視覺(jué)反饋來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練是解決這一問(wèn)題的有效途徑。中國(guó)學(xué)生的語(yǔ)音練習(xí)通常采用聽錄音并且跟讀模仿的方法，練習(xí)過(guò)程中學(xué)生得不到任何反饋引導(dǎo)，因此我們很難確定機(jī)器播放出的語(yǔ)音與學(xué)生跟讀兩者之間的相關(guān)性。在課堂教學(xué)中，即使有教師指導(dǎo)，也很難做到對(duì)學(xué)生的語(yǔ)音、語(yǔ)調(diào)提出實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的指點(diǎn)，使學(xué)生立即明白問(wèn)題出在什么地方。針對(duì)上述種種問(wèn)題，國(guó)外不少語(yǔ)言研究機(jī)構(gòu)都致力于開發(fā)用于語(yǔ)音訓(xùn)練的計(jì)算機(jī)軟件，其中有以旨在訓(xùn)練口語(yǔ)的基于一定句法規(guī)則的Y Nut[5]，也有 PRAAT語(yǔ)音學(xué)習(xí)分析軟件。國(guó)內(nèi)也有語(yǔ)音助學(xué)軟件，如百度語(yǔ)音、超級(jí)語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)(SuperSpeech)、新東方國(guó)際音標(biāo)發(fā)音軟件。現(xiàn)有語(yǔ)音學(xué)習(xí)軟件大都以習(xí)得標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)語(yǔ)為目的，不考慮方音因素。要么以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控理論為框架[6]，要么通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)和學(xué)習(xí)者語(yǔ)音產(chǎn)出給出評(píng)分，少有軟件能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者語(yǔ)音產(chǎn)出進(jìn)行相應(yīng)診斷，給出改進(jìn)方法或建議?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)軟件大都停留在音段音位層面，對(duì)非連續(xù)語(yǔ)流中的音段音位的判斷相對(duì)準(zhǔn)確。而對(duì)于超音段音位層面的重讀、節(jié)奏以及語(yǔ)調(diào)的判定較為模糊。相比之下，國(guó)外的此類軟件則相對(duì)成熟，但是，由于母語(yǔ)背景不同，以及界面語(yǔ)言采用的并非漢語(yǔ)，中國(guó)英語(yǔ)學(xué)習(xí)者使用起來(lái)較為費(fèi)力，并且針對(duì)性不強(qiáng)。地處中原的河南省擁有眾多的次方言區(qū)，有些方音差別極大，甚至?xí)a(chǎn)生省內(nèi)交流不能相互通達(dá)的情況，方音背景的差別使得英語(yǔ)語(yǔ)音學(xué)習(xí)也出現(xiàn)了諸多問(wèn)題。

本研究以河南方音為背景的英語(yǔ)學(xué)習(xí)者為依托，首先找出英語(yǔ)發(fā)音困難較大的典型次方言區(qū)的學(xué)習(xí)者，采集他們的發(fā)音數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)發(fā)音數(shù)據(jù)的分析，得出發(fā)音困難的模式，形成凸顯發(fā)音困難的語(yǔ)音數(shù)據(jù)庫(kù)，以方便與標(biāo)準(zhǔn)英語(yǔ)參照數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比照?；诜揭糇詣?dòng)分析和識(shí)別技術(shù)，對(duì)學(xué)習(xí)者的語(yǔ)音輸入自動(dòng)識(shí)別、歸類，并根據(jù)分析結(jié)果給出反饋和評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上為不同方言背景和發(fā)音困難的學(xué)習(xí)者訂制練習(xí)，從而增強(qiáng)語(yǔ)音學(xué)習(xí)的交互性和靈活性，提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，使學(xué)生更加容易掌握語(yǔ)音知識(shí)。

