本發(fā)明涉及一種智能化集成閱讀障礙界面設(shè)計(jì)(intelligent/integrateddyslexic?interface?design；i-did)，是針對(duì)4至12歲兒童及12-18的中學(xué)生，及18歲以上的成人及其家長(zhǎng)的中文、英語和中英雙語閱讀障礙進(jìn)行多維度多模態(tài)的評(píng)估和干預(yù)系統(tǒng)。i-did利用平行的中英雙語和強(qiáng)弱結(jié)合的方法，對(duì)兒童的行為模式分為五個(gè)領(lǐng)域，包括語言和讀寫能力、認(rèn)知、創(chuàng)造力、音樂和社會(huì)情感技能進(jìn)行系統(tǒng)持續(xù)性縱向跟蹤評(píng)估，從而創(chuàng)建基于個(gè)人認(rèn)知、情感、語言和閱讀、創(chuàng)造力、以及音樂五個(gè)維度成長(zhǎng)發(fā)展曲線及概況，并提供個(gè)性化干預(yù)治療方案。

背景技術(shù)：

1、閱讀障礙是學(xué)齡兒童中最常見的學(xué)習(xí)障礙之一，通常這些兒童智力發(fā)展水平正常，但在學(xué)習(xí)閱讀和拼寫方面存在持續(xù)困難。閱讀障礙者分布廣泛，影響所有語言區(qū)域的5％-10％的人口。盡管不同國(guó)家的研究者已開發(fā)各種工具來識(shí)別閱讀障礙兒童的認(rèn)知和語言缺陷，但目前所有的閱讀評(píng)估和干預(yù)治療方案都是基于閱讀障礙的缺陷而非基于其優(yōu)勢(shì)。這可能會(huì)導(dǎo)致兒童、家長(zhǎng)和教師強(qiáng)調(diào)閱讀障礙兒童的不足，而忽視他們未充分利用的才能和未開發(fā)的潛力。此外，目前現(xiàn)有的評(píng)估診斷和干預(yù)治療工具僅側(cè)重于：(1)單語言，而忽略目前大多數(shù)學(xué)齡兒童在同時(shí)學(xué)習(xí)中英文讀寫能力；(2)僅對(duì)兒童本身的讀寫和認(rèn)知能力進(jìn)行評(píng)估，而沒有考慮到父母的語言、讀寫及認(rèn)知能力與孩子讀寫能力發(fā)展的直接關(guān)系；(3)僅是對(duì)語言、讀寫和認(rèn)知方面有限的評(píng)估和測(cè)試，而忽略有潛在閱讀障礙兒童的在創(chuàng)造力、音樂、及社交情感方面的能力的開發(fā)和培養(yǎng)；(4)僅是一次性的基于兒童行為表現(xiàn)的評(píng)估，沒有考慮到兒童成長(zhǎng)發(fā)展的變化；(5)昂貴的面對(duì)面人工服務(wù)提供模式，這限制了同時(shí)評(píng)估大量有潛在閱讀障礙風(fēng)險(xiǎn)的兒童的能力；(6)評(píng)估的的內(nèi)容和形式單調(diào)，與兒童學(xué)校課堂測(cè)驗(yàn)和考試相似，對(duì)接受評(píng)估的有潛在閱讀障礙的兒童造成一定的測(cè)試焦慮和壓力，降低其對(duì)參加評(píng)估和治療的興趣及動(dòng)機(jī)；(7)評(píng)估以兒童的成績(jī)表現(xiàn)為導(dǎo)向，無法診斷出兒童在學(xué)習(xí)過程中的具體的困難；以及(7)僅針對(duì)學(xué)兒童設(shè)計(jì)而沒有系統(tǒng)的客觀的關(guān)于學(xué)齡前兒童的閱讀障礙的評(píng)估，因此可能錯(cuò)過對(duì)有閱讀障礙家族史的兒童的預(yù)防和最佳干預(yù)的時(shí)間。

