人工智能在大学英语教学中的应用研究

（武汉设计工程学院 湖北 武汉 430205）

在教育部高等学校教学指导委员会的统一部署下，《大学英语指南》于2019年3月启动修订工作，对全国高校大学英语专业负责人展开问卷调查，并于2020年10月完成定稿。调查发现，近90%的高校建立了网络教学平台，说明我国高校已具备广泛开展信息化教学的硬件设施和技术基础。在教学管理信息化方面，只有近一半的高校要求教师使用信息化教学管理平台开展教学活动，计算机融合外语教学尚有很大的探索发展空间。《大学英语指南》（2020版）“教学方法与手段”部分“倡导各高校充分利用信息化技术，创建多元化的学习与教学环境，建设或使用开放课程、线下课程、线上线下混合课程、虚拟仿真个性化课程等精品课程，实施混合式教学模式”。依托教学方法与手段的教学模式创新是大学英语教学改革的重要方向之一。智慧教育2.0阶段的教学方法倡导充分利用现代信息技术实现智慧化学习，增进学生高级思维能力和创新培养，又要满足学生的个性化发展需求。教学手段指师生在教学中传递信息的工具、媒体或设备，经历了从口头语言、书面文字、印刷教材等传统手段，到以电子视听设备、多媒体网络及当下大数据、虚拟现实技术、人工智能技术应用等为特征的现代化手段的发展。现代化教学手段的运用，改变了传统的教与学方法，激发了学生的好奇心和求知欲，活化了课堂教学，对启迪学生思维、提高课堂教学效率发挥了重要作用[1]。技术的突破与更新，对教学这一活动所产生的影响是深远而广泛的。外语教学，是从听、说、读、写的层面展开的，现代教育技术的引入，恰恰可以使外语教学的不同教学环节都能顺畅、高效地展开，从而使学习者产生强烈学习动力，亦能够在技术所营造的学习环境氛围中习得知识、提升素养。挖掘现代技术的价值，形成教学创新的新思路，对当下教学质量的提升颇有价值[2]。

一、外语教育信息化发展历程

（一）外语电化教学阶段

在此阶段，受行为主义语言学习观的影响，外语教学主要以教师为学生创造合适的环境，强化正确行为为主，把学生看作对外部环境（刺激）做出被动反应、接受知识灌输的对象。因此，国家重视电化教学设备的开发研制，比如课堂知识传递的媒介在传统的“黑板+粉笔”基础上添加了“投影仪+幻灯片”，教学材料从单一的书本增加了各种影音资源，从而为学生提供高质量的语言输入。这在一定程度上弥补了我国师资的不足，提高了外语教学的效果。

（二）计算机网络辅助教学阶段

在此阶段，认知主义的观点取代了行为主义。认知主义二语习得观认为，人的认知是外部刺激与内部心理相互作用的结果。认知主义的观点改变了我国大学英语教学长久以来以教师为中心的弊端，学生的主体地位提高了，教学过程从“以教为主”变成了“以学为主”。全国各高校建立了基于校园网的大规模外语自主学习中心，为学生提供了一个以网络为平台的新型语言环境，让学生能够从中获取开放和不断更新的学习资源，并在教师相应的指导下帮助学生培养和提高自主学习外语的能力。在建构主义教学论的指导下，为了给外语学习者创建交互合作的自主学习环境，建立了多元化的大学英语网络教材和学习软件资源。

（三）信息技术与外语教育深度融合阶段

《教育信息化2.0行动计划》（2018）的实施成为此阶段的重要标志，外语教育经历了“互联网+”到“人工智能+”两个时期。这个阶段确立的社会认知二语习得理论关注社会环境与学习者内部认知的关联，强调语言能力的发展离不开学习者与他人、社会环境、具体情境等因素间的互相协同。故融合的实质是使信息技术成为外语课程教学的有机组成部分，体现在外语教学的内容、媒介、结构等各方面。新建构主义批判了西方极端建构主义的认识是学习者自主构建、学生是学习过程的绝对中心的观点。西方极端建构主义否认了教师的作用，也就是否定了客观知识的可传授性。事实上，不管是以慕课为基础的混合式教学，还是以人工智能为基础的智慧化学习，都需要教师的教学设计。而新建构主义强调主观认知与客观（外在环境刺激）结合的认知主义学习观，实现了“学生主体—教师主导”结合。就外语教学而言，深度融合本质上是信息技术为外语学习者提供了智能化的认识工具与学习环境，通过学生主体与教师主导结合的教学结构，创设立体智慧的外语学习生态。“互联网+外语教育”时期基于慕课等在线资源的混合式学习在“先教后练”的基础上实现了“先学后教”流程翻转。“人工智能+外语教育”则在“流程颠倒”的基础上，进一步实现了“以学定教”，进入系统性结构变革的智慧外语教学模式[3]。

