人工智能机器学习辅助英语自主学习有效性研究

□ 海南职业技术学院 洪少贤 文熹萌

随着信息技术与外语课程的快速融合，人工智能给外语教学带来了新的机遇，外语教学方法正在面对新的创新。在智能时代，要提高外语教学质量和学习效果，人工智能技术可以嵌入到外语教学实践中，发挥其技术优势和前沿特征。基于高职院校学生英语自主学习存在的问题和困难，本研究探讨人工智能机器学习是否能促进高职学生英语自主学习能力的提高，评估人工智能机器学习辅助英语自主学习的有效性，以期提高高职学生的英语学习成效。

一、研究对象和方法

1.研究对象

本研究从2021 年9 月至2021 年12 月止，持续一学期以某高职院校2020 级高职三年制学生为研究对象。2021 年9 月选取60 名学生，分别来自工信、经管、热农、旅游、艺术等专业。学生参加第一次大学英语四级摸底测试，按照摸底成绩分布高、中、低同等比例分配，分成实验班和对照班。其中30 名学生为实验组学生，另外30 名学生为对照组学生。60名学生在2021 年12 月再次参加第二次大学英语四级测试作为后测成绩。

2.研究方法

（1）实验法。在实验开始前，要求实验组和对照组两个班的学生制定针对英语四级考试的自主学习计划书，包括确立学期英语学习目标、按日期制定具体的英语学习计划、规定每天自主学习时间等内容，学生按要求提交自主学习计划书。接着教师分别对两个班的学生进行英语学习策略的培训，帮助学生在自主学习中能有意识使用有效策略。并且教师向学生介绍线上线下学习资源，供学生课外开展自主学习。实验组和对照组分别由相同的三位老师负责指导。在保证实验组和对照组同等的教学条件前提下，实验组30 名学生借助“讯飞英语通”开展自主学习。对照组30 名学生要求自主学习备考英语四级考试，但不要求使用“讯飞英语通”。

实验组30 名学生接受“讯飞英语通”使用培训，他们需要学习利用人工智能学习机开展自主学习，根据自身制定的英语四级考试目标，利用学习机的听、说、读、写功能决定自主学习内容，每天花多少时间在学习机自主学习，如何利用学习机获得其他教学材料，确定是否理解学习机提供的材料等。学生每天撰写学习日志，反馈自主学习情况，记录内容包括：每日学习时长、词汇、听说读写的自主学习情况、真题的完成度等。对照组的学生则采用传统的自主学习方法，先制定四级英语考试学习目标，自主选择英语学习材料，按照自己规划的时间进行考试复习。指导老师每月一次定期为实验组和对照组的学生提供自主学习指导和答疑。

（2）学习工具。实验组的学生借助人工智能机器学习开展自主学习。本研究采用人工智能英语学习机“讯飞英语通”实施辅助自主学习。“讯飞英语通”是一款便携式人工智能英语学习机，使用科大讯飞人工智能技术，包括语音识别、口语测评、机器翻译、手写识别、作文评分，利用人工智能机器学习帮助学习者进行英语听、说、读、写等方面的学习。采用Winne 的自主学习的模型，考察人工智能机器学习的外部调节因子的作用，能否促进学生进行自主学习。根据该模型，任何旨在引导或支持学生学习的支架都被视为任务条件的一部分。脚手架作为任务条件的一部分，需要通过实验来检验确定它们在培养自主学习方面的有效性。人工智能机器学习可以监督、评估和反馈学生的自主学习情况。对人工智能机器学习如何促进学生自主学习进行实证研究，阐明人工智能机器学习的脚手架方法的有效性。

二、结果及讨论

1.前测和后测结果

实验组和对照组60 名学生参加了前测和后测，测试的试题为大学英语四级考试真题。考试的目的是考核学生对英语语言知识、英语语言技能，以及使用英语进行听、读、写、译的能力。题型分为：写作（15%）、听力（35%）、阅读（35%）、翻译（15%）。通过两次成绩的比对，检验人工智能机器学习辅助自主学习模式是否能提高学生成绩。

实验组和对照组前测和后测平均分

从成绩结果汇总图可以看出：实验组和对照组的英语四级考试成绩都有所提高。实验组学生的英语四级考试平均分成绩从前侧41 分提高到59 分，对照组从前测的42 分提高到55 分。从考试的各个题型模块分数来看，两个组别的阅读和翻译部分成绩提高程度相近，实验组阅读提高2 分，对照组阅读提高3 分。翻译都提高了3 分。实验组的写作和听力部分提高比对照组明显，实验组的写作提高了5 分，对照组提高了3 分。实验组的听力部分提高了8 分，对照组提高了4 分。采用人工智能机器辅助自主学习的实验班测试成绩比采用传统自主学习的对照班测试成绩提高明显，其中又以听力成绩提高更显著。

2.问卷结果

采用Winne 的自主学习的模型，分析学习者的自主学习行为。该模型包括的关键要素是将自主学习划分为四阶段的过程，分别为：一是计划和目标设定，对任务和环境的感知和知识的激活，以及自我与任务的关系；二是监控表现自我、任务和情境不同方面元认知意识的过程；三是努力控制和规范自我、任务和环境等方面；四是对自我、任务和环境的各种反应和反思。问卷项目围绕这四个方面展开，即：自主学习计划，自主学习监控，自主学习策略使用，自主学习任务难度及要求。对照组和实验组60 名学生完成问卷，问卷结果用卡方检验统计，汇总结果如下表。

