人工智能賦能初中英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的實(shí)踐探究*

□趙 駸

（杭州市丁蘭實(shí)驗(yàn)中學(xué)，浙江杭州 310021）

1956 年，著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家John McCarthy 在達(dá)特茅斯會(huì)議上首次提出“人工智能（Artificial Intelligence，簡(jiǎn)稱(chēng)AI）”的概念。人工智能是對(duì)人的思維過(guò)程進(jìn)行模擬、研究和開(kāi)發(fā)，并用以模擬和拓展人的智能的理論、方法和應(yīng)用系統(tǒng)[1]。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，人工智能在機(jī)器學(xué)習(xí)、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和專(zhuān)家系統(tǒng)領(lǐng)域取得了許多實(shí)質(zhì)性的成果，給教育帶來(lái)了巨大的變革。筆者在教學(xué)實(shí)踐中嘗試將人工智能與初中英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)融合，努力以此推進(jìn)初中英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)形態(tài)的優(yōu)化。

一、研究背景

（一）課改背景：追求品質(zhì)課堂是師生的共同愿望

隨著課程改革的推進(jìn)和信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能與英語(yǔ)課堂的融合越來(lái)越受到重視。結(jié)合師生對(duì)品質(zhì)課堂的追求，筆者所在的杭州市丁蘭實(shí)驗(yàn)中學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我校”）于2016 年開(kāi)始推進(jìn)人工智能在課堂中的應(yīng)用，試圖通過(guò)學(xué)習(xí)工具的變革和技術(shù)的支持來(lái)構(gòu)建基于人工智能應(yīng)用的課堂教學(xué)新樣態(tài)，著力打造“人工智能+”英語(yǔ)課堂。近年來(lái)，學(xué)校在人工智能技術(shù)支持下不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)、課堂結(jié)構(gòu)重組、教學(xué)方法更新、多元評(píng)價(jià)跟進(jìn)，使人工智能賦能初中英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)課堂的研究在實(shí)踐中不斷優(yōu)化。

（二）政策導(dǎo)向：“人工智能+”教育是大勢(shì)所趨

習(xí)近平總書(shū)記明確指出：“人工智能是引領(lǐng)這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動(dòng)性很強(qiáng)的‘頭雁’效應(yīng)?！盵2]教育管理部門(mén)積極響應(yīng)號(hào)召，強(qiáng)調(diào)要探索大數(shù)據(jù)、人工智能和可視化應(yīng)用等技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，全面提高教育信息化水平?！叭斯ぶ悄?”教育是大勢(shì)所趨。

（三）教學(xué)現(xiàn)狀：英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)呼喚與人工智能深度融合

當(dāng)下的英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)存在機(jī)械化、重復(fù)性、低效率、少趣味等弊端。如何利用好技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)與基本英語(yǔ)思維值得關(guān)注。在班級(jí)授課制中，教師的聽(tīng)說(shuō)教學(xué)較難顧及學(xué)生的個(gè)體聽(tīng)說(shuō)需求，個(gè)性化的聽(tīng)說(shuō)學(xué)習(xí)需要新技術(shù)的參與。

在“人工智能+”英語(yǔ)課堂的背景下，我校英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)課堂教學(xué)形態(tài)的變革不斷推進(jìn)。為了改善英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)中語(yǔ)音訓(xùn)練能力時(shí)間短、針對(duì)性糾正發(fā)音機(jī)會(huì)少、聽(tīng)說(shuō)個(gè)性化學(xué)習(xí)難落實(shí)的現(xiàn)狀，學(xué)校英語(yǔ)教學(xué)團(tuán)隊(duì)致力于人工智能與聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的深度融合研究，引導(dǎo)學(xué)生充分利用現(xiàn)有的人工智能資源與技術(shù)——易點(diǎn)慧人工智能環(huán)境、斯坦福人機(jī)對(duì)話(huà)和智通云課堂，來(lái)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)，并在這一過(guò)程中探索提高學(xué)生聽(tīng)說(shuō)能力的方式。

二、人工智能賦能英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的框架和技術(shù)保障

隨著人工智能基礎(chǔ)技術(shù)的成熟，其在英語(yǔ)教育領(lǐng)域的使用逐漸廣泛。近年來(lái)特別是在新冠肺炎疫情期間，各種錄、直播平臺(tái)及學(xué)習(xí)軟件深受歡迎，人工智能在英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)中的輔助作用也越來(lái)越顯著。

（一）人工智能賦能英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的設(shè)計(jì)框架

人工智能賦能英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的設(shè)計(jì)框架可用圖1來(lái)表示。

圖1

（二）適用于英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的人工智能技術(shù)保障

1.語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)

