“三全育人”视域下人工智能在高校外语教学中的应用与发展研究

王雯鹤

（清华大学，北京 100084）

近年来，人工智能技术迎来了发展高峰，教育领域被看作是人工智能重要的应用领域之一。我国相继制定了《教育信息化十年发展规划（2011—2020 年）》《教育信息化2.0 行动计划》和《高等学校人工智能创新行动计划》，旨在推进利用人工智能技术加快推动人才培养模式和教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。2019 年5 月，由联合国教育科学及文化组织主办的国际人工智能与教育大会在北京开幕，习近平总书记在致大会的贺信中指出，人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，正深刻改变着人们的生产、生活、学习方式，推动人类社会迎来人机协同、跨界融合、共创分享的智能时代。把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。

人工智能技术在教育领域的不断推进为外语教学的创新发展带来了契机，新形势下，如何秉承“三全育人”的宗旨在高校外语教学中合理利用人工智能技术，成为了新的重要课题。面向这一课题，本文首先梳理和分析了当前人工智能技术在高校外语教学中的主要应用场景及其对“三全育人”的促进作用，然后阐述了人工智能技术在高校外语教学中的应用短板和制约因素，进而在“三全育人”的改革视角下，从人工智能开发者层面、高校外语教师层面和监管层面提出了人工智能技术应用于高校外语教学的具体改进举措，以期促进人工智能与高校外语教学在“三全育人”的体制机制内深度融合，推动高校外语教学创新发展。

一、人工智能技术在高校外语教学中的主要应用场景

现阶段，人工智能技术在高校外语教学中的应用场景主要集中在多维智能测评、人机智能互动、智能学情分析和智能学习辅导四个方面。

（一）多维智能测评

多维智能测评是人工智能技术在外语教学中的主要应用场景。外语教学中的多维智能测评，是指运用人工智能技术从语音、词法、句法、惯用法等多个维度对学生的外语学习情况进行测评。在传统的高校外语教学中，教师负责对学生的学习情况作出评价，发现学生的语音或语法错误并帮助其改正，但教师的精力有限，无法为每个学生的任何问题都提供迅速而准确的答案。人工智能软件可以充当每个学生的老师，对学生的作业和问题及时予以反馈，从而极大地提高学生的学习效率。

口语测评是多维智能测评的典型应用场景。当前我国高校外语教学中的一大难题是学生缺乏口语训练，导致发音不标准，口语交流困难。基于人工智能技术开发的语音测评软件能很好地解决这一问题。学生可跟读一段外文，测评软件反馈准确度报告，标明发音不标准之处，学生可重复练习以纠正发音错误。语音测评软件还可提高学生的语言应用能力，例如设计演讲活动和进行角色扮演，引导学生在各种情景下锻炼外语口语，激发学生的学习热情，提高他们的口语使用熟练度。当前，国内的口语测评软件主要有腾讯云的智聆口语评测、讯飞开放平台的语音评测和英语流利说APP 等，这些软件皆可以对学习者的英文流利度、完整度、准确度进行测评并给出精细的分析。

借助人工智能技术还可以实现外语作文自动批改。作文自动批改技术已有20 多年历史，但直到最近才发展成熟，能够较为准确地批改复杂的外语作文。国外的作文批阅系统有Intelligent Essay Assessor、Project Essay Grade 和IntelliMetric 等，国内的批改网、iWrite 2.0英语写作与评阅系统也能够给学生的英文作文自动打分并逐句给出评语。这类软件首先对比学生作文和标准语料库之间的距离，然后运用一定的算法将之映射成分数和点评。应用人工智能软件批改和评阅外语作文一方面能够提高高校教师批改英语作文的工作效率,另一方面也能够帮助学生有针对性地提高英语写作能力。此外，人工智能作文自动批改技术还被应用于试卷评阅。科大讯飞智能评卷系统已经在安徽、山西、广东等地的高考、英语四六级考试等高利害考试中进行了试点验证，此系统不仅可以实现英文作文的自动评分，而且可以有效地帮助考试主管部门进行空白卷、相似卷、抄袭题干等异常答卷的自动检出，通过机评分参与一评或者校验，在提高阅卷质量的同时，大幅减少阅卷的人员投入，促进各类考试更加公平、公正。

