从聊天机器人到单词测试和课程管理|聊天机器人下载
时间：2019-01-14 03:41:06 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘要]智能英语教学系统因为能提供及时灵活的反馈和积极的学习者激励等特点，在现代英语教与学中发挥着重要的作用。笔者在通过对国内外智能英语教学系统的研究和对国内英语教学需求分析的基础上，以建构主义、行为主义和情境学习等理论为指导，多年来持续对“希赛可”系统进行了设计和开发，在原来提供对话练习的聊天机器人的基础上，增加了英语词汇的智能测试功能，以及课程管理功能，使其能够更好地服务于我国中学英语教学的需求。
[关键词]智能英语教学系统；英语教学；单词测试；课程管理
[中图分类号]G40-057 [文献标识码]B [论文编号]1009-8097(2011)06-0086-05
引言
英国著名语言学家D.A.Wilkins说过：“没有语法不能很好地表达，没有词汇则什么也不能表达。”词汇、语音和语法是构成语言的三大要素，其中词汇是最重要的，是任何形式交流的基础。特别是对于处于英语学习关键阶段的中学生而言，课本词汇的掌握对于听说读写各个方面的影响都极大。但是，据工作在中学英语教学一线的教师反映，国内中学生在英语学习中遇到的最大问题就是词汇学习。具体的学习困难体现为：一是学生单词学得快也忘得快。比如初中生语言模仿能力较强，对于新单词或短语，跟着老师重复几遍就会说了，但是由于没有及时和良好的强化和反馈，很快就会忘记。二是学生只是机械地记忆单词，忽略应用。外语教学对词汇的要求之一是，学习者应该理解词的基本意义和一定的具体意义，并能在口语和书写中自如使用。但是初中学生大多都是机械地记忆单词的拼写和翻译，不重视单词在真实语境中的应用，导致他们不能恰当地使用词汇。三是课堂教学缺少强化过程。四是教师教学任务繁重，无法一对一地对学生进行单词学习指导。
由于国内缺少真实的语言练习环境，对于大多数学生而言，英语口语学习都是在课堂学习中进行的，但是由于班额和教学时数的限制，教师和学生以及学生与学生之间展开一对一口语练习的时间和机会都十分有限。同时，学习者在课余也没有机会将学习到的知识应用于真实的情境中。缺乏真实的语境、高质量的互动和反馈以及应用机会，成了我国中学生英语口语学习困难的主要“瓶颈”。
随着人工智能技术和认知科学的发展，智能系统越来越多地被应用于日常生活与教育中。其中，英语智能教学系统以其能提供灵活的反馈、真实的语言学习情境和积极的学习者激励等特点，在现代英语教学与学习中发挥着重要的作用。基于对国内外优秀智能教学系统的研究和国内初中英语教学需求的分析，以建构主义、行为主义和情境学习等理论为指导，我们设计并开发了“希赛可”智能英语教学系统；并从原来的提供场景对话等辅助教学功能的聊天机器人出发，扩展到包含词汇和语法测试以及课程管理等功能。
一 智能教学系统
1 智能教学系统简介
智能教学系统是一系列复杂的计算机程序，用于管理各种类型的知识，从领域知识到教学法方面的知识。其设计和开发通常涉及到多个领域，包括：人工智能、认知科学、教育、人机互动和软件工程等。
在智能教学系统的框架中，生成和使用相互关联的模型来指导教学过程：一个描述专家行为的方式，另一个描述新手的行为方式，还有一个教学法模型用于指导教学过程和学习过程。专家模型反映了以目标和次级目标形式表示的理想的解决途径，这一理想的解决途径是通过深入分析学科专家面对同样的问题或问题类型时的认知过程步骤而得H{的。同样，新手模型可能包括几个分模型，每个分模型描述了新手学习者面对特定的问题或问题类型时可能步入的错误解决途径。教学法模型用来指导教学和学习活动。
2 智能教学系统的知识表达
智能教学系统一般包含三个模块：教师(专家)模块、学生模块和教学模块。
教师(专家)模块，由系统呈现给学生的领域知识组成，包括所教授内容和应用这些知识解决相关问题两方面。前者是陈述性的基本事实，后者是程序性的推理机制。推理机制表示专家在解决特殊类型问题时所用的方法。专业领域知识的表示方法有：语义网络表示法、过程表示法、产生式表示法和框架表示法等。
