中國民航飛行英語AI一體化教學(xué)模式研究

魏 琛，邢 達(dá)

（中國民航大學(xué)飛行分校 天津 301500）

飛行英語在國際航運(yùn)中應(yīng)用普遍，將人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)充分應(yīng)用到飛行英語教學(xué)中，通過AI技術(shù)有效分析學(xué)生知識薄弱點(diǎn)，可快速提升學(xué)生英語學(xué)業(yè)水平及對應(yīng)等級考試通過率，同時(shí)可以為飛行英語教學(xué)改革從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、評估方式上提供一系列技術(shù)支持。

1 飛行英語的特點(diǎn)及重要性

隨著教育全球化的發(fā)展，課程設(shè)計(jì)與建設(shè)的與時(shí)俱進(jìn)越來越重要。民航飛行英語是國際民航組織的官方工作語言，屬于專門用途英語（English for Specific Purposes，ESP），針對性與專業(yè)性要求高，內(nèi)容與飛行專業(yè)息息相關(guān)，對整體行業(yè)的知識儲備有較高的要求［1］。國際民航組織通過對多年來發(fā)生的災(zāi)難性事件進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，一部分飛行事故產(chǎn)生的原因是飛行員和管制員的英語語言運(yùn)用能力差［2］，所以航空飛行英語的教學(xué)效果直接影響著飛行專業(yè)畢業(yè)生未來的工作生命周期及飛行安全。同時(shí)，飛行英語應(yīng)用性強(qiáng)，相關(guān)課程設(shè)計(jì)及建設(shè)也更加注重應(yīng)用，飛行英語教學(xué)需實(shí)施以國際化課程為導(dǎo)向的一體化教學(xué)模式［3］。

2 飛行英語AI一體化教學(xué)思路

為全面保證中國民航飛行英語教學(xué)的質(zhì)量，培養(yǎng)具有國際視野的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，以及充分提升英語教學(xué)的信息化水平，利用人工智能技術(shù)收集實(shí)用化資源，提升校本教材的內(nèi)容和質(zhì)量，構(gòu)建符合各專業(yè)、教學(xué)班實(shí)際情況的個(gè)性化教學(xué)方案。借助機(jī)器顧問式的教學(xué)平臺改變教師教學(xué)方式，利用人工智能防舞弊考試系統(tǒng)提供常態(tài)化的終結(jié)性評估數(shù)據(jù)，靈活匹配日常教學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容；借助一體化教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)內(nèi)部各模塊數(shù)據(jù)共享互通，不斷創(chuàng)造新的應(yīng)用價(jià)值，幫助教學(xué)管理者實(shí)時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和老師的教學(xué)效果，從而客觀靈活地制定教學(xué)政策。同時(shí)，安裝相應(yīng)語音測試及飛行專業(yè)英語考試系統(tǒng)用于機(jī)考，考教分離，與行業(yè)證照考試對標(biāo)，實(shí)現(xiàn)考試方式的現(xiàn)代化改革；編輯具有各類ESP專業(yè)特色的教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)英語教學(xué)向校本化、實(shí)用化、層次化方向發(fā)展。

3 飛行英語AI一體化模型設(shè)計(jì)思路

平臺整體采用云端部署方式，提供安全、穩(wěn)定、高效的一體化英語教學(xué)服務(wù)。AI一體化物理架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 AI一體化物理架構(gòu)圖Fig.1 AI integrated physical architecture

首先將教學(xué)平臺所有模塊拆分為2 組，每組配1 個(gè)服務(wù)器集群，各模塊共享服務(wù)器資源，以最大程度地利用各服務(wù)器，同時(shí)可承載較大的用戶量。

在各集群內(nèi)部，應(yīng)用服務(wù)器至少提供2 臺，以確保服務(wù)的穩(wěn)定、高效；數(shù)據(jù)庫采用云數(shù)據(jù)庫RDS（Relational Database Service），以確保歸檔數(shù)據(jù)的安全、可靠；緩存采用分布式云緩存Redis，以確保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全、高效；文件存儲采用對象存儲OBS（Optical Burst Switching），以確保資源（試題、試卷、素材等）的安全存儲及高速訪問。各組件之間通過內(nèi)網(wǎng)訪問，各模塊與外部通過負(fù)載均衡器建立連接，以確保各項(xiàng)服務(wù)的高效和穩(wěn)定。

3.1 飛行英語AI教學(xué)平臺

飛行英語AI教學(xué)平臺基于人工智能技術(shù)構(gòu)建海量數(shù)字化資源庫，為師生提供集課前、課中、課后教學(xué)活動于一體的工作平臺，包括課前教師備課、課中多媒體課件講演、課后學(xué)生作業(yè)、自主學(xué)習(xí)、系統(tǒng)自動評閱等，同時(shí)對整體的教學(xué)過程進(jìn)行數(shù)字化質(zhì)量評估。