（二）人机智能互动

应用人工智能技术制造的聊天机器人可以实现外语学习过程中的人机智能互动。借助语音识别、文本分析、交互、时间控制、语音生成等方面的最新技术，聊天机器人能够很准确地理解说话者的意途，并给出相应的反馈（参见图1）。由于聊天机器人不是真人，学生不怕犯错误，因此可以更大胆地用外语进行表达。与聊天机器人聊天不仅可以锻炼学生的口语表达能力和听力理解能力，还能提高他们的语言学习兴趣。目前，RIKAI Labs 公司开发了基于微信平台的英语聊天机器人TeacherBot，学生关注TeacherBot 微信公众号后可以通过对话的形式学习英语；Andy English Bot 等手机APP亦可以实现与聊天机器人的英语会话练习；Duolingo语言学习平台推出的chatbots 功能则支持用户使用西班牙语、法语或德语与人工智能机器人进行对话。

图1 人机智能互动流程示意图

除了互动聊天，人工智能技术还可以通过虚拟现实手段创设语言训练环境，加强语言使用的真实感。虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）集计算机、电子信息和仿真技术于一体，通过计算机模拟出虚拟环境，人们配带VR 眼镜即可沉浸在虚拟环境中。VR 的构想性,即感官刺激由计算机实时生成, 环境仅受想象力的限制,具有无可比拟的灵活性[1]。在利用空间上下文感知、手势和面部识别、自然语言处理能力等技术创设的虚拟环境中，学生可以获得在现实语言环境中使用外语的参与感，甚至可以足不出户就身临其境地感受异国的风土人情，提升外语学习兴趣和学习效果。目前，ATi Studio 开发的虚拟现实语言学习应用Mondly VR 可以支持用户使用30 种不同的语言与虚拟人物在虚拟交互式场景中进行对话，还能提供针对发音的反馈。

（三）智能学情分析

基于人工智能引擎研发的学生情绪识别功能可以帮助教师，尤其是在远程教学过程中更准确地掌握学生的学习情况。当前，人工智能情绪识别的四个主要研究方向是语音情绪识别、表情情绪识别、行为情绪识别和文字情绪识别。上课时，系统对学生发言的语音语调、面部表情、肢体动作或输入的文字进行实时抓取，通过深度学习算法进行分析和处理，教师即可得到关于学生情绪、学习状态和课堂参与度的反馈。在高校外语课堂上，语法的讲授往往较为枯燥，当教师察觉到学生注意力下降或参与度降低时，可以运用翻转课堂进行互动，激发学生的学习热情；在察觉到学生对某个知识点的理解有困难时，可以适当减慢教学进度，对难点进行进一步的讲解，以提升学生对知识的消化度和外语学习的效能感。教师依照学生的情绪数据对教学方式、教学安排和教学进度进行及时的调整，可以有效提升教学效果。目前，旷视科技的课堂教学评价系统、清帆科技的EduBrain 课堂教学分析系统和联想智慧课堂等平台均可以提供基于行为识别、表情识别、自然语言理解等人工智能技术的课堂学情分析。

