基于學習者模型的“英語智慧學”的研究與實現(xiàn)

唐斌斌 劉朝暉 黃詩雯 劉林玉 肖曦

（南華大學計算機科學與技術學院 湖南省衡陽市 421000）

1 引言

大學英語作為高等教育的一個有機組成部分，在提高教學質量中肩負著全局性、基礎性、核心性的任務，其在整個專業(yè)人才素質培養(yǎng)中的重要作用日益凸顯，其主要表現(xiàn)在兩個方面：

（1）對大學生的未來發(fā)展具有現(xiàn)實意義和長遠影響，可以滿足他們專業(yè)學習、國際交流、繼續(xù)深造、工作就業(yè)等方面的需要。

（2）有助于他們樹立世界眼光，培養(yǎng)國際意識，提高人文素養(yǎng)，為迎接全球化時代的挑戰(zhàn)和機遇做準備。

然而，在大學英語教學改革的進程中，有兩個突出問題，首先就是大學的英語教學課時在逐漸減少，如何保持英語學習四年不斷線、保證英語教學質量、不斷提高學生的英語應用能力，成為困惑大學英語教師的難題。其次就是大學生的英語水平參差不齊，同一所大學的學生英語水平可能相差很大，所以對一些基礎較差的同學來說學習大學所開設的專業(yè)英語課程的有一定難度的。

此項目針對以上兩方面的突出問題，實現(xiàn)英語的基本單詞、聽力、查詢等基礎英語學習功能來達到提高教學質量，滿足不同專業(yè)學生、不同階段學習英語的需求，培養(yǎng)學生的英語應用能力，并且結合協(xié)同過濾的算法監(jiān)控學習者的學習狀態(tài)，基于學習者模型為其提供更適合自己個體發(fā)展的學習方式與資料推薦，實現(xiàn)真正的“因材施教”、“有教無類”的目標。

2 學習者模型概述

學習者模型是一種通過學習者的個人特征來進行分析，將結論映射到學習資源上，推薦給學習者更好的學習方式。所以要建立好的學習者模型的關鍵就是精確的識別學習者的個人特征，學習者的特征包含了學習者的個人基本信息、個人“偏好特征”、以及個人的學習態(tài)度。首先通過個人的資料信息大致判斷學習者的社會環(huán)境、物理環(huán)境來推測其對學習的基本要求，例如處于考研階段的學習就可以將資料范圍大致收縮到考研資料里面。其次是個人的“偏好特征”，也就是通過學習者的學習記錄判斷出學習者的喜好、以及欠缺的地方。來適當?shù)恼{整學習方式始得科目平穩(wěn)發(fā)展。最后就是是學情診斷，學情診斷能夠反映學生的個性化差異，主要包括學習的時間安排、學習的效率以及學習的持續(xù)性等，根據(jù)這些特征即可判斷學習者的學習態(tài)度與對知識掌握的程度，為學生提供個性化服務的基本依據(jù)。

學習會受到很多因素的影響，個人的因素包括了情感、意志、情緒、認知與行為等多個方面，都會或多或少的影響著人的學習效率，所以學習者模型，適當建模通過感覺通道、學習資料的難度、學習時間來調整學習方式與學習心態(tài)。

3 “英語智慧學”的具體實現(xiàn)

3.1 “英語智慧學”的創(chuàng)意與設計

為了提高學習英語的趣味性，蔣“英語智慧學”的基調定位一個星球探索的形式，每一個動畫星球代表的都是一個英語學習階段：分為四級星球、六級星球、考研星球、基礎學習星球。以及提供語料庫搜索的千奇星球。每位學習者根據(jù)自己所處的學習階段或者當前的學習需求選擇自己想要進入的星球。界面上會有“宇宙飛行員”在宇宙航行的感覺，選擇哪一個星球就會作為主體顯示在中興。星球的的設計象征著知識的海洋是浩瀚無垠的也是充滿未知的，選擇同一個星球的人會在這一個星球匯聚，還可以關注好友的學習動態(tài)。充滿趣味性的界面設計通過感覺通道可以很大程度上改善情緒，并且改善對學習的認知：學習不是單一的，也可以是靈活百變的。

