基于計算機的英語輔助學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 教務處，西安 710300)

0 引言

隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，與計算機技術(shù)相關(guān)的詞匯層出不窮，許多新型的計算機技術(shù)都源于國外，所以為了快速的掌握這些新技能，一定要有快速閱讀計算機英文文獻的能力，所以在各大高校計算機相關(guān)專業(yè)都設立了計算機英語課程，計算機英語學習的關(guān)鍵在于對英語詞匯的學習，計算機英語由于專業(yè)的特殊性與局限性，計算機英語學習系統(tǒng)的應用并沒有得到重視與普及。本文所設計的計算機英語輔助學習系統(tǒng)能夠滿足相關(guān)專業(yè)學生學習計算機英語的需求。該系統(tǒng)主要由學習系統(tǒng)與測試系統(tǒng)兩部分組成，學習系統(tǒng)主要是完成學習系統(tǒng)的整體設計，實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護。測試系統(tǒng)具有測試學習的效果，對學習狀態(tài)進行分析[1]。該系統(tǒng)的設計與研究具有良好的市場前景，同時，由于專業(yè)詞匯的通用性，該系統(tǒng)稍加修改便可以應用于其他專業(yè)。

1 國內(nèi)外發(fā)展狀況

計算機輔助工具在英語輔助教學中的應用主要體現(xiàn)在多媒體和教學應用軟件方面，前幾年。關(guān)于英語聽力的教學，還主要是通過錄音機與教師講解來完成，隨著計算機多媒體技術(shù)的應用，英語聽力教學已經(jīng)在教學形式與內(nèi)容方面，都更加豐富起來，更能夠吸引學生的注意力。通過多媒體來對聽力材料進行播放，這種集圖文、聲音于一體的形式，能夠激發(fā)學生的學習興趣，有效的解決學習中的重點、難點，有效地提高學生的學習效率。

國外尤以西方在通過游戲進行教學的道路上穩(wěn)步前行，上世紀70年代，國際上游戲的研究開始步入興盛時期，教育游戲產(chǎn)業(yè)也初具規(guī)模，采用已有的游戲進行教育研究，是一種被教育游戲研究者普遍采用的研究方式，許多從網(wǎng)絡上下載的小游戲都比較適合在課堂上使用，對時間的控制也比較方便。未來實驗室(Futurelabss)主辦的Teaching With Game 項目將“榮譽騎士”“模擬人生”“過山車大亨”三款游戲應用在學校的教學中，國外游戲教育軟件的研究一方面研究怎樣將現(xiàn)有的商業(yè)游戲應用與教學，這要求研究人才有相當高的技術(shù)水平，另一方面，國外游戲教育證實研究的主要對象是中小學在校生，主要用于激發(fā)學生的學習興趣。

在國內(nèi)，學生很少接觸到游戲軟件教育，比較出名的英語學習軟件有新東方研發(fā)的“背單詞軟件”，北京角斗士軟件技術(shù)有限公司研發(fā)的“我愛背單詞”等，這些英語學習軟件一般功能比較齊全，如數(shù)據(jù)完善、例題詳細、單詞查詢、翻譯功能等，部分軟件也提供了游戲?qū)W習與測試模塊[2]。但是這些軟件普遍存在的弱點在于在支持計算機英語專業(yè)詞庫方面能力較弱，盡管提供了詞庫維護，但是對學習者在對詞庫維護能力較差的情況下，這項功能也沒有起到太大作用，學習記錄同步的功能不能夠給出學習建議，導致學習者無法利用軟件更改學習方式，缺乏個性化的學習策略。

2 計算機英語輔助學習系統(tǒng)設計原理

該系統(tǒng)的設計主要考慮到學生的學習習慣、學習方式等因素，結(jié)合計算機英語詞匯的基本特征，找到學生學習英語所存在的主要問題，根據(jù)問題，建立起新型的學習模型，提高學生在計算機英語學習過程中的主動性。最后對學習效果進行驗證，按照計算機術(shù)語分類和計算機英語特征進行測試，用戶在學習之后可以對題庫進行維護，對得分進行統(tǒng)計，對學習效果進行分析。系統(tǒng)的設計原理如圖1所示。

圖1 計算機英語輔助學習系統(tǒng)設計原理

(1) 游戲?qū)W習：根據(jù)計算機英語詞匯的特點，分門類對詞匯信息進行采集，建立起詞庫用于日常學習查詢，通過游戲?qū)W習的方式來提高學生學習的積極主動性。

