基于人工智能技術(shù)的外語教育互動平臺設(shè)計

作者簡介：許蒙坤（1991-），男，碩士，助理實驗師。研究方向為外語教育技術(shù)。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.16.015

摘? 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，人工智能正在逐步改變外語教育的面貌，提供更為高效、個性化和智能化的學(xué)習(xí)體驗。通過對現(xiàn)有外語教育現(xiàn)狀的分析，結(jié)合人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出一種智能教育、互動學(xué)習(xí)及數(shù)據(jù)分析功能的外語教育互動平臺。該平臺利用自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，實現(xiàn)個性化的學(xué)習(xí)資源推薦、智能化的學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃及實時的學(xué)習(xí)反饋。通過實踐應(yīng)用與效果評估，驗證平臺在外語教育中的有效性，并收集用戶反饋以指導(dǎo)平臺的進(jìn)一步優(yōu)化。研究成果豐富外語教育的理論與實踐，也為未來的外語教育技術(shù)改革提供新的思路與方向。

關(guān)鍵詞：外語教育；互動平臺；自然語言處理；機(jī)器學(xué)習(xí)；個性化推薦

中圖分類號：TP18? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）16-0066-04

Abstract： With the continuous progress of science and technology， artificial intelligence is gradually changing the face of foreign language education to provide a more efficient， personalized and intelligent learning experience. Based on the analysis of the current situation of foreign language education and the development trend of artificial intelligence technology， this paper puts forward an interactive platform for foreign language education with the functions of intelligent education， interactive learning and data analysis. The platform uses artificial intelligence technologies such as natural language processing and machine learning to achieve personalized learning resource recommendation， intelligent learning path planning and real-time learning feedback. Through practical application and effect evaluation， the effectiveness of the platform in foreign language education is verified， and user feedback is collected to guide the further optimization of the platform. The research results not only enrich the theory and practice of foreign language education， but also provide new ideas and directions for the technological reform of foreign language education in the future.

Keywords： foreign language education; interactive platform; natural language processing; machine learning; personalized recommendation

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和普及，外語教育將更加智能化和個性化。例如，虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)可以與人工智能相結(jié)合，為學(xué)生提供更為沉浸式的語言學(xué)習(xí)環(huán)境；智能語音助手和在線學(xué)習(xí)平臺可以為學(xué)生提供隨時隨地的學(xué)習(xí)支持；而智能評估系統(tǒng)則可以實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的全面、客觀評價。

莫才蓮等[1]采用文獻(xiàn)分析法，首先對人工智能，人工智能教育進(jìn)行了解析。從教育技術(shù)學(xué)所受到的3個方面影響進(jìn)行了闡述，分別是具體的應(yīng)用——微課，遠(yuǎn)程教育課程，并對教育技術(shù)學(xué)與人工智能的融合進(jìn)行展望。楊凱鴿等[2]從人工智能與教育的相關(guān)理論層面研究出發(fā)，并結(jié)合人工智能在智能教學(xué)系統(tǒng)、個性化學(xué)習(xí)及教育機(jī)器人方面的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀，從學(xué)校、教師、學(xué)生3個方面對將來人工智能教育的發(fā)展提出展望，為教育的發(fā)展提供一定參考。畢馬威[3]結(jié)合市場觀察，從技術(shù)變革、應(yīng)用創(chuàng)新、安全治理、生態(tài)協(xié)同等維度，前瞻預(yù)測人工智能產(chǎn)業(yè)未來趨勢，并深度剖析其發(fā)展情況與核心驅(qū)動力，以期為人工智能產(chǎn)業(yè)界帶來啟發(fā)。馮瑞佳等[4]探討了基于人工智能的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用。分析了傳統(tǒng)入侵檢測系統(tǒng)和惡意代碼檢測方法的局限性?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)和行為分析的入侵檢測技術(shù)，以及基于深度學(xué)習(xí)和行為分析的惡意代碼檢測技術(shù)。討論了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)攻擊響應(yīng)存在的問題，并探討了基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)和自然語言處理的網(wǎng)絡(luò)攻擊響應(yīng)技術(shù)。總結(jié)了人工智能在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用中的重要性和未來發(fā)展方向。

