基于人工智能的大学英语教学系统研究

【摘要】随着信息技术与英语课程的融合发展，人工智能技术应用于大学英语教学将为优化课程教学带来新的机遇，同时也将为英语学习提供一个新的智能化平台和个性化的环境。在信息技术快速发展的背景下，人工智能技术应用于大学英语教学是新时代的必然趋势。本文针对人工智能与英语教学的关系及如何设计基于人工智能的大学英语教学系统进行了探讨，以提高大学英语教学质量。

【关键词】人工智能;大学英语;教学系统

【作者简介】简丽丽（1986-），女，汉族，湖北襄阳人，武汉学院外国语学院，讲师，硕士，研究方向：翻译理论与实践、英语教学法。

【基金项目】本文系作者主持的湖北省教育厅哲学社会科学一般项目“人工智能技术在大学英语教学中的应用研究”（课题编号：Z2021006）的阶段性研究成果。

一、 研究的理论基础

在过去几十年里，ICT（信息和通信技术）的应用已经形成了CALL（计算机辅助语言教学）的领域。如果说CAI（计算机辅助教学）和CAL（计算机辅助学习）处理的是一般的教学和学习，那么CALL处理的是特殊的语言教学和学习。CALL特指在第二语言或外语的教学或学习中使用计算机。AIALL（人工智能辅助外语教学）是随着CALL的发展而发展的，是人工智能理论和技术应用于 CAI形成的智能计算机辅助教学系统。它必将为学生提供一个新型的学习环境，其将教学内容与教学策略分开，根据学生的认知模型提供信息，通过智能系统的搜索与推理，动态生成适合于个别化教学的内容与策略;通过智能诊断机制判断学生的学习水平，分析学生产生错误的原因，同时向学生提出更改建议以及进一步学习内容的建议;通过对全体学生出现的错误进行分布统计，智能诊断机制将向教师提供教学重点、方式、测试重点、题型的建议。

一个典型的AIALL系统主要是由知识模块、学生模型模块、教学模块、人机接口构成的。知识模块用于为学生提出一系列问题并对学生的答案进行评价，该模块存放了所有有关课程的知识、事实和推理规则等。在AIALL系统中使用了以下几个方面的 AI 技术：1.产生式规则表示技能知识和建立问题的解答方法的模块;2.问题解答法则表达课程知识;3.人工智能技术的混合知识表达法表达课程内容并回答学生提问和评价答案的正确性。该模块和人类问题解答者一样能给出每个问题解答的策略，所以也可称为专家模块，专家模块具有与人类推理步骤不同的数据结构和处理算法，它对用户来讲是模糊的。在知识模块的建立过程中，要注意其智能性的体现，即不能依靠预先设定的知识网络来选择课程教授内容，而要分析学生的错误概念，并以此来驱动人机交互，有些AIALL知识模块还具备学习的能力。学生模块用于记录学生的知识水平和认知能力，始终依据学生的实际知识水平来指导学生学习，并根据其学习情况进行动态调整。当学生学习新的教学内容时，系统可以根据该学生以前的学习记录来建议新的学习内容。

二、 人工智能技术的定义及其与英语教学的关系

人工智能技术简称AI（Artificial Intelligence），20世纪起源于美国。人工智能作为一门新兴的技术科学，最初应用于专家系统，是一种计算机对人的思維逻辑开展仿真研究，开发和扩展人类智能的理论和技术应用体系。中国在20世纪80年代开始研究人工智能技术，虽然起步较晚，但人工智能技术的应用和发展速度很快，并已逐步应用于多所大学和研究机构。目前，文本识别、图像识别、语音识别、机器翻译、语音合成、自然语言理解等人工智能技术已经应用于英语教学。

2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》指出，要充分发挥智能技术优势，改革人才培养模式和教学方式，构建科学合理的智能学习和互动学习等多元化教育新体系。目前，人工智能在英语教学中的应用主要集中在学习者建模、学习行为分析、资源推荐和智能测评四个方面。学生建模是创建和维护学生模型模块的过程，主要负责开发和维护学生当前知识状态的模型，旨在对学生的误解和次优表现作出假设，以便教师指出并提出修改建议。人工智能测评技术在我国外语教学领域得到广泛应用。 “机器批改+人工批改”的模式已成为外语作文评价的主流模式，在写作教学、练习、考试和比赛中得到广泛应用。iTEST、iWrite、FiF考试系统、批改网等外语教学智能测评工具层出不穷。人工智能技术在英语教学中的应用，打破传统教学模式的局限，能有效改变学生的语言输入输出模式，加强师生、学生间用英语互动交流，让学生主动学习和接受英语知识，提高学生英语能力和英语水平的个性化和精准化水平。先进的人工智能技术还可以跟踪和记录学生的学习情况，为教学方法的创新研究提供数据支持，将推动大学英语教学模式的创新与改革，提高英语教学质量。

