基于人工智能的中小學(xué)生外語學(xué)習(xí)研究

曹逸韻

摘 ? 要： 隨著計算機科學(xué)的發(fā)展，教育領(lǐng)域智能化已是大勢所趨。人工智能可以助力教師更好地了解學(xué)生差異，可以作為“教學(xué)代理”，亦可用于教學(xué)評估。但其也存在局限性，無法取代人類教師。基于二語習(xí)得理論的 “輸入假說”與“互動假說”，提出構(gòu)建人工智能系統(tǒng)的方案：評估學(xué)生語言水平，制訂分級學(xué)習(xí)目標(biāo);為學(xué)生創(chuàng)造一個可實景模擬訓(xùn)練的平臺。利用人工智能提高中小學(xué)生的外語能力，教師需正確認(rèn)識人工智能技術(shù)與自我身份，不斷優(yōu)化自身的想象力與創(chuàng)造力，積極推動課堂轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞： 人工智能;第二語言習(xí)得;中小學(xué)生;外語學(xué)習(xí)

在計算機技術(shù)的支持下，機器人技術(shù)、感知技術(shù)和機器學(xué)習(xí)技術(shù)飛速發(fā)展，使得新一代人工智能（Artificial Intelligence，AI）系統(tǒng)執(zhí)行某些特定任務(wù)的能力已經(jīng)超越了人類。那么在教育領(lǐng)域，人工智能技術(shù)如何能更好地助力學(xué)生的第二語言習(xí)得？未來的英語教師要如何更好地勝任工作？本文試圖以二語習(xí)得理論為例，探究如何借助人工智能系統(tǒng)有效提高中小學(xué)生外語學(xué)習(xí)水平，以及中小學(xué)外語教師該如何發(fā)揮人類智力優(yōu)勢，實現(xiàn)學(xué)習(xí)力的可持續(xù)性增長，從而對二語教學(xué)提供強有力的支持。

一、人工智能在教育領(lǐng)域中的角色

人工智能發(fā)展速度很快，未來外語教師會不會被人工智能取代？我們該如何正視人工智能在外語教育領(lǐng)域中的角色地位？教育應(yīng)用領(lǐng)域人工智能的專家羅斯·勒金（Rose Luckin）提出了一個理解人類智能復(fù)雜性的框架。在使用相同的框架分析人工智能時，她發(fā)現(xiàn)了人工智能的相對局限性。1 據(jù)其觀點，我們研究人工智能在教育中的角色和地位，應(yīng)立足于AI能從哪些方面幫助我們解決當(dāng)前教育中面臨的問題與挑戰(zhàn)。

1.人工智能可助力教師更好地了解學(xué)生差異

社會性是人的本質(zhì)屬性，人類通過各種互動獲取和感知信息。但是，即使是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)有了突破發(fā)展的今天，AI依然缺乏自我認(rèn)識，同時它們無法對各種不同的決定做出解釋。但AI所能做的是通過各類腦波追蹤器及教室里所裝的攝像頭獲取關(guān)于學(xué)生的信息，打開學(xué)習(xí)的“黑匣子”，幫助學(xué)生了解自我的學(xué)習(xí)情況，之后通過努力來促進自我認(rèn)知能力的提升。此外，中小學(xué)教師在AI幫助下能更好地了解學(xué)生之間的差異。由此可知，在可預(yù)見的未來，人工智能尚無法取代人類教師。

2.作為“教學(xué)代理”的智能系統(tǒng)

語言是教學(xué)互動過程中的基本媒介，無論是孔子的啟發(fā)式教育還是蘇格拉底的“產(chǎn)婆術(shù)”教學(xué)法，都是以與學(xué)習(xí)者的談話為核心。1 中小學(xué)生心智尚未成熟，更需要教師的引導(dǎo)與鼓勵。20世紀(jì)末的SCHOLAR開創(chuàng)了計算機自然語言對話輔導(dǎo)的先河。之后，由美國孟菲斯大學(xué)智能系統(tǒng)研究所的研究人員開發(fā)的自動教學(xué)機“AutoTutor”成了眾多智能輔導(dǎo)系統(tǒng)中較為出色的代表。它與其他智能輔導(dǎo)系統(tǒng)不同的地方在于，它采用以人為本的輔導(dǎo)策略，關(guān)注的是自然語言對話。這意味著，輔導(dǎo)以持續(xù)對話的形式進行，學(xué)生以語音或文本輸入的方式與之互動，利用教學(xué)代理（pedagogical agents）等技術(shù)來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。