人工智能可以通過自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，實現(xiàn)對學(xué)生語言學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)分析和個性化指導(dǎo)。通過大數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建，人工智能可以針對每個學(xué)生的語言水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格和興趣偏好，提供定制化的學(xué)習(xí)資源和路徑，從而提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。人工智能雖然在外語教育中具有巨大的應(yīng)用潛力，但并不能完全取代教師的作用[5-6]。教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨文化交際能力等方面仍具有不可替代的作用。因此，未來的外語教育應(yīng)充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，同時注重教師的角色和價值，實現(xiàn)人機(jī)協(xié)同，共同推動外語教育的發(fā)展。

1? 相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ)

1.1? 人工智能的基本概念

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是一門新興的技術(shù)科學(xué)，旨在開發(fā)和應(yīng)用能夠模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法和技術(shù)，包括機(jī)器人、自然語言處理、語音、圖像識別和專家系統(tǒng)等。其是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，涉及多個學(xué)科的理論，其最終目標(biāo)是讓機(jī)器能夠像人一樣思考、決策和行動，甚至在某些方面超越人類的智能。人工智能的基礎(chǔ)涵蓋了哲學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、計算機(jī)工程、控制論和語言學(xué)等學(xué)科。其試圖理解和模擬人類的意識、思維過程，從而創(chuàng)造出能夠做出類似人類智力反應(yīng)的智能機(jī)器。這種機(jī)器不僅具備快速計算、記憶存儲的能力，還能進(jìn)行感知（如聽、說、看和認(rèn)等感知智能），更重要的是能夠進(jìn)行邏輯推理、知識理解、決策思考等高級認(rèn)知活動。

1.2? 外語教育技術(shù)現(xiàn)狀

在教學(xué)硬件方面，許多外語教育機(jī)構(gòu)都配備了先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備，如數(shù)字式語音室、音像編輯室、衛(wèi)星接收天線和演播室等，為外語教學(xué)提供了良好的硬件支持。同時，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)外語教學(xué)也逐漸成為一種趨勢，變革了傳統(tǒng)教學(xué)模式，為學(xué)生提供了更為靈活和便捷的學(xué)習(xí)方式。其次，在教學(xué)資源方面，外語教育不再局限于傳統(tǒng)的教材和課堂教學(xué)，而是通過各種在線課程、學(xué)習(xí)平臺和多媒體資源，實現(xiàn)了教學(xué)資源的共享和優(yōu)化配置。這些資源不僅豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效果。外語教育需要繼續(xù)深化改革和創(chuàng)新。

1.3? 互動學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)

互動學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)涵蓋了多個學(xué)科領(lǐng)域，為外語教育技術(shù)互動平臺的設(shè)計與實踐提供了全面的指導(dǎo)。這些理論不僅解釋了互動學(xué)習(xí)的必要性和可能性，還為平臺的設(shè)計者提供了具體的策略和方法，以優(yōu)化學(xué)習(xí)體驗和提高學(xué)習(xí)效果。主要包括建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、社會互動理論、認(rèn)知心理學(xué)理論和人本主義學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是一個主動建構(gòu)的過程；社會互動理論關(guān)注個體在社會環(huán)境中與他人的相互作用和影響。認(rèn)知心理學(xué)理論關(guān)注個體的認(rèn)知過程和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。人本主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的情感、態(tài)度和價值觀在學(xué)習(xí)過程中的重要性。

2? 基于人工智能技術(shù)的外語教育互動平臺設(shè)計

2.1? 平臺需求分析

在構(gòu)建基于人工智能技術(shù)的外語教育技術(shù)互動平臺時，進(jìn)行平臺需求分析是至關(guān)重要的。需求分析是確保平臺能夠滿足用戶期望、解決實際問題并實現(xiàn)價值最大化的關(guān)鍵步驟。

