基于語音識別APP的航空英語課程混合式教學模式建構與效果研究

尚立琴，張樂，原文杰，李慧君

(1.中國民航大學，天津 300300；2.九江職業技術學院，江西九江 332007；3.民航天津空管分局，天津 300399)

《國務院關于促進民航業發展的若干意見》明確指出中國民航要努力增強國際航空競爭力。國際航空市場的迅速發展對于相關從業人員的英語能力尤其是航空英語能力提出了更高的要求。同時，國際民航組織數據顯示，70%以上的民航不安全事件與航空從業人員英語溝通不暢有關，因此ICAO(International Civil Aviation Organization)在附件1中規定了對從業人員的語言要求，即相關人員必須達到ICAO英語工作級要求，方可從事實際運行工作〔1〕。航空英語，隸屬于專門用途英語ESP(English for special purposes)，是特定民航運行環境下使用的語言。根據航空公司、院校和相關企業要求，我國民航院校的學生也需要通過中國民用航空局開發和組織的航空英語測試，達到工作級語言能力要求，方可進入行業從事相關工作。隨著我國國際航空的迅速發展和民航局航空英語測試難度的提升，各民航院校傳統航空英語教學模式培養的學生在畢業時取得航空英語工作級資質的比例有所下降，同時進入實際民航運行后，學生的航空英語能力與行業需求也有一定的差距。在航空英語教學改革方面，民航院校教學專家進行了一系列研究和探討，劉博等〔2〕探討了OBE+SPOC理論指導下的管制員英語課程改革；戴莉新等〔3〕研究了航空飛行英語中的EGP+ESP模式；馮蜀冀等〔4〕進行了航空英語“微改革”可行性實證研究。本研究將構建基于語音識別APP的航空英語課程混合式教學模式，并開展教學實驗，對該模式的教學效果進行實證研究，旨在為我國行業院校專門用途英語教學模式改革提供新的思路和啟示。

一、語音識別技術和航空英語能力評估

二十世紀60年代，語音識別開始受到學者的關注，隨后隱馬爾科夫模型和人工神經網絡成為語音識別領域研究的熱點內容〔5〕。語音識別是指從原始語音數據里提取聲學特征，訓練后得到聲學模型，與字典發音和語言模型組成語音網絡，然后對新的語音提取其特征，再通過聲學模型，最后采用維特比解碼得出識別結果〔6〕。新的世紀，信息技術的迅速發展，語音識別技術開始從實驗室走向實際應用。航空陸空通話英語作為專門用途英語是一種半人工語言〔7〕，有特殊的通話發音和結構，一般的語音識別軟件有效識別度不高。邱意等開發了基于雙向長短時記憶網絡(BiLSTM)的陸空通話語音識別方法〔8〕，提高了陸空通話語音識別的有效性。

近年來多款通用英語學習手機APP引入了語音識別技術，如科大訊飛語記APP、流利說-英語、有道詞典等。在航空陸空通話英語方面，英語流利說和土星英語等APP結合陸空通話英語特點，基于陸空通話特殊的發音和結構，建立航空陸空通話英語語料庫。引入語音識別技術對于使用者的陸空通話跟讀進行評價和糾正，一定程度上代替了航空英語教師對學生陸空通話語言的評價和糾正，可以很大程度上緩解教師的工作量，提升評價環節的效率；同時手機APP的使用突破了傳統學習模式的時間和地點限制，語音識別技術的應用一定程度上可取代教師對于飛行員陸空通話跟讀進行評價和糾正，可作為混合式教學模式中學習評價的組成部分之一。

二、基于語音識別APP的混合式教學模式建構

項目組邀請5位航空英語教學專家、2位在線教學平臺運行經理、1位航空英語語音識別APP公司語音識別專家，基于混合式教學理論、ESP語音識別技術、智慧樹線上教學平臺以及教學評價理論，結合中國民航大學二年級飛行學員的學情分析，構建了基于語音識別APP的混合式教學模式(如圖1所示)?；旌鲜浇虒W模式，依托智慧樹在線教育平臺、課堂教學和航空英語語音識別APP土星英語，融合傳統線下教學和新技術背景下的線上教學優勢。

