基于計算機的英語輔助學習系統設計與實現

(陜西國防工業職業技術學院 教務處，西安 710300)

0 引言

隨著計算機技術的快速發展，與計算機技術相關的詞匯層出不窮，許多新型的計算機技術都源于國外，所以為了快速的掌握這些新技能，一定要有快速閱讀計算機英文文獻的能力，所以在各大高校計算機相關專業都設立了計算機英語課程，計算機英語學習的關鍵在于對英語詞匯的學習，計算機英語由于專業的特殊性與局限性，計算機英語學習系統的應用并沒有得到重視與普及。本文所設計的計算機英語輔助學習系統能夠滿足相關專業學生學習計算機英語的需求。該系統主要由學習系統與測試系統兩部分組成，學習系統主要是完成學習系統的整體設計，實現基礎數據的維護。測試系統具有測試學習的效果，對學習狀態進行分析[1]。該系統的設計與研究具有良好的市場前景，同時，由于專業詞匯的通用性，該系統稍加修改便可以應用于其他專業。

1 國內外發展狀況

計算機輔助工具在英語輔助教學中的應用主要體現在多媒體和教學應用軟件方面，前幾年。關于英語聽力的教學，還主要是通過錄音機與教師講解來完成，隨著計算機多媒體技術的應用，英語聽力教學已經在教學形式與內容方面，都更加豐富起來，更能夠吸引學生的注意力。通過多媒體來對聽力材料進行播放，這種集圖文、聲音于一體的形式，能夠激發學生的學習興趣，有效的解決學習中的重點、難點，有效地提高學生的學習效率。

國外尤以西方在通過游戲進行教學的道路上穩步前行，上世紀70年代，國際上游戲的研究開始步入興盛時期，教育游戲產業也初具規模，采用已有的游戲進行教育研究，是一種被教育游戲研究者普遍采用的研究方式，許多從網絡上下載的小游戲都比較適合在課堂上使用，對時間的控制也比較方便。未來實驗室(Futurelabss)主辦的Teaching With Game 項目將“榮譽騎士”“模擬人生”“過山車大亨”三款游戲應用在學校的教學中，國外游戲教育軟件的研究一方面研究怎樣將現有的商業游戲應用與教學，這要求研究人才有相當高的技術水平，另一方面，國外游戲教育證實研究的主要對象是中小學在校生，主要用于激發學生的學習興趣。

在國內，學生很少接觸到游戲軟件教育，比較出名的英語學習軟件有新東方研發的“背單詞軟件”，北京角斗士軟件技術有限公司研發的“我愛背單詞”等，這些英語學習軟件一般功能比較齊全，如數據完善、例題詳細、單詞查詢、翻譯功能等，部分軟件也提供了游戲學習與測試模塊[2]。但是這些軟件普遍存在的弱點在于在支持計算機英語專業詞庫方面能力較弱，盡管提供了詞庫維護，但是對學習者在對詞庫維護能力較差的情況下，這項功能也沒有起到太大作用，學習記錄同步的功能不能夠給出學習建議，導致學習者無法利用軟件更改學習方式，缺乏個性化的學習策略。

2 計算機英語輔助學習系統設計原理

該系統的設計主要考慮到學生的學習習慣、學習方式等因素，結合計算機英語詞匯的基本特征，找到學生學習英語所存在的主要問題，根據問題，建立起新型的學習模型，提高學生在計算機英語學習過程中的主動性。最后對學習效果進行驗證，按照計算機術語分類和計算機英語特征進行測試，用戶在學習之后可以對題庫進行維護，對得分進行統計，對學習效果進行分析。系統的設計原理如圖1所示。

