基于人工智能的大學英語教學系統研究

【摘要】隨著信息技術與英語課程的融合發展，人工智能技術應用于大學英語教學將為優化課程教學帶來新的機遇，同時也將為英語學習提供一個新的智能化平臺和個性化的環境。在信息技術快速發展的背景下，人工智能技術應用于大學英語教學是新時代的必然趨勢。本文針對人工智能與英語教學的關系及如何設計基于人工智能的大學英語教學系統進行了探討，以提高大學英語教學質量。

【關鍵詞】人工智能;大學英語;教學系統

【作者簡介】簡麗麗（1986-），女，漢族，湖北襄陽人，武漢學院外國語學院，講師，碩士，研究方向：翻譯理論與實踐、英語教學法。

【基金項目】本文系作者主持的湖北省教育廳哲學社會科學一般項目“人工智能技術在大學英語教學中的應用研究”（課題編號：Z2021006）的階段性研究成果。

一、 研究的理論基礎

在過去幾十年里，ICT（信息和通信技術）的應用已經形成了CALL（計算機輔助語言教學）的領域。如果說CAI（計算機輔助教學）和CAL（計算機輔助學習）處理的是一般的教學和學習，那么CALL處理的是特殊的語言教學和學習。CALL特指在第二語言或外語的教學或學習中使用計算機。AIALL（人工智能輔助外語教學）是隨著CALL的發展而發展的，是人工智能理論和技術應用于 CAI形成的智能計算機輔助教學系統。它必將為學生提供一個新型的學習環境，其將教學內容與教學策略分開，根據學生的認知模型提供信息，通過智能系統的搜索與推理，動態生成適合于個別化教學的內容與策略;通過智能診斷機制判斷學生的學習水平，分析學生產生錯誤的原因，同時向學生提出更改建議以及進一步學習內容的建議;通過對全體學生出現的錯誤進行分布統計，智能診斷機制將向教師提供教學重點、方式、測試重點、題型的建議。

一個典型的AIALL系統主要是由知識模塊、學生模型模塊、教學模塊、人機接口構成的。知識模塊用于為學生提出一系列問題并對學生的答案進行評價，該模塊存放了所有有關課程的知識、事實和推理規則等。在AIALL系統中使用了以下幾個方面的 AI 技術：1.產生式規則表示技能知識和建立問題的解答方法的模塊;2.問題解答法則表達課程知識;3.人工智能技術的混合知識表達法表達課程內容并回答學生提問和評價答案的正確性。該模塊和人類問題解答者一樣能給出每個問題解答的策略，所以也可稱為專家模塊，專家模塊具有與人類推理步驟不同的數據結構和處理算法，它對用戶來講是模糊的。在知識模塊的建立過程中，要注意其智能性的體現，即不能依靠預先設定的知識網絡來選擇課程教授內容，而要分析學生的錯誤概念，并以此來驅動人機交互，有些AIALL知識模塊還具備學習的能力。學生模塊用于記錄學生的知識水平和認知能力，始終依據學生的實際知識水平來指導學生學習，并根據其學習情況進行動態調整。當學生學習新的教學內容時，系統可以根據該學生以前的學習記錄來建議新的學習內容。

二、 人工智能技術的定義及其與英語教學的關系

人工智能技術簡稱AI（Artificial Intelligence），20世紀起源于美國。人工智能作為一門新興的技術科學，最初應用于專家系統，是一種計算機對人的思維邏輯開展仿真研究，開發和擴展人類智能的理論和技術應用體系。中國在20世紀80年代開始研究人工智能技術，雖然起步較晚，但人工智能技術的應用和發展速度很快，并已逐步應用于多所大學和研究機構。目前，文本識別、圖像識別、語音識別、機器翻譯、語音合成、自然語言理解等人工智能技術已經應用于英語教學。

2017年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》指出，要充分發揮智能技術優勢，改革人才培養模式和教學方式，構建科學合理的智能學習和互動學習等多元化教育新體系。目前，人工智能在英語教學中的應用主要集中在學習者建模、學習行為分析、資源推薦和智能測評四個方面。學生建模是創建和維護學生模型模塊的過程，主要負責開發和維護學生當前知識狀態的模型，旨在對學生的誤解和次優表現作出假設，以便教師指出并提出修改建議。人工智能測評技術在我國外語教學領域得到廣泛應用。 “機器批改+人工批改”的模式已成為外語作文評價的主流模式，在寫作教學、練習、考試和比賽中得到廣泛應用。iTEST、iWrite、FiF考試系統、批改網等外語教學智能測評工具層出不窮。人工智能技術在英語教學中的應用，打破傳統教學模式的局限，能有效改變學生的語言輸入輸出模式，加強師生、學生間用英語互動交流，讓學生主動學習和接受英語知識，提高學生英語能力和英語水平的個性化和精準化水平。先進的人工智能技術還可以跟蹤和記錄學生的學習情況，為教學方法的創新研究提供數據支持，將推動大學英語教學模式的創新與改革，提高英語教學質量。