圖1 線上線下結合的混合式教學模式

基于語音識別APP的混合式教學模式和傳統的課堂教學模式均遵循相同的教學規律和學習規律，其主要的區別在于，傳統教學模式集中在課堂學習，以教師授課為中心，而新型混合式教學模式以學生為中心，注重課前線上自主學習，課堂教師指導學習，課后APP鞏固練習和糾正，并引入了多元評價體系。課程的多元評價基于3個部分的數據：智慧樹平臺學生學習數據(如學生學習時長、學習次數、教學視頻彈題完成情況和章節測試成績等)、教師評價(包括課程隨堂測試和集中聽說能力測評)和語音識別APP數據(如跟讀次數和跟讀正確率等)。混合式教學模式的實施主要分為課前、課中和課后三個階段，分別基于智慧樹平臺、課堂教學和語音識別APP來進行。

課前，教師在智慧樹平臺發布學習資源，學習資源包括本節課的學習目標、5-15分鐘左右的知識點教學視頻、課堂測試、練習、思考問題和課后作業，同時規定學習時間節點和作業提交時間節點。學生根據時間節點，完成視頻學習、測試、練習、思考問題并在平臺提交作業，在論壇提出問題。課中，教師在教室進行授課，對于知識點中的難點和重點進行串講，組織學生針對相關話題和案例進行討論，并對于學生提出的問題進行針對性講解。課后，學生利用具備航空英語語音識別功能的手機APP練習所學的知識點，完成跟讀-評價-糾正的過程。如果學生多次練習后評分仍然不及格，學生需要返回智慧樹平臺重新學習知識點視頻，教師可根據學生后臺的數據，對學生學習進行輔導和督促。

同時，語音識別APP后臺會統計學生的學習情況。針對飛行員陸空通話英語課程涉及的605個語言知識點，APP后臺對于學生的練習次數和評分過低次數進行統計(如圖2所示)?；谠摂祿?，教師可以了解學生的練習情況，同時對評分次數過低的知識點可以進行針對性講解，亦可對每位學生的學習情況進行監控，了解學生的知識點掌握薄弱環節，為學生進行個性化輔導。同時，利用圖中的多元評價體系，課程的教學評價有條件從終結性評價向形成性評價過渡。

圖2 知識點練習次數和評分過低次數

三、教學實驗和效果分析

(一)研究問題

基于語音識別APP的混合式教學模式對于學生航空英語測試成績的影響。

(二)實驗對象

研究以中國民航大學60名大學二年級的飛行技術專業學生為實驗對象，學生的教育背景基本相同，學習和認知能力基本一致，均完成了一年的飛行基礎陸空通話課程學習，基礎陸空通話成績無顯著差異(如表1所示，P=0.135)。實驗將學員分為A組和B組，A組為實驗組，B組為對照組，每組30人。

(三)實驗設計

教學時長為18周，每周3學時，兩組學生均使用《PEPEC中國民航飛行員英語考試900句》為教材。課題組基于中國民航飛行人員英語語言能力考試系統Pilots’ English Proficiency Examination of CAAC，即PEPEC 4級考試語句復誦部分考試大綱要求〔9〕，將教材內容細化為605個知識點。實驗組采用在智慧樹平臺、課堂授課和語音識別APP的混合式教學模式教學(如圖1)，對照組采用傳統的課堂教學模式教學，在實驗的其他方面，兩個班盡可能保持一致。

(四)測量工具

在完成18周的教學實驗后，使用中國民航飛行人員英語語言能力考試系統(PEPEC)測試的語句復誦部分對于被試者進行陸空通話英語能力的測量。

PEPEC測試是我國民航局結合國內多年飛行員專業英語測試的經驗，根據國際民航組織附件1和《國際民航組織語言能力要求實施手冊》(Doc.9835)的要求開發的一套專門用途英語考試系統，側重被試者職業英語的測試，旨在測試飛行員在一線運行中所需的語言能力〔10〕。陸空通話英語能力是測試的主要內容之一。《PEPEC中國民航飛行員英語考試900句》是中國民航飛行人員英語語言能力考試語句復誦部分的考試題庫〔11〕。因此，實驗的測量工具采取中國民航飛行人員英語語言能力考試模擬系統進行，聘請具有局方認證評分員資質的教師對學生的陸空通話英語能力進行評分〔12〕。課題組將陸空通話英語知識點(按照PEPEC4級，即工作級要求)進行分類，從基本管制通話能力、機場管制通話能力、進近管制通話能力、區域管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關通話能力和其他情況通話能力進行測試和評分(每項滿分為10分)。