3.扮演評估者的角色

2003年，尼爾（Neil）和克里斯蒂娜（Cristina）夫婦共同開發(fā)的ASSISTment項目則扮演智能評估者的角色。2學(xué)生在該系統(tǒng)內(nèi)答題時，能得到有效提示和即時反饋，以幫助他們理解問題。在每次作業(yè)結(jié)束后，系統(tǒng)會給學(xué)習(xí)者提供一份學(xué)習(xí)報告，詳細(xì)說明他們在此次答題過程中的表現(xiàn)。同時，教師可以通過這份詳盡的實時作業(yè)報告指導(dǎo)日常教學(xué)。通過學(xué)習(xí)報告，教師可以知道學(xué)生學(xué)習(xí)時間，答題的正確率和錯誤率，以及學(xué)生使用提示的情況。該報告著重列出常見的錯誤答案，并按題號給出正確率，以便教師了解下一堂課需要在哪些方面給予學(xué)生更多的幫助。由此，教師可以把教學(xué)重點置于學(xué)生需要的特定領(lǐng)域，使家庭作業(yè)和課堂教學(xué)無縫銜接。

教師在課堂上既要承擔(dān)組織者、監(jiān)控者和管理者的角色，還要課后及時與家長溝通、反饋，能在多重任務(wù)中不斷地進行角色的切換。相較而言，首先，當(dāng)前人工智能的角色單一，且基本都是針對某一領(lǐng)域的。且它無法和學(xué)生進行交互式的自然語言對話，也不能對學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)提供詳細(xì)的測評報告，其靈活度無法與教師比擬。其次，這些較為出色的人工智能系統(tǒng)大多是計算機學(xué)科、心理學(xué)以及教育學(xué)專家共同努力建立的，以之來培養(yǎng)學(xué)習(xí)者敏銳的思維，且大多涉及的是STEM學(xué)科。而人類教師需要幫助學(xué)生看到不同學(xué)科之間的關(guān)系，并綜合這些學(xué)科來解決復(fù)雜的問題。另外，這些人工智能系統(tǒng)反映了目前在教育領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化的局限性。它們無法就某一特定主題或情況提出別出心裁的觀點，還不能完成獨創(chuàng)性和創(chuàng)造力的工作。因此人工智能與人類智能可以互補發(fā)展，在中小學(xué)生外語教育領(lǐng)域，教師可以從可利用人工智能自動化的部分工作中解放出來，在無法實現(xiàn)自動化的創(chuàng)新領(lǐng)域發(fā)揮特長。

二、基于二語習(xí)得理論的人工智能系統(tǒng)構(gòu)建

如何借助人工智能系統(tǒng)有效地提高中小學(xué)生外語水平？本文擬以二語習(xí)得理論為據(jù)，從“智能系統(tǒng)的研發(fā)”及“教師如何借助智能系統(tǒng)改善教學(xué)策略”這兩個視角進行分析。

1.外語學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)構(gòu)建的理論基礎(chǔ)——“輸入假說”與“互動假說”

克拉申（Krashen）的“輸入假說”是對“二語習(xí)得者如何接受并吸收語言材料”這一過程的實質(zhì)性闡述，他認(rèn)為：“人們要習(xí)得第二語言首先要獲取可理解性的語言輸入，同時他們的情緒障礙要處于一個低點才有可能發(fā)生?！?他的輸入假說中提到，可理解的輸入是二語習(xí)得的必要條件。要使語言輸入對語言習(xí)得有利，那么必須對它的意義進行加工，輸入的語言材料越有趣，且與學(xué)習(xí)者相關(guān)度越高，學(xué)習(xí)者的內(nèi)在動機就會在不知不覺中提高，語言習(xí)得就成功了。在此基礎(chǔ)上，?。↙ong）提出了互動假說理論，包括兩種互動：一是認(rèn)知互動，二是社交互動。1認(rèn)知互動強調(diào)的是二語習(xí)得的發(fā)生是學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)動機共同作用的結(jié)果。社交互動則是指，習(xí)得的發(fā)生是依靠學(xué)習(xí)者的相互溝通，學(xué)習(xí)者之間的口頭對話對于語言學(xué)習(xí)來說是最為重要的。該假說強調(diào)的是意義的協(xié)商，在溝通理解遇到障礙時，一方必須判斷對方的理解程度并進行諸如重復(fù)、解釋意思以及改變語速等行為，做出語言上的調(diào)整，從而使語言輸入成為溝通交流的有效工具。