对照组与实验组自主学习变量中位数的比例

上表展示卡方分析的结果，分析对照组学生和实验组学生使用人工智能机器辅助自主学习的变量的分布是否存在显著差异。通过计算学生使用与自主学习的计划、监控、策略使用和处理任务难度和需求相关的四种主要变量的频率，研究学生如何调节他们的英语自主学习。给出了使用每个自主学习变量超过中位数比例的学习者的数量，卡方检验的结果如上表所示。

关于计划，卡方分析显示，在实验组和对照组中，计划变量中的两个超过中位数比例的学习者数量不存在显著差异。总的来说，两个组中学习者通过激活他们先前的知识和计划的比例不高，实验组和对照组中都有较高比例的学生能够自己制定学习目标和计划。无论是实验组和对照组的学生，对准备英语四级的学习目标和规划是比较清晰的，但对激活先前的知识方面还是需要教师外部的支持。

关于监控，数据分析显示，在实验组和对照组中，使用与监测超过中位数比例相关的6 个变量中有4 个变量的学习者数量存在显著差异。在人工智能机器辅助下的学生通过使用认知感、学习判断感、监控学习目标进程来调控他们的学习能力。相比之下，对照组的自主学习者主要通过评价学习内容来监控他们的学习能力。两个组别的学生监控学习策略使用的比例都不高。

关于策略使用，数据分析显示，在两个组别8 种策略的使用中，高于中位数比例中的7 种学习者数量存在显著差异。在人工智能辅助自主学习条件下，学生使用寻找、选择资源、假设、推断和总结来进行自主学习。相比之下，对照组的学生通过进行重读、记忆和记笔记来学习。

关于任务难度和需求。在两个组别中，使用与任务难度和需求相关的5 个变量中的4 个变量超过中位数比例的学习者数量存在显著差异。在人工智能辅助自主学习下，明显更多的学生通过智能学习机器寻求帮助来处理任务困难。相比之下，对照组的学生通过控制学习内容、时间和努力规划来处理任务难度和需求。在任务难度方面，实验组和对照组都有半数以上的学生认为难度较大。

3.人工智能机器学习对英语自主学习的意义

研究结果表明，学生在开展自主学习时遇到一定的困难，而由人工智能机器学习提供的外部调节学习与学生在英语自主学习经历变化有显著相关性。研究结果可以帮助设计特定的自主学习变量，以促进学生的自主学习。基于规划、监控、策略使用、任务困难和需求这四种自主学习的变量的类别，提出如何处理特定自主学习变量，以培养学生借助人工智能机器学习进行自主学习，设计出自主学习的指导方案。

在计划此类别的变量中，研究结果表明，先验知识激活和制定计划是人工智能机器学习中的自主学习关键变量。为了促进先验知识的激活，在开始学习任务之前，可以要求学生回忆关于英语考试的内容和应试技巧，并且他们可以查看机器上所有的英语四级考试的听力、写作、阅读、翻译等相关内容。学生还可以在机器学习中获得指导，自主计划他们的学习，为学习过程设定目标，或者让他们从机器提供的学习目标列表中进行选择。

在监控这个类别的变量中，如认知感、学习判断和监控学习目标的进程，对学习尤为重要。为了培养学生对学习的判断，可以提示学生定期用人工智能机器对他们的英语学习中的听、说、读、写、译进行评分。在整个学习过程中，可以定期制定和调整学习目标，帮助学生克服困难，避免他们放弃学习目标，以监测实现目标的进展情况。

人工智能机器学习中可以构建许多有效的策略，包括假设、寻找、选择资源、记忆法、进行推断和总结。人工智能机器学习的一个主要功能是可以检测、跟踪和帮助学习者建构有效策略。根据人工智能的提示和反馈，可以设计有效的策略，并避免学生使用无效的策略。

在任务难度和需求的类别中，寻求帮助显然与高级学习结果相关联，人工智能机器学习可以为学习者提供脚手架的支持。目前人工智能机器学习可以为设计学习任务提供帮助。例如，学生可以从帮助功能中选择内容，判断选择的学习内容是否与当前的目标相关，获得难点内容的解析，确定如何协调多种资源等。

三、结语

研究结果表明，监控活动，如认知感、学习判断和监控学习目标进程，对学习尤为重要，人工智能平台自动为学生的听力、口语、写作、阅读等练习打分。提供即时反馈，学生对学习的认知感和判断感比传统的自主学习更强。人工智能平台自动生成学生学习情况，将学生的学习数据可视化。学生可以随时了解自己的学情，监控自主学习进程。人工智能机器学习还可以将英语学习任务设计成游戏化的方式，使得学习更有趣，并且学生能根据个人的英语能力等级，定制学习目标、学习计划。人工智能机器学习具有智能性，应用于智能教学系统中，学习者能根据自己的学习步调开展学习。这些特点都能促成学生养成自主学习的习惯。实现了学习者自主学习激活的过程，提高学习者英语自主学习能力。需要注意的是学习者在利用人工智能机器辅助自主学习时，要强化训练自我反省、自我意识、自主选择学习策略等，过度依赖人工智能系统的建议反而不利于自主学习能力的养成。