三、基于人工智能的大學英語教學系統的設計

本項目研究重點探討如何將人工智能技術應用于大學英語教學。根據我校實際教學需要，在現代信息技術與大學英語課程融合的導向作用下，嘗試設計基于人工智能的SAIETS四大模塊。該系統由輔助教學、知識講解、習題練習、環境模擬四大模塊組成，主要通過互評、日常觀察、跟蹤記錄等方式來測試學生的英語學習能力，以提高英語教學的質量和效果。

1.大學英語教師是輔助教學模塊的主要用戶，學生是其他模塊的主要用戶。 在輔助教學模塊中，英語教師可以制作教學課件，上傳教學視頻，通過人工智能、數據挖掘技術，評估學生的整體學習情況，對學生知識系統和綜合語言運用能力作出評價，提出教學參考意見等。

2.在知識講解模塊中，學生可以通過觀看視頻或PPT來預覽或復習知識點，豐富自己的英語知識庫。比如，在講解大學英語四級考試新聞聽力的時候，教師會先讓學生觀看新聞聽力講解的微課，讓學生先了解英語新聞的結構與文體特點，積累常見的新聞主題詞匯和背景知識，再通過課堂練習掌握新聞聽力的應試技巧;在講授四級閱讀題型的時候，教師會先讓學生通過觀看教學視頻或PPT梳理六大閱讀題型的解題技巧并自己歸納出高效答題的解題步驟，進行備考經驗與應試技巧的分享，最后教師通過課堂練習檢驗學生對知識的掌握情況。

3.學生通過習題練習模塊可以了解自己的英語知識體系，對自己已經或尚缺乏的英語聽說讀寫方面的基礎知識進行檢驗和綜合考察，完成習題訓練后，系統還應自動生成測評等級并給出相應的學習建議和指導。不僅如此，教師還應該對學生進行本模塊的無紙化測試，省時高效，操作便捷。人工智能技術中的圖文識別技術可以把學生的手寫作文和翻譯轉換成WORD文檔，這樣就可以給教師的四六級輔導和測試提供大量真實有效的數據。因為考試系統是建立在龐大而科學的試題庫的基礎上，測試結束后會有相應的試題和測試結果分析，因此該模塊可以幫助教師因材施教，有利于學生實現個性化學習。

4.在本系統中，特別要突出的是環境模擬模塊，該模塊是人工智能聊天機器人的主體部分。在界面中，用戶可以進行語音或文字信息輸入，通過文字、視頻、角色扮演以及場景對話等功能模擬英語日常生活場景，營造良好輕松的語言學習氛圍。人機交互模式的英語口語可以緩解學習者英語口語表達的緊張感，虛擬真人對話可以幫助學習者糾正英語表達中的錯誤，提高流利度。人工智能設備在英語教學中的使用有利于改善學習者口語學習的效果。

5.提升學習者的口語對話能力，提高英語學習者的整體英語水平。該系統設計中的最后一步是開發穩定高效的智能接口模塊，其主要功能是連接學生和電腦之間的信息交換與溝通，即進行信息的輸入與輸出。在接收到學生傳遞的學習信號后，接口模塊要及時調動輔助教學模塊、知識講解模塊、習題練習模塊和環境模擬模塊，把信息傳遞給不同的模塊進行處理，然后由輔助教學模塊作出教學決策和結果演示信息輸出反饋給人，實現機器語言和人類語言之間的轉化。

四、結語

基于人工智能的大學英語教學系統的構建可以提高我校大學英語教師的教學質量和非英語專業學生學習英語的主動性，提高學生的英語口語能力，給每個學生的語言學習帶來樂趣，體現人工智能英語教學系統在英語教學中的價值。我國的英語教學一直面臨缺乏實際應用和溝通技巧的問題，人工智能研究中的自然語言處理、語音識別技術和機器翻譯都與語言學習密切相關。如何利用計算機理解人類的自然語言，實現人機對話，一直是人工智能研究中科學家和學者關心的內容之一，人工智能技術應用于英語教學很可能是本研究的突破口。借助現代信息技術可以使我們的大學英語教學從教學質量與效果不佳的困境中逐步走出來，人工智能技術能夠在語言學習領域發揮自己的優勢，對英語教學過程中的多個短板予以補齊，這不僅有利于適應大學英語課程標準，也可以實現大學英語課堂教學模式的改革和學生學習方式的完善。

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