程序聚合 软件案例 个性化导学-基于豆包大模型实现学生教育素质扩展

个性化导学-基于豆包大模型实现学生教育素质扩展

2025-12-23 10:37:14
行业:在线教育、人工智能
载体:IOS APP、安卓APP
技术:Java、Jackson、Spring、Spring Boot

业务和功能介绍

提示(最少80个中文字符):

本项目是一个基于人工智能的素质教育智能导师服务系统,通过整合语音识别、大语言模型和语音合成三大AI能力,为学生提供实时语音交互、智能问答和启发式教学服务。系统采用响应式编程和事件驱动架构,支持高并发实时交互,能够通过苏格拉底式对话引导学生思考,培养科学思维和解决问题的能力。

1. 立项背景和目标

立项背景:
随着人工智能技术发展和教育数字化转型,学生对个性化、互动式学习体验的需求日益增强,而传统教育模式面临教师资源有限、一对一辅导成本高昂的问题。本项目旨在构建一个支持语音交互、具备启发式教学能力的智能导师服务系统。

项目目标:
- 技术目标:构建高性能、高可用的智能对话系统,支持实时语音交互和流式响应处理
- 功能目标:实现语音转文字、智能问答、文字转语音的完整流程,支持多轮对话和上下文理解
- 业务目标:为学生提供24小时智能学习助手服务,提升学习效率,培养批判性思维
- 质量目标:系统可用性达到99.9%以上,具备完善的监控和故障恢复机制

2. 软件功能、核心功能模块的介绍

2.1 语音识别模块(STT)
将用户语音转换为文本。支持实时流式识别,边说话边识别;支持多方言识别;自动检测语音开始和结束。

2.2 大语言模型模块(LLM)
系统的智能核心,负责理解问题并生成回复。提供苏格拉底式对话引导,启发学生思考;支持科学问题的多步骤推理;维护对话上下文,支持连贯的多轮对话;实时流式返回回复内容。

2.3 语音合成模块(TTS)
将文本回复转换为语音输出。支持多音色选择,可调语速、音量和音调;实时流式输出,低延迟反馈。

2.4 实时通信模块
通过WebSocket实现客户端与服务端的双向通信。支持语音、文本、心跳等多种消息类型;具备连接状态检测和自动清理机制。

2.5 事件驱动架构模块
采用事件驱动架构统一处理业务事件,包括语音转文字、文字转语音、大模型请求、对话记录存储等,实现业务逻辑的松耦合。

2.6 数据存储模块
使用MySQL存储对话记录和配置信息,Redis缓存提升性能,Neo4j知识图谱支持知识查询和推理。

3. 业务流程、功能路径描述

3.1 语音对话流程
用户发送语音 → 语音转文字 → 识别完成后调用大语言模型 → 生成智能回复 → 文字转语音 → 返回语音给用户

3.2 对话记录存储
对话完成后自动保存对话记录到数据库,包括用户问题、AI回复、会话信息等。

3.3 多轮对话管理
系统维护每个会话的对话历史,确保后续对话能够理解上下文,提供连贯的交流体验。

3.4 异常处理
当AI服务调用失败时,系统自动捕获错误并提示用户,支持重试操作,记录日志便于问题排查。


项目实现

提示(最少80个中文字符):
本项目是一个基于人工智能的素质教育智能导师服务系统,通过整合语音识别、大语言模型和语音合成三大AI能力,为学生提供实时语音交互、智能问答和启发式教学服务。系统采用响应式编程和事件驱动架构,支持高并发实时交互,能够通过苏格拉底式对话引导学生思考,培养科学思维和解决问题的能力。

1. 整体架构和设计思路,不同模块使用的技术栈

系统采用分层架构和事件驱动设计:接入层使用Spring WebFlux的WebSocket实现实时双向通信;事件驱动层采用Spring Event机制统一处理业务事件;业务服务层包含LLM、STT、TTS等核心服务;数据访问层使用MyBatis访问MySQL,Redis缓存,Neo4j知识图谱查询。

核心模块技术栈:WebSocket实时通信模块使用Spring WebFlux + Reactor响应式流(Mono/Flux);事件驱动架构使用Spring Event + @EventListener注解;响应式事件管理使用Reactor的Sinks和Flux,ConcurrentHashMap管理多会话;大语言模型模块使用WebClient响应式HTTP客户端,支持流式响应处理;数据持久化使用MyBatis 3.0.3 + MySQL,Redis缓存,Neo4j知识图谱。

2. "我"的负责模块和结果(尽可能量化)

2.1 WebSocket实时通信模块
实现了基于Spring WebFlux的WebSocket处理器,支持并发连接数1000+,Ping/Pong心跳机制30秒间隔检测,60秒超时自动清理,优雅关闭机制确保消息不丢失。量化结果:单机并发连接1000+,消息推送延迟<100ms,连接异常自动清理率100%。

2.2 响应式事件管理模块(ReactiveEventManager)
使用Reactor的Sinks.Many实现每个会话独立的消息流,SessionTaskSender确保消息有序发送,会话自动清理机制空闲10分钟自动清理。量化结果:并发会话数500+,消息推送成功率99.9%+,内存占用减少30%。

2.3 大语言模型调用模块(LLMManager)
实现Token认证和MD5签名验证,流式响应处理和JSON解析,三级重试机制,WebClient响应式HTTP调用。量化结果:LLM调用成功率99.5%+,平均响应时间<2s,流式响应延迟<200ms。

2.4 事件驱动架构实现
实现6种核心业务事件监听处理(语音转文字、文字转语音、大模型请求、对话记录存储、消息发送、步骤切换),@Async异步处理,集成Skywalking链路追踪。量化结果:事件处理吞吐量10000+/秒,延迟<50ms,系统吞吐量提升40%+。

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deseker
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方向: 后端-Java、前端-Web前端、
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