(五)實驗數據收集和分析

在實驗開始前，利用SPSS統計學軟件，對于60名被試的基礎陸空通話課程成績進行了獨立樣本T檢驗，結果顯示，學生的基礎陸空通話課程成績，在統計學上均不存在顯著差異(p>0.05)，說明兩個班在實驗前的初始條件是基本相同的，實驗組和對照組具有可比性，如表1所示。

表1 實驗組和對照組實驗前基礎陸空通話課程成績獨立樣本t檢驗

在完成18周的教學實驗后，利用中國民航飛行人員英語語言能力考試系統對飛行員的陸空通話英語能力進行測試。測試完成后，成績由評分員評出，后臺計算被試各個模塊的成績，并使用SPSS軟件對所收集到的數據進行統計分析。

如表2所示，在完成18周的教學實驗后，對60名同學分7個方面進行測試，實驗組的PEPEC成績均值在基本管制通話能力、機場管制通話能力、進近管制通話能力、區域管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關通話能力和其他情況通話能力方面均高于對照組。成績在基本管制通話能力、機場管制通話能力、進近管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關通話能力和其他情況通話能力方面均存在顯著差異(p<0.05)，但在區域管制通話能力方面差異不存在顯著性(p>0.05)。可以認為基于語音識別APP的航空英語混合式教學模式有利于飛行技術專業學生陸空通話英語成績的提高。

表2 實驗組和對照組實驗后PEPEC成績獨立樣本t檢驗

四、對教學的啟示

航空英語混合式教學模式突破了傳統教學模式“以教師為中心”的授課方式，完成了課程航空陸空通話知識傳授、航空英語能力培養(以聽說能力為主)和當代民航價值塑造“三位一體”的教學要求。智慧樹線上教學平臺幫助學生在課前進行有效預習和完成教師通過智慧樹平臺發布的課程相關知識點講解、練習、測試等，同時教師能夠通過線上平臺對學生的預習時間和效果進行監控，該部分將成為學生課程結課成績的一部分，從而促進學生對知識點進行充分的課前預習。在充分預習的情況下，教師的課堂教學效果和課堂討論的深度得以提升。

課堂教學從“低階”的教師單純知識點講解，升級為“高階”的能力培養和價值塑造。學生充分的課前預習，使得課堂教學從低難度教學任務講解向“高階”能力培養過渡成為可能。教師在課堂組織相關知識點的課堂討論和小組任務展示，課前充分預習使得討論的深度和任務的完成效果均有顯著提升?；旌鲜浇虒W模式突破了傳統教學的瓶頸，從“以教師教為中心”轉變為“以學生學為中心”。同時，基于語音識別APP的評價數據，教師在課堂教學中可以為不同的學生進行個性化教學和輔導。

多元綜合評價體系的建立是混合式教學模式的主要特點?；旌鲜浇虒W模式結合智慧樹平臺數據、教師課堂教學評價和語音識別APP評價數據，對學生的綜合能力給出評價。語音識別APP是混合式教學模式的核心內容之一。語音識別APP作為自動評價系統對學生的學習情況給出評分，且可持續多次給出較為準確的評分，一定程度上替代了教師的角色，緩解在飛行技術專業學生人數激增情況下大班授課中教學評價不足的矛盾。同時，語音識別自動評價系統突破了傳統學習時間和空間的限制，可以在教學的各階段對學生的學習進行反饋和評價。語音識別APP同時促進了航空英語學習的自主性和個性化。APP的后臺數據，如學生的每個知識點的練習次數、學習時間和正確率可作為學生課程總評成績的一部分。同時，針對每個學生錯誤率較高的知識點，教師總結其錯誤原因，可為學生制定個體化的輔導方案。基于語音識別APP的航空英語混合式教學模式結合了智慧樹平臺、語音識別手機APP和傳統教室授課的優點，對學生基本管制通話能力、機場管制通話能力、進近管制通話能力、緊急情況通話能力、氣象有關通話能力和其他情況通話能力培養均有促進作用。