（四）智能学习辅导

在高校外语教学过程中，教师通常会布置一些练习题来帮助学生巩固所学知识。教师布置的练习题面向全体学生，全面覆盖课堂内容，但因教师批阅作业的时间有限，习题的数量只能控制在一定范围内，所以每个具体的知识点往往只出现在某一道题中，当学生通过错题发现知识盲区后，教师难以有精力为每个学生布置更多有针对性的习题，学生面对五花八门的教辅材料和互联网上的海量习题资源难以准确选择有针对性的习题，这就导致学生很难通过进一步的练习来扫清知识盲区。智能学习辅导软件的出现改变了这一困境。基于人工智能大数据分析技术，智能学习辅导软件可以对学生的作业进行个性化批改（参见图2），通过收集学生学习进度、学习行为和学习成绩等方面的数据生成每个学生的学习者画像，为学生量身定制学习方案，针对学生的学习薄弱环节提供个性化辅导，推荐相应的教学资源，帮助学生提高学习效率。通过学生学习信息库的反馈，教师能够跟踪学生的学习难点，及时发现学生学习过程存在的问题并予以指导。

图2 个性化作业批改系统结构图

目前，沪江网的后台系统已全面采用人工智能的方式进行学生外语水平预判和课程推送，而好未来、新东方、学霸君等机构则通过机器和算法制定标准，对学生与外语读物测定评级，为不同阅读水平的学生匹配不同的阅读内容，实现了分级阅读精准推荐；上海外语教育出版社推出的WE learn 外语智慧教学系统能够全面记录学生的学习过程数据，基于数据生成学生的形成性评价报告，为教师及时准确地定位课程难点和学习状态异常学生；联想智慧教育的“智能错题本”可以自动整理学生的历史错题记录，通过大数据算法，为学生提供个性化的学习资源推送和错题温习库，让学生有针对性地对薄弱知识点反复练习，有效提升学习效率。

二、人工智能技术对高校外语教学“三全育人”的促进作用

人工智能技术不仅能够推动高校外语教学手段、教学方法和教学理念的创新发展，而且能够对落实高校外语教学的“三全育人”任务起到较大的促进作用。

（一）校内外协同合作，实现全员育人

推进高校外语教学的“三全育人”，需要把“全员全过程全方位”的育人任务落到实处。所谓全员育人，主要是从育人主体的角度出发，提出学生、学校、家庭、社会是“四位一体”的，强调每方都有育人职责，都应树立育人的主动意识[2]。从人工智能技术在高校外语教学中的主要应用场景可知，在人工智能背景下，以往高校外语教学局限于教室、局限于“象牙塔”的局面被打破了，越来越多的社会力量参与了进来。人工智能企业为高校提供先进的平台、技术和产品，一方面，帮助高校营造出智慧教学环境，为高校智慧化教学提供建设规划和方案设计，推动校园信息化建设步伐；另一方面，为学生营造智慧化的外语学习环境，使学生更多地参与到外语教学过程中，从知识的被动接收者转变为知识的主动获取者和建构者，强化了学生在外语教学活动中的主体地位。同时，高校和学生的信息反馈能够提升人工智能企业与教育事业发展需要的契合度，为企业产品的研发和技术的更新提供思路和方向，促进企业可持续健康发展。产教深度融合和校企深度合作，实现了校内外在育人上的良性互动，为高校外语教学的创新发展注入了新的活力。

（二）课内外资源整合，实现全过程育人

在以往的高校外语教学中，教师往往将绝大部分精力投入到课堂教学中，尽管教学也包括布置课后作业、推荐课外学习资源等环节，但教师很难第一时间予以学生反馈，也难以有时间和精力对每个学生作出有针对性的辅导。人工智能技术的出现改变了这一局面。多维智能测评产品和人机智能互动产品能够辅助学生课后的口语练习并第一时间对学生的口语表达、发音情况作出反馈，也能够批改和点评学生的外语作文；智能学情分析产品可以发现学生在课堂学习过程中的理解难点和薄弱环节，进而利用智能学习辅导功能为学生提供有针对性的课后辅导，并为学生推荐个性化的学习资源。人工智能软件填补了学生外语学习过程中的“课后空白时间”，使整个外语教学过程成为时间连续的整体，实现了全过程育人，即育人工作贯穿从入校门到出校门的整个过程，根据学生身心特点和发展需要，有针对性地作出科学规划，进行合理引导，做到环环相扣、阶段连贯[2]。