3.1.1 AI課件制作系統(tǒng)

支持導(dǎo)入任何一篇英語原文，可快速生成一份多媒體課件。

3.1.2 AI講評報(bào)告制作系統(tǒng)

通過采集學(xué)生的考試、作業(yè)、認(rèn)知圖譜等信息，快速生成針對學(xué)生薄弱點(diǎn)、錯題等問題的講評報(bào)告，講評報(bào)告包括薄弱知識點(diǎn)學(xué)習(xí)課件和某考試目標(biāo)下的拓展訓(xùn)練。

3.1.3 多媒體課件講演系統(tǒng)

生成的課件可與多媒體教學(xué)軟件無縫對接，或下載到本地用于課堂教學(xué)。

3.1.4 AI作業(yè)布置、跟蹤及作答系統(tǒng)

根據(jù)教學(xué)的要求及學(xué)生的疑難點(diǎn)，結(jié)合原文的主題、生詞等信息，快速智能推薦試題，生成課前預(yù)習(xí)或課后作業(yè)，并直接發(fā)布給既定班級。學(xué)生可在線或離線完成教師布置的作業(yè)，支持書寫和口語2 種作答方式；教師可實(shí)時(shí)跟蹤查看學(xué)生作業(yè)完成進(jìn)度。

3.1.5 學(xué)生作答AI評估系統(tǒng)

可進(jìn)行所有題型的智能評閱，評閱后自動生成班級成績分析報(bào)表。根據(jù)學(xué)生作答結(jié)果，智能分析及顯示學(xué)生認(rèn)知指數(shù)，并自動生成錯題講評報(bào)告。

3.1.6 學(xué)生自學(xué)系統(tǒng)

提供多種自主學(xué)習(xí)模式，并自動分析素材或試題中的生詞，提供知識點(diǎn)課件，輔助學(xué)生進(jìn)行疑難點(diǎn)或新知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)。

3.1.7 教學(xué)質(zhì)量數(shù)字化評估系統(tǒng)

在教學(xué)過程中，可實(shí)時(shí)分析學(xué)生認(rèn)知圖譜，并正確找到其學(xué)習(xí)的薄弱點(diǎn)；可分析教學(xué)所用的任何一個(gè)教案、素材、作業(yè)、試卷等的質(zhì)量指標(biāo)。

3.2 飛行英語AI試卷制作系統(tǒng)

基于人工智能技術(shù)構(gòu)建飛行技術(shù)相關(guān)數(shù)字化資源庫，為師生提供AI 試卷制作服務(wù)，包括學(xué)業(yè)測試AI 出卷、水平模擬考試AI出卷、課后作業(yè)AI生成、隨堂測試AI出卷等。

3.2.1 考試目標(biāo)選定系統(tǒng)

可將一篇課文、一本教材、多篇資料等導(dǎo)入，系統(tǒng)自主分析出其知識點(diǎn)范圍；同時(shí)，用戶可以選擇飛行英語、PEPEC、大學(xué)英語四六級、專業(yè)四八級、考研英語、托福、雅思等其中一個(gè)水平考試目標(biāo)，自動劃定歷年考試范圍及要求，并形成測試知識譜。

3.2.2 試卷模板選用

提供隨堂測試、單元測試、期中期末考試等各類學(xué)業(yè)測試模板和飛行英語、PEPEC、大學(xué)英語四六級、專業(yè)四八級、考研英語、托福、雅思等大學(xué)水平考試的試卷模板，教師可微調(diào)模板內(nèi)的試卷難度、試卷份數(shù)、題型題量、試題分值、多份試卷試題重復(fù)率等參數(shù)，也支持教師自主新建試卷模板。

3.2.3 AI試卷生成

基于測試知識圖譜，結(jié)合選定的考試模板，在1～2 min內(nèi)自動生成一份或多份同步課堂教學(xué)內(nèi)容或考試目標(biāo)的試卷。同時(shí)，試卷可導(dǎo)出PDF文件供線下應(yīng)用，或保存至“我的試卷庫”線上應(yīng)用。

3.2.4 試卷人工審核及AI優(yōu)化系統(tǒng)

支持教師對系統(tǒng)生成的試卷進(jìn)行審核、編輯，可將不合適的試題更換為同難度、與考核知識點(diǎn)一致的內(nèi)容。

3.2.5 試卷質(zhì)量數(shù)字化評估

可視化展示每份試卷的知識點(diǎn)覆蓋度、有效度、難度、區(qū)分度等質(zhì)量指標(biāo)，制作多份試卷時(shí)，保證每份試卷之間的知識點(diǎn)覆蓋率一致、難度一致、區(qū)分度一致。

3.3 飛行英語AI防舞弊考試功能

基于人工智能技術(shù)構(gòu)建的海量數(shù)字化資源庫，依托大數(shù)據(jù)分析和智能反舞弊技術(shù)，為學(xué)校提供各類考試服務(wù)，真正實(shí)現(xiàn)以考促學(xué)、以考替學(xué)。

3.3.1 AI套卷制作系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)教師隨機(jī)設(shè)定教學(xué)內(nèi)容，計(jì)算機(jī)自動分析考試知識點(diǎn)，并根據(jù)學(xué)生群體的知識點(diǎn)掌握情況，基于海量數(shù)字化題庫，智能生成一考多卷（3～9 份）的功能。