2、針對(duì)目前存在的閱讀障礙的評(píng)估診斷及治療工具的不足，i-did在設(shè)計(jì)其多語言閱讀障礙的篩查和干預(yù)工具，考慮到已經(jīng)有大量是實(shí)驗(yàn)證據(jù)證明的如下幾個(gè)關(guān)鍵因素：(1)基于強(qiáng)弱項(xiàng)的評(píng)估診斷和干預(yù)措施的全面性和有效性；(2)有閱讀障礙家庭風(fēng)險(xiǎn)的兒童與其父母的言語閱讀能力語和識(shí)字技能之間的緊密聯(lián)系；(3)閱讀障礙兒童在非語言領(lǐng)域，如創(chuàng)造力、音樂和社交情感技能等方面存在的潛在優(yōu)勢(shì)和才能；(4)接受評(píng)估者者的年齡，如學(xué)齡前或小學(xué)年齡的兒童和成年人；(5)評(píng)估測(cè)試的實(shí)時(shí)性和干預(yù)治療的靈活性；能夠不受時(shí)間和地點(diǎn)限制的在線評(píng)估診斷和干預(yù)治療；(6)評(píng)估和治療內(nèi)容與學(xué)生的日常生活直接聯(lián)系，并使其趣味化和游戲化。以及(7)利用人工智能的最新模型和技術(shù)更好的預(yù)測(cè)閱讀障礙兒童和正常發(fā)展兒童認(rèn)知、創(chuàng)造力、言語和讀寫、音樂、以及社交情感發(fā)展能力發(fā)展的成長(zhǎng)階段。因此，將這些關(guān)鍵因素整合到一個(gè)評(píng)估和干預(yù)訓(xùn)練的系統(tǒng)來中非常重要。只有將這幾個(gè)方面更好的融合到一個(gè)評(píng)估和干預(yù)訓(xùn)練系統(tǒng)中才能更全面精準(zhǔn)的識(shí)別閱讀障礙兒童未充分利用的才能和未開發(fā)的潛力，這樣才可以創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)，并促進(jìn)這些兒童能融入群體。此外，整合這些因素的系統(tǒng)也可以及時(shí)診斷并為閱讀障礙提供早期干預(yù)。

