基于人工智能技術(shù)的外語(yǔ)教育互動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：許蒙坤（1991-），男，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師。研究方向?yàn)橥庹Z(yǔ)教育技術(shù)。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.16.015

摘" 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，人工智能正在逐步改變外語(yǔ)教育的面貌，提供更為高效、個(gè)性化和智能化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有外語(yǔ)教育現(xiàn)狀的分析，結(jié)合人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，提出一種智能教育、互動(dòng)學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)分析功能的外語(yǔ)教育互動(dòng)平臺(tái)。該平臺(tái)利用自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源推薦、智能化的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃及實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)反饋。通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用與效果評(píng)估，驗(yàn)證平臺(tái)在外語(yǔ)教育中的有效性，并收集用戶(hù)反饋以指導(dǎo)平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)化。研究成果豐富外語(yǔ)教育的理論與實(shí)踐，也為未來(lái)的外語(yǔ)教育技術(shù)改革提供新的思路與方向。

關(guān)鍵詞：外語(yǔ)教育；互動(dòng)平臺(tái)；自然語(yǔ)言處理；機(jī)器學(xué)習(xí)；個(gè)性化推薦

中圖分類(lèi)號(hào)：TP18" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）16-0066-04

Abstract： With the continuous progress of science and technology， artificial intelligence is gradually changing the face of foreign language education to provide a more efficient， personalized and intelligent learning experience. Based on the analysis of the current situation of foreign language education and the development trend of artificial intelligence technology， this paper puts forward an interactive platform for foreign language education with the functions of intelligent education， interactive learning and data analysis. The platform uses artificial intelligence technologies such as natural language processing and machine learning to achieve personalized learning resource recommendation， intelligent learning path planning and real-time learning feedback. Through practical application and effect evaluation， the effectiveness of the platform in foreign language education is verified， and user feedback is collected to guide the further optimization of the platform. The research results not only enrich the theory and practice of foreign language education， but also provide new ideas and directions for the technological reform of foreign language education in the future.

Keywords： foreign language education; interactive platform; natural language processing; machine learning; personalized recommendation

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，外語(yǔ)教育將更加智能化和個(gè)性化。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以與人工智能相結(jié)合，為學(xué)生提供更為沉浸式的語(yǔ)言學(xué)習(xí)環(huán)境；智能語(yǔ)音助手和在線學(xué)習(xí)平臺(tái)可以為學(xué)生提供隨時(shí)隨地的學(xué)習(xí)支持；而智能評(píng)估系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的全面、客觀評(píng)價(jià)。

莫才蓮等[1]采用文獻(xiàn)分析法，首先對(duì)人工智能，人工智能教育進(jìn)行了解析。從教育技術(shù)學(xué)所受到的3個(gè)方面影響進(jìn)行了闡述，分別是具體的應(yīng)用——微課，遠(yuǎn)程教育課程，并對(duì)教育技術(shù)學(xué)與人工智能的融合進(jìn)行展望。楊凱鴿等[2]從人工智能與教育的相關(guān)理論層面研究出發(fā)，并結(jié)合人工智能在智能教學(xué)系統(tǒng)、個(gè)性化學(xué)習(xí)及教育機(jī)器人方面的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀，從學(xué)校、教師、學(xué)生3個(gè)方面對(duì)將來(lái)人工智能教育的發(fā)展提出展望，為教育的發(fā)展提供一定參考。畢馬威[3]結(jié)合市場(chǎng)觀察，從技術(shù)變革、應(yīng)用創(chuàng)新、安全治理、生態(tài)協(xié)同等維度，前瞻預(yù)測(cè)人工智能產(chǎn)業(yè)未來(lái)趨勢(shì)，并深度剖析其發(fā)展情況與核心驅(qū)動(dòng)力，以期為人工智能產(chǎn)業(yè)界帶來(lái)啟發(fā)。馮瑞佳等[4]探討了基于人工智能的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用。分析了傳統(tǒng)入侵檢測(cè)系統(tǒng)和惡意代碼檢測(cè)方法的局限性。基于機(jī)器學(xué)習(xí)和行為分析的入侵檢測(cè)技術(shù)，以及基于深度學(xué)習(xí)和行為分析的惡意代碼檢測(cè)技術(shù)。討論了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攻擊響應(yīng)存在的問(wèn)題，并探討了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自然語(yǔ)言處理的網(wǎng)絡(luò)攻擊響應(yīng)技術(shù)。總結(jié)了人工智能在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用中的重要性和未來(lái)發(fā)展方向。

