人工智能技術與英語教學：現狀與展望

鄒斌 汪明潔

(西交利物浦大學 應用語言系，江蘇 蘇州 215123)

0 引言

目前，人工智能(AI)技術被認為在教育領域及外語教學中具有重要意義，比其他技術更具體、更先進，使計算機能夠感知、聯想、預測、計劃和控制人類大腦能夠做的事情(Boden，2016)。人工智能技術的概念已經從機器學習、深度學習、圖像識別、語音識別等名目逐漸切入人類的日常生活中。人工智能的應用在最近幾年得到了快速的提升，因此，人工智能取代一些工作的日子越來越近。由此，英語教師開始懷疑，由于人工智能技術的持續快速發展，自己的工作是否也會在某一天被人工智能機器人所代替？

研究者對這一問題的好奇和關注，激發大家進一步思考，有研究顯示，人工智能技術不會也不可能完全取代英語教師的地位。如有研究者在一項運用人工智能促進英語口語學習的研究中發現，大多數學生不同意人工智能技術取代英語教師教學的可能性 (Zou et al., 2020)。因此，關于英語教師被人工智能機器取代的可能性問題，可以進一步解釋為人工智能技術為提升英語教師的教學和學習者的學習提供幫助。那么，人工智能可以在哪些方面以及在多大程度上改善外語教學和學習?本文對近20年來出版的一些書籍及發表在國內外期刊和論文集中關于人工智能技術在教育和英語學習中的應用研究進行綜述和分析,試圖解釋人工智能技術的應用如何實現英語教學和英語學習的目標。

1 大數據和人工智能技術對教育的影響

由數據驅動的數字革命似乎迎來了一個全新的大數據和人工智能時代，也開始對教育產生影響, 人工智能通過機器學習和大數據挖掘方法已經被用來處理和分析收集的數據(Luckin et al., 2016)。人工智能應用于教育受到廣泛的關注，人工智能可以利用收集的數據，做出相應的活動和反饋，提供適應性和個性化學習以及個性化輔導，為學習者提高學習效率帶來積極的影響 (Williamson et al., 2020)。在人工智能應用于教育的發展中，智能輔導系統是人工智能在教育領域早期嘗試的主要成果，它可以進行一對一的輔導，適應每個學生的學習節奏，并及時給予反饋，同時采用統一的標準來評價學習成果(McArthur, 2015)。智能輔導系統(ITS)就是基于學習管理系統(LMS)和人工智能技術開發的，它在用于教育過程中給予適當和自發的反饋交流(Chassignol et al., 2018)。ITS也在語言學習和教學等各個學科中被廣泛采用(Sung et al., 2016)。Ma(2014)等人提出，ITS根據學生對問題的回答，在步驟層面為學習者提供反饋。由于能夠模仿導師的動作，使得智能輔導系統成為訓練學習者解決問題的有效工具(Wang et al., 2015)。然而，智能輔導系統的個性化輔導目前還較少應用于國內各級和各科的課堂教學中，相應的研究案例也非常缺乏，因此，需要開發者與一線教師共同研究和探討。同時，人工智能也帶來不少問題并受到一些質疑，包括倫理問題，如數據的隱私、保護和管理，數據的收集和使用也有不平衡、偏見和歧視性問題，教育者在使用時也應該考慮這些問題 (Williamson et al., 2020)。

受人工智能技術影響的另一個方面是評估，主要涉及學生的作業和評分等 (陳樺 等, 2019)?；谌斯ぶ悄艿脑u估可以幫助教師通過學習分析和教育數據挖掘技術，更好地了解學生當前和未來的行為(Chassignol, 2018；Chen et al., 2019)。舉例來說，學習分析有助于利用人工智能生成預警系統，根據學習者的學習情況對其進行分類，利用教育數據挖掘并及早發現學生的失敗。然而這些人工智能評估和預警系統的實證研究仍相當缺乏，尤其是人工智能生成預警系統還少有案例應用研究。

