基于語音識(shí)別APP的航空英語課程混合式教學(xué)模式建構(gòu)與效果研究

尚立琴，張樂，原文杰，李慧君

(1.中國(guó)民航大學(xué)，天津 300300；2.九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西九江 332007；3.民航天津空管分局，天津 300399)

《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)民航業(yè)發(fā)展的若干意見》明確指出中國(guó)民航要努力增強(qiáng)國(guó)際航空競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)際航空市場(chǎng)的迅速發(fā)展對(duì)于相關(guān)從業(yè)人員的英語能力尤其是航空英語能力提出了更高的要求。同時(shí)，國(guó)際民航組織數(shù)據(jù)顯示，70%以上的民航不安全事件與航空從業(yè)人員英語溝通不暢有關(guān)，因此ICAO(International Civil Aviation Organization)在附件1中規(guī)定了對(duì)從業(yè)人員的語言要求，即相關(guān)人員必須達(dá)到ICAO英語工作級(jí)要求，方可從事實(shí)際運(yùn)行工作〔1〕。航空英語，隸屬于專門用途英語ESP(English for special purposes)，是特定民航運(yùn)行環(huán)境下使用的語言。根據(jù)航空公司、院校和相關(guān)企業(yè)要求，我國(guó)民航院校的學(xué)生也需要通過中國(guó)民用航空局開發(fā)和組織的航空英語測(cè)試，達(dá)到工作級(jí)語言能力要求，方可進(jìn)入行業(yè)從事相關(guān)工作。隨著我國(guó)國(guó)際航空的迅速發(fā)展和民航局航空英語測(cè)試難度的提升，各民航院校傳統(tǒng)航空英語教學(xué)模式培養(yǎng)的學(xué)生在畢業(yè)時(shí)取得航空英語工作級(jí)資質(zhì)的比例有所下降，同時(shí)進(jìn)入實(shí)際民航運(yùn)行后，學(xué)生的航空英語能力與行業(yè)需求也有一定的差距。在航空英語教學(xué)改革方面，民航院校教學(xué)專家進(jìn)行了一系列研究和探討，劉博等〔2〕探討了OBE+SPOC理論指導(dǎo)下的管制員英語課程改革；戴莉新等〔3〕研究了航空飛行英語中的EGP+ESP模式；馮蜀冀等〔4〕進(jìn)行了航空英語“微改革”可行性實(shí)證研究。本研究將構(gòu)建基于語音識(shí)別APP的航空英語課程混合式教學(xué)模式，并開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，對(duì)該模式的教學(xué)效果進(jìn)行實(shí)證研究，旨在為我國(guó)行業(yè)院校專門用途英語教學(xué)模式改革提供新的思路和啟示。

一、語音識(shí)別技術(shù)和航空英語能力評(píng)估

二十世紀(jì)60年代，語音識(shí)別開始受到學(xué)者的關(guān)注，隨后隱馬爾科夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成為語音識(shí)別領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)內(nèi)容〔5〕。語音識(shí)別是指從原始語音數(shù)據(jù)里提取聲學(xué)特征，訓(xùn)練后得到聲學(xué)模型，與字典發(fā)音和語言模型組成語音網(wǎng)絡(luò)，然后對(duì)新的語音提取其特征，再通過聲學(xué)模型，最后采用維特比解碼得出識(shí)別結(jié)果〔6〕。新的世紀(jì)，信息技術(shù)的迅速發(fā)展，語音識(shí)別技術(shù)開始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。航空陸空通話英語作為專門用途英語是一種半人工語言〔7〕，有特殊的通話發(fā)音和結(jié)構(gòu)，一般的語音識(shí)別軟件有效識(shí)別度不高。邱意等開發(fā)了基于雙向長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)(BiLSTM)的陸空通話語音識(shí)別方法〔8〕，提高了陸空通話語音識(shí)別的有效性。

近年來多款通用英語學(xué)習(xí)手機(jī)APP引入了語音識(shí)別技術(shù)，如科大訊飛語記APP、流利說-英語、有道詞典等。在航空陸空通話英語方面，英語流利說和土星英語等APP結(jié)合陸空通話英語特點(diǎn)，基于陸空通話特殊的發(fā)音和結(jié)構(gòu)，建立航空陸空通話英語語料庫。引入語音識(shí)別技術(shù)對(duì)于使用者的陸空通話跟讀進(jìn)行評(píng)價(jià)和糾正，一定程度上代替了航空英語教師對(duì)學(xué)生陸空通話語言的評(píng)價(jià)和糾正，可以很大程度上緩解教師的工作量，提升評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的效率；同時(shí)手機(jī)APP的使用突破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的時(shí)間和地點(diǎn)限制，語音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用一定程度上可取代教師對(duì)于飛行員陸空通話跟讀進(jìn)行評(píng)價(jià)和糾正，可作為混合式教學(xué)模式中學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的組成部分之一。