人工智能可以通過(guò)自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生語(yǔ)言學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)分析和個(gè)性化指導(dǎo)。通過(guò)大數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建，人工智能可以針對(duì)每個(gè)學(xué)生的語(yǔ)言水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格和興趣偏好，提供定制化的學(xué)習(xí)資源和路徑，從而提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。人工智能雖然在外語(yǔ)教育中具有巨大的應(yīng)用潛力，但并不能完全取代教師的作用[5-6]。教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨文化交際能力等方面仍具有不可替代的作用。因此，未來(lái)的外語(yǔ)教育應(yīng)充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)注重教師的角色和價(jià)值，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同，共同推動(dòng)外語(yǔ)教育的發(fā)展。

1" 相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)

1.1" 人工智能的基本概念

人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI）是一門(mén)新興的技術(shù)科學(xué)，旨在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用能夠模擬、延伸和擴(kuò)展人類(lèi)智能的理論、方法和技術(shù)，包括機(jī)器人、自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音、圖像識(shí)別和專(zhuān)家系統(tǒng)等。其是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，涉及多個(gè)學(xué)科的理論，其最終目標(biāo)是讓機(jī)器能夠像人一樣思考、決策和行動(dòng)，甚至在某些方面超越人類(lèi)的智能。人工智能的基礎(chǔ)涵蓋了哲學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、控制論和語(yǔ)言學(xué)等學(xué)科。其試圖理解和模擬人類(lèi)的意識(shí)、思維過(guò)程，從而創(chuàng)造出能夠做出類(lèi)似人類(lèi)智力反應(yīng)的智能機(jī)器。這種機(jī)器不僅具備快速計(jì)算、記憶存儲(chǔ)的能力，還能進(jìn)行感知（如聽(tīng)、說(shuō)、看和認(rèn)等感知智能），更重要的是能夠進(jìn)行邏輯推理、知識(shí)理解、決策思考等高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)。

1.2" 外語(yǔ)教育技術(shù)現(xiàn)狀

在教學(xué)硬件方面，許多外語(yǔ)教育機(jī)構(gòu)都配備了先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備，如數(shù)字式語(yǔ)音室、音像編輯室、衛(wèi)星接收天線和演播室等，為外語(yǔ)教學(xué)提供了良好的硬件支持。同時(shí)，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)外語(yǔ)教學(xué)也逐漸成為一種趨勢(shì)，變革了傳統(tǒng)教學(xué)模式，為學(xué)生提供了更為靈活和便捷的學(xué)習(xí)方式。其次，在教學(xué)資源方面，外語(yǔ)教育不再局限于傳統(tǒng)的教材和課堂教學(xué)，而是通過(guò)各種在線課程、學(xué)習(xí)平臺(tái)和多媒體資源，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享和優(yōu)化配置。這些資源不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。外語(yǔ)教育需要繼續(xù)深化改革和創(chuàng)新。

1.3" 互動(dòng)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)

互動(dòng)學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)涵蓋了多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，為外語(yǔ)教育技術(shù)互動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐提供了全面的指導(dǎo)。這些理論不僅解釋了互動(dòng)學(xué)習(xí)的必要性和可能性，還為平臺(tái)的設(shè)計(jì)者提供了具體的策略和方法，以?xún)?yōu)化學(xué)習(xí)體驗(yàn)和提高學(xué)習(xí)效果。主要包括建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、社會(huì)互動(dòng)理論、認(rèn)知心理學(xué)理論和人本主義學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)建構(gòu)的過(guò)程；社會(huì)互動(dòng)理論關(guān)注個(gè)體在社會(huì)環(huán)境中與他人的相互作用和影響。認(rèn)知心理學(xué)理論關(guān)注個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。人本主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的情感、態(tài)度和價(jià)值觀在學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要性。

2" 基于人工智能技術(shù)的外語(yǔ)教育互動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1" 平臺(tái)需求分析

在構(gòu)建基于人工智能技術(shù)的外語(yǔ)教育技術(shù)互動(dòng)平臺(tái)時(shí)，進(jìn)行平臺(tái)需求分析是至關(guān)重要的。需求分析是確保平臺(tái)能夠滿(mǎn)足用戶(hù)期望、解決實(shí)際問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化的關(guān)鍵步驟。