我校使用某人工智能環(huán)境，精準(zhǔn)的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)即時(shí)識(shí)別和理解。學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程可以總結(jié)為：語(yǔ)音錄入預(yù)處理—語(yǔ)音特征提取—基于語(yǔ)音模型庫(kù)下的模式匹配—基于語(yǔ)言模型庫(kù)下的語(yǔ)言處理—完成識(shí)別—基于問(wèn)題診斷機(jī)器再次播放學(xué)生語(yǔ)音有誤單詞、詞組或語(yǔ)段—學(xué)生再模仿提交—在語(yǔ)音模型庫(kù)下的模式匹配后產(chǎn)生評(píng)價(jià)。

2.人機(jī)交互技術(shù)

人機(jī)交互技術(shù)是指通過(guò)人工智能輸入和輸出系統(tǒng)，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話(huà)和互動(dòng)的技術(shù)?；谡Z(yǔ)音的智能人機(jī)交互是當(dāng)前人機(jī)交互技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用的主要表現(xiàn)形式，其功能包含信息語(yǔ)音輸入輸出的交互、語(yǔ)音處理、語(yǔ)義分析、邏輯處理以及對(duì)知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行整合。

3.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

大數(shù)據(jù)分析是指計(jì)算機(jī)對(duì)規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并為實(shí)施者提供真實(shí)數(shù)據(jù)材料。平時(shí)課堂教學(xué)中的移動(dòng)設(shè)備或PC 端已記錄每個(gè)學(xué)生的錯(cuò)誤，這一技術(shù)可用于智能化地產(chǎn)生錯(cuò)誤點(diǎn)的知識(shí)圖譜，并分析學(xué)習(xí)者在人機(jī)互動(dòng)過(guò)程中興趣、專(zhuān)注度、知識(shí)掌握水平等情況。

4.自動(dòng)搜索技術(shù)

人工智能可智化地能進(jìn)行課堂實(shí)錄。教師完成一堂課后，學(xué)生既能獲得老師的PPT，又能獲得與此相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言表述文字。課堂上未完全理解教學(xué)內(nèi)容的學(xué)生可利用搜索技術(shù)，獲得相應(yīng)的幫助。這也是人工智能最早形成的基本技術(shù)之一。它可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的興趣、水平自動(dòng)搜索學(xué)習(xí)資料，也為教師推送適合學(xué)情的音頻、視頻、圖片等教學(xué)資料提供參考。

5.智能測(cè)評(píng)技術(shù)

智能測(cè)評(píng)技術(shù)通過(guò)掃描知識(shí)漏洞追根溯源，精準(zhǔn)定位學(xué)生的知識(shí)薄弱點(diǎn)，智能定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，并按每個(gè)人的特點(diǎn)推送個(gè)性化的知識(shí)。每次推送后，平臺(tái)對(duì)學(xué)生形成過(guò)程性評(píng)價(jià)。

三、人工智能與英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)融合的實(shí)踐

人工智能與英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的融合，學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)如圖2所示。

圖2

（一）最核心學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

最核心學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)主要包括教師的教與學(xué)生的學(xué)。

1.課前

（1）前測(cè)。人工智能根據(jù)新課的聽(tīng)說(shuō)目標(biāo)，發(fā)揮其自動(dòng)搜索技術(shù)功能，自動(dòng)形成一套基于學(xué)情的動(dòng)態(tài)前測(cè)題庫(kù)。

（2）備課。學(xué)生以人機(jī)交互方式完成動(dòng)態(tài)前測(cè)。人工智能發(fā)揮其語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等功能，將學(xué)生興趣、水平等學(xué)情及時(shí)反饋給教師，幫助教師在備課環(huán)節(jié)中掌握學(xué)情，確立重、難點(diǎn)。

2.課中

（1）課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。人工智能能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、場(chǎng)景模擬，并具備自動(dòng)測(cè)評(píng)聽(tīng)力口語(yǔ)能力、智能推送學(xué)習(xí)建議等功能[3]。我校使用由美國(guó)的大學(xué)開(kāi)發(fā)的we speak 系統(tǒng)，其包含北美英語(yǔ)中的6000 個(gè)單詞及其發(fā)音，結(jié)合語(yǔ)音識(shí)別軟件，能實(shí)現(xiàn)學(xué)生人機(jī)交互下的聽(tīng)說(shuō)訓(xùn)練，并對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行評(píng)分和錯(cuò)誤標(biāo)注。

（2）學(xué)習(xí)進(jìn)展監(jiān)測(cè)。由于班級(jí)學(xué)生人數(shù)普遍偏多，在學(xué)生隨堂問(wèn)答、隨堂練習(xí)等活動(dòng)環(huán)節(jié)中，教師無(wú)法同時(shí)關(guān)注每一個(gè)學(xué)生的表現(xiàn)情況。人工智能技術(shù)中的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、資源搜索技術(shù)等，能監(jiān)測(cè)并反饋學(xué)習(xí)者發(fā)音技能、聽(tīng)說(shuō)能力等方面的水平進(jìn)展，動(dòng)態(tài)幫助學(xué)生糾正發(fā)音，定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，同時(shí)幫助教師科學(xué)、合理地調(diào)控課堂進(jìn)度。