2.構(gòu)建中小學(xué)生外語學(xué)習(xí)人工智能系統(tǒng)的具體方案

首先，以“輸入假說”為理論依據(jù)，人工智能系統(tǒng)應(yīng)對學(xué)生當(dāng)前的語言水平做出準(zhǔn)確的評估，并設(shè)置分級學(xué)習(xí)目標(biāo)，同時還要注重學(xué)習(xí)內(nèi)容的趣味性及可理解的難易度。該假說認(rèn)為，二語習(xí)得者要習(xí)得新的語言結(jié)構(gòu)，需要依賴持續(xù)不斷、內(nèi)容豐富有趣且來源可信的廣泛閱讀，輸入內(nèi)容的難易度為“i+1”的程度，（i為語言學(xué)習(xí)者現(xiàn)有的語言水平，+1為略高于i的語言輸入）。過于教科書范式的內(nèi)容則會使得學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣減弱，學(xué)習(xí)動機不強。由于家庭和遺傳因素的影響，每位學(xué)生對語言尤其是外語的學(xué)習(xí)興趣和能動性也會有所差異。因此人工智能系統(tǒng)應(yīng)該先測評出學(xué)習(xí)者當(dāng)前的語言水平，并選取學(xué)習(xí)者感興趣的主題模塊設(shè)置分級學(xué)習(xí)目標(biāo)。

其次，以?。↙ong）的“互動假說”理論為依據(jù)，人工智能系統(tǒng)應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)造一個可實景模擬訓(xùn)練的平臺。學(xué)生在智能平臺學(xué)習(xí)完相應(yīng)的內(nèi)容后，需要再一次在真實的課堂環(huán)境中進行互動模擬訓(xùn)練。因為，即使是人工智能系統(tǒng)也無法做到通過面部表情或同一單詞不同的語調(diào)來表達同樣的含義。真實課堂中的生生互動是人類學(xué)習(xí)不可替代的有效學(xué)習(xí)方式。因此，教師可先從實景模擬的系統(tǒng)中挑選出和校本教材相匹配的主題，請學(xué)生們先在系統(tǒng)中熟悉各種目標(biāo)語的句型和地道的表述方式，課堂上再進行實景式操演。置于實景之中，學(xué)生以各種互動方式進行意義協(xié)商，順利達成交際的目的，實現(xiàn)了教育的真正目標(biāo)——所學(xué)即能所用。可見，以二語習(xí)得理論為基礎(chǔ)的人工智能系統(tǒng)，既能保證小學(xué)生在啟蒙階段接受的是地道的目標(biāo)語輸入，為發(fā)音的準(zhǔn)確度和良好的語音語調(diào)奠定基礎(chǔ)，同時還可提高課堂上的教學(xué)效率，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙并給予即時反饋和幫助。

最后，人工智能系統(tǒng)研發(fā)時可加重“跨文化知識”和“對外文化輸出”這兩部分內(nèi)容的比重。中小學(xué)英文課本中涉及跨文化的內(nèi)容以及對外文化輸出的內(nèi)容比重都不大，因此在進行人工智能系統(tǒng)研發(fā)的時候，可以加大這兩塊內(nèi)容的比重，不僅讓學(xué)生了解國外文化和中國文化的差異，同時可以讓他們學(xué)習(xí)如何使用目標(biāo)語流利地介紹本國文化。這不僅有利于更好傳承中華民族優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化，樹立文化自信和民族自豪感，也有利于提高國家的文化軟實力。

三、基于人工智能系統(tǒng)提高中小學(xué)生二語能力：教師教學(xué)維度的探討

除了探討如何構(gòu)建人工智能系統(tǒng)以助力中小學(xué)生二語習(xí)得水平提升外，基礎(chǔ)教育階段的外語教師對人工智能系統(tǒng)應(yīng)該有清晰且正確的認(rèn)識，并積極構(gòu)建共同的學(xué)習(xí)社區(qū)，從而改進教學(xué)策略，增強學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率，探索如何在為中小學(xué)生提供快樂學(xué)習(xí)體驗的同時提高他們的二語能力。

1.推進教師身份意識的再構(gòu)建

筆者認(rèn)為，應(yīng)讓教師對AI或機器人教師有正確的了解，幫助教師熟練掌握智能教學(xué)系統(tǒng)的使用。當(dāng)前，各種翻譯軟件可以解決很大一部分語言問題。但是對同樣的句子在不同文化背景中的內(nèi)涵意義卻無法做出精準(zhǔn)的解釋。例如，中國人見面有時會用“你吃了嗎”問候?qū)Ψ?，但是，在西方文化中，他們不能理解這種問候方式，進而造成交際上的困惑。由此可知，教師首先要克服對人工智能系統(tǒng)的排斥情緒，不斷增強自我的學(xué)習(xí)力，熟練地掌握智能教學(xué)系統(tǒng)的使用，這也是對二語教師身份建構(gòu)的嘗試。