圖1 計算機英語輔助學習系統設計原理

(1) 游戲學習：根據計算機英語詞匯的特點，分門類對詞匯信息進行采集，建立起詞庫用于日常學習查詢，通過游戲學習的方式來提高學生學習的積極主動性。

(2) 驗證學習：通過驗證學習系統來驗證學習方式的有效性，結合學習的范圍從題庫中進行抽題練習，并且對學習反饋進行匯總，主要為了去除學習中不需要的日志權重，重點突出學習狀態的診斷。

(3) 學習特征的提取：關于學習特征的提取，主要是從學習日志中來了解學生學習的流程，通過做題錯誤率來反映學生學習的薄弱環節，運用數據挖掘技術來學習日志和測試效果進行分析，得出學習者的學習特征。

(4) 特征匹配：學習系統要根據學習者的具體特征來給出學習建議，盡可能讓每個學生都感受到學習的樂趣，滿足學生的情感需求，使學生的學習意愿增強，提高學習內驅力。

3 計算機輔助英語學習系統設計與實現

計算機輔助英語學習系統主要通過詞庫、題庫、以及文章庫來提供基礎的數據，為學習系統的實現做鋪墊，該輔助學習系統以基礎數據為核心，采用C/S模式來實現系統后臺的題庫、詞庫管理，確保數據的有效維護[3]。

3.1 英語輔助學習系統整體設計

英語學習中詞匯學習的重要性眾所周知。正如D.A.Wilkins所言“沒有語法，能表達很少東西，沒有詞匯則什么也不能表達”，詞匯的掌握是英語學習的關鍵，詞匯的學習要搭配其應用環境，所以計算機英語輔助學習系統為學習者提供學習載體，主要通過詞庫與文章庫來完成，該學習系統的整體設計,如圖2所示。

在該學習系統中，文章庫與詞庫都是計算機英語綜合的資源庫，其中包含計算機硬件、軟件、圖形、網絡、辦公應用等，學習者可以根據學習目標來選擇適合的學習范圍，最終產生相應的學習任務：

(1) 詞庫游戲學習：主要是按照專業難度等級較低開始，按照詞匯特征、分類、難易程度等來對時間進行分配。從低難度開始主要是為了出錯的詞匯出現的頻率較高，系統根據記憶來設置學習周期，學習者可以服從游戲軟件中的學習周期，系統會記錄下學生的學習狀態，給出進一步的學習建議，并且生成操作日志。

圖2 計算機英語輔助學習系統整體設計

(2) 文章庫學習：該模塊式默認的從教材的第一單元開始，學習者可以按照文章的難以程度來調整學習計劃，對于文章中的專業詞匯，系統會自動從題庫中提取并且進行相應的解釋，對文章學習的時間會有一定的限制，一定要按照順序進行。

以上兩種模式可以同步進行，按照單元學習文章時可以通過游戲場景來預習與復習文章中的詞匯[4]。

3.2 題庫的相關設計

計算機英語輔助學習系統題庫是大量具有必要參數的題目的有機組合，題庫中的題目都是按照測驗目的精心篩選出來的，每一題目除了自身的內容之外，還會有表征題目屬性的編號、知識點、答案、難度等多種指標，這些題目以一定的結構存放在題庫中，學習者可以根據屬性來對題目進行選擇。題庫的設計要考慮到質量、數量、目標層次分類理論、題型等，還要考慮智能閱卷的方便，所以題庫設計題型僅限于選擇、判斷、填空題，翻譯和寫作等題型需要人為參與，題目的設計包括題目各屬性值的設置，度量標準可以直接用于系統閱卷。題庫具有一定的動態性，要根據情況隨時變化，根據學習者的學習特征淘汰沒有考核意義的題目，所以還要組織專家專門命題[5]。題庫的設計流程,如圖3所示。