学生模块涉及表征学生学习进步的方法，用来对学生的错误观念和非最佳的行为策略提出假设，以便使教学模块能指出他们的错误，说明错误原因，并给出正确答案。
教学模块是指把教学内容传授给学生的一组教学规范。针对某个学生的教学方法应该取决于学生模型中获得的诊断信息。
3 英语智能教学系统的特点
智能教学系统被广泛应用于英语课程的教与学中。通过文献检索，我们发现国内外优秀的智能英语教学系统具有以下特点。
(1)灵活的反馈。优秀的智能英语教学系统能基于对学习者的学习历史的掌握，根据学习者的语言水平，为学习者“量身定制”学习反馈。比如E-Tutor智能英语教学系统，给予学生的反馈是基于学习者总体语言水平给出的，“学生模型”在跟踪学习者学习的同时计算出适应学习者的外语水平。智能教学系统中关于学习者语言水平的知识对于正确地处理错误、决定错误是至关重要的，比如，有些错误是由于拼写、粗心造成的，而有的错误是误用了语法造成的等。智能英语教学系统的报告管理功能够使学习者查看他们完成作业的情况，同时，能够针对每个学习者生成相应的练习。优秀的智能英语教学系统还可以根据学习者多样化的学习风格，为学习者提供多样化的反馈。在有良好教学设计的智能英语教学系统中，答案的呈现是灵活多样的，学习者可以从给出的反馈中，选择适合自己的和自己更倾向接受的答案。尤其是对于能够独立进行学习的优秀学习者，智能英语教学系统能给出一系列与问题相关的反馈，拓展学习者的思路。
(2)提供良好的学习激励。优秀的智能英语教学系统将学习者置于一个更加主动的位置，鼓励学习者进行独立学习，同时，能指导和帮助学习者找到自己的错误。比如imPRESSions智能英语教学系统可以实施一种延迟的反馈，系统标记出错误并提升和鼓励学习者进行反思，然后再给予学习者正确的解答。优秀的智能英语教学系统还能够提供额外的情境化帮助，将提供的帮助与语法指导、字典和其他资源相联系。
(3)具有良好的可重用性。好的智能教学系统具有良好的可重用性。系统实现重用功能的重要设计因素之一是“模块化”，这包含了将学习者的输入分解成为几个单独的部分或者模块，这些模块能够序列化的运行，或开发者可以根据需要进行模块选择。模块化的设计便于对系统的某一部分进行更新，或者在未来加入合适的模块。语法模块和分析过程会因为第一语言的不同而不具有迁移性。具有可重用性的系统能够使不会编程的使用者自由添加或者编辑内容，在这种情况下，智能英语教学系统需要具有界面友好的接口。
(4)具有复杂分析的功能。优秀的智能英语教学系统对于学习者输入的识别和评价不仅是准确的，同时也是复杂 的、流利的和有创意的。它们能对输入的复杂度进行分析，比如，能比较句子的长度，计算每个分句的关键词，检查句法的复杂度，和分析词汇的复杂度等。
(5)提供真实、轻松的语言学习环境。优秀的智能英语教学系统能够为学习者提供一个更加安全和轻松的语言学习环境，同时由于能够有效地减少在交流过程中的面部表情、性别、种族、社会地位等因素的影响，因此，能良好地激发英语学习者口语练习动机。此外，在智能英语教学系统中，不同对话场景的设计能够使学生沉浸在不同的情境中，比如邮局、银行等，从而能帮助学习者达到学以致用的目的。
(6)体现英语教学法特点。优秀的智能英语教学系统能反映出第二语言习得基本教学法的特点：一是互动学习，互动练习对于学习材料的长时间记忆是非常必要的。比如，在词汇课堂，学习者可以反复多次地听材料，直到他对句子或者短语的组成成分非常熟悉的时候，再转向学习下一个短语或句子。二是注意力维持，为了保持学习者的注意力，智能英语教学系统中的句子和词汇不是一次全部呈现给学习者，而是一次只呈现出一个或者一少部分，这样能够更好地帮助学习者聚焦。三是学习动机激发，由于良好的英语教学系统能够适应不同理解水平的学习者，因此，系统针对性能够有效地维持学习动机。四是情境学习，研究证明学习者必须沉浸在一个特定的学习情境中才能够有效地掌握外语的句子结构。尤其是在学习英语短语和对话的时候，真实的情境能够使学习者更好地掌握短语和对话的实际使用方法。
