基于學(xué)習(xí)者模型的“英語智慧學(xué)”的研究與實(shí)現(xiàn)

唐斌斌 劉朝暉 黃詩雯 劉林玉 肖曦

（南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 湖南省衡陽市 421000）

1 引言

大學(xué)英語作為高等教育的一個(gè)有機(jī)組成部分，在提高教學(xué)質(zhì)量中肩負(fù)著全局性、基礎(chǔ)性、核心性的任務(wù)，其在整個(gè)專業(yè)人才素質(zhì)培養(yǎng)中的重要作用日益凸顯，其主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）對(duì)大學(xué)生的未來發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)影響，可以滿足他們專業(yè)學(xué)習(xí)、國(guó)際交流、繼續(xù)深造、工作就業(yè)等方面的需要。

（2）有助于他們樹立世界眼光，培養(yǎng)國(guó)際意識(shí)，提高人文素養(yǎng)，為迎接全球化時(shí)代的挑戰(zhàn)和機(jī)遇做準(zhǔn)備。

然而，在大學(xué)英語教學(xué)改革的進(jìn)程中，有兩個(gè)突出問題，首先就是大學(xué)的英語教學(xué)課時(shí)在逐漸減少，如何保持英語學(xué)習(xí)四年不斷線、保證英語教學(xué)質(zhì)量、不斷提高學(xué)生的英語應(yīng)用能力，成為困惑大學(xué)英語教師的難題。其次就是大學(xué)生的英語水平參差不齊，同一所大學(xué)的學(xué)生英語水平可能相差很大，所以對(duì)一些基礎(chǔ)較差的同學(xué)來說學(xué)習(xí)大學(xué)所開設(shè)的專業(yè)英語課程的有一定難度的。

此項(xiàng)目針對(duì)以上兩方面的突出問題，實(shí)現(xiàn)英語的基本單詞、聽力、查詢等基礎(chǔ)英語學(xué)習(xí)功能來達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量，滿足不同專業(yè)學(xué)生、不同階段學(xué)習(xí)英語的需求，培養(yǎng)學(xué)生的英語應(yīng)用能力，并且結(jié)合協(xié)同過濾的算法監(jiān)控學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，基于學(xué)習(xí)者模型為其提供更適合自己個(gè)體發(fā)展的學(xué)習(xí)方式與資料推薦，實(shí)現(xiàn)真正的“因材施教”、“有教無類”的目標(biāo)。

2 學(xué)習(xí)者模型概述

學(xué)習(xí)者模型是一種通過學(xué)習(xí)者的個(gè)人特征來進(jìn)行分析，將結(jié)論映射到學(xué)習(xí)資源上，推薦給學(xué)習(xí)者更好的學(xué)習(xí)方式。所以要建立好的學(xué)習(xí)者模型的關(guān)鍵就是精確的識(shí)別學(xué)習(xí)者的個(gè)人特征，學(xué)習(xí)者的特征包含了學(xué)習(xí)者的個(gè)人基本信息、個(gè)人“偏好特征”、以及個(gè)人的學(xué)習(xí)態(tài)度。首先通過個(gè)人的資料信息大致判斷學(xué)習(xí)者的社會(huì)環(huán)境、物理環(huán)境來推測(cè)其對(duì)學(xué)習(xí)的基本要求，例如處于考研階段的學(xué)習(xí)就可以將資料范圍大致收縮到考研資料里面。其次是個(gè)人的“偏好特征”，也就是通過學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄判斷出學(xué)習(xí)者的喜好、以及欠缺的地方。來適當(dāng)?shù)恼{(diào)整學(xué)習(xí)方式始得科目平穩(wěn)發(fā)展。最后就是是學(xué)情診斷，學(xué)情診斷能夠反映學(xué)生的個(gè)性化差異，主要包括學(xué)習(xí)的時(shí)間安排、學(xué)習(xí)的效率以及學(xué)習(xí)的持續(xù)性等，根據(jù)這些特征即可判斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度與對(duì)知識(shí)掌握的程度，為學(xué)生提供個(gè)性化服務(wù)的基本依據(jù)。

學(xué)習(xí)會(huì)受到很多因素的影響，個(gè)人的因素包括了情感、意志、情緒、認(rèn)知與行為等多個(gè)方面，都會(huì)或多或少的影響著人的學(xué)習(xí)效率，所以學(xué)習(xí)者模型，適當(dāng)建模通過感覺通道、學(xué)習(xí)資料的難度、學(xué)習(xí)時(shí)間來調(diào)整學(xué)習(xí)方式與學(xué)習(xí)心態(tài)。

3 “英語智慧學(xué)”的具體實(shí)現(xiàn)

3.1 “英語智慧學(xué)”的創(chuàng)意與設(shè)計(jì)

為了提高學(xué)習(xí)英語的趣味性，蔣“英語智慧學(xué)”的基調(diào)定位一個(gè)星球探索的形式，每一個(gè)動(dòng)畫星球代表的都是一個(gè)英語學(xué)習(xí)階段：分為四級(jí)星球、六級(jí)星球、考研星球、基礎(chǔ)學(xué)習(xí)星球。以及提供語料庫(kù)搜索的千奇星球。每位學(xué)習(xí)者根據(jù)自己所處的學(xué)習(xí)階段或者當(dāng)前的學(xué)習(xí)需求選擇自己想要進(jìn)入的星球。界面上會(huì)有“宇宙飛行員”在宇宙航行的感覺，選擇哪一個(gè)星球就會(huì)作為主體顯示在中興。星球的的設(shè)計(jì)象征著知識(shí)的海洋是浩瀚無垠的也是充滿未知的，選擇同一個(gè)星球的人會(huì)在這一個(gè)星球匯聚，還可以關(guān)注好友的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)。充滿趣味性的界面設(shè)計(jì)通過感覺通道可以很大程度上改善情緒，并且改善對(duì)學(xué)習(xí)的認(rèn)知：學(xué)習(xí)不是單一的，也可以是靈活百變的。