3.課后

（1）作業(yè)布置。基于新課教學(xué)目標(biāo)及課堂學(xué)情監(jiān)測(cè)結(jié)果，人工智能發(fā)揮其大數(shù)據(jù)分析、自動(dòng)搜索技術(shù)等功能，基于對(duì)不同層次學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的分析統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行作業(yè)任務(wù)的分層布置。在英語(yǔ)聽(tīng)說(shuō)評(píng)測(cè)中，人工智能從尋找信息、理解文本、實(shí)際運(yùn)用等三個(gè)方面對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行聽(tīng)力測(cè)評(píng)，口語(yǔ)評(píng)測(cè)系統(tǒng)從發(fā)音準(zhǔn)確度、流利度、完整度、重音準(zhǔn)確度等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行口語(yǔ)測(cè)評(píng)。人工智能能精準(zhǔn)測(cè)評(píng)聽(tīng)說(shuō)能力，使多元評(píng)價(jià)成為可能。

（二）次核心學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

次核心學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)主要包括課后的練習(xí)、作業(yè)、教學(xué)輔助等。

1.作業(yè)測(cè)評(píng)

我校使用基于人工智能語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)音識(shí)別系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)內(nèi)含的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為學(xué)生提供精準(zhǔn)聽(tīng)力口語(yǔ)評(píng)測(cè)，并即時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的英語(yǔ)發(fā)音、語(yǔ)音與語(yǔ)調(diào)等問(wèn)題。

2.錯(cuò)題本定制

人工智能基于對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤回答的檢測(cè)與記錄，形成個(gè)性化的動(dòng)態(tài)錯(cuò)題本，引導(dǎo)學(xué)生有針對(duì)性地復(fù)習(xí)及攻克難題。

3.學(xué)習(xí)方案?jìng)€(gè)性化定制

基于對(duì)學(xué)生學(xué)情的測(cè)評(píng)，人工智能發(fā)揮其大數(shù)據(jù)分析、智能搜索技術(shù)等功能，以學(xué)生為中心，為每個(gè)學(xué)生提供滿(mǎn)足個(gè)性、私人定制的學(xué)習(xí)內(nèi)容和建議方法，從而激發(fā)學(xué)生深層次的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

（三）次外圍學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

次外圍學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)指測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)。

人工智能測(cè)評(píng)應(yīng)用于各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)：課前測(cè)評(píng)學(xué)情，助力教師備課；課中測(cè)評(píng)學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、教學(xué)進(jìn)展情況，助力教師高效教學(xué)；課后通過(guò)作業(yè)測(cè)評(píng)、考試測(cè)評(píng)，助力學(xué)生高效彌補(bǔ)知識(shí)漏洞，提升學(xué)習(xí)成績(jī)。

（四）最外圍學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

最外圍學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)包括獲取學(xué)習(xí)資料、陪練、管理等。

1.學(xué)習(xí)資料獲取

人工智能可以根據(jù)學(xué)生水平、知識(shí)的薄弱環(huán)節(jié)通過(guò)自動(dòng)搜索推送符合學(xué)生興趣的學(xué)習(xí)資料，也可以將教師布置的作業(yè)推送給學(xué)生，做到及時(shí)、高效。

2.人機(jī)互動(dòng)陪練模式

人機(jī)互動(dòng)技術(shù)為學(xué)生提供全天候課外的英語(yǔ)環(huán)境，它跨越時(shí)間和空間的限制（如“沉浸式”學(xué)習(xí)場(chǎng)景），幫助學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)英語(yǔ)，糾正發(fā)音，提升口語(yǔ)學(xué)習(xí)興趣。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)能有效幫助英語(yǔ)學(xué)習(xí)中的聽(tīng)、說(shuō)、譯訓(xùn)練，在學(xué)習(xí)輔導(dǎo)、教學(xué)測(cè)評(píng)等方面發(fā)揮重要作用[4]。人工智能利用語(yǔ)音測(cè)評(píng)技術(shù)，從發(fā)音、詞匯、語(yǔ)法、流暢連貫度等多個(gè)維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位陪練和測(cè)評(píng)。

從實(shí)踐的效果來(lái)看，人工智能與聽(tīng)說(shuō)教學(xué)的融合有助于優(yōu)化英語(yǔ)教學(xué)模式，能更好地支持學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，提高教學(xué)效率，提升學(xué)生的聽(tīng)說(shuō)能力，并有助于學(xué)校形成“教師+人工智能”的雙導(dǎo)師制教學(xué)范式?！酲?/p>