三 “希赛可”智能英语教学系统的设计
1 理论基础
行为主义学习理论将学习视为刺激与反应之间形成联结的过程。斯金纳作为该理论的代表人物之一，曾在《言语行为》(Verbal Behavior)一书中提出“言语行为是条件性的，由形成性反射及塑造非语言行为一样的刺激和强化物来塑造。”同时，他指出：书面语言行为是视觉刺激控制下的语言操作。当书面语言帮助建立起其他语言反应时它们也得到了强化。在行为主义学习理论中，强化是使反应增强的作用，强化物或强化刺激是指任何在反应之后出现的使反应增强的刺激或事件。比如，在准备英语考试时，学习者学习了各种词汇，当这些词汇出现在测试中，他们就得到了强化。斯金纳认为学校给予学习者的强化太少，每天每个老师对于学生的关注可能只有几分钟，当学生课堂练习时，老师不能给予每个学习者及时的反馈，因此不能保证学习者掌握所有课堂教学内容。及时的反馈与评价作为一种对以学生学习行为的强化物，在语言习得中发挥着重要的作用。情境学习理论在考虑到学习对认知条件的依赖的基础上，强调创建合适的情境来鼓励学习活动，并鼓励学习者在相关的社会活动中进行练习。应用在语言学习中，情境学习理论强调借助恰当的情境交流促进语言学习。
2 系统构成
通过前期对国内外优秀英语智能教学系统特点的分析和对国内初中英语教学困境的调查和总结，我们以建构主义、行为主义和情境学习等理沦为指导，设计并开发了“希赛可”智能英语教学系统，目前的系统组成如图1所示。以下我们将分别介绍其组成要素：智能英语口语练习系统、智能英语单词测试系统和课程管理系统。
(1)智能英语口语练习系统
本系统中的智能英语口语练习系统是“希赛可”智能英语聊天机器人系统的一部分。开发者在“希赛可”智能英语聊天机器人系统中添加了“情境对话”的模块，在该模块中，录入了中学课本中的情境对话，学习者登陆系统后，可以选择课文中的对话场景，观看或者参与对话。同时，系统还为学习者提供了“自由对话”模块，学习者可以在该模块中，选择微软动画人物，观看或者与动画人物之间进行文字输入或者语音对话。该模块的设计充分考虑到了情境学习在英语学习中的重要作用。与单词学习系统的功能协同作用，能够有效地促进英语学习者的英语学习水平，体现在：一是促进学习者学以致用，学习者可以在该系统中使用新掌握的单词，与机器人进行交流，加深记忆；二是标准发音，促进记忆。该系统提供的“观看对话”功能中，有标准的英语单词发音，学习者在观看对话的时候，字幕的提示能够促进学习者记忆单词的拼写：三是创设情境，激发动机。在情境对话模块中，系统能模拟课本中的真实对话情境，学习者使用该模块学习时，能有效激发学习者的学习动机，提高学习兴趣。
(2)智能英语单词测试系统
智能单词测试系统的组成如图2所示。智能英语单词测试系统中包含若干门课程，每门课程同时包含若干单元，比如，单元练习、动词形态练习等。在每个单元中，同时为学习者提供多种形式的测试题，比如，填空、选择、“填空＋选择”等。教师可以根据课程和教学需要添加、修改或者删除课程、课程中的单元，以及具体的测试内容。具体测试题目是根据题型和单词特点进行梯度设计的
由易及难。选择题的设计要求学习者根据系统的发音选择其相应的中文含义，填空题要求学习者根据发音进行完整的单词拼写，“填空+选择”题的设计要求学习者选择听到单词的词性、进行拼写并选择其中文含义。
在智能单词测试系统中，学习者进入单词测试界面后，单击“开始”按钮后进入答题界面。答题时，学习者根据系统给出的每一道题的发音进行作答。每答完一道题后，单击“提交”按钮，系统会给出相应的反馈，在完成一整套题目测试后，系统会自动记录学习者的答题时间以及答题结果，同时，生成相应的“错词本”，便于学习者对单词的巩固和掌握。学习者利用智能单词测试系统的学习过程如图3所示。
通过上述的学习者单词测试过程分析，可以看出智能单词测试系统能有效地支持学习者的个性化单词学习，同时激发学习者的学习动机和学习兴趣。具体体现在以下四个维度：