（三）教育载体多样化，实现全方位育人

在人工智能背景下，高校外语教育的载体日趋多样化，信息设备以“不可见”方式嵌入到用户环境与日常工具中，形成了以泛在感知网络为支撑的无缝的、自然沉浸式的智能教育体验[3]。聊天机器人、网络教学平台、虚拟现实语言应用软件等多种多样的人工智能产品使学生外语学习的触角不断延伸。利用人工智能软件，学生不仅能够提升外语能力，还能够在外语学习过程中拓宽国际化视野，在中外文化的碰撞中加深对本国文化的认识，而这也正符合全方位育人“丰富育人的形式和内容,强调渗透式教育、隐性教育”的育人目标。

三、人工智能技术在高校外语教学中的应用短板和制约因素

人工智能技术对高校外语教学基于“三全育人”的创新发展有很大的促进作用，但其在应用过程中也存在一定的技术短板和制约因素。现阶段人工智能技术在高校外语教学中的应用短板主要体现在两方面：一是情感缺失问题，二是数据的收集与处理问题。除此之外，数据获取的信息安全问题和伦理道德问题也在一定程度上使人工智能技术在高校外语教学中的应用存在背离“三全育人”立德树人宗旨的危险，制约着人工智能技术在高校外语教学中的应用和发展。

人工智能技术在高校外语教学中的最大短板是情感缺失。著名语言学家克拉申（Stephen D.Krashen）在关于二语习得理论的情感过滤假说中曾指出，在第二语言习得过程中，诸如学习动机、自信度和焦虑等情感因素对语言输入有着过滤的作用，制约着学习者接受语言输入的多少，如果语言学习者学习动力大，态度积极，情绪稳定，那么他们对语言输入的刺激过滤作用就小，因而获得的输入就多，反之，过滤作用大，获得的输入就少[4]。由此可见，情感因素在外语教育中有着不容忽视的作用。传统课堂上，教师能够通过眼神、表情或语言与学生实现情感上的沟通，给予学生充分的关怀，引导学生树立积极的外语学习理念，这是人工智能很难做到的。情感缺失很可能进一步导致负面的情感效应，使学生失去外语学习的兴趣。此外，在传统课堂上，教师可以通过言传身教为学生作出表率，实现以德施教、以德育德、立德树人的目标，而这也是人工智能无法做到的。

人工智能的另一短板是数据的收集与处理问题。在人工智能应用于外语教学时，需要收集大量的数据并进行处理，以供机器学习，然而当前人工智能在收集和处理数据方面尚面临许多难题。例如，要利用人工智能进行口语测评，就需要收集和处理学习者的语音数据，而语音识别系统对使用环境有较强的依赖性，受制于学习者的硬件设备性能和网络速度，数据的质量时常不能满足要求，语音检测、降噪、去混响和回声消除的算法尚有待提高；口音和方言也是语音识别的一大技术门槛。此外，由于深度学习算法尚不能完全解决“数据孤岛”问题，大数据和小数据价值不统一[5]，因此如何处理海量语音数据中的零散数据是人工智能研究者面临的难题之一。人工智能的这些技术问题会在一定程度上降低其在高校外语教学应用过程中全过程育人、全方位育人的效果。

除了情感层面和技术层面的应用短板，数据获取的信息安全问题和伦理道德问题也制约着人工智能在高校外语教学中的应用和发展。人工智能软件或平台在收集数据时，必然触及学生的个人身份、语音发音、个性偏好、学习水平等信息，保证这些信息不被泄露和滥用，维护学生隐私是极其重要的。然而在信息安全领域，人工智能仍处于探索阶段，相关的技术和政策还有待完善。此外，伦理道德问题是人工智能领域讨论的热点。大数据要求的真正的全样本数据几乎无法获取，现实中存在着大量缺失、重复、失效甚至虚假的数据，即使是经过清洗相对干净的数据，也承载着人类的各种偏见，机器处理这些数据时很容易习得甚至放大这些偏见，如国际英语机考系统由于缺乏某些民族讲英文口音的语料，导致识别这些民族口语语音材料困难，评分偏低[6]。诸如此类的伦理道德问题不利于学生树立正确的世界观、人生观和价值观，存在背离“三全育人”立德树人宗旨的危险。