(2) 驗證學習：通過驗證學習系統(tǒng)來驗證學習方式的有效性，結(jié)合學習的范圍從題庫中進行抽題練習，并且對學習反饋進行匯總，主要為了去除學習中不需要的日志權(quán)重，重點突出學習狀態(tài)的診斷。

(3) 學習特征的提?。宏P(guān)于學習特征的提取，主要是從學習日志中來了解學生學習的流程，通過做題錯誤率來反映學生學習的薄弱環(huán)節(jié)，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)來學習日志和測試效果進行分析，得出學習者的學習特征。

(4) 特征匹配：學習系統(tǒng)要根據(jù)學習者的具體特征來給出學習建議，盡可能讓每個學生都感受到學習的樂趣，滿足學生的情感需求，使學生的學習意愿增強，提高學習內(nèi)驅(qū)力。

3 計算機輔助英語學習系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

計算機輔助英語學習系統(tǒng)主要通過詞庫、題庫、以及文章庫來提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，為學習系統(tǒng)的實現(xiàn)做鋪墊，該輔助學習系統(tǒng)以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為核心，采用C/S模式來實現(xiàn)系統(tǒng)后臺的題庫、詞庫管理，確保數(shù)據(jù)的有效維護[3]。

3.1 英語輔助學習系統(tǒng)整體設計

英語學習中詞匯學習的重要性眾所周知。正如D.A.Wilkins所言“沒有語法，能表達很少東西，沒有詞匯則什么也不能表達”，詞匯的掌握是英語學習的關(guān)鍵，詞匯的學習要搭配其應用環(huán)境，所以計算機英語輔助學習系統(tǒng)為學習者提供學習載體，主要通過詞庫與文章庫來完成，該學習系統(tǒng)的整體設計,如圖2所示。

在該學習系統(tǒng)中，文章庫與詞庫都是計算機英語綜合的資源庫，其中包含計算機硬件、軟件、圖形、網(wǎng)絡、辦公應用等，學習者可以根據(jù)學習目標來選擇適合的學習范圍，最終產(chǎn)生相應的學習任務：

(1) 詞庫游戲?qū)W習：主要是按照專業(yè)難度等級較低開始，按照詞匯特征、分類、難易程度等來對時間進行分配。從低難度開始主要是為了出錯的詞匯出現(xiàn)的頻率較高，系統(tǒng)根據(jù)記憶來設置學習周期，學習者可以服從游戲軟件中的學習周期，系統(tǒng)會記錄下學生的學習狀態(tài)，給出進一步的學習建議，并且生成操作日志。

圖2 計算機英語輔助學習系統(tǒng)整體設計

(2) 文章庫學習：該模塊式默認的從教材的第一單元開始，學習者可以按照文章的難以程度來調(diào)整學習計劃，對于文章中的專業(yè)詞匯，系統(tǒng)會自動從題庫中提取并且進行相應的解釋，對文章學習的時間會有一定的限制，一定要按照順序進行。

以上兩種模式可以同步進行，按照單元學習文章時可以通過游戲場景來預習與復習文章中的詞匯[4]。

3.2 題庫的相關(guān)設計

計算機英語輔助學習系統(tǒng)題庫是大量具有必要參數(shù)的題目的有機組合，題庫中的題目都是按照測驗目的精心篩選出來的，每一題目除了自身的內(nèi)容之外，還會有表征題目屬性的編號、知識點、答案、難度等多種指標，這些題目以一定的結(jié)構(gòu)存放在題庫中，學習者可以根據(jù)屬性來對題目進行選擇。題庫的設計要考慮到質(zhì)量、數(shù)量、目標層次分類理論、題型等，還要考慮智能閱卷的方便，所以題庫設計題型僅限于選擇、判斷、填空題，翻譯和寫作等題型需要人為參與，題目的設計包括題目各屬性值的設置，度量標準可以直接用于系統(tǒng)閱卷。題庫具有一定的動態(tài)性，要根據(jù)情況隨時變化，根據(jù)學習者的學習特征淘汰沒有考核意義的題目，所以還要組織專家專門命題[5]。題庫的設計流程,如圖3所示。

圖3 題庫設計流程

在組卷時要注重合理性與隨機性，在計算機考試系統(tǒng)中的本質(zhì)主要是根據(jù)試題的屬性與外部規(guī)則的約束。隨機性可以根據(jù)給定的組卷指標，自動實現(xiàn)隨機組合形成試卷[6]。