最初進入星球是一個塊瘠的土地，土地上面有一顆待澆灌的樹苗種子，需要等人來培育，象征著當前的學狀態(tài)，在這個鄰域是一種待開發(fā)狀態(tài)。每一個階段星球都會有對應的單詞模塊、聽力模塊、視頻模塊、閱讀模塊以及口語模塊，通過自己的學習時間與學習效率獲取金幣來購買水壺、肥料、殺蟲劑等工具，將這些澆灌到自己的種子上面變成小樹苗，樹苗通過不斷地培育也逐漸成長。樹苗的逐漸成長的過程也代表自己知識的積累的過程。

將學習與植樹小游戲相互結合使得英語學習變得更加的有趣，看見小樹苗的成長也可以成為自己的學習動力。如圖1所示。

3.2 單詞、聽力等學習模塊的實現(xiàn)

每一個模塊的資料選擇都是基于大數(shù)據(jù)的協(xié)同過濾推薦算法，根據(jù)學生對知識點認知程度的差異，實時跟蹤記錄學生的學習狀態(tài)來進行推薦的。對學生的每一單元的知識點進行網絡結構劃分，層層遞進; 根據(jù)學生的基礎情況，嚴格有效控制推送學習內容的難度，提高學生的信心，在避免大量重復做題的同時，推送個性化練習。做到針對性的練習與提高。

單詞模塊通過學習者的學習階段以及其英語學習基礎，語料庫推送相應難度的的單詞。記單詞不僅包括其拼寫、發(fā)音、釋義，還需要檢索出該單詞的經典例句，將單詞放入語境中才能更好地理解與記憶。每天規(guī)定學習目標由自己制定，學習一次無法記住的單詞也可以放入自己的生詞庫反復記憶?？谡Z模塊基于百度語音識別開放平臺，根據(jù)模式匹配算法，對學習者的音準、重音、語流、語調、同化、連續(xù)、爆破等項目進行比較，設定評分標準，對學習者的口語進行評分，以及讀錯的進行標記并且矯正，提高學習者的口語能力。聽力模塊通過當前學習階段，以及學情診斷，從語料庫選取適當?shù)穆犃W習資。音頻朗讀配合對應的語句填詞練習進行鞏固，沒有正確填詞則反復讀當前語句，直到填寫正確。視頻模塊的資料也是通過學情診斷選擇相應難度的英語短視頻，供學習者自己選擇觀看。

整個學習體系是基于學習者模型與領域知識模型，對學習者進行學情診斷，根據(jù)學習者的學習特征和知識水平，為學習者提供適合其個體特征的適應性學習支持，幫助學習者更快、更有效地學習。如圖2所示。

4 總結

學情診斷能夠反映學生的個性化差異（學生基本信息、認知特征、學習風格等），為學生提供個性化服務的基本依據(jù)。學習者學情診斷包括學習者情感診斷、知識結構與認知水平的診斷，在學習者模型和領域知識模型的基礎上，對學習者的學習起點、學習進程和學習問題等進行查探，判定其狀態(tài)、性質、類別、原因和發(fā)展趨勢，制定出適當可行的干預措施或幫助方案。

本研究是以學習者的個性特征差異為研究對象，包括學習者的基本信息、認知特征、學習風格等特征，提供給學生個性化推薦的英語學習服務。通過記錄、挖掘和深入分析學習者的行為歷史數(shù)據(jù)信息，用可視化且富有趣味性的的方式呈現(xiàn)學習的數(shù)據(jù)結果，建立學習者模型，用于評估學習者的學習過程，并在知識領域模型的基礎上對學生進行學情診斷，發(fā)現(xiàn)學生的潛在問題和預測未來表現(xiàn)，最后基于協(xié)同過濾推薦算對學生進行個性化服務，并開發(fā)出一套面向大學生的“英語智慧學”平臺，以幫助學生進行有效的個性化學習。