2.1.1? 用戶需求分析

一是學(xué)習(xí)需求。用戶希望通過平臺提升外語水平，包括聽、說、讀、寫等各方面能力。用戶更期望平臺能提供豐富的學(xué)習(xí)資源，如課程視頻、聽力材料、閱讀材料等，以及個性化的學(xué)習(xí)路徑和進(jìn)度安排。二是互動需求。用戶渴望與其他學(xué)習(xí)者、教師進(jìn)行互動交流，以提高學(xué)習(xí)效果。平臺能提供實時在線交流功能，如語音聊天、小組討論等，以及支持師生之間的即時反饋和答疑。三是技術(shù)需求。用戶希望平臺操作簡便、界面友好，并能兼容多種設(shè)備和操作系統(tǒng)。同時，期望平臺能提供穩(wěn)定、高效的運行體驗，避免卡頓、崩潰等問題。

2.1.2? 功能需求分析

功能需求主要表現(xiàn)在3個方面。一是教學(xué)資源管理功能。平臺應(yīng)能夠整合和管理各類外語教學(xué)資源，包括課程視頻、音頻、文本等，以便用戶能夠方便地獲取所需學(xué)習(xí)資源。二是個性化學(xué)習(xí)推薦功能?；谟脩舻膶W(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和偏好，平臺應(yīng)能夠為用戶推薦合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容和路徑，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)體驗。三是互動交流功能。平臺應(yīng)提供實時在線交流功能，支持用戶之間的語音、文字交流，以及師生之間的即時反饋和答疑。四是學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤與評估功能。平臺應(yīng)能夠記錄用戶的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成績，提供學(xué)習(xí)報告和評估建議，幫助用戶了解自己的學(xué)習(xí)狀況并進(jìn)行調(diào)整。

2.1.3? 性能需求分析

一是系統(tǒng)穩(wěn)定性。平臺應(yīng)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，避免在運行過程中出現(xiàn)故障或崩潰。二是數(shù)據(jù)安全性。用戶數(shù)據(jù)是平臺的核心資產(chǎn)，平臺應(yīng)采取有效措施保護(hù)用戶數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。三是可擴(kuò)展性。隨著用戶數(shù)量和需求的不斷增長，平臺應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性，以便應(yīng)對未來的發(fā)展需求。

2.2? 平臺架構(gòu)設(shè)計

2.2.1? 總體架構(gòu)

基于人工智能技術(shù)的外語教育技術(shù)互動平臺的架構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，需要綜合考慮技術(shù)、教學(xué)和用戶體驗等多方面因素。通過合理的架構(gòu)設(shè)計和實現(xiàn)，可以打造出一個高效、安全、易用的外語教育技術(shù)互動平臺。在整個架構(gòu)設(shè)計中，安全和性能是2個不可忽視的因素。平臺應(yīng)采用先進(jìn)的安全技術(shù)和措施，確保用戶數(shù)據(jù)的安全和隱私；同時，通過合理的架構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化，保證平臺的高性能和穩(wěn)定性。

平臺采用分層架構(gòu)設(shè)計，主要包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層和用戶層。這種設(shè)計方式使得平臺具有更好的可維護(hù)性、可擴(kuò)展性和靈活性。如圖1所示。

圖1? 平臺總體架構(gòu)

2.2.2? 數(shù)據(jù)架構(gòu)

數(shù)據(jù)層采用分布式數(shù)據(jù)庫和緩存系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的高可用性和一致性。同時，通過數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合和挖掘，為智能推薦、學(xué)習(xí)分析等功能提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)存儲和管理平臺所需的各種數(shù)據(jù)資源，包括用戶信息、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)進(jìn)度和交互記錄等。采用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，同時提供高效的數(shù)據(jù)訪問和處理能力。如圖2所示。

圖2? 數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計

2.2.3? 功能模塊和服務(wù)層

功能模塊主要包括5個模塊設(shè)計，主要表現(xiàn)為：一是用戶管理模塊。負(fù)責(zé)用戶注冊、登錄、權(quán)限管理等基礎(chǔ)功能，確保平臺的安全性。二是學(xué)習(xí)資源管理模塊。整合和管理各類外語學(xué)習(xí)資源，包括課程視頻、音頻、文本等，提供資源的上傳、下載、編輯等功能。三是智能推薦模塊?；谟脩舻膶W(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和偏好，利用人工智能算法為用戶提供個性化的學(xué)習(xí)資源推薦。四是學(xué)習(xí)分析模塊。實時跟蹤和分析用戶的學(xué)習(xí)進(jìn)度和成績，生成學(xué)習(xí)報告和評估建議，幫助用戶了解自己的學(xué)習(xí)狀況。五是互動交流模塊。提供實時在線交流功能，支持用戶之間的語音、文字交流，以及師生之間的即時反饋和答疑。