人工智能技術在個性化教學內容和教學方法方面也得到了廣泛的應用(Chassignol, 2018)。由于學習的個體差異和傳統課堂的性質(一個老師教很多學生)，學生定制化教學具有挑戰性。然而，基于人工智能系統可以通過考慮學生獨特的學習需求，以定制化學習的方式設計教學內容和方法，從而提升學生的學習體驗 (Zawacki-Richter et al., 2019)。例如，個性化學習平臺Knewton旨在根據學生的學習風格為用戶提供實時推薦，從而提高學習質量(Chassignol, 2018)。另一個例子是專注于應用機器人(Cobots)對學生進行教學。一些基本的和常規的任務，如拼寫可以由Cobots來完成，它的特點是學生友好的界面和親身體驗(Chassignol, 2018)。然而這些平臺和機器人應用于個性化學習在國內缺乏相應研究，而國內也很少有類似的平臺及機器人應用于個性化學習。因此，雖然大數據和人工智能可以對教育產生積極的影響，但由于應用于教育的具體實用案例以及應用到一線課堂教學的研究仍比較缺乏，教師仍對其缺乏認知和實踐經驗。

2 人工智能技術在教育和語言教學中的個性化學習指導應用

人工智能與教育領域相關的前沿研究者提出，隨著人工智能技術的發展，將有可能 “為每一個學習者廣泛定制個性化的教育體驗” (Bailey, 2019：6)，并以前所未有的輕松方式為學習者提供 “真實的、沉浸式的體驗” (Bailey, 2019：209)。最重要的是，強調人工智能在英語教學和英語學習中的應用不是為了取代人類，而是更實際地支持和改善用戶體驗和人類互動(Luckin et al., 2016)。

在過去的20年里，智能輔導系統在該領域取得了非常大的進展,且有大量關于這種學習和學生模型的研究 (Sussex, 1992)。在英語學習和教學方面，Sha (2009) 認為，人工智能技術可有效提高學習者的接受能力、聽力和閱讀理解能力。此外，Poitras(2016)等提出，智能輔導系統能夠分析學習者的行為，診斷他們的弱點，并像個人導師一樣為他們提供個性化的內容。Luckin (2016)等也指出，智能輔導系統可以通過模擬一對一的人類導師，為每一個學習者提供智能的個人導師，這被認為是最有效的學習和教學方法；它可以通過多種方法為協作學習提供智能技術支持，還能通過智能虛擬現實支持真實情境下的學習。Bailey (2019) 的研究也支持了以上研究者的結果，他舉例說明了一種人工智能在課堂上的應用，可以衡量和決定學生對學習內容的掌握程度，這表明作為一種ITS的學習管理系統可以對每一個學習者進行個性化的教學。此外，Bailey (2019) 進一步表示，相關領域的研究者不僅在研究ITS的學習內容和管理，還在研究學生在學習時的情緒狀態，以診斷學生的反應，然后修改教學策略，使教學效果最大化、最優化。因此可以看出，目前人工智能應用于語言學習上的一些特征包括運用大數據支撐，可提供個性化學習、模擬教師輔導以及沉浸式/虛擬現實的體驗(見圖1)。

圖1 人工智能應用于語言學習的特征

此外，聊天機器人(Chatbots)也被用于口語練習中，聊天機器人是對話代理的體現，也稱聊天機器人、機器人或虛擬人，是“旨在以語音或文本形式模擬人類對話，或兩者兼有的計算機程序” (Sha, 2009：271)。有些聊天機器人已經開發了多年，并應用到商業用途中，而有些則是為口語教學而設計的 (Sha, 2009)。然而聊天機器人更多應用于學生口語練習的效果仍需更多研究檢驗其效果。