4 計算機英語輔助學習系統(tǒng)在英語考試中的應用以及效果分析

根據(jù)前文詞庫的建設以及學習系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，所設計的測試系統(tǒng)能夠驗證學習效果，通過對學習與測試的日志文件進行分析，從而挖掘出學習者的學習特征。主要目的在于：

(1) 為學習者提供良好的學習環(huán)境；

(2) 為學習者分析學習得失，找出個性化的詞匯學習規(guī)律；

(3) 通過實例應用來對系統(tǒng)進行檢測，確保系統(tǒng)運行的可靠性。

4.1 系統(tǒng)組卷應用測試

從題庫中抽取實體，組成可供測試的試卷，根據(jù)考試學的原理，有效的考試必須要具備以下條件：

(1) 考核的對象是可測的，可以通過考試來測量；

(2) 考試具有明確的目的性；

(3) 試題要具有代表性；

(4) 測量的等觀性。

對于計算機英語輔助學習測試系統(tǒng)來講，所抽取的試題一定要符合規(guī)范，試卷要滿足以下條件。

(1) 知識點：試卷要覆蓋學習過的文章、詞匯等，或者根據(jù)指定的知識點范圍，并且考慮是否為最大覆蓋范圍。

(2) 難度：系統(tǒng)測試要規(guī)定測試時間，試題抽取時要注意總答題時間不能超過測試的總時間，另一方面，如果不指定試卷的總體難度則隨機抽取每個檔次的難度。

(3) 題型：試卷的題型有：單項選擇、多項選擇、判斷、填空題。每次組卷題型都不能過于單一，對題量與分數(shù)進行設置，確保總分滿足指定的分數(shù)值。

該測試系統(tǒng)默認的按照專業(yè)—教材—章節(jié)—知識點—試題的層次關(guān)系進行，如果不配合文章或教材,則可以直接選擇知識點進行測試，題型設置后如果符合測試要求就會生成試卷，不符合就會按照要求重新設置。學習者答完試卷之后系統(tǒng)會自動評卷，生成測試報告。組卷過程,如圖4所示。

圖4 測試組卷過程

通過該系統(tǒng)在英語考試中的實際應用來對系統(tǒng)性能進行分析。在具體的教學環(huán)境下，生成有針對性的試卷，可以為教師提供方便試題和分析試卷的功能。在考試結(jié)束之后，系統(tǒng)會根據(jù)題庫中設置的答案進行閱卷與評分，對考試結(jié)果進行核查。英語考試的最終目的既要成績又要考察教學效果，所以學習者要認真的對待每一次測試[7]?？荚嚦煽兡軌蛑苯臃磻鼋虒W效果，對答卷進行統(tǒng)計之后能夠真實的反映出學習過程的實質(zhì)狀況，為以后的學習提供必要的參考信息。經(jīng)過該系統(tǒng)在計算機英語考試中的實際應用，基本能夠體現(xiàn)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，在計算機英語輔助教學中，值得推廣。

5 問題與展望

通過本課題的研究，對計算機英語學習有了較深的了解，本文所設計的英語輔助學習系統(tǒng)基本可以滿足高校計算機相關(guān)專業(yè)學生學習的需求，但是仍然有許多需要改進的地方：

(1) 在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集方面，學習與測試系統(tǒng)都依賴于詞庫、題庫等，詞庫還需要不斷更新，題庫的質(zhì)量也有待于進一步提升；

(2) 游戲式的學習系統(tǒng)要增加主動性，忽略了學生之間的差異性，如何運用游戲進行課件演示也有待于進一步深入；

(3) 該學習系統(tǒng)所涉及的工程領(lǐng)域較多，在學習心理方面還需要改善，在后續(xù)的開發(fā)中，要在學習任務與測試效果上增加心理分析，提高系統(tǒng)應用的普遍性。

總之，隨著計算機英語的不斷發(fā)展，計算機英語會隨著許多學習系統(tǒng)的生成而逐漸受到重視，從業(yè)人員也會愈發(fā)壯大，不斷滲透到計算機專業(yè)的各個領(lǐng)域，經(jīng)過不斷地發(fā)展與完善，該系統(tǒng)一定會得到普遍應用。

6 總結(jié)

本文主要對計算機英語輔助學習系統(tǒng)的設計與開發(fā)進行了全面介紹，對系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究與改進。與傳統(tǒng)的教育培訓方式相比較，游戲式的學習更加具有豐富的表現(xiàn)形式，能夠吸引學習者的注意力，用戶可以在娛樂的同時學到計算機語言知識，并且利用常規(guī)測試與自動閱卷能夠讓學習者正確地評估自己的學習目標與任務。