服務(wù)層是平臺的核心部分，包含了一系列為應(yīng)用層提供支撐的服務(wù)組件（這些服務(wù)組件包括但不限于），見表1。

表1? 服務(wù)模塊

2.2.4? 應(yīng)用層設(shè)計

應(yīng)用層是平臺與用戶直接交互的部分，主要包括學(xué)習(xí)界面、互動界面和管理界面。這些界面應(yīng)具有直觀友好的操作體驗，能夠充分滿足用戶的學(xué)習(xí)和交流需求。如圖3所示。

圖3? 應(yīng)用層設(shè)計

學(xué)習(xí)界面主要是展示學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)進(jìn)度和評估結(jié)果，提供個性化的學(xué)習(xí)路徑和進(jìn)度安排?；咏缑媸侵С钟脩糁g的實時交流，包括語音聊天、小組討論等功能。管理界面為管理員提供用戶管理、資源管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能。

2.3? 人工智能技術(shù)應(yīng)用

人工智能技術(shù)的應(yīng)用為外語教育帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。通過充分利用這些技術(shù)，我們可以為學(xué)生創(chuàng)造更加高效、有趣和個性化的外語學(xué)習(xí)環(huán)境，推動外語教育的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。

智能評價系統(tǒng)如iTEST、iWrite等，以及批改網(wǎng)等外語教學(xué)智能測評工具，能夠利用“機(jī)器批改結(jié)合人工批改”的模式，對學(xué)生的外語作文進(jìn)行評閱。這不僅提高了批改的效率，還使得評價更加精準(zhǔn)和客觀。深度學(xué)習(xí)技術(shù)在外語學(xué)習(xí)中也發(fā)揮了重要作用。通過模擬人腦的學(xué)習(xí)過程，深度學(xué)習(xí)能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)實世界大量數(shù)據(jù)的抽象表達(dá)，從而幫助學(xué)生更好地理解和運用外語知識。此外，人工智能技術(shù)還提供了豐富的互動學(xué)習(xí)體驗。通過語音識別和評價技術(shù)，學(xué)生可以與計算機(jī)進(jìn)行實時互動，練習(xí)和提高語言能力。同時，一些智能化產(chǎn)品如“小度”“小愛同學(xué)”等，為學(xué)生提供了多元化的學(xué)習(xí)方式和途徑，使得外語學(xué)習(xí)更加生動有趣。在教學(xué)方式上，人工智能技術(shù)使得外語教學(xué)從傳統(tǒng)的以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心。教師可以利用人工智能技術(shù)，根據(jù)學(xué)生的個體差異和學(xué)習(xí)需求，進(jìn)行個性化的教學(xué)設(shè)計和輔導(dǎo)，從而提高教學(xué)效果。人工智能技術(shù)還可以綜合處理音頻、視頻、圖像等多媒體信息，為學(xué)生提供真實的語境學(xué)習(xí)體驗。例如，一些應(yīng)用如英語趣配音、少兒趣配音等，利用人工智能技術(shù)為學(xué)生提供配音資料和打分指導(dǎo)，使得學(xué)生在實踐中提高外語水平。

3? 結(jié)束語

人工智能技術(shù)在外語教育中的應(yīng)用正日益深入，為高校帶來了前所未有的教學(xué)變革。從智能評價系統(tǒng)的精準(zhǔn)反饋，到深度學(xué)習(xí)技術(shù)的知識抽象，再到互動學(xué)習(xí)體驗的豐富多樣，人工智能正逐步改變著外語教育的面貌，使得學(xué)習(xí)更加高效、有趣和個性化。人工智能技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，涵蓋了從交通運輸?shù)结t(yī)療保健，從商業(yè)服務(wù)到游戲娛樂等領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的不斷拓展，人工智能將在未來發(fā)揮更大的作用，為人類的生活和工作帶來更多便利和效益。

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