三、理論模型

語(yǔ)言學(xué)習(xí)遵循聽、說(shuō)、讀、寫這一發(fā)展順序的軌道[7]，即聽說(shuō)在先，讀寫在后。沒(méi)有聽覺(jué)輸入的語(yǔ)音產(chǎn)出在正常條件下幾乎是不可能做到的。所以，聽為語(yǔ)音產(chǎn)出提供了前提和基礎(chǔ)，而說(shuō)是語(yǔ)音輸入的檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的語(yǔ)言學(xué)習(xí)是基于文本，或叫做基于教材的學(xué)習(xí)?；诮滩牡膶W(xué)習(xí)一直是學(xué)校教育所采取的最基本的教學(xué)手段，長(zhǎng)久以來(lái)，它對(duì)于語(yǔ)言能力的訓(xùn)練的效果是毋庸置疑的。但是在傳統(tǒng)的基于文本的教學(xué)過(guò)程中，聽與說(shuō)的能力的鍛煉未能得到很好的體現(xiàn)。同時(shí)，人們也開始質(zhì)疑基于文本學(xué)習(xí)的效率[8,9]。以聽力和口語(yǔ)鍛煉為基礎(chǔ)的活動(dòng)是不能只靠文本形式的教科書實(shí)現(xiàn)的，但是通過(guò)視覺(jué)、語(yǔ)音的輸入，聽力和口語(yǔ)活動(dòng)開展起來(lái)卻事半功倍。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)者的口語(yǔ)表達(dá)能力提出了越來(lái)越高的要求。同時(shí)，成功的語(yǔ)言交際又離不開可以為國(guó)際言語(yǔ)交際社團(tuán)所接受的語(yǔ)音。

3.1框架設(shè)計(jì)

開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)，首先需要建立整個(gè)系統(tǒng)的框架，確定系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)由哪些模塊組成，模塊間的調(diào)用關(guān)系如何，需要哪些全局變量等。通過(guò)分析和查閱文獻(xiàn)，參考現(xiàn)有的語(yǔ)音學(xué)習(xí)軟件的開發(fā)理念，我們總結(jié)出如圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[7]。

正如圖1所展示的那樣，精心設(shè)計(jì)的多媒體練習(xí)可以激活視覺(jué)處理器、聽覺(jué)處理器及概念處理器，并且技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)多媒體練習(xí)與三個(gè)處理器的實(shí)時(shí)、同步運(yùn)作。這對(duì)提高系統(tǒng)效能有著非比尋常的意義。與此同時(shí)，他們和學(xué)習(xí)者的現(xiàn)時(shí)記憶及長(zhǎng)時(shí)記憶相互作用。于是，學(xué)習(xí)者便能夠?qū)⒄Z(yǔ)言和多媒體練習(xí)提供的感官輸入拼湊在一起，形成有意義的理解。學(xué)習(xí)者的長(zhǎng)時(shí)記憶、系統(tǒng)提供的視覺(jué)信息及概念處理器共同工作可以將看到、聽到的語(yǔ)音信息解碼，最終形成自己的理解。通過(guò)練習(xí)，學(xué)習(xí)者可以將腦部系統(tǒng)中的相關(guān)機(jī)制調(diào)動(dòng)起來(lái)，為學(xué)習(xí)過(guò)程提供便利。這樣，不僅可以鍛煉學(xué)習(xí)者的口語(yǔ)表達(dá)能力，還能經(jīng)過(guò)反復(fù)練習(xí)，充分調(diào)動(dòng)腦部相關(guān)機(jī)制，便于學(xué)習(xí)者從練習(xí)中發(fā)現(xiàn)語(yǔ)言的規(guī)則和模式。這種有意義的、反復(fù)的練習(xí)對(duì)口語(yǔ)流利性的達(dá)成是十分有益的。

在語(yǔ)音練習(xí)這個(gè)最主要的模塊中，系統(tǒng)不光向?qū)W習(xí)者提供反復(fù)聆聽、錄音、發(fā)音對(duì)比的功能，還可以在學(xué)習(xí)者聽取系統(tǒng)提供的規(guī)范發(fā)音的同時(shí)，提供與語(yǔ)音信號(hào)同步的視覺(jué)畫面。這樣，學(xué)習(xí)者不僅可以鍛煉發(fā)音，還可以掌握在真實(shí)的語(yǔ)言環(huán)境下得體地使用語(yǔ)言的交際能力。