就中國人工智能技術的發展而言，在人工智能技術的英語教學和學術領域，研究者們正在努力。國務院《中國教育現代化2035》的報告中指出：智慧化教育和人工智能已被決定為教育領域的發展方向(國務院, 2019)。國內也開發出一些人工智能輔助英語學習的網站或App，如批改網、英語流利說、雅思智學、iSpeak及EAP Talk等。國內一些研究也發現了人工智能可以應用于英語個性化學習，如人工智能技術可以增強英語學習者的課外學習，力促英語教學的改革和創新 (梁蓉蓉，2018)，人工智能技術被發現可以促進個人寫作技能的提高 (唐錦蘭, 2014; 武永 等， 2016)。國內目前人工智能技術也已經在語音輸入、語音識別、語音合成、自然語言處理等方面有較大的提高和突破，可以為英語口語學習者提供練習的可能(華璐璐 等, 2017)。如最近幾年基于國內人工智能技術開發的清?？谡Z100、英語流利說 和iSpeak，及2020年最新開發的雅思智學和EAP Talk，都是促進學生個性化英語口語學習的網站或App , 因此人工智能可以促進英語口語技能的提高(陳樺 等, 2019; Zou et al., 2020)。盡管如此，人工智能在個性化外語學習指導應用的研究仍顯不足，尤其是各個技能方面的個性化指導。目前的人工智能口語訓練系統也缺乏大規模研究和實踐，是否適合外語教學及個性化學習仍需更多的實踐和檢驗。

3 人工智能技術在語言技能方面的應用

在現實的英語教學和學習中，人工智能技術如何有效地開發和應用有待進一步研發。圖2顯示了人工智能在一些語言技能各方面所能提供給學習者的幫助。事實證明，英語學習者所犯的錯誤能夠被人工智能技術即智能輔導系統發現并糾正(Dodigovic, 2005)。已經有一批學術研究者在開發這種智能輔導系統來支持英語教學，例如，Derwing 和 Munro (2005)評估了加拿大ESL課堂上一些流行的發音智能輔導系統，這些智能輔導系統只關注分段而非發音。他們認為，在發音和不同口音方面，人工智能技術可以輔助英語教師的教學。 此外，Read (2012) 介紹了現有的三個可能評估英語學習者詞匯能力的智能輔導系統，分別是Vocabulary Levels Test，以及開發的測試Vocabulary Size Test和基于網絡的診斷系統，但這三種智能輔導系統限于書面媒介，只關注單個單詞，沒有考慮單詞所處的語境。另外，該文中既沒有說明英語教師如何在課堂上應用這些智能輔導系統，也沒有說明這些智能輔導系統的效果。Chen(2019)等人進一步開發并評估了一個名為EVLAPP-SRLM的人工智能工具在詞匯方面的效果，結果顯示，這些英語學習者的成績和積極性都得到極大提高。

圖2 人工智能提供的語言技能學習支持

在語法方面，Alhabbash(2016)等開發了一套用于英語語法學習的智能輔導系統，該系統涵蓋了英語語法知識的所有主題，并提供了每個主題的一系列問題供學生回答。結果顯示，英語教師和學生都滿意該系統。此研究實際上只介紹了英語語法時態的應用。另外，評價部分也比較模糊，僅包含了受益情況、材料的全面性、系統設計的質量和材料的質量，并沒有對學生在一段時間內使用該系統對英語語法知識的提高進行評價。盡管存在上述兩個缺點，但研究證明，無論是英語教師還是英語學習者，都樂于使用人工智能技術進行英語語言的學習和教學。國內也有不少研究對人工智能技術促進英語寫作進行論證，不少研究發現，人工智能自動寫作評分系統可以促進學生寫作技能的提高，教師和學生都可以運用寫作自動評分系統進行教學和學習(唐錦蘭, 2014; 武永 等, 2016；張?；?等， 2019)。