圖3 題庫設計流程

在組卷時要注重合理性與隨機性，在計算機考試系統中的本質主要是根據試題的屬性與外部規則的約束。隨機性可以根據給定的組卷指標，自動實現隨機組合形成試卷[6]。

4 計算機英語輔助學習系統在英語考試中的應用以及效果分析

根據前文詞庫的建設以及學習系統功能的實現，所設計的測試系統能夠驗證學習效果，通過對學習與測試的日志文件進行分析，從而挖掘出學習者的學習特征。主要目的在于：

(1) 為學習者提供良好的學習環境；

(2) 為學習者分析學習得失，找出個性化的詞匯學習規律；

(3) 通過實例應用來對系統進行檢測，確保系統運行的可靠性。

4.1 系統組卷應用測試

從題庫中抽取實體，組成可供測試的試卷，根據考試學的原理，有效的考試必須要具備以下條件：

(1) 考核的對象是可測的，可以通過考試來測量；

(2) 考試具有明確的目的性；

(3) 試題要具有代表性；

(4) 測量的等觀性。

對于計算機英語輔助學習測試系統來講，所抽取的試題一定要符合規范，試卷要滿足以下條件。

(1) 知識點：試卷要覆蓋學習過的文章、詞匯等，或者根據指定的知識點范圍，并且考慮是否為最大覆蓋范圍。

(2) 難度：系統測試要規定測試時間，試題抽取時要注意總答題時間不能超過測試的總時間，另一方面，如果不指定試卷的總體難度則隨機抽取每個檔次的難度。

(3) 題型：試卷的題型有：單項選擇、多項選擇、判斷、填空題。每次組卷題型都不能過于單一，對題量與分數進行設置，確保總分滿足指定的分數值。

該測試系統默認的按照專業—教材—章節—知識點—試題的層次關系進行，如果不配合文章或教材,則可以直接選擇知識點進行測試，題型設置后如果符合測試要求就會生成試卷，不符合就會按照要求重新設置。學習者答完試卷之后系統會自動評卷，生成測試報告。組卷過程,如圖4所示。

圖4 測試組卷過程

通過該系統在英語考試中的實際應用來對系統性能進行分析。在具體的教學環境下，生成有針對性的試卷，可以為教師提供方便試題和分析試卷的功能。在考試結束之后，系統會根據題庫中設置的答案進行閱卷與評分，對考試結果進行核查。英語考試的最終目的既要成績又要考察教學效果，所以學習者要認真的對待每一次測試[7]。考試成績能夠直接反應出教學效果，對答卷進行統計之后能夠真實的反映出學習過程的實質狀況，為以后的學習提供必要的參考信息。經過該系統在計算機英語考試中的實際應用，基本能夠體現系統運行的穩定性，在計算機英語輔助教學中，值得推廣。

5 問題與展望

通過本課題的研究，對計算機英語學習有了較深的了解，本文所設計的英語輔助學習系統基本可以滿足高校計算機相關專業學生學習的需求，但是仍然有許多需要改進的地方：

(1) 在基礎數據收集方面，學習與測試系統都依賴于詞庫、題庫等，詞庫還需要不斷更新，題庫的質量也有待于進一步提升；

(2) 游戲式的學習系統要增加主動性，忽略了學生之間的差異性，如何運用游戲進行課件演示也有待于進一步深入；

(3) 該學習系統所涉及的工程領域較多，在學習心理方面還需要改善，在后續的開發中，要在學習任務與測試效果上增加心理分析，提高系統應用的普遍性。

總之，隨著計算機英語的不斷發展，計算機英語會隨著許多學習系統的生成而逐漸受到重視，從業人員也會愈發壯大，不斷滲透到計算機專業的各個領域，經過不斷地發展與完善，該系統一定會得到普遍應用。

6 總結

本文主要對計算機英語輔助學習系統的設計與開發進行了全面介紹，對系統中的關鍵技術進行研究與改進。與傳統的教育培訓方式相比較，游戲式的學習更加具有豐富的表現形式，能夠吸引學習者的注意力，用戶可以在娛樂的同時學到計算機語言知識，并且利用常規測試與自動閱卷能夠讓學習者正確地評估自己的學習目標與任務。