3、因此，當(dāng)前迫切需要一種基于個(gè)體發(fā)展的強(qiáng)弱項(xiàng)評(píng)估和干預(yù)集成化的智能化的工具以更全面對(duì)有閱讀障礙風(fēng)險(xiǎn)的兒童進(jìn)行早期篩查診斷和系統(tǒng)的干預(yù)。這樣的工具需要綜合考慮以上提到的的因素，尤其是兒童在言語讀寫能力之外的創(chuàng)造力、音樂、以及社交情感潛在的優(yōu)勢(shì)和才能、年齡和家庭背景等。為了解決這一教育和臨床實(shí)踐的需求，i-did發(fā)明不僅早期兒童多方面強(qiáng)弱項(xiàng)發(fā)展的系統(tǒng)綜合性評(píng)評(píng)估診斷以及強(qiáng)弱項(xiàng)結(jié)合的早期干預(yù)提供了可能而且為有閱讀障礙兒童創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)以成功融入群體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種智能化的、支持移動(dòng)設(shè)備的集成中文單語、英文單語、中英雙語的閱讀障礙評(píng)估識(shí)別和治療干預(yù)系統(tǒng)，并基于集成強(qiáng)項(xiàng)與弱項(xiàng)的智能分類方法，以解決現(xiàn)有閱讀診斷工具的上述局限性和閱讀障礙兒童未滿足的需求。系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)硬件、服務(wù)器和軟件，供單個(gè)或多個(gè)用戶評(píng)估他們的語言和讀寫能力、認(rèn)知、創(chuàng)造力、音樂和社交情感技能。系統(tǒng)由智能分析引擎控制，描述如下：(1)通過多模塊和多媒體顯示器為單個(gè)或多個(gè)用戶提供測(cè)試和評(píng)分界面，包括多維度的評(píng)估測(cè)試教育游戲和干預(yù)治療的學(xué)習(xí)游戲。(2)匯總每個(gè)游戲階段完成所有項(xiàng)目的用戶的反應(yīng)表現(xiàn)，以便系統(tǒng)為每個(gè)用戶生成五個(gè)領(lǐng)域的分?jǐn)?shù)；(3)一旦人工智能輔助篩選模型描述了個(gè)人用戶在五個(gè)領(lǐng)域的表現(xiàn)得分，個(gè)人用戶就被分為不同的強(qiáng)弱項(xiàng)子組；(4)針對(duì)每個(gè)子組，為個(gè)體用戶提供基于個(gè)人資料的個(gè)性化適應(yīng)性干預(yù)，使得不同子組的用戶能通過多模塊多媒體游戲接受不同的干預(yù)方案。具體地，智能化的，數(shù)字化的、支持移動(dòng)設(shè)備的干預(yù)程序能通過音樂和針對(duì)個(gè)人和多個(gè)用戶的閱讀、寫作、聽力、口語或其組合的模擬敘述輔助訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，開發(fā)了一種用于基于強(qiáng)項(xiàng)-弱項(xiàng)的評(píng)估和干預(yù)的智能化數(shù)字化教育和臨床工具/教具。教具包括多模塊多媒體顯示器、程序模型、顯示模型。顯示器被配置為向個(gè)人和團(tuán)體用戶提供評(píng)分界面。程序模型被配置為與顯示器進(jìn)行數(shù)字通信，并對(duì)每個(gè)任務(wù)階段的一個(gè)或多個(gè)用戶表現(xiàn)及回答進(jìn)行評(píng)分。然后，程序模型會(huì)匯總完成五個(gè)領(lǐng)域(語言和讀寫能力、認(rèn)知、創(chuàng)造力、音樂和社交情感技能)中每個(gè)領(lǐng)域的所有評(píng)估游戲的用戶的分?jǐn)?shù)。篩選模型被配置為與程序模型進(jìn)行數(shù)字通信，并根據(jù)用戶在各個(gè)領(lǐng)域的分?jǐn)?shù)來篩選用戶，使得用戶被自動(dòng)分類到一個(gè)或多個(gè)子組中。程序模型還被配置成能為每個(gè)子組提供強(qiáng)弱項(xiàng)結(jié)合的個(gè)性化的適應(yīng)化的干預(yù)，使得不同子組中的用戶通過多媒體游戲化顯示器接收到不同的干預(yù)程序。干預(yù)計(jì)劃通過對(duì)參與者進(jìn)行音樂或模擬敘事、基于游戲化的閱讀、寫作、聽力、口語或其組合的訓(xùn)練來實(shí)施。

3、通過本發(fā)明的實(shí)施例，通過理論驅(qū)動(dòng)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的結(jié)合，i-did評(píng)估和干預(yù)工具能夠最優(yōu)化和最精準(zhǔn)識(shí)別有潛在閱讀障礙風(fēng)險(xiǎn)的兒童，并準(zhǔn)確反映神經(jīng)多樣性用戶和神經(jīng)典型用戶之間異同的子組。通過交叉驗(yàn)證，并使用層次聚類和驗(yàn)證，能進(jìn)一步增強(qiáng)了子組的可靠性和有效性。因此，相應(yīng)子組的參與者可以接受基于個(gè)人不同強(qiáng)弱項(xiàng)的適應(yīng)性干預(yù)，以提高和優(yōu)化干預(yù)治療的成效。