综上所述，人工智能技术情感缺失、侵犯隐私、存在偏见等问题很可能降低其在高校外语教学中的应用效果，甚至对“三全育人”过程造成负面影响。如何克服这些问题，使人工智能技术与高校外语教学在“三全育人”的体制机制内深度融合，是亟待解决的问题。

四、“三全育人”视域下人工智能技术在高校外语教学中的应用改进举措

《高等学校人工智能创新行动计划》指出，要加快教育领域中人工智能的创新应用，用智能技术改革教学方法，创新人才培养模式，提升教育治理能力，构建个性化、网络化、智能化的教育体系[7]。当前，人工智能在外语教学领域的应用方兴未艾，未来若能在“三全育人”改革的引领下补齐短板、补强弱项，必将极大地推动高校外语教学的创新发展。本文试从人工智能开发者层面、高校外语教师层面和监管层面提出“三全育人”视域下人工智能技术在高校外语教学中的应用改进举措，以期促进人工智能技术与高校外语教学深度融合，提升高校外语教学“三全育人”的效果。

（一）人工智能开发者层面

在高校外语教学领域，人工智能在技术革新、数据保护和校企合作等方面有着巨大的发展空间。在技术层面，人工智能开发者除了推进现有技术进一步完善，如解决语音识别过程中的噪声处理、鲁棒性、语音模型优化等问题[8]，还可以尝试将人工智能与其他技术相结合，扩大人工智能在外语教学领域的应用效果。例如，外语教师可以利用“5G+4K/8K+AI”的传媒新模式进行课程直播，5G 使直播过程没有延迟，4K/8K 使教师的授课画面不会失真，AI 使教师能够及时捕捉各地学生的听课效果，同时也可进行更加有效的互动。

在数据保护层面，如何在数据采集、传输、存储、管理、处理和使用等环节中保证数据的安全性，是人工智能开发者需要解决的重要问题。根据公开报道，国内外安全技术团队曾发现数十个深度学习软件的技术漏洞，其类型包括内存访问越界、空指针引用、整数溢出、除零异常等常见类型[9]。未来，人工智能开发者有必要在开发框架稳定性、算法设计缺陷、代码自身漏洞等方面加快技术革新，以保证人工智能教学平台的信息安全，为全过程、全方位的高校外语智慧化教学保驾护航。

人工智能在高校外语教学中的应用和发展离不开校企合作。人工智能技术开发者有必要积极与高校开展深度合作，了解高校外语教学中的实际问题，这样才能正确把握未来的研发方向，实现高校外语教学与人工智能发展的互动双赢，朝高校外语教学的全员育人目标持续迈进。

（二）高校外语教师层面

在人工智能飞速发展的时代背景下，高校外语教师在教学方式、角色定位、课程管理等方面面临着诸多机遇和挑战。混合式教学将成为未来的主流外语教学方式。信息化环境下的混合教学就是基于视听技术、多媒体技术、网络技术等信息技术平台，充分发挥传统课堂教学和E-Learning 的优势，调动多种教学形式服务于教学系统[10]。在传统课堂教学中，教师可以完成知识的讲授，并且与学生进行充分的情感互动；在线上教学中，教师可以引导学生利用人工智能平台完成作业和练习，通过相应的测评检验学习效果，查缺补漏，扫清知识盲点，有针对性地巩固所学知识内容；对于学有余力的学生，教师还可以引导他们充分利用线上平台丰富的教学资源拓展知识面，提高外语水平；利用人工智能平台的数据反馈，教师可以掌握班级整体的学习情况和每个学生的学习动态，进而及时调整教学安排，发现学习有困难的学生，给予他们更多的关怀、帮助和鼓励。