当前，信息技术与外语教育的深度融合处在转型升级的关键阶段，外语教育正以大规模开放课程资源为支撑的混合式学习模式，转向以大数据挖掘和机器学习分析技术为支撑的“人工智能+外语教育”智慧混合学习阶段[4]。

二、人工智能在大学英语教学中的应用

（一）人工智能及其发展

1.人工智能

人工智能（Artificial Intelligence，AI）就是用人工的方法在机器（计算机）上实现的智能。现在“人工智能”这个术语已被用作“研究如何在机器上实现人类智能”这门学科的名称。通俗地说，人工智能就是要研究如何使机器具有听、说、看、写、思维、学习、适应环境变化、解决各种实际问题的功能。

2.人工智能的发展

人工智能的历史最早可以追溯到17世纪，那时便有了“有智能的机器”这一设想；但人工智能真正诞生是20世纪40—50年代。英国科学家图灵1950年提出了图灵测试的概念，用以判断机器是否能够表现出和人等值或者无法区分的智能，这是人工智能的最初的概念。而到了1956年，“人工智能”一词由计算机专家麦卡锡提出，并将其作为了一门学科建立起来，标志着人工智能的正式诞生。如今人工智能的发展方向大致可以分为两类：一是通用人工智能，即人设计的人工智能系统在智能上和人相当甚至超过人类，因此又叫作强人工智能；另一个是专业人工智能，即为一个专门的用途设计的系统，在特定的领域超过人类，又叫特定人工智能。例如我们熟知的刷脸，广泛应用于解锁手机、门禁系统、乘火车等。此外，还有诸如语音识别系统、机器翻译人工智能系统等。随着第五代移动通信技术的发展，设备之间的联通将有更高的带宽和更低的延迟，催生了诸如自动驾驶、VR等新技术。

（二）人工智能在大学英语教学中的应用

在教学应用领域，人工智能技术涉及的概念众多，如（计算机）高度智能化、大数据、机器学习、个性化学习、自适应学习、智慧学习、深度学习、学习行为分析、情感计算等[5]。2020年人工智能与教育大数据大会表明当前人工智能已经实现了和教育的深层次融合，有数千万的学生进行以大数据为基础的个性化学习。

1.高度智能化

人工智能的高度智能化应用在大学英语教学中，主要体现在以下几个方面：

（1）智能助教系统。尽管国外早有研究者针对机器人在外语教学中的应用展开了研究，国内仍十分缺乏机器人支持外语学习的实证研究。部分研究集中在外语听说学习上，通过智能化的机器实现外语交互性和个性化学习。如超星学习通为外语学习者打造的虚拟交互空间平台提供的交互英语试听说课程，其智能语音打分系统可以根据学习者通过手机录音设备提供的句子朗读录音进行打分，并给出相应评语。不仅如此，学习者还可以在交互课程中实现人机互动，和机器进行模拟英文会话练习。这弥补了大学英语课堂学生人数众多、课堂时间有限、教师很难顾及所有学生及部分学生因为英语学习焦虑不敢开口的不足。有了“智能导师系统”，每个学生都可以在任何时间任何地点都完成英语听说训练。除了已经实现的英语口语交互智能系统，在英语读写课上也可引入“智能助教”，通过大数据技术实现一对一答疑，帮助学生完成个性化学习。比如苹果系统中的Siri，百度公司的小度等都是建立在大数据基础上的智能机器。

（2）机器翻译系统。目前主流计算机辅助翻译软件（CAT tool）大都集成了神经网络机器翻译（NMT）引擎，如谷歌神经机器翻译、微软神经机器翻译等。与以往基于统计的机器翻译（SMT）相比，神经网络机器翻译引擎可以使翻译质量提升30%[6]。在SMT时期，机器翻译句式结构不准确，翻译结果可信度不高，英语学习者很难得到有效学习辅助。而在NMT时期，机器翻译质量大幅提升，翻译目标语的词汇和句式结构更为精准，如教师给学生介绍的有道词典等在线翻译工具和相关技术，包括网上搜索、联机和脱机下的翻译选择等，借助这些工具、技术，不仅可以使学生提高翻译质量，在搜索选择合适翻译词汇的过程中还可提高单词辨析识记能力。