在口語方面，Sha (2009)提出了一種基于人工智能的聊天機器人，并進行課堂調查，以評估這些聊天機器人作為英語口語教學工具的好處。不足的是只測量了學生的積極性，而未指出使用這種機器練習英語口語的效果和效率。如果加以改進，可以增加一些口語前測和后測，在使用聊天機器人練習一段時間后，對聊天機器人的實用性進行評價。Green 和O’Sullivan(2019)在746名用戶中進行了一項關于增強英語語言能力的實驗，實驗對象是一款為中國英語學習者設計的AI應用——流利說，其功能與Duolingo類似，結果顯示，72%的用戶在大約兩個月的時間里提高了他們的測試成績。Zou(2020)等人也對國內大學生使用人工智能口語學習軟件包括英語流利說和Real Skills等的情況進行了調查，他們發現，學生比較滿意這些人工智能口語軟件對他們的口語練習所給的分數和反饋，對課外口語學習有幫助。

另外，Choi (2016) 研究了基于人工智能提供糾錯反饋系統的功效，并比較了兩種糾錯反饋的效果差異。結果顯示，大部分學生青睞于這種系統的功效和質量，反映出人工智能技術可以支持減少教師和管理者的工作量。

雖然人工智能在語言技能的各個方面都有一些相應的研究和實踐案例，然而應用于輔助課堂教學的研究仍然缺乏，廣大英語教師仍對人工智能在語言技能方面的應用缺乏了解和信心以及指導，從而仍無法大規模把人工智能引進外語教學課堂。

4 英語教師和學生使用人工智能技術促進教與學的動機

在英語教學中教師仍然是主導，隨著人工智能技術的發展和英語教學數據庫的擴大，人工智能可以在很大程度上幫助英語教師教學和學習者的學習，因為它的效率和作用可以取代教師在英語教學中某些特定領域的地位和功能。比如，英語教師可以從年復一年的傳授語法規則和發音、解讀閱讀和聽力文章、提供寫作和口語結構及示范答案、分析學生的表現的基礎性與重復性工作中解脫出來。同時，人工智能還能夠輔助教師進行教學管理，比如備課、備教材、設計課堂活動、打分、布置和提醒作業、發送通知、記錄考勤等。在人工智能工具的幫助下，英語學習者還可以隨時隨地自學發音、詞匯、語法、閱讀、聽力、寫作和口語?，F階段，如國內開發的AI口語評測系統對中高考的英語口語測試實現了打分評價，這種打分準確率也得到了認可，一些地市的中、高考采用了人工智能對口語考試的評分，效果也非常令人滿意 (趙素琴 等, 2017; 羅德安 等，2018)。大學英語教學中也已經針對人工智能技術促進朗讀的技術有了積極的評價，以幫助學生在多個音素方面實現準確的評估和反饋(陳樺 等， 2019)。

基于龐大的數據庫，練習的部分完全可以由人工智能技術來完成，包括四項技能、詞匯和語法等方面?，F階段的人工智能可以評估學習者的語言能力，換句話說，人工智能可以評估學習者在哪些方面不擅長，需要進一步地投入。例如，針對詞匯練習的人工智能技術智能系統就可以反復顯示學習者沒有掌握的單詞，直到單詞被記住為止。另外，通過語音識別，學習者可以通過人工智能技術工具練習發音，如有道、英語流利說，但不能進行邏輯性和創造性的對話。學生文章中出現的拼寫和語法錯誤可以由人工智能技術自動糾正。此外，人工智能技術可以為學習者提供翻譯和復雜句子的解釋，甚至是陌生單詞的圖像，為學習者提供接受能力、閱讀和聽力方面的便利。

