中國民航飛行英語AI一體化教學模式研究

魏 琛，邢 達

（中國民航大學飛行分校 天津 301500）

飛行英語在國際航運中應用普遍，將人工智能、大數據技術充分應用到飛行英語教學中，通過AI技術有效分析學生知識薄弱點，可快速提升學生英語學業水平及對應等級考試通過率，同時可以為飛行英語教學改革從教學內容、教學方式、評估方式上提供一系列技術支持。

1 飛行英語的特點及重要性

隨著教育全球化的發展，課程設計與建設的與時俱進越來越重要。民航飛行英語是國際民航組織的官方工作語言，屬于專門用途英語（English for Specific Purposes，ESP），針對性與專業性要求高，內容與飛行專業息息相關，對整體行業的知識儲備有較高的要求［1］。國際民航組織通過對多年來發生的災難性事件進行分析發現，一部分飛行事故產生的原因是飛行員和管制員的英語語言運用能力差［2］，所以航空飛行英語的教學效果直接影響著飛行專業畢業生未來的工作生命周期及飛行安全。同時，飛行英語應用性強，相關課程設計及建設也更加注重應用，飛行英語教學需實施以國際化課程為導向的一體化教學模式［3］。

2 飛行英語AI一體化教學思路

為全面保證中國民航飛行英語教學的質量，培養具有國際視野的高素質應用型人才，以及充分提升英語教學的信息化水平，利用人工智能技術收集實用化資源，提升校本教材的內容和質量，構建符合各專業、教學班實際情況的個性化教學方案。借助機器顧問式的教學平臺改變教師教學方式，利用人工智能防舞弊考試系統提供常態化的終結性評估數據，靈活匹配日常教學訓練內容；借助一體化教學平臺實現內部各模塊數據共享互通，不斷創造新的應用價值，幫助教學管理者實時了解學生的學習效果和老師的教學效果，從而客觀靈活地制定教學政策。同時，安裝相應語音測試及飛行專業英語考試系統用于機考，考教分離，與行業證照考試對標，實現考試方式的現代化改革；編輯具有各類ESP專業特色的教學內容，促進英語教學向校本化、實用化、層次化方向發展。

3 飛行英語AI一體化模型設計思路

平臺整體采用云端部署方式，提供安全、穩定、高效的一體化英語教學服務。AI一體化物理架構如圖1 所示。

圖1 AI一體化物理架構圖Fig.1 AI integrated physical architecture

首先將教學平臺所有模塊拆分為2 組，每組配1 個服務器集群，各模塊共享服務器資源，以最大程度地利用各服務器，同時可承載較大的用戶量。

在各集群內部，應用服務器至少提供2 臺，以確保服務的穩定、高效；數據庫采用云數據庫RDS（Relational Database Service），以確保歸檔數據的安全、可靠；緩存采用分布式云緩存Redis，以確保業務數據的安全、高效；文件存儲采用對象存儲OBS（Optical Burst Switching），以確保資源（試題、試卷、素材等）的安全存儲及高速訪問。各組件之間通過內網訪問，各模塊與外部通過負載均衡器建立連接，以確保各項服務的高效和穩定。

3.1 飛行英語AI教學平臺

飛行英語AI教學平臺基于人工智能技術構建海量數字化資源庫，為師生提供集課前、課中、課后教學活動于一體的工作平臺，包括課前教師備課、課中多媒體課件講演、課后學生作業、自主學習、系統自動評閱等，同時對整體的教學過程進行數字化質量評估。

3.1.1 AI課件制作系統

支持導入任何一篇英語原文，可快速生成一份多媒體課件。

3.1.2 AI講評報告制作系統

通過采集學生的考試、作業、認知圖譜等信息，快速生成針對學生薄弱點、錯題等問題的講評報告，講評報告包括薄弱知識點學習課件和某考試目標下的拓展訓練。

3.1.3 多媒體課件講演系統

生成的課件可與多媒體教學軟件無縫對接，或下載到本地用于課堂教學。

3.1.4 AI作業布置、跟蹤及作答系統

根據教學的要求及學生的疑難點，結合原文的主題、生詞等信息，快速智能推薦試題，生成課前預習或課后作業，并直接發布給既定班級。學生可在線或離線完成教師布置的作業，支持書寫和口語2 種作答方式；教師可實時跟蹤查看學生作業完成進度。

3.1.5 學生作答AI評估系統

可進行所有題型的智能評閱，評閱后自動生成班級成績分析報表。根據學生作答結果，智能分析及顯示學生認知指數，并自動生成錯題講評報告。

3.1.6 學生自學系統

提供多種自主學習模式，并自動分析素材或試題中的生詞，提供知識點課件，輔助學生進行疑難點或新知識點的學習。

3.1.7 教學質量數字化評估系統

在教學過程中，可實時分析學生認知圖譜，并正確找到其學習的薄弱點；可分析教學所用的任何一個教案、素材、作業、試卷等的質量指標。

3.2 飛行英語AI試卷制作系統

基于人工智能技術構建飛行技術相關數字化資源庫，為師生提供AI 試卷制作服務，包括學業測試AI 出卷、水平模擬考試AI出卷、課后作業AI生成、隨堂測試AI出卷等。

3.2.1 考試目標選定系統

可將一篇課文、一本教材、多篇資料等導入，系統自主分析出其知識點范圍；同時，用戶可以選擇飛行英語、PEPEC、大學英語四六級、專業四八級、考研英語、托福、雅思等其中一個水平考試目標，自動劃定歷年考試范圍及要求，并形成測試知識譜。