二、基于語音識(shí)別APP的混合式教學(xué)模式建構(gòu)

項(xiàng)目組邀請(qǐng)5位航空英語教學(xué)專家、2位在線教學(xué)平臺(tái)運(yùn)行經(jīng)理、1位航空英語語音識(shí)別APP公司語音識(shí)別專家，基于混合式教學(xué)理論、ESP語音識(shí)別技術(shù)、智慧樹線上教學(xué)平臺(tái)以及教學(xué)評(píng)價(jià)理論，結(jié)合中國(guó)民航大學(xué)二年級(jí)飛行學(xué)員的學(xué)情分析，構(gòu)建了基于語音識(shí)別APP的混合式教學(xué)模式(如圖1所示)。混合式教學(xué)模式，依托智慧樹在線教育平臺(tái)、課堂教學(xué)和航空英語語音識(shí)別APP土星英語，融合傳統(tǒng)線下教學(xué)和新技術(shù)背景下的線上教學(xué)優(yōu)勢(shì)。

圖1 線上線下結(jié)合的混合式教學(xué)模式

基于語音識(shí)別APP的混合式教學(xué)模式和傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式均遵循相同的教學(xué)規(guī)律和學(xué)習(xí)規(guī)律，其主要的區(qū)別在于，傳統(tǒng)教學(xué)模式集中在課堂學(xué)習(xí)，以教師授課為中心，而新型混合式教學(xué)模式以學(xué)生為中心，注重課前線上自主學(xué)習(xí)，課堂教師指導(dǎo)學(xué)習(xí)，課后APP鞏固練習(xí)和糾正，并引入了多元評(píng)價(jià)體系。課程的多元評(píng)價(jià)基于3個(gè)部分的數(shù)據(jù)：智慧樹平臺(tái)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)(如學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)次數(shù)、教學(xué)視頻彈題完成情況和章節(jié)測(cè)試成績(jī)等)、教師評(píng)價(jià)(包括課程隨堂測(cè)試和集中聽說能力測(cè)評(píng))和語音識(shí)別APP數(shù)據(jù)(如跟讀次數(shù)和跟讀正確率等)。混合式教學(xué)模式的實(shí)施主要分為課前、課中和課后三個(gè)階段，分別基于智慧樹平臺(tái)、課堂教學(xué)和語音識(shí)別APP來進(jìn)行。

課前，教師在智慧樹平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)資源包括本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)、5-15分鐘左右的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)視頻、課堂測(cè)試、練習(xí)、思考問題和課后作業(yè)，同時(shí)規(guī)定學(xué)習(xí)時(shí)間節(jié)點(diǎn)和作業(yè)提交時(shí)間節(jié)點(diǎn)。學(xué)生根據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，完成視頻學(xué)習(xí)、測(cè)試、練習(xí)、思考問題并在平臺(tái)提交作業(yè)，在論壇提出問題。課中，教師在教室進(jìn)行授課，對(duì)于知識(shí)點(diǎn)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行串講，組織學(xué)生針對(duì)相關(guān)話題和案例進(jìn)行討論，并對(duì)于學(xué)生提出的問題進(jìn)行針對(duì)性講解。課后，學(xué)生利用具備航空英語語音識(shí)別功能的手機(jī)APP練習(xí)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，完成跟讀-評(píng)價(jià)-糾正的過程。如果學(xué)生多次練習(xí)后評(píng)分仍然不及格，學(xué)生需要返回智慧樹平臺(tái)重新學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)視頻，教師可根據(jù)學(xué)生后臺(tái)的數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)行輔導(dǎo)和督促。

同時(shí)，語音識(shí)別APP后臺(tái)會(huì)統(tǒng)計(jì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。針對(duì)飛行員陸空通話英語課程涉及的605個(gè)語言知識(shí)點(diǎn)，APP后臺(tái)對(duì)于學(xué)生的練習(xí)次數(shù)和評(píng)分過低次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(如圖2所示)。基于該數(shù)據(jù)，教師可以了解學(xué)生的練習(xí)情況，同時(shí)對(duì)評(píng)分次數(shù)過低的知識(shí)點(diǎn)可以進(jìn)行針對(duì)性講解，亦可對(duì)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行監(jiān)控，了解學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)掌握薄弱環(huán)節(jié)，為學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化輔導(dǎo)。同時(shí)，利用圖中的多元評(píng)價(jià)體系，課程的教學(xué)評(píng)價(jià)有條件從終結(jié)性評(píng)價(jià)向形成性評(píng)價(jià)過渡。