2.1.1" 用戶(hù)需求分析

一是學(xué)習(xí)需求。用戶(hù)希望通過(guò)平臺(tái)提升外語(yǔ)水平，包括聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)等各方面能力。用戶(hù)更期望平臺(tái)能提供豐富的學(xué)習(xí)資源，如課程視頻、聽(tīng)力材料、閱讀材料等，以及個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和進(jìn)度安排。二是互動(dòng)需求。用戶(hù)渴望與其他學(xué)習(xí)者、教師進(jìn)行互動(dòng)交流，以提高學(xué)習(xí)效果。平臺(tái)能提供實(shí)時(shí)在線交流功能，如語(yǔ)音聊天、小組討論等，以及支持師生之間的即時(shí)反饋和答疑。三是技術(shù)需求。用戶(hù)希望平臺(tái)操作簡(jiǎn)便、界面友好，并能兼容多種設(shè)備和操作系統(tǒng)。同時(shí)，期望平臺(tái)能提供穩(wěn)定、高效的運(yùn)行體驗(yàn)，避免卡頓、崩潰等問(wèn)題。

2.1.2" 功能需求分析

功能需求主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。一是教學(xué)資源管理功能。平臺(tái)應(yīng)能夠整合和管理各類(lèi)外語(yǔ)教學(xué)資源，包括課程視頻、音頻、文本等，以便用戶(hù)能夠方便地獲取所需學(xué)習(xí)資源。二是個(gè)性化學(xué)習(xí)推薦功能。基于用戶(hù)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和偏好，平臺(tái)應(yīng)能夠?yàn)橛脩?hù)推薦合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容和路徑，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)。三是互動(dòng)交流功能。平臺(tái)應(yīng)提供實(shí)時(shí)在線交流功能，支持用戶(hù)之間的語(yǔ)音、文字交流，以及師生之間的即時(shí)反饋和答疑。四是學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤與評(píng)估功能。平臺(tái)應(yīng)能夠記錄用戶(hù)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成績(jī)，提供學(xué)習(xí)報(bào)告和評(píng)估建議，幫助用戶(hù)了解自己的學(xué)習(xí)狀況并進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3" 性能需求分析

一是系統(tǒng)穩(wěn)定性。平臺(tái)應(yīng)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，避免在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障或崩潰。二是數(shù)據(jù)安全性。用戶(hù)數(shù)據(jù)是平臺(tái)的核心資產(chǎn)，平臺(tái)應(yīng)采取有效措施保護(hù)用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。三是可擴(kuò)展性。隨著用戶(hù)數(shù)量和需求的不斷增長(zhǎng)，平臺(tái)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性，以便應(yīng)對(duì)未來(lái)的發(fā)展需求。

2.2" 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1" 總體架構(gòu)

基于人工智能技術(shù)的外語(yǔ)教育技術(shù)互動(dòng)平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，需要綜合考慮技術(shù)、教學(xué)和用戶(hù)體驗(yàn)等多方面因素。通過(guò)合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，可以打造出一個(gè)高效、安全、易用的外語(yǔ)教育技術(shù)互動(dòng)平臺(tái)。在整個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，安全和性能是2個(gè)不可忽視的因素。平臺(tái)應(yīng)采用先進(jìn)的安全技術(shù)和措施，確保用戶(hù)數(shù)據(jù)的安全和隱私；同時(shí)，通過(guò)合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，保證平臺(tái)的高性能和穩(wěn)定性。

平臺(tái)采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶(hù)層。這種設(shè)計(jì)方式使得平臺(tái)具有更好的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和靈活性。如圖1所示。

圖1" 平臺(tái)總體架構(gòu)

2.2.2" 數(shù)據(jù)架構(gòu)

數(shù)據(jù)層采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和緩存系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的高可用性和一致性。同時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合和挖掘，為智能推薦、學(xué)習(xí)分析等功能提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理平臺(tái)所需的各種數(shù)據(jù)資源，包括用戶(hù)信息、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)進(jìn)度和交互記錄等。采用分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，同時(shí)提供高效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和處理能力。如圖2所示。

圖2" 數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.3" 功能模塊和服務(wù)層

功能模塊主要包括5個(gè)模塊設(shè)計(jì)，主要表現(xiàn)為：一是用戶(hù)管理模塊。負(fù)責(zé)用戶(hù)注冊(cè)、登錄、權(quán)限管理等基礎(chǔ)功能，確保平臺(tái)的安全性。二是學(xué)習(xí)資源管理模塊。整合和管理各類(lèi)外語(yǔ)學(xué)習(xí)資源，包括課程視頻、音頻、文本等，提供資源的上傳、下載、編輯等功能。三是智能推薦模塊。基于用戶(hù)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和偏好，利用人工智能算法為用戶(hù)提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源推薦。四是學(xué)習(xí)分析模塊。實(shí)時(shí)跟蹤和分析用戶(hù)的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成績(jī)，生成學(xué)習(xí)報(bào)告和評(píng)估建議，幫助用戶(hù)了解自己的學(xué)習(xí)狀況。五是互動(dòng)交流模塊。提供實(shí)時(shí)在線交流功能，支持用戶(hù)之間的語(yǔ)音、文字交流，以及師生之間的即時(shí)反饋和答疑。