2.優(yōu)化教師的想象力和創(chuàng)造力，為學(xué)生提供最佳學(xué)習(xí)體驗

AI能將人類的智力從某些簡單又重復(fù)的勞動中解放出來，因此教師教學(xué)能力的提升應(yīng)聚焦于AI發(fā)展難以突破但人類教師具有優(yōu)勢的領(lǐng)域。人工智能時代，基礎(chǔ)教育關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)與全面發(fā)展的目標(biāo)不會改變;人工智能時代，基礎(chǔ)教育關(guān)注學(xué)生的愛與幸福的情懷不會改變;人工智能時代，基礎(chǔ)教育中師生對話交往的傳承關(guān)系不會消失。 1 因此，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)該利用智能系統(tǒng)幫助自己減負(fù)，在創(chuàng)造力和個性化服務(wù)等領(lǐng)域投入更多的精力去發(fā)展和提升自己的能力，從而達到提質(zhì)增效的目的。例如，教師可通過智能系統(tǒng)收集到學(xué)生的學(xué)業(yè)表現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上調(diào)整教學(xué)的重點和難點，并對不同程度的學(xué)生布置難易度不同的作業(yè)：讓進度快的學(xué)生避免重復(fù)進行無意義的訓(xùn)練，有時間做自己感興趣的事;也避免進度慢的學(xué)生在超出認(rèn)知能力外的難題上消耗大量的時間，真正做到掌握學(xué)習(xí)者差異進而實現(xiàn)因材施教的目的。同時積極關(guān)注社會文化因素及學(xué)生的心理因素對其二語水平產(chǎn)生的影響，適時給予幫助和關(guān)愛，最大限度地提高學(xué)習(xí)者的內(nèi)在動機以促進其二語能力的提升。

3.積極推動傳統(tǒng)課堂轉(zhuǎn)型

伴隨著教育領(lǐng)域智能程度的進一步深化，傳統(tǒng)的知識傳遞型課堂已經(jīng)無法滿足新時代外語人才培養(yǎng)的要求。外語教學(xué)要真正實現(xiàn)以學(xué)生為中心，需要教師能夠熟練地采用翻轉(zhuǎn)課堂模式的能力，在智能系統(tǒng)的幫助下實現(xiàn)新型教學(xué)結(jié)構(gòu)的變革。學(xué)生在智能系統(tǒng)的輔助下自主學(xué)習(xí)，課堂上生生之間、師生之間以及學(xué)生與課本之間的多元互動，不僅使得知識的內(nèi)化得以實現(xiàn)，還有利于建立多維度的動態(tài)課堂。值得注意的是，翻轉(zhuǎn)課堂的實現(xiàn)對教師課前的準(zhǔn)備工作也有較高的要求，如果人類教師無法在課前整合出特定的課堂主題的信息，那么其作用無異于機器人教師，過多的信息只會給學(xué)生帶去更多的困擾，而無法實現(xiàn)有效率的學(xué)習(xí)，最終翻轉(zhuǎn)課堂也只是流于形式。

未來是“人機共存”的時代，如何幫助教師實現(xiàn)學(xué)習(xí)力的可持續(xù)性發(fā)展，為二語教學(xué)提供強有力的支持，這需要政府、社會、學(xué)校、企業(yè)等多方面全方位的支持與合作。例如，可由二語教師、社會/心理語言學(xué)研究者、腦科學(xué)專家、AI技術(shù)研發(fā)員等共同組成AI技術(shù)學(xué)習(xí)共同體，一起探討人機問題及有效的解決方案，從而使教師適應(yīng)“AI+教育”時代要求，盡快轉(zhuǎn)變角色。

Research on Foreign Language Learning of Primary and Middle School Students Based on Artificial Intelligence

CAO Yiyun

（Foreign Languages College， Shangrao Normal University， Shangrao Jiangxi， 334001）

Abstract： With the development of computer science， the application of artificial intelligence （AI） in education has become an general trend. AI can help teachers better understand student differences， can be used as a “teaching agent”， and can also be used in teaching evaluation. But owing to its limitations， it cannot replace human teachers. Based on “input hypothesis” and “interaction hypothesis” in the theory of second language acquisition， this paper has proposed a scheme of building an AI system as follows： assessing students language proficiency， and formulating layered learning objectives; and creating a platform for students to have simulation training. In order to use AI to improve the foreign language competence of primary and middle school students， teachers should establish a correct understanding of AI technology and self-identity， constantly optimize their own imagination and creativity， and actively promote classroom transformation.

Key words： artificial intelligence，second language acquisition，primary and middle school students， foreign language learning