3.2 工作原理

本文所描述的語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)與以往的語(yǔ)音學(xué)習(xí)軟件最大的不同之處就在于加入了方言的因素。所以，以圖1所示的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理為指導(dǎo)，我們建構(gòu)了以河南方音為背景的機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)。我們的系統(tǒng)仍然保留原有的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)，即聲學(xué)參數(shù)模板。它是用訓(xùn)練和聚類的方法，從一人或多人的多次重復(fù)的語(yǔ)音參數(shù)之中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練而聚類得到的?；蛘呶覀兛梢詤⒄宅F(xiàn)有的語(yǔ)音庫(kù)。但是，我們將在標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)之外設(shè)計(jì)一個(gè)以河南方音為背景的英語(yǔ)學(xué)習(xí)者的發(fā)音數(shù)據(jù)庫(kù)(或稱為方言數(shù)據(jù)庫(kù))，作為原有的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)的補(bǔ)充數(shù)據(jù)。測(cè)度估計(jì)是語(yǔ)音識(shí)別的核心，用來(lái)表征參數(shù)與模板之間的測(cè)度。這樣做，在測(cè)度估計(jì)中，可以參照方言數(shù)據(jù)庫(kù)提供的以河南方音為背景的英語(yǔ)學(xué)習(xí)者的發(fā)音數(shù)據(jù)，以增加對(duì)學(xué)習(xí)者的失誤發(fā)音或錯(cuò)誤發(fā)音的判決的準(zhǔn)確度。在輸出識(shí)別結(jié)果之后，可以通過(guò)語(yǔ)音評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)學(xué)習(xí)者的發(fā)音做出反饋。通過(guò)在視覺(jué)上規(guī)范語(yǔ)譜圖和學(xué)習(xí)者語(yǔ)譜圖的對(duì)比、聽覺(jué)上規(guī)范發(fā)音和學(xué)習(xí)者發(fā)音的對(duì)比，可以更快地幫助學(xué)習(xí)者改正錯(cuò)誤的發(fā)音習(xí)慣、掌握正確的發(fā)音方法。系統(tǒng)將向?qū)W習(xí)者提供反復(fù)聽、練習(xí)的機(jī)會(huì)，直到學(xué)習(xí)者達(dá)到自己預(yù)期的語(yǔ)音水平。除此之外，我們還將在聽取系統(tǒng)規(guī)范發(fā)音的同時(shí)提供與發(fā)音同步的視覺(jué)畫面，這樣能夠使學(xué)習(xí)者在真實(shí)的語(yǔ)言環(huán)境下掌握和使用正確的發(fā)音。

四、方音的凸顯與自動(dòng)分析

自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別是任何語(yǔ)音學(xué)習(xí)平臺(tái)的核心技術(shù)。一般采用的基本方法有三：基于聲道模型及語(yǔ)音知識(shí)的方法、模板匹配的方法和利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法[10]。本語(yǔ)音訓(xùn)練系統(tǒng)采用的是模板匹配的方法，其核心概念支持為隱馬爾可夫理論(Hidden Markov Model，簡(jiǎn)稱HMM)。自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)難題就是必須在自適應(yīng)性能方面有待進(jìn)一步地提高，做到不受特定人、口音或者方言的影響[11]?？谡Z(yǔ)方音研究主要圍繞兩大問(wèn)題展開，通過(guò)發(fā)音建模的口音適應(yīng)以及方音的識(shí)別[12]來(lái)進(jìn)行。方音較重造成的語(yǔ)音錯(cuò)誤在所有發(fā)音錯(cuò)誤中占據(jù)了相當(dāng)一部分比重[13,14]。另外，同一方音背景的人在語(yǔ)音產(chǎn)出中會(huì)犯類似的錯(cuò)誤?；阱e(cuò)誤數(shù)量比重大及錯(cuò)誤類型模式集中這樣兩點(diǎn)，基于方音的建模就成為一個(gè)理想的解決方案[15]。在我們的研究中，也就是收集并建立有河南方音的英語(yǔ)發(fā)音數(shù)據(jù)庫(kù)。