3.3.2 智能化考務(wù)管理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能排考、一鍵發(fā)布考務(wù)、考試實(shí)時(shí)跟蹤、遠(yuǎn)程無感巡考等功能；學(xué)生可通過電腦或移動端APP智能預(yù)約，支持成績管理（調(diào)整、發(fā)布、導(dǎo)出）、查詢等功能；支持考場實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)管控功能。

3.3.3 智能反舞弊系統(tǒng)

通過考前人臉認(rèn)證、智能分配試卷、考中攝像頭全程監(jiān)控、疑似舞弊判別，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)考功能；支持考后作答雷同判定功能。

3.3.4 智能評閱系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對學(xué)生線上作答及答題卡作答的主客觀題機(jī)器評閱功能。

3.3.5 考評報(bào)告AI生成系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)根據(jù)考試成績分布及學(xué)生錯題情況生成講評報(bào)告的功能，包括成績分析報(bào)告及試題作答分析報(bào)告。

3.4 學(xué)?；A(chǔ)信息管理系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)對學(xué)生、教師個(gè)人用戶信息的管理和對學(xué)?？紙鲂畔⒌墓芾?，可對接學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)，如圖2 所示。

圖2 AI一體化英語教學(xué)云平臺界面Fig.2 AI integrated English teaching cloud platform interface

4 AI一體化系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫根據(jù)各功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體包括用戶基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、資源數(shù)據(jù)庫（含試題、試卷、素材、知識點(diǎn)等）、教材編輯數(shù)據(jù)庫、試卷制作數(shù)據(jù)庫、考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、自學(xué)及作業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)認(rèn)知評估數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)評閱中心數(shù)據(jù)庫等。各數(shù)據(jù)庫相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)庫訪問賬號各不相同、互不影響。

4.1 基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫

負(fù)責(zé)錄入用戶（學(xué)生、教師、領(lǐng)導(dǎo)等）的基礎(chǔ)信息管理和維護(hù)，如賬號、密碼、教學(xué)班信息、任課教師等，主要核心數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 基礎(chǔ)信息核心數(shù)據(jù)表Tab.1 Core data table for basic information

4.2 資源數(shù)據(jù)庫

配合文件存儲機(jī)構(gòu)（OBS）存儲各類資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括試題、試卷、素材、知識點(diǎn)等，如表2 所示。

表2 資源數(shù)據(jù)庫表Tab.2 Resource database table

4.3 教材編輯數(shù)據(jù)庫

緩存、存儲教師制作的教材及相關(guān)數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 教材編輯數(shù)據(jù)庫表Tab.3 Textbook editing database table

4.4 試卷制作數(shù)據(jù)庫

緩存、存儲教師制作的試卷、試卷包等數(shù)據(jù)，如表4 所示。

表4 試卷制作數(shù)據(jù)庫表Tab.4 Test paper making database table

4.5 考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

緩存、存儲學(xué)生考試相關(guān)數(shù)據(jù)，包括作答內(nèi)容、批改結(jié)果、考試用時(shí)、是否疑似作弊等，如表5 所示。

表5 考試系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表Tab.5 Examination system database table

4.6 自學(xué)及作業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

緩存、存儲課前、課堂、課后作業(yè)及其他自學(xué)模塊的學(xué)習(xí)、作答、批改結(jié)果等數(shù)據(jù)，如表6 所示。

4.7 大數(shù)據(jù)認(rèn)知評估數(shù)據(jù)庫

緩存、存儲學(xué)生答題信息、認(rèn)證分析、學(xué)習(xí)軌跡等數(shù)據(jù)，如表7 所示。

表7 認(rèn)知評估數(shù)據(jù)庫表Tab.7 Cognitive assessment database table

4.8 大數(shù)據(jù)評閱中心數(shù)據(jù)庫

存儲的題目信息、各類推送數(shù)據(jù)、主觀題比對信息等如表8 所示。

表8 評閱中心數(shù)據(jù)庫表Tab.8 Review Center database table

5 結(jié) 語

飛行英語AI 教學(xué)一體化平臺的構(gòu)建填補(bǔ)了我國民航飛行英語教學(xué)信息化的空白，平臺的先進(jìn)性有目共睹。平臺建成后，相關(guān)人員（教師、學(xué)生、管理人員等）應(yīng)盡快熟悉使用維護(hù)方法，并適時(shí)進(jìn)行測試，以確保教學(xué)、練習(xí)、考試的正常運(yùn)行，同時(shí)，該一體化平臺的內(nèi)容也應(yīng)不斷豐富完善［4］。飛行英語是需要學(xué)校、教師和學(xué)生共同努力學(xué)好的課程，在教學(xué)相長的過程中，既要想辦法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又要提高專業(yè)英語教師的教學(xué)水平及自身能力［5］，從而培養(yǎng)合格的飛行人員，更好地為我國的民航事業(yè)服務(wù)。■