根據學習者的表現反饋，人工智能技術無疑可以為教學評估提供有益的幫助。一方面，在根據一定的標準設定進行反饋方面，人工智能機器比評估老師更客觀，因為前者只是按照程序員設定的指令進行操作，沒有任何情緒和特殊條件。因此在國內部分省份，人工智能機器對中考口語測試的測評是完全值得信賴的(趙素琴 等, 2017; 羅德安 等，2018)。此外，人工智能在課堂上的形成性評估和練習以及課外練習中產生的形成性反饋，可以客觀地發現學習者當前不同能力的語言水平，并進一步作為學習者和教師的指導，為下一步的工作提供建議。而且人工智能工具的糾錯反饋還可以幫助學習者從錯誤中進行自我糾正和自我學習。例如，學習者在使用“英語流利說”練習時，發音錯誤的單詞會被突出顯示，學習者可以通過關注原音頻中的某些單詞來進行自我糾正(Green et al.,2019)。另一方面，在形成性反饋的幫助下，教師可以更專注于對自己教學的反思，并據此修改相關的教學策略和方法，尤其是對于沒有經驗的新教師來說，對其適應課堂教學、快速發展專業技能具有支持作用。

人工智能技術能夠提高學習者的學習積極性毋庸置疑。首先，人工智能技術在實踐中的特點促使英語學習者更頻繁地學習，這意味著用戶可以在任何地方、任何時間學習英語。在人工智能技術的作用下，學習者與機器之間的互動變得更加有趣，反過來又激發了學習者對外語學習的積極探索。人工智能技術因其龐大的數據庫和分析能力，讓教師從一些基礎性、重復性的工作中解脫出來，使他們在教學中的效率得到提高，釋放出更多的創造力。其次，只需對教師進行簡單的新技術培訓，并不會增加太多的額外工作。事實證明，人工智能技術能夠成功地發現并糾正學習者所犯的錯誤，從而為進一步的改進提供糾正性和形成性反饋 (Dodigovic, 2005; Luckin et al.， 2016)。 Choi(2016)進一步證明了學習者對智能輔導系統提供的矯正反饋持積極態度。學生對使用人工智能技術進行口語學習積極性較高，學習動機更明確 (McArthur, 2015)。英語學習者會因為人工智能工具的功能性而更有動力堅持英語學習。Chen等(2019)在研究中發現，學習者對詞匯的學習動機可以通過人工智能技術應用得到高度提高。除此之外，在英語口語課上使用聊天機器人可以提高學習者的交流動機(Sha, 2009)。

綜上所述，人工智能技術的應用無論是對學習者還是對教師的激勵，都能讓他們追求更好的效果，產生使用人工智能教學和學習動機。然而以上研究非常有限，一些研究是基于收費的人工智能系統，或者僅在本校的研究數據，有其局限性，對于大規模使用仍缺乏案例和研究。因此，廣大英語教師仍缺乏使用人工智能技術促進教學的機會和動機。同樣，對于大多數學生來說，由于費用的問題和缺乏針對課本內容的人工智能產品，也缺乏使用人工智能技術促進學習的動機。

5 結語

人工智能技術能夠為教師的教學提供幫助，也為英語學習者提供了有效練習，對英語教學和英語學習都有客觀的反饋。然而，現階段大部分的英語教學部門和學校，尤其是規模小的英語教學單位因缺乏龐大的數據庫以及資金，并沒有真正將人工智能技術應用到日常教學中的意愿，也沒有能力開發自己的人工智能系統；而前期研究也非常有限，仍無法促進大規模使用人工智能技術于各級外語課堂教學中。另外，人工智能程序員與學術團體之間需要良好的溝通與合作，才能使人工智能工具的開發順利進行。

人工智能技術在英語教學和學習中仍有較大的提升空間，相信在不久的將來，人工智能技術作為專家型英語教師的重要延伸，可以更有效地滿足眾多英語學習者的各種需求，并將在教學和學習領域發揮巨大的作用。在我國各級政府和大中小學的支持下，人工智能技術在英語教學和英語學習中的應用將會得到提升。相信在2030年以前，人工智能技術將進入更多學校的教室，為學生的外語練習尤其是口語朗讀、演講及對話提供有效的反饋和智能輔導，協助教師和學生更好地練習外語口語。