圖2 知識(shí)點(diǎn)練習(xí)次數(shù)和評(píng)分過低次數(shù)

三、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和效果分析

(一)研究問題

基于語音識(shí)別APP的混合式教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生航空英語測(cè)試成績(jī)的影響。

(二)實(shí)驗(yàn)對(duì)象

研究以中國(guó)民航大學(xué)60名大學(xué)二年級(jí)的飛行技術(shù)專業(yè)學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生的教育背景基本相同，學(xué)習(xí)和認(rèn)知能力基本一致，均完成了一年的飛行基礎(chǔ)陸空通話課程學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)陸空通話成績(jī)無顯著差異(如表1所示，P=0.135)。實(shí)驗(yàn)將學(xué)員分為A組和B組，A組為實(shí)驗(yàn)組，B組為對(duì)照組，每組30人。

(三)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

教學(xué)時(shí)長(zhǎng)為18周，每周3學(xué)時(shí)，兩組學(xué)生均使用《PEPEC中國(guó)民航飛行員英語考試900句》為教材。課題組基于中國(guó)民航飛行人員英語語言能力考試系統(tǒng)Pilots’ English Proficiency Examination of CAAC，即PEPEC 4級(jí)考試語句復(fù)誦部分考試大綱要求〔9〕，將教材內(nèi)容細(xì)化為605個(gè)知識(shí)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)組采用在智慧樹平臺(tái)、課堂授課和語音識(shí)別APP的混合式教學(xué)模式教學(xué)(如圖1)，對(duì)照組采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)的其他方面，兩個(gè)班盡可能保持一致。

(四)測(cè)量工具

在完成18周的教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，使用中國(guó)民航飛行人員英語語言能力考試系統(tǒng)(PEPEC)測(cè)試的語句復(fù)誦部分對(duì)于被試者進(jìn)行陸空通話英語能力的測(cè)量。

PEPEC測(cè)試是我國(guó)民航局結(jié)合國(guó)內(nèi)多年飛行員專業(yè)英語測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)國(guó)際民航組織附件1和《國(guó)際民航組織語言能力要求實(shí)施手冊(cè)》(Doc.9835)的要求開發(fā)的一套專門用途英語考試系統(tǒng)，側(cè)重被試者職業(yè)英語的測(cè)試，旨在測(cè)試飛行員在一線運(yùn)行中所需的語言能力〔10〕。陸空通話英語能力是測(cè)試的主要內(nèi)容之一。《PEPEC中國(guó)民航飛行員英語考試900句》是中國(guó)民航飛行人員英語語言能力考試語句復(fù)誦部分的考試題庫〔11〕。因此，實(shí)驗(yàn)的測(cè)量工具采取中國(guó)民航飛行人員英語語言能力考試模擬系統(tǒng)進(jìn)行，聘請(qǐng)具有局方認(rèn)證評(píng)分員資質(zhì)的教師對(duì)學(xué)生的陸空通話英語能力進(jìn)行評(píng)分〔12〕。課題組將陸空通話英語知識(shí)點(diǎn)(按照PEPEC4級(jí)，即工作級(jí)要求)進(jìn)行分類，從基本管制通話能力、機(jī)場(chǎng)管制通話能力、進(jìn)近管制通話能力、區(qū)域管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關(guān)通話能力和其他情況通話能力進(jìn)行測(cè)試和評(píng)分(每項(xiàng)滿分為10分)。

(五)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集和分析

在實(shí)驗(yàn)開始前，利用SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，對(duì)于60名被試的基礎(chǔ)陸空通話課程成績(jī)進(jìn)行了獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果顯示，學(xué)生的基礎(chǔ)陸空通話課程成績(jī)，在統(tǒng)計(jì)學(xué)上均不存在顯著差異(p>0.05)，說明兩個(gè)班在實(shí)驗(yàn)前的初始條件是基本相同的，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組具有可比性，如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組實(shí)驗(yàn)前基礎(chǔ)陸空通話課程成績(jī)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

在完成18周的教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，利用中國(guó)民航飛行人員英語語言能力考試系統(tǒng)對(duì)飛行員的陸空通話英語能力進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試完成后，成績(jī)由評(píng)分員評(píng)出，后臺(tái)計(jì)算被試各個(gè)模塊的成績(jī)，并使用SPSS軟件對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