在“线上+线下”的混合式教学中，高校外语教师的角色不再仅仅是知识的传授者，而是成为学生学习和成长的引导者。具体来看，教师能够从三个方面引导学生，即学习动机、学习方法和价值塑造。人工智能将外语教师从以往繁重的作业批改、课后辅导等工作中“解脱”出来，外语教师将有更多的时间来丰富教学内容，完善教学环节，提升教学质量，从而帮助学生提升外语学习兴趣，加强外语学习动机；在把握人工智能教学平台优势和短板的基础上，外语教师可以引导学生合理利用智能平台，结合自身情况打造最适合自己的外语学习方法，全面提升外语使用能力；信息化时代下，价值塑造是所有育人工作的重中之重，外语教师不仅要引导学生认识文化的多元性，更要引导学生在了解外国文化的过程中加深对本国文化的认识，树立坚实的文化自信。

近年来，尽管国家各个层面都在积极地解决教育的分配问题，但教育资源不均衡仍然是一个重要的社会问题，尤其在外语教学领域，偏远地区的教学水平亟待提高。人工智能教学平台使得外语教师的课程管理工作变得更有效率，在此基础上，班级的扩容变得可行。高等教育发达地区的人工智能智慧课堂能够突破时空与地域的限制，吸纳教育欠发达地区的学生，开启一校带多校的远程互动外语教学，实现两地教学内容的共建共享。利用人工智能教学平台进行资源共享，可以缓解贫困地区高等外语教育资源紧缺问题，提升当地高校的外语教学水平。借助人工智能技术最大限度地发挥优质教学资源的效益，对于推动教育均衡发展，促进教育公平，实现全范围、全覆盖的“三全育人”具有重要意义。

（三）监管层面

为最大程度降低人工智能技术在高校外语教学中应用的安全风险，应从监管层面采取一系列应对措施，包括展开立法研究、制定相关标准、建设监管体系等。2019 年6 月，国家新一代人工智能治理专业委员会发布《新一代人工智能治理原则——发展负责任的人工智能》，提出了人工智能治理的框架和行动指南，强调和谐友好、公平公正、包容共享、尊重隐私、安全可控、共担责任、开放协作、敏捷治理等八条原则，指出人工智能发展应尊重和保护个人隐私，充分保障个人的知情权和选择权，在个人信息的收集、存储、处理、使用等各环节应设置边界，建立规范，完善个人数据授权撤销机制，反对任何窃取、篡改、泄露和其他非法收集利用个人信息的行为[11]。2019 年7 月，中央深改委召开第九次会议，审议通过《国家科技伦理委员会组建方案》，表明国家对构建科技伦理治理体系前所未有的高度重视。中国人工智能学会目前正着手组建人工智能伦理道德专业委员会，开展人工智能伦理道德问题的研究[12]。2021 年8 月，深圳市《深圳经济特区人工智能产业促进条例（草案修改一稿）》提请市人大常委会会议审议，拟建立人工智能分级监管机制，以更好应对人工智能技术引发的社会风险，进一步提升监管精准化水平[13]。未来，随着人工智能监管工作的进一步推进，人工智能技术的发展将更加安全、可靠、可控，其在高校外语教学领域的应用也必将更加广泛和深入。

五、结语

在人工智能技术飞速发展的新时代，高校的外语教学要秉持“三全育人”的宗旨，将人工智能技术合理地应用于教学活动中，在严格落实立德树人根本任务的基础上，不断推进教学方式方法的创新发展。针对人工智能现阶段的应用短板和制约因素，需要从多层面实施改进举措，最大限度地消除人工智能技术的负面影响，充分发挥其优势，丰富和完善其应用场景。在“三全育人”改革的引领下，加强人工智能技术在高校外语教学中的应用，必将推动我国高校外语教学整体水平迈上一个新的台阶。