3.2.2 試卷模板選用

提供隨堂測試、單元測試、期中期末考試等各類學業測試模板和飛行英語、PEPEC、大學英語四六級、專業四八級、考研英語、托福、雅思等大學水平考試的試卷模板，教師可微調模板內的試卷難度、試卷份數、題型題量、試題分值、多份試卷試題重復率等參數，也支持教師自主新建試卷模板。

3.2.3 AI試卷生成

基于測試知識圖譜，結合選定的考試模板，在1～2 min內自動生成一份或多份同步課堂教學內容或考試目標的試卷。同時，試卷可導出PDF文件供線下應用，或保存至“我的試卷庫”線上應用。

3.2.4 試卷人工審核及AI優化系統

支持教師對系統生成的試卷進行審核、編輯，可將不合適的試題更換為同難度、與考核知識點一致的內容。

3.2.5 試卷質量數字化評估

可視化展示每份試卷的知識點覆蓋度、有效度、難度、區分度等質量指標，制作多份試卷時，保證每份試卷之間的知識點覆蓋率一致、難度一致、區分度一致。

3.3 飛行英語AI防舞弊考試功能

基于人工智能技術構建的海量數字化資源庫，依托大數據分析和智能反舞弊技術，為學校提供各類考試服務，真正實現以考促學、以考替學。

3.3.1 AI套卷制作系統

實現教師隨機設定教學內容，計算機自動分析考試知識點，并根據學生群體的知識點掌握情況，基于海量數字化題庫，智能生成一考多卷（3～9 份）的功能。

3.3.2 智能化考務管理系統

實現計算機智能排考、一鍵發布考務、考試實時跟蹤、遠程無感巡考等功能；學生可通過電腦或移動端APP智能預約，支持成績管理（調整、發布、導出）、查詢等功能；支持考場實現遠程物聯網管控功能。

3.3.3 智能反舞弊系統

通過考前人臉認證、智能分配試卷、考中攝像頭全程監控、疑似舞弊判別，實現自動監考功能；支持考后作答雷同判定功能。

3.3.4 智能評閱系統

實現對學生線上作答及答題卡作答的主客觀題機器評閱功能。

3.3.5 考評報告AI生成系統

實現根據考試成績分布及學生錯題情況生成講評報告的功能，包括成績分析報告及試題作答分析報告。

3.4 學校基礎信息管理系統

實現對學生、教師個人用戶信息的管理和對學校考場信息的管理，可對接學校教務系統，如圖2 所示。

圖2 AI一體化英語教學云平臺界面Fig.2 AI integrated English teaching cloud platform interface

4 AI一體化系統數據庫設計

數據庫根據各功能模塊進行設計，具體包括用戶基礎信息數據庫、資源數據庫（含試題、試卷、素材、知識點等）、教材編輯數據庫、試卷制作數據庫、考試系統數據庫、自學及作業系統數據庫、大數據認知評估數據庫、大數據評閱中心數據庫等。各數據庫相互獨立，數據庫訪問賬號各不相同、互不影響。

4.1 基礎信息數據庫

負責錄入用戶（學生、教師、領導等）的基礎信息管理和維護，如賬號、密碼、教學班信息、任課教師等，主要核心數據如表1 所示。

表1 基礎信息核心數據表Tab.1 Core data table for basic information

4.2 資源數據庫

配合文件存儲機構（OBS）存儲各類資源基礎數據，包括試題、試卷、素材、知識點等，如表2 所示。

表2 資源數據庫表Tab.2 Resource database table

4.3 教材編輯數據庫

緩存、存儲教師制作的教材及相關數據，如表3所示。

表3 教材編輯數據庫表Tab.3 Textbook editing database table

4.4 試卷制作數據庫

緩存、存儲教師制作的試卷、試卷包等數據，如表4 所示。

表4 試卷制作數據庫表Tab.4 Test paper making database table

4.5 考試系統數據庫

緩存、存儲學生考試相關數據，包括作答內容、批改結果、考試用時、是否疑似作弊等，如表5 所示。

表5 考試系統數據庫表Tab.5 Examination system database table

4.6 自學及作業系統數據庫

緩存、存儲課前、課堂、課后作業及其他自學模塊的學習、作答、批改結果等數據，如表6 所示。

4.7 大數據認知評估數據庫

緩存、存儲學生答題信息、認證分析、學習軌跡等數據，如表7 所示。

表7 認知評估數據庫表Tab.7 Cognitive assessment database table

4.8 大數據評閱中心數據庫

存儲的題目信息、各類推送數據、主觀題比對信息等如表8 所示。

表8 評閱中心數據庫表Tab.8 Review Center database table

5 結 語

飛行英語AI 教學一體化平臺的構建填補了我國民航飛行英語教學信息化的空白，平臺的先進性有目共睹。平臺建成后，相關人員（教師、學生、管理人員等）應盡快熟悉使用維護方法，并適時進行測試，以確保教學、練習、考試的正常運行，同時，該一體化平臺的內容也應不斷豐富完善［4］。飛行英語是需要學校、教師和學生共同努力學好的課程，在教學相長的過程中，既要想辦法提高學生的學習積極性，又要提高專業英語教師的教學水平及自身能力［5］，從而培養合格的飛行人員，更好地為我國的民航事業服務。■