語(yǔ)音識(shí)別基元的選取和識(shí)別是以方言為背景的語(yǔ)音學(xué)習(xí)平臺(tái)建立中的另一個(gè)重要問(wèn)題。它對(duì)于語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和準(zhǔn)確度的高低有著重要的意義，必須要對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)確地界定。同時(shí)還需要確保有足夠的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，使其涵蓋數(shù)據(jù)群體特征[16]。此語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別基元采用音素建模。音素是采用最多的英語(yǔ)語(yǔ)音識(shí)別基元[17]。由于受方音背景影響的英語(yǔ)發(fā)音情況的復(fù)雜性，在識(shí)別操作過(guò)程中應(yīng)充分考慮對(duì)識(shí)別影響較大的因素，如清輔音的濁化、詞尾輔音的加音、鼻輔音的脫落等[14]。

此外，語(yǔ)言模型和聲學(xué)模型是語(yǔ)音識(shí)別的基礎(chǔ)，必須具有抗噪的強(qiáng)健性[18]。其性能受諸多因素的影響，包括不同的說(shuō)話人、說(shuō)話方式、環(huán)境噪音、傳輸信道等等[19]。提高系統(tǒng)強(qiáng)健性，就要提高系統(tǒng)克服這些因素影響的能力，使其在不同的應(yīng)用環(huán)境條件下工作性能穩(wěn)定。一個(gè)高效的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)還必須同時(shí)具有一定的自適應(yīng)能力，根據(jù)不同的影響來(lái)源，自動(dòng)地、有針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，在使用中通過(guò)語(yǔ)音輸入的增加得到不斷地訓(xùn)練從而逐步提高性能。

五、機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的發(fā)展前景

機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建立同語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展密不可分。從一定程度上來(lái)講，機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的有效性很大部分上取決于語(yǔ)音識(shí)別率的高低。盡管語(yǔ)音識(shí)別的研究已長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)，但現(xiàn)有的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)離實(shí)用化的要求還存在一定的差距。在語(yǔ)音識(shí)別中遇到的另外一個(gè)難題是語(yǔ)音識(shí)別基元的選擇，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)為，如何根據(jù)存貯空間、搜索速度和使用者個(gè)體特點(diǎn)的要求，選擇合適的識(shí)別單元，如詞、音節(jié)、音素。目前，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中很少涉及到的一個(gè)語(yǔ)言特征就是韻律信息。韻律信息指的是說(shuō)話之中的重音、語(yǔ)調(diào)等超音段信息。說(shuō)話的韻律可以傳達(dá)出很多重要信息。因此，如何在語(yǔ)音識(shí)別中結(jié)合韻律信息還有待進(jìn)一步的研究。

由于技術(shù)和資源方面的局限性，以方言為背景的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)在語(yǔ)音教學(xué)中的應(yīng)用還鮮為人們所涉及。但是，此項(xiàng)研究卻具有重大的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。一方面，以方言為背景的語(yǔ)音識(shí)別為現(xiàn)有語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)增加了一個(gè)新的研究層面。從語(yǔ)音習(xí)得的角度講，以方音為背景的機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建立更是二語(yǔ)語(yǔ)音習(xí)得研究的一項(xiàng)有益嘗試。另一方面，針對(duì)河南省英語(yǔ)教學(xué)銜接不夠合理、教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)落后、硬件設(shè)施配備不完善等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，以及中國(guó)和河南方音情況復(fù)雜這樣一個(gè)現(xiàn)狀，以方言為背景的機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建立更是迫在眉睫。以方言為背景的機(jī)助語(yǔ)音學(xué)習(xí)系統(tǒng)的建立能為語(yǔ)音教學(xué)提供有效的手段，從而有效地促進(jìn)不同方言區(qū)的語(yǔ)音教學(xué)。

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