服務(wù)層是平臺(tái)的核心部分，包含了一系列為應(yīng)用層提供支撐的服務(wù)組件（這些服務(wù)組件包括但不限于），見(jiàn)表1。

表1" 服務(wù)模塊

2.2.4" 應(yīng)用層設(shè)計(jì)

應(yīng)用層是平臺(tái)與用戶(hù)直接交互的部分，主要包括學(xué)習(xí)界面、互動(dòng)界面和管理界面。這些界面應(yīng)具有直觀友好的操作體驗(yàn)，能夠充分滿(mǎn)足用戶(hù)的學(xué)習(xí)和交流需求。如圖3所示。

圖3" 應(yīng)用層設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)界面主要是展示學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)進(jìn)度和評(píng)估結(jié)果，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和進(jìn)度安排。互動(dòng)界面是支持用戶(hù)之間的實(shí)時(shí)交流，包括語(yǔ)音聊天、小組討論等功能。管理界面為管理員提供用戶(hù)管理、資源管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。

2.3" 人工智能技術(shù)應(yīng)用

人工智能技術(shù)的應(yīng)用為外語(yǔ)教育帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。通過(guò)充分利用這些技術(shù)，我們可以為學(xué)生創(chuàng)造更加高效、有趣和個(gè)性化的外語(yǔ)學(xué)習(xí)環(huán)境，推動(dòng)外語(yǔ)教育的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。

智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)如iTEST、iWrite等，以及批改網(wǎng)等外語(yǔ)教學(xué)智能測(cè)評(píng)工具，能夠利用“機(jī)器批改結(jié)合人工批改”的模式，對(duì)學(xué)生的外語(yǔ)作文進(jìn)行評(píng)閱。這不僅提高了批改的效率，還使得評(píng)價(jià)更加精準(zhǔn)和客觀。深度學(xué)習(xí)技術(shù)在外語(yǔ)學(xué)習(xí)中也發(fā)揮了重要作用。通過(guò)模擬人腦的學(xué)習(xí)過(guò)程，深度學(xué)習(xí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界大量數(shù)據(jù)的抽象表達(dá)，從而幫助學(xué)生更好地理解和運(yùn)用外語(yǔ)知識(shí)。此外，人工智能技術(shù)還提供了豐富的互動(dòng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別和評(píng)價(jià)技術(shù)，學(xué)生可以與計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，練習(xí)和提高語(yǔ)言能力。同時(shí)，一些智能化產(chǎn)品如“小度”“小愛(ài)同學(xué)”等，為學(xué)生提供了多元化的學(xué)習(xí)方式和途徑，使得外語(yǔ)學(xué)習(xí)更加生動(dòng)有趣。在教學(xué)方式上，人工智能技術(shù)使得外語(yǔ)教學(xué)從傳統(tǒng)的以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心。教師可以利用人工智能技術(shù)，根據(jù)學(xué)生的個(gè)體差異和學(xué)習(xí)需求，進(jìn)行個(gè)性化的教學(xué)設(shè)計(jì)和輔導(dǎo)，從而提高教學(xué)效果。人工智能技術(shù)還可以綜合處理音頻、視頻、圖像等多媒體信息，為學(xué)生提供真實(shí)的語(yǔ)境學(xué)習(xí)體驗(yàn)。例如，一些應(yīng)用如英語(yǔ)趣配音、少兒趣配音等，利用人工智能技術(shù)為學(xué)生提供配音資料和打分指導(dǎo)，使得學(xué)生在實(shí)踐中提高外語(yǔ)水平。

3" 結(jié)束語(yǔ)

人工智能技術(shù)在外語(yǔ)教育中的應(yīng)用正日益深入，為高校帶來(lái)了前所未有的教學(xué)變革。從智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)的精準(zhǔn)反饋，到深度學(xué)習(xí)技術(shù)的知識(shí)抽象，再到互動(dòng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的豐富多樣，人工智能正逐步改變著外語(yǔ)教育的面貌，使得學(xué)習(xí)更加高效、有趣和個(gè)性化。人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，涵蓋了從交通運(yùn)輸?shù)结t(yī)療保健，從商業(yè)服務(wù)到游戲娛樂(lè)等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，人工智能將在未來(lái)發(fā)揮更大的作用，為人類(lèi)的生活和工作帶來(lái)更多便利和效益。

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