最初進(jìn)入星球是一個(gè)塊瘠的土地，土地上面有一顆待澆灌的樹苗種子，需要等人來培育，象征著當(dāng)前的學(xué)狀態(tài)，在這個(gè)鄰域是一種待開發(fā)狀態(tài)。每一個(gè)階段星球都會(huì)有對(duì)應(yīng)的單詞模塊、聽力模塊、視頻模塊、閱讀模塊以及口語模塊，通過自己的學(xué)習(xí)時(shí)間與學(xué)習(xí)效率獲取金幣來購(gòu)買水壺、肥料、殺蟲劑等工具，將這些澆灌到自己的種子上面變成小樹苗，樹苗通過不斷地培育也逐漸成長(zhǎng)。樹苗的逐漸成長(zhǎng)的過程也代表自己知識(shí)的積累的過程。

將學(xué)習(xí)與植樹小游戲相互結(jié)合使得英語學(xué)習(xí)變得更加的有趣，看見小樹苗的成長(zhǎng)也可以成為自己的學(xué)習(xí)動(dòng)力。如圖1所示。

3.2 單詞、聽力等學(xué)習(xí)模塊的實(shí)現(xiàn)

每一個(gè)模塊的資料選擇都是基于大數(shù)據(jù)的協(xié)同過濾推薦算法，根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知程度的差異，實(shí)時(shí)跟蹤記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)來進(jìn)行推薦的。對(duì)學(xué)生的每一單元的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分，層層遞進(jìn); 根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)情況，嚴(yán)格有效控制推送學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度，提高學(xué)生的信心，在避免大量重復(fù)做題的同時(shí)，推送個(gè)性化練習(xí)。做到針對(duì)性的練習(xí)與提高。

單詞模塊通過學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)階段以及其英語學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，語料庫(kù)推送相應(yīng)難度的的單詞。記單詞不僅包括其拼寫、發(fā)音、釋義，還需要檢索出該單詞的經(jīng)典例句，將單詞放入語境中才能更好地理解與記憶。每天規(guī)定學(xué)習(xí)目標(biāo)由自己制定，學(xué)習(xí)一次無法記住的單詞也可以放入自己的生詞庫(kù)反復(fù)記憶?？谡Z模塊基于百度語音識(shí)別開放平臺(tái)，根據(jù)模式匹配算法，對(duì)學(xué)習(xí)者的音準(zhǔn)、重音、語流、語調(diào)、同化、連續(xù)、爆破等項(xiàng)目進(jìn)行比較，設(shè)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)學(xué)習(xí)者的口語進(jìn)行評(píng)分，以及讀錯(cuò)的進(jìn)行標(biāo)記并且矯正，提高學(xué)習(xí)者的口語能力。聽力模塊通過當(dāng)前學(xué)習(xí)階段，以及學(xué)情診斷，從語料庫(kù)選取適當(dāng)?shù)穆犃W(xué)習(xí)資。音頻朗讀配合對(duì)應(yīng)的語句填詞練習(xí)進(jìn)行鞏固，沒有正確填詞則反復(fù)讀當(dāng)前語句，直到填寫正確。視頻模塊的資料也是通過學(xué)情診斷選擇相應(yīng)難度的英語短視頻，供學(xué)習(xí)者自己選擇觀看。

整個(gè)學(xué)習(xí)體系是基于學(xué)習(xí)者模型與領(lǐng)域知識(shí)模型，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行學(xué)情診斷，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征和知識(shí)水平，為學(xué)習(xí)者提供適合其個(gè)體特征的適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持，幫助學(xué)習(xí)者更快、更有效地學(xué)習(xí)。如圖2所示。

4 總結(jié)

學(xué)情診斷能夠反映學(xué)生的個(gè)性化差異（學(xué)生基本信息、認(rèn)知特征、學(xué)習(xí)風(fēng)格等），為學(xué)生提供個(gè)性化服務(wù)的基本依據(jù)。學(xué)習(xí)者學(xué)情診斷包括學(xué)習(xí)者情感診斷、知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知水平的診斷，在學(xué)習(xí)者模型和領(lǐng)域知識(shí)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)起點(diǎn)、學(xué)習(xí)進(jìn)程和學(xué)習(xí)問題等進(jìn)行查探，判定其狀態(tài)、性質(zhì)、類別、原因和發(fā)展趨勢(shì)，制定出適當(dāng)可行的干預(yù)措施或幫助方案。

本研究是以學(xué)習(xí)者的個(gè)性特征差異為研究對(duì)象，包括學(xué)習(xí)者的基本信息、認(rèn)知特征、學(xué)習(xí)風(fēng)格等特征，提供給學(xué)生個(gè)性化推薦的英語學(xué)習(xí)服務(wù)。通過記錄、挖掘和深入分析學(xué)習(xí)者的行為歷史數(shù)據(jù)信息，用可視化且富有趣味性的的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)結(jié)果，建立學(xué)習(xí)者模型，用于評(píng)估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，并在知識(shí)領(lǐng)域模型的基礎(chǔ)上對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情診斷，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的潛在問題和預(yù)測(cè)未來表現(xiàn)，最后基于協(xié)同過濾推薦算對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化服務(wù)，并開發(fā)出一套面向大學(xué)生的“英語智慧學(xué)”平臺(tái)，以幫助學(xué)生進(jìn)行有效的個(gè)性化學(xué)習(xí)。