一是学习者“专属”测试题。系统能为每一个参与答题的学习者提供一套其“专属”的测试题目，即一个班如果有三十位同学一起参与答题，系统为每一位学习者提供的一套题都是不同的，虽然这些题目是从同一个数据库中抽取出的。
二是“一对一”的听写。系统中的每一道题目都有标准的英文发音，学习者根据系统发音回答相应的题目，就好像教师“一对一”地给学习者听写单词，不仅能使学习者清晰地听到每个单词的发音，而且可以多次聆听，从而能够有效地激发学习者的学习动机，维持学习者的学习兴趣。
三是针对不同水平学习者的梯度测试题型。每一个学习单元的测试都提供了难易程度不同的题目形式：选择题、填空题和上述两者的结合。学习者刚学习完新单词时，由于记忆不深，可以参与选择题形式的测试，当经过反复巩固，学习者对单词的拼写有了较好的记忆后，可以选择“真空题”进行测试。学习者完成一个单元的学习后，可以参加单元测试，其中每道问题既包含填空也包含选择题。
四是及时、灵活的反馈。系统能及时为学习者提供学习反馈，反馈包括：答完每一道题后的对错提示和完成每一套测试题后系统生成的针对每个学习者的“错词本”。系统采用 延迟的反馈方法，即不直接给出题目的正确答案，只提示答案的对错，鼓励学习者进一步选择，在此，学习者可以重复多次收听系统单词发音，并做出回答。为了鼓励学习者尽可能牢固地记忆单词，每多选择或填写一次，系统会进行相应的扣分“惩罚”。答完测试题后，学习者可以充分利用系统生成的“错词本”，及时巩固和强化没有完全掌握的单词。
综上所述，智能单词测试系统以其具有标准的单词发音、难度梯度题型和及时灵活的反馈等特点，不仅能在课堂或课后为学习者提供个性化的单词测试功能，帮助其强化单词的记忆，还能有效地促进学习者展开个性化的单词学习。
(3)课程管理系统
课程管理系统的主要功能有以下几个方面：
一是课程管理功能，教师登陆教学系统以后，可以在“课程编辑”模块中对“课程名称”、“课程描述”等课程信息进行修改，同时，系统也为教师提供了课程的添加、删除、修改和隐藏功能。
二是题库管理功能，在管理系统的题库管理模块中，教师可以导入或者导出试题，也可以根据需要创建不同题型的试题，比如填空、选择题、描述题等。
三是学习过程管理，管理系统中的“活动报表”模块能使教师清晰地看到学习者的使用该系统的学习过程，比如，学习者登陆系统的时间、完成了哪些单词测试内容和测试分数。
四是成绩管理，管理系统能详细地显示出每个单元，每个学习者的详细成绩，便于教师查看和管理。同时教师可以利用该功能作为学习者的动机激发方式之一，在课堂中，教师可以利用系统组织“单词小竞赛”，学习者在规定的时间内使用系统进行答题，测试结束后，老师可以立刻将所有学生的成绩投影到屏幕上，以此来激发学习者的学习动机。
五是用户管理功能，教师可以添加、删除使用系统学习的学习者、可以修改使用者的权限。如图4所示。
四 总结与展望
在“希赛可”智能英语教学系统的设计和开发中，我们不仅注重其系统功能方面的设计和实现，同时，将优秀外语教学法方面的特点整合入系统中，使整个系统具有了国内外优秀智能英语教学系统的特点。具体体现为：一是智能单词测试系统能够为学习者提供及时、灵活的反馈，为学习者提供了积极的学习鼓励。二是智能管理系统中，动态试题库的设计使系统具有了更好的可重用性：能被用于不同年级的英语教学中，满足不同水平、多种方式的单词测试需要。三是智能口语练习系统为学习者提供个性化、真实的语言学习环境的同时，能对学习者的输入进行复杂的句法分析，从而能鼓励学习者使用复杂和有创意的表达方式。
未来，我们的研究将使“希赛可”智能英语教学系统更加智能化。在智能化学习和管理方面，系统将会监测和分配学习资源；收集关于个体、任务和情境数据：生成最佳的实践指导等，供教学系统的研究者和实践者使用。
在提供个性化学习环境方面，系统能够诊断学习需要、学习兴趣和风格，根据学习者的反应和学习过程，调整反馈的水平和类型以及教学策略，根据最新的研究成果实施最佳的实践指导。