如表2所示，在完成18周的教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，對(duì)60名同學(xué)分7個(gè)方面進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)組的PEPEC成績(jī)均值在基本管制通話能力、機(jī)場(chǎng)管制通話能力、進(jìn)近管制通話能力、區(qū)域管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關(guān)通話能力和其他情況通話能力方面均高于對(duì)照組。成績(jī)?cè)诨竟苤仆ㄔ捘芰ΑC(jī)場(chǎng)管制通話能力、進(jìn)近管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關(guān)通話能力和其他情況通話能力方面均存在顯著差異(p<0.05)，但在區(qū)域管制通話能力方面差異不存在顯著性(p>0.05)。可以認(rèn)為基于語音識(shí)別APP的航空英語混合式教學(xué)模式有利于飛行技術(shù)專業(yè)學(xué)生陸空通話英語成績(jī)的提高。

表2 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組實(shí)驗(yàn)后PEPEC成績(jī)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)

四、對(duì)教學(xué)的啟示

航空英語混合式教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式“以教師為中心”的授課方式，完成了課程航空陸空通話知識(shí)傳授、航空英語能力培養(yǎng)(以聽說能力為主)和當(dāng)代民航價(jià)值塑造“三位一體”的教學(xué)要求。智慧樹線上教學(xué)平臺(tái)幫助學(xué)生在課前進(jìn)行有效預(yù)習(xí)和完成教師通過智慧樹平臺(tái)發(fā)布的課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解、練習(xí)、測(cè)試等，同時(shí)教師能夠通過線上平臺(tái)對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)時(shí)間和效果進(jìn)行監(jiān)控，該部分將成為學(xué)生課程結(jié)課成績(jī)的一部分，從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分的課前預(yù)習(xí)。在充分預(yù)習(xí)的情況下，教師的課堂教學(xué)效果和課堂討論的深度得以提升。

課堂教學(xué)從“低階”的教師單純知識(shí)點(diǎn)講解，升級(jí)為“高階”的能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造。學(xué)生充分的課前預(yù)習(xí)，使得課堂教學(xué)從低難度教學(xué)任務(wù)講解向“高階”能力培養(yǎng)過渡成為可能。教師在課堂組織相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的課堂討論和小組任務(wù)展示，課前充分預(yù)習(xí)使得討論的深度和任務(wù)的完成效果均有顯著提升。混合式教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)教學(xué)的瓶頸，從“以教師教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生學(xué)為中心”。同時(shí)，基于語音識(shí)別APP的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，教師在課堂教學(xué)中可以為不同的學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)和輔導(dǎo)。

多元綜合評(píng)價(jià)體系的建立是混合式教學(xué)模式的主要特點(diǎn)。混合式教學(xué)模式結(jié)合智慧樹平臺(tái)數(shù)據(jù)、教師課堂教學(xué)評(píng)價(jià)和語音識(shí)別APP評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生的綜合能力給出評(píng)價(jià)。語音識(shí)別APP是混合式教學(xué)模式的核心內(nèi)容之一。語音識(shí)別APP作為自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況給出評(píng)分，且可持續(xù)多次給出較為準(zhǔn)確的評(píng)分，一定程度上替代了教師的角色，緩解在飛行技術(shù)專業(yè)學(xué)生人數(shù)激增情況下大班授課中教學(xué)評(píng)價(jià)不足的矛盾。同時(shí)，語音識(shí)別自動(dòng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的限制，可以在教學(xué)的各階段對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行反饋和評(píng)價(jià)。語音識(shí)別APP同時(shí)促進(jìn)了航空英語學(xué)習(xí)的自主性和個(gè)性化。APP的后臺(tái)數(shù)據(jù)，如學(xué)生的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的練習(xí)次數(shù)、學(xué)習(xí)時(shí)間和正確率可作為學(xué)生課程總評(píng)成績(jī)的一部分。同時(shí)，針對(duì)每個(gè)學(xué)生錯(cuò)誤率較高的知識(shí)點(diǎn)，教師總結(jié)其錯(cuò)誤原因，可為學(xué)生制定個(gè)體化的輔導(dǎo)方案。基于語音識(shí)別APP的航空英語混合式教學(xué)模式結(jié)合了智慧樹平臺(tái)、語音識(shí)別手機(jī)APP和傳統(tǒng)教室授課的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生基本管制通話能力、機(jī)場(chǎng)管制通話能力、進(jìn)近管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關(guān)通話能力和其他情況通話能力培養(yǎng)均有促進(jìn)作用。