基于人工智能的英語在線學習系統設計

李燕

（德州職業技術學院基礎部 山東省德州市 253034）

隨著以人工智能技術為主的在線學習系統的功能不斷完善，越來越多的學生都開始習慣且喜歡在以人工智能技術為主的系統上來進行學習。因此，本文以英語學習為例，來對人工智能的英語在線學習系統來進行設計，以此來為學生的學習，以及英語教師的教學提供參考。

1 人工智能技術

人工智能技術其具備感知能力、思維能力、學習能力、以及行為能力等特點。其中，感知，就是類似于人的感知能力，通過視覺、聽覺、觸覺、以及嗅覺等，來感知外部的世界。思維能力，就是模擬人類的思維過程，其會對一些信息進行感知、存儲、記憶、搜索、歸納、以及聯想等。學習能力，這是人工智能技術的主要優勢標志，其意味著機器能跟人一樣去發現學習、記憶學習、解釋學習等。行為能力，就是在不需要人工干預的基礎上，通過機器就可以實現目標的控制。

2 人工智能在英語學習中的應用

（1）隨著我國互聯網技術的發展，傳統面對面的教學模式已不再是唯一的教育模式，以人工智能技術為主的教育模式正在被廣泛的應用而來。傳統面對面的教學模式有很多弊端，如優質的英語資源無法共享，學生自主學習英語的條件有限，教師的工作量也比較大，針對每一位學生的分層教學實施起來也比較困難。英語在線學習系統的應用可以有效的彌補這些弊端和不足，由教師將優秀的英語學習資源共享到系統中，學生可以根據自己的實際情況，不受時間、空間、以及難度等限制，就可以選擇性的進行英語學習。

（2）學生的英語學習本身就是一個非常復雜的過程，因為在學習途中會遇到很多不確定因素影響著學生的學習。而人工智能最大的特點就是模擬人的思維模式，將這些復雜的過程簡易化。其可以幫助學生制定動態學習策略、可以幫助學生去選擇英語學習的內容，進而激發學生學習英語的樂趣，提高其學習英語的成績和口語水平、應用水平。很多學者都說，基于人工智能的英語在線學習系統的設計，是現代信息技術的整合，也是信息技術在語言學習中的一次有價值的探索，因此，本文就基于人工智能的英語在線學習系統來進行設計。

3 基于人工智能的英語在線學習系統設計

3.1 設計背景

英語在線學習系統可以稱之為一種新的教學模式，其注重實際案例教學。在在線學習系統中，學生可以自主的決定自己的學習進度，自主的選擇學習的內容，投入很少的學習經費，就能享受到高端的教學資源。并且在系統上，如果遇到任何問題，還可以及時的跟教師、或者學生進行溝通，找到問題的解答。目前，很多學校的在線學習系統都是MOOC 模式，雖然改善了學生的學習效果，但是缺乏對學生智能化的客觀評價。因此，需要設計基于人工智能的在線學習系統。其通過模擬人腦的方式，通過計算機系統的圖形、圖像、文本等功能，可以讓學生更好的去練習英語的發音、單詞的寫作、口語的語調、擴張單詞量等，有效的改善學生學習英語的效果，也為學生個性化學習提供了方向。

3.2 設計目標

設計一個基于人工智能的英語在線學習系統，該系統需要具備如下功能：

（1）幫助學生改善學習效果，激發其自主學習的積極性。

（2）對英語學習進行智能分類，結合學生的實際情況去制定學習計劃。

（3）對學生的學習效果進行評價。

3.3 英語在線學習系統的總體設計

基于人工智能的英語在線學習系統需要有3 個子系統，即在線學習子系統、教學管理子系統、以及學習資源庫管理子系統，詳見圖1。該系統還包括3 個模型和兩個知識庫。其中3 個模型，即學生模型、教師模型、診斷模型；學生模型涵蓋了學生信息庫和知識信息庫；診斷模型包括診斷和評價；教師模型包括智能推理機和教學策略庫，兩個知識庫即學生知識庫和教師庫。其中學生知識庫包括學生的成績評定和完成情況，教師知識庫包含了教學內容和習題庫兩個模塊。

圖1：系統總體功能結構

該系統主要是對教師的教學和學生的學習來進行管理，是對在線學習系統的一種補充，通過圖1 可以看出，整個系統是相互連接在一起的，是一個有機的整體。該系統會將學生信息庫、知識信息庫、學生基本信息貫穿到在線學習系統中，有效的實現了學習重點、難點、學習目的、學習反饋等不同學習環節的統一。

每一個子系統也無不體現智能性，學生可以在該系統上，制定一個針對自己的學習方案，該方案可以包括需要掌握的知識點、學習進度等，方便對學生在此系統可以動態的追蹤和評估自己的學習情況。而且，學生還可以操作該系統的診斷功能來對學習進行診斷和評價，以此來調整自己的學習，改善學習效果。

3.4 在線學習子系統設計

在線學習子系統主要包括在線注冊選課、學前水平測試、對應能力學習、學習評估反饋、以及提升學習級別5 個模塊，詳見圖2。

圖2：在線學習子系統

其中，在線注冊選課包括智能電子學生證和課時選課兩個模塊，其中智能電子學生證通過人工智能技術推動學生入口，該端口涵蓋課前、課中、課后三個教學場景，詳見圖3，學生通過智慧電子學生證入口后，就可以進行英語選課，可以去打卡各種互動課堂，以此來滿足課后學習補充的多個學習互動場景。并且，在該模塊，會通過人工智能技術來為學生創建一個學習的檔案，方便學生來對英語學習進行調整、追蹤以及記錄等。