（3）智能管理系统。人工智能用于教学管理包括测试与评估、教学治理等。利用人工智能技术可以提供更加多元的过程化教学评价，使评价手段更丰富，评价过程更科学，评价结果更准确，从而为学生提供全面的学习诊断，并配合及时精准的学习干预，从而实现教学的规模化和个性化的统一。如在虚拟学习空间超星学习通上，教师可创建班级，在虚拟班级中分享自制微课教案及补充学习材料，布置作业，开展签到、讨论、答疑等教学活动。教师还可在学期末组织在线考试，平台会记录下每个学生答卷的情况，显示“离场”次数，教师可同时对多个班级进行实时监考，对“离场（作弊）”同学发送提醒，或“一键收卷”，此外，平台的机器改卷也极大地减轻了教师的阅卷负担。除了课程和班级管理，平台还可根据学生的出勤、作业完成质量、微课观看时长等大数据形成过程化评价，教师通过量化数据掌握学生平时的学习情况，从而进行精准学习干预。学生则通过掌握平台出具的学习诊断及班级排名情况得到激励和敦促，实现个性化学习。类似这样的平台还有外研社的“Welearn”，可以对学生的线上学习全程监控和评估，是混合式教学有效实施的工具。再如“句库批改网”则提供了强大的在线智能作文批改平台，教师在“批改网”上创建班级，发布作文训练，并在后台设置提交作文的截止时间、评分标准（国家四六级、专业四八级、雅思等评分标准）、并上传范文，平台生成作文号或二维码，学生通过平台的班级任务或搜索作文号/二维码在线上传作文。“批改网”基于大数据技术对学生作文进行按句点评，涉及单词拼写、语法句法结构、标点符号等，并对部分基础词汇给出高级替换词建议，列出多个近义词。大学英语课堂一般人数众多，大学教师教学任务繁重，很难对所有学生的作文进行细致到标点的批改，更不用说针对性的一对一指导，具有人工智能的批改软件对英语写作教学是一个有力有效的补充。

（4）虚拟化教学。利用全息投影或者VR技术，可以呈现书本中诸如历史、文化等场景，使人身临其境，实现真正的体验式沉浸式教学，提高学生的兴趣和学习效果。焦建利教授在高教社2020高校外语教师科研能力提升研修班上作的题为“用技术变革英语教学”的报告中介绍了使用一个名为“Second Life”的软件做虚拟化教学的案例。“Second Life”是由Linden Lab于2003年研发的一个免费的虚拟3D空间，用户可以通过语音和文字形式进行社交联系。除了虚拟社交功能，“Second Life”也可用于线上教学。教师和学生可以在“Second Life”所创设的各种虚拟空间进行教学活动，模拟英语听说教学中的各种场景，不仅极大地提升了学生英语学习的趣味性，而且增加了学习的交互性。

2.大数据应用

2014年，全球移动互联网大会提出“大数据”是区别于传统教育的关键点。2015年，我国正式启动了“互联网+”行动计划和大数据战略。随着《教育信息化2.0行动计划》的不断深化，我国已逐步迈入信息技术与教育深度融合并引领教育发展的新时代。人工智能、学习分析技术、大数据、虚拟化社区、云计算等新信息技术支持并促进了教育的改革和发展。杨现民等认为，在大数据时代，数据驱动教学开始呈现出科学化、精准化、智能化和个性化等四大特征。杨现民教授在其《大数据时代的高校教学改革》一文中指出，大数据驱动教育变革与创新，教学已迈入数据驱动的新时代，多元化数据采集技术推动教学走向数据驱动。他指出，当教学数据持续积累到一定程度，教学系统将具备智能乃至智慧。技术支持下的高效课堂教学模式可以实现精准教学，进行实时可视化呈现，进而增强师生互动，提升教学效果[7]。教师的重要任务之一就是做好学业诊断工作，给学生提供个性化教学，大数据恰好可以全方位地记录学生的学习过程，对其学习进行精准评价和定位，帮助教师减少无效付出。比如在“智能管理系统”中提到的智能化平台可以采集学生的作业、第二课堂学习及考试数据，精确统计错题率，生成诊断报告，从而帮助教师在第一时间了解学生对各知识板块的掌握情况，掌握学生的学习特点、学习困难和兴趣所在，调整后续教学内容安排，减少对已掌握知识的重复讲解和操练，使教学更高效更有针对性。

三、结语

互联网时代大数据分析能力的快速提升，百度、腾讯、讯飞等应用算法平台的纷纷涌现，不断推动“AI+”应用深度部署。智能化应用逐步以爆发式的规模涌现，并服务于外语教学的各个层面，如今的智能教室、智能翻译机、智能人机对话软件、智能写作批改软件等仅仅是语言学习智能化的开端[8]。在人工智能时代，学校教育应更新教学观念，凭借人工智能技术的进步，实现个性化、智慧化、交互化的学习，培养学生的思辨能力、实践能力、合作交流能力，帮助学生树立终身学习的意识。而面对人工智能所带来的挑战，教师应主动适应信息技术变革，不断学习，利用人工智能技术有针对性地改进教育方法。