4、在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于基于強(qiáng)弱項(xiàng)的閱讀障礙臨床評(píng)估和干預(yù)的智能化和集成化系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)，其包括跨不同域的多個(gè)用戶表現(xiàn)集合的大規(guī)模數(shù)據(jù)檔案。第一子組生成器通過獲得具有節(jié)點(diǎn)的層，執(zhí)行關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)的理論驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，所述節(jié)點(diǎn)是通過使用探索性因子分析將所有分量值乘以分量值的因子負(fù)載求和來計(jì)算的，其中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)是否被激活來生成子組。第二子組生成器通過經(jīng)由編碼器和解碼器應(yīng)用主成分分析(principal?component?analysis；pca)來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，從而針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)執(zhí)行理論和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)整合的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。自動(dòng)編碼器和解碼器將每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為三維向量，用于通過分層聚類對(duì)用戶進(jìn)行分類。此過程能根據(jù)算法所計(jì)算的用戶相似性或其距離，對(duì)用戶進(jìn)行分組。

5、編碼器將每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為三維向量，這用于對(duì)用戶進(jìn)行層次聚類分類。此過程根據(jù)用戶之間所計(jì)算的相似性或距離對(duì)用戶進(jìn)行分組。

6、比較器將理論驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法與理論和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)整合的機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行比較，以確定理論驅(qū)動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法是否與理論和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)整合的機(jī)器學(xué)習(xí)方法一致。評(píng)分模塊針對(duì)聚集在不同子組中的用戶，計(jì)算其各個(gè)領(lǐng)域的分?jǐn)?shù)。干預(yù)模塊為每個(gè)子組提供個(gè)性化適應(yīng)性干預(yù)，使得不同子組中的用戶能接受到基于個(gè)體強(qiáng)弱項(xiàng)表現(xiàn)的不同的干預(yù)。干預(yù)措施包括對(duì)一種或多種領(lǐng)域的一般認(rèn)知和音樂技能或特定語言的聽、說、讀、寫或其他組和干預(yù)。

7、在另一方面，第二子組生成器將分層聚類中的用多次戶聚類分析迭代直到僅存在兩個(gè)聚類后終止。

8、在另一方面，系統(tǒng)包括更新單元，用于當(dāng)新用戶進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)動(dòng)態(tài)地更新子組。

9、在另一方面，干預(yù)模塊包括視覺運(yùn)動(dòng)游戲。

10、在另一方面，視覺運(yùn)動(dòng)游戲指導(dǎo)用戶執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)關(guān)于模式搜索、客體匹配或序列記憶任務(wù)。

11、在另一方面，干預(yù)模塊包括讓永華識(shí)別和區(qū)分語音和非語音之間的細(xì)微差異。

12、在另一方面，干預(yù)模塊中的訓(xùn)練游戲難度水平逐漸增加，由一階到十階。

13、在另一方面，干預(yù)模塊包括詞匯游戲。

14、在另一方面，干預(yù)模塊中的詞匯游戲包括詞匯廣度和深度。

15、在另一方面，干預(yù)模塊中包括音樂評(píng)估和訓(xùn)練游戲，其在結(jié)合基本音樂元素的同時(shí)，評(píng)估對(duì)音樂情感和不同樂器偏好性。

16、在另一方面，用戶表現(xiàn)集包括來自閱讀障礙的第一語言中文及第二語言英文用戶的數(shù)據(jù)。

17、在另一方面，用戶的表現(xiàn)包括中文單語、英文單語、以及中-英雙語閱讀障礙雙語使用者。

18、本發(fā)明還提供了一種臨床評(píng)估和干預(yù)裝置及工具，其包括用于針對(duì)閱讀障礙進(jìn)行基于強(qiáng)項(xiàng)-弱項(xiàng)的臨床評(píng)估和干預(yù)的系統(tǒng)，以及用戶界面、顯示器和處理器。

19、在另一方面，此評(píng)估診斷和干預(yù)治療的集成系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)還變現(xiàn)在其使用上的靈活性和便捷性，i-did可同時(shí)應(yīng)用與移動(dòng)電話、平板電腦或筆記本電腦中的一個(gè)或多個(gè)的移動(dòng)設(shè)備可隨時(shí)隨地進(jìn)行臨床評(píng)估和干預(yù)治療。