圖3：電子學生證應用場景

學前水平測試，是對學生學習前的一個測試，其會根據學生所選的課程，來利用人工智能技術自動模擬出一份學前水平測試試卷，然后系統的診斷模塊就會對試卷進行診斷和評價，生成一份學生學前能力的測試報告。并且，人工智能技術會根據測試報告給學生智能學習推薦和學習引擎，學生可以根據該推薦和引擎，在結合自己的實際情況，去進行個性化的選擇和學習。

對應能力學習：該模塊又包括5G 智能化虛擬實訓平臺和精準輔導兩個模塊。其中5G 智能化虛擬實訓平臺是人工智能技術根據學生的學前水平測試和自我選擇來為學生打造一個5G 全息虛擬的智慧學習實訓平臺，該平臺可以設計多感官課堂讓學生沉浸式的互動體驗，可以仿真英語對話規避風險，可以激發學生的空間思維，全面提升學生英語學習效果。精準輔導模塊，主要是利用大數據分析和人工智能的黑科技，以學生為中心，通過跟蹤記錄學生的學習經歷和過程，智能分析知識點的薄弱環節，補齊學生英語能力的短板，進而助力學生英語學習的提分。并且會匯聚完整的專屬知識體圖譜和學習軌跡，精準分析學習短板，讓學生了解自己真正的學習實力。

學習評估反饋模塊又包括智能化視頻人臉自我感知和立體環式學習感知定位，其中智能化視頻人臉自我感知，就是通過學生的表情來智能感知學生的專注度，根據學生所選的課程會實施大數據反饋用戶狀態，并動態實時預警給學生學習感知反饋。并且，還有課時分析報告，就是為每一位在線學習的學生提供大數據課時反饋，反饋自己的學習情況，方便學生及時的掌握。立體式學習感知定位，具備測、學、練、測四個步驟實現學生的環式學習，進而補齊其知識薄弱點，夯實其能力短板，詳見圖4。測試包括兩個部分，即學習過程中的過程性評估和學習結束后的在線考試評估，兩個評估結果形成最終的評估報告反饋給學生。

圖4：立體環式學習感知定位

提升學習級別模塊包括滿分智能題庫、英語自動化考試以及云端智能評分。其中智慧題庫包括實時預覽、本地化教研、多種題型、安全加密4 個環節，實時預覽主要是在線學習系統提供預覽和快速預覽的功能，能對測試當前學生學習的頁面，或者對學生整個的學習進行測試，會及時的發現問題；本地化教研是在線學習系統跟當地有名的英語名師合作，保證測試的題庫符合當地考試標準，將學習本地化；多種題型，有開放性的題型，也有封閉性的題型；題型包括英語的填空、英語的口語作文、單詞的跟讀、文本的朗讀、角色扮演等；安全加密，是為了防止學生作弊而實施的一種提供答案分配的功能，就是即使學生答到同等試卷，也會有同卷同答案異選項的功能，而且還會另做加密處理。英語的自動化考試包括隨堂口語聯，自動評測，AI 智能打分，指導和糾正學生的錯誤之處，幫助學生提分。云端智能評分，是通過專家評分模型、音頻提取特征、線性和非線性擬合算法、以及LSTM 聲學提取模型來對學生的英語學習進行智能評分。整個學習提分模塊針對的是想要進行高級別英語學習的學生來設置的，不是必須項，學生可以根據自己的實際情況，或者傾向來進行選擇和學習。

3.5 智能滿分校園端和教師端

基于人工智能的英語在線學習系統還需要有校園端口和教師端口。其中校園端，主要是鍛煉學生的英語聽說能力。該端口采用權威的英語口語評測技術，全真的模擬英語人機對話考試，助力學生的英語聽說鍛煉。該端口主要有4 部分內容：

（1）系統采用計算機進行的英語聽說考試都會有專業的教師來進行編寫、錄制。

（2）系統采用在線智能的試題評分方式，將“有效內容、誤差控制”加入到評分當中，讓評分更加的快速、公正。

（3）該系統可以替代傳統的考試方式，試題類型豐富，可信度高。

（4）豐富的試題內容，豐富的人機考試形式，有效的提高學生英語聽說水平。

教師端，分為三個部分，即一鍵在線布置、實時學情數據、智能減負增效，通過人工智能的教學方式，有效解決英語教學互動場景問題。其中，一鍵在線布置，包括全班全員的一鍵布置，讓教師輕松的把握學生的課前預習和課后練習；實時學情數據，可以生成學情動態數據，幫助教師科學的進行分層，助力于教師的分層實踐教學；智能減負增效，就是智能管理、智能評分、智能批閱、自主化統計分析等，真正的實現了學生閱讀、口語、聽力、語法等智能應用。

3.6 在線學習APP設計

隨著智能手機的普及，在在線學習系統基礎上，還可以設計在線學習的APP。APP 包括6 個模塊，詳見圖5，即全動畫視頻、名師精編內容、智能模擬場景化聽說學習、閱讀學習，分級閱讀、聽說模擬考試，人機實戰演練、教材同步聽說學習、教研精選，個性化推薦學習。

圖5：人工智能英語在線學習APP 設計

4 結束語

隨著人工智能技術的快速發展，將其應用在學習中，不僅可以實現現代化教育的發展，而且還能改善學生在線學習的效果。雖然，基于人工智能的英語在線學習系統還處于一個探索的階段，但是其改善學生的學習效果是顯著的。人工智能為主的在線學習系統是新的學習理念，也是教師教學理念創新的實踐化，目的就是讓學生可以隨時隨地的、去高效的學習英語，鍛煉自己的英語實踐能力。