三、基于人工智能的大学英语教学系统的设计

本项目研究重点探讨如何将人工智能技术应用于大学英语教学。根据我校实际教学需要，在现代信息技术与大学英语课程融合的导向作用下，尝试设计基于人工智能的SAIETS四大模块。该系统由辅助教学、知识讲解、习题练习、环境模拟四大模块组成，主要通过互评、日常观察、跟踪记录等方式来测试学生的英语学习能力，以提高英语教学的质量和效果。

1.大学英语教师是辅助教学模块的主要用户，学生是其他模块的主要用户。 在辅助教学模块中，英语教师可以制作教学课件，上传教学视频，通过人工智能、数据挖掘技术，评估学生的整体学习情况，对学生知识系统和综合语言运用能力作出评价，提出教学参考意见等。

2.在知识讲解模块中，学生可以通过观看视频或PPT来预览或复习知识点，丰富自己的英语知识库。比如，在讲解大学英语四级考试新闻听力的时候，教师会先让学生观看新闻听力讲解的微课，让学生先了解英语新闻的结构与文体特点，积累常见的新闻主题词汇和背景知识，再通过课堂练习掌握新闻听力的应试技巧;在讲授四级阅读题型的时候，教师会先让学生通过观看教学视频或PPT梳理六大阅读题型的解题技巧并自己归纳出高效答题的解题步骤，进行备考经验与应试技巧的分享，最后教师通过课堂练习检验学生对知识的掌握情况。

3.学生通过习题练习模块可以了解自己的英语知识体系，对自己已经或尚缺乏的英语听说读写方面的基础知识进行检验和综合考察，完成习题训练后，系统还应自动生成测评等级并给出相应的学习建议和指导。不仅如此，教师还应该对学生进行本模块的无纸化测试，省时高效，操作便捷。人工智能技术中的图文识别技术可以把学生的手写作文和翻译转换成WORD文档，这样就可以给教师的四六级辅导和测试提供大量真实有效的数据。因为考试系统是建立在庞大而科学的试题库的基础上，测试结束后会有相应的试题和测试结果分析，因此该模块可以帮助教师因材施教，有利于學生实现个性化学习。

4.在本系统中，特别要突出的是环境模拟模块，该模块是人工智能聊天机器人的主体部分。在界面中，用户可以进行语音或文字信息输入，通过文字、视频、角色扮演以及场景对话等功能模拟英语日常生活场景，营造良好轻松的语言学习氛围。人机交互模式的英语口语可以缓解学习者英语口语表达的紧张感，虚拟真人对话可以帮助学习者纠正英语表达中的错误，提高流利度。人工智能设备在英语教学中的使用有利于改善学习者口语学习的效果。

5.提升学习者的口语对话能力，提高英语学习者的整体英语水平。该系统设计中的最后一步是开发稳定高效的智能接口模块，其主要功能是连接学生和电脑之间的信息交换与沟通，即进行信息的输入与输出。在接收到学生传递的学习信号后，接口模块要及时调动辅助教学模块、知识讲解模块、习题练习模块和环境模拟模块，把信息传递给不同的模块进行处理，然后由辅助教学模块作出教学决策和结果演示信息输出反馈给人，实现机器语言和人类语言之间的转化。

四、结语

基于人工智能的大学英语教学系统的构建可以提高我校大学英语教师的教学质量和非英语专业学生学习英语的主动性，提高学生的英语口语能力，给每个学生的语言学习带来乐趣，体现人工智能英语教学系统在英语教学中的价值。我国的英语教学一直面临缺乏实际应用和沟通技巧的问题，人工智能研究中的自然语言处理、语音识别技术和机器翻译都与语言学习密切相关。如何利用计算机理解人类的自然语言，实现人机对话，一直是人工智能研究中科学家和学者关心的内容之一，人工智能技术应用于英语教学很可能是本研究的突破口。借助现代信息技术可以使我们的大学英语教学从教学质量与效果不佳的困境中逐步走出来，人工智能技术能够在语言学习领域发挥自己的优势，对英语教学过程中的多个短板予以补齐，这不仅有利于适应大学英语课程标准，也可以实现大学英语课堂教学模式的改革和学生学习方式的完善。

参考文献：

[1]Chen Chih-Ming， Li， Yi-Lun. Personalised context-aware ubiquitous learning system for supporting effective English vocabulary[J]. Learning Interactive Learning Environments， 2010（18）：341-364.

[2]Michael Fullan， Maria Langworthy. Towards a New Trend：New Pedagogies for Deep Learning[M]. Washington：Collaborative Impact Seattle， 2013.

[3]陈颖.人工智能在中学英语教学中的应用探索[D].南昌大学， 2013.

[4]封宝存.人工智能技术在英语教学中的应用[J].电子测试，2016 （19）：182-183.