结题报告-人工智能技术和智慧学习空间在中小学英语教学中的应用研究

人工智能技术和智慧学习空间在中小学英语教学中的应用研究——湖北省咸宁市大集中学研究报告湖北省咸宁市大集中学丁青【摘要】本研究在湖北省崇阳县一所县城中学——崇阳县大集中学（生源主要来自农村）开展，历时两年，本课题主要探索课题主要探索基于人工智能技术和智慧学习空间中英语教和学的新模式，探讨这种新型教与学模式对英语教学和学习方面的辅助和促进作用。研究者主要通过问卷调查、访谈、课堂观察、测试等方法分阶段收集了案例和数据，通过分析后发现：人工智能技术和智慧学习空间在中小学英语教学中起到了一定的促进作用。【关键词】人工智能技术智慧学习空间英语教与学一、研究背景及选题意义1.1研究背景2012年3月13日，教育部正式颁布了《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》，强调提升信息技术与教育的融合程度。2016年，教育部发布的《教育信息化“十三五”规划》中12次提到“人工智能技术和智慧学习空间”，规划指出“要融合人工智能技术和智慧学习空间创新教学模式、学习模式、教研模式和教育资源的共建共享模式。鼓励教师应用人工智能技术和智慧学习空间开展备课授课、家校互动、网络研修、指导学生学习等活动；鼓励学生应用人工智能技术和智慧学习空间进行预习、作业、自测、拓展阅读、网络选修课等学习活动，养成自主管理、自主学习、自主服务的良好习惯；鼓励家长应用人工智能技术和智慧学习空间与学校、教师便捷沟通、互动，关注学生学习成长过程，有效引导学生科学使用空间。要实现学生学习过程、实践经历记录的人工智能技术和智慧学习空间呈现；依托人工智能技术和智慧学习空间逐步实现对学生日常学习情况的大数据采集和分析，优化教学模式”。随着教育信息化工作的不断推进，英语教育信息化的革命已经开始，人工智能技术和智慧学习空间作为一种新型的资源共建共享的在线教育公共服务平台，也为广大教师所倡导。然而受传统英语教学理念的影响，人工智能在初中英语教学过程中却没有充分的应用，如何高效的应用人工智能进行高效英语教学成为目前英语教学的主要任务之一。有关这些方面的研究大部分也集中在大学，尤其是职业类院校，有关中学尤其是农村中学如何利用人工智能技术和智慧学习空间进行英语信息化课堂教学模式的探索目前还很少，鉴于此，课题主要探索基于人工智能技术和智慧学习空间中英语教和学的新模式，探讨这种新型教与学模式对英语教学和学习方面的辅助和促进作用。1.2研究目的和意义1、初中英语教学现状。在我国英语教育教学事业发展的过程中，传统应试教育理念根深蒂固，很多教师都比较偏向于单一的课堂教学模式，在此中模式下，英语课堂的核心是教师，学生缺少积极主动的学习机会;再加上传统的教育教学形式下，课堂教育普遍采用的是大班额的教学模式。教材中所设置的大量练习活动被教师和学生有意无意地忽略，在教学中继续坚持以“听力、阅读、写作”为重点的填鸭式教育。“教师讲，学生听”的传统教学方式很难激发学生的兴趣和主观能动性。另外，教师由于自身知识面的限制，能为学生提供的信息有限，无法满足学生的个性需求。传统英语课堂的这些弊端正好是人工智能的优势所在。在如今改革的方向逐步转向以学生为主、教师为辅的环境下，网络成为重要的工具之一。教师借助互联网进行英语教学，让学生在宽松、和谐的氛围中学习，实现高效教学。还可以借助不同形式的人工智能软件开展形式多样化的英语教学、练习等活动，借助人工智能软件，根据不同学生的英语水平的不同，指定制定不同难度的辅导和强化练习。通过构建不同形式的英语课堂，激发学生的学习兴趣，同时也有效提高学生的英语口语水平。本课题主要探索基于人工智能技术和智慧学习空间中英语教和学的新模式，探讨这种新型教与学模式对英语教学和学习方面的促进作用。课题研究意义（1）本课题研究有助于激发学生学习英语的兴趣，全面促进学生听说读写、单词记忆、语言运用能力和思维品质的提高；（2）本课题探索的是一种新型的网络教学模式，为教师提供一种新的教学环境和评价标准，可以充分调动教师主观能动性，激发教师教研的兴趣，提高教师教学的专业素养，全面提升教师教学能力和水平，促进教师专业化发展；（3）本课题的研究，能够有效构建英语学习平台和学校多维教学模式，应用网络信息化手段创新常规教学研究和教学常规教学管理，有助于提高学校的办学品位和现代化管理水平，促进教育教学质量的提升。3、研究创新（1）模式层面：课题将人工智能技术和智慧学习空间与中学英语听说能力培养相结合，融正式学习与非正式学习于一体，连结课内外学习，是对英语教学模式的全新探索；（2）技术角度：课题以人工智能技术和智慧学习空间为技术支撑，初步架构了基于学校、教师、家庭合一的英语教学模式；（3）研究对象：课题以中学师生为研究对象，以基础教育一线实际问题为关注焦点，弥补了网络学习研究多局限在课堂教育的不足。二、研究思路与框架2.1研究问题本研究主要致力于解决以下几个问题：1、基于人工智能技术和智慧学习空间的中学英语教学模式探讨；2、基于人工智能技术和智慧学习空间的中学英语教学模式在英语课堂教学中的应用效果；2.2研究对象课题以湖北省大集中学师生为研究对象，以基础教育一线实际问题为关注焦点，弥补了网络学习研究多局限在大学及职业类院校的不足。2.3研究工具与方法课题主要采用行动研究法，按照计划-行动-反思-调整，辅以案例跟踪、问卷调查法、访谈调查法和测试法，并注意再循环往复的要求，推进课题研究工作。(1)文献研究法：广泛收集、查阅、整理与本课题相关的文献资料，学习有关教育教学理论，阅读专著及教育教学类刊物，借鉴关于培养中学生英语听说读写各方面能力的成功经验和英语信息化教学方法，全面了解人工智能技术和智慧学习空间智能教学功能，提高研究的理论素养和科研能力。（2）调查研究法：精心设计师生、家长调查问卷，研究本校英语教学和学生听说能力现状及存在的问题，结合教师与学生在课堂教学中的现实需求，让研究有的放矢，具有很强的针对性和科学性。（3）行动研究法：课堂上，灵活使用人工智能技术和智慧学习空间教学功能，操练人机对话教学模式，通过模拟教材对话内容，创设情景表演，朗读英语口语竞赛等各种形式，鼓励学生积极参与，大胆说英语，让学生有话可说，有情可演，充分激发了学生的学习兴趣和学习热情，也充分发挥了学生学习的主观能动性。课后布置学生用手机或电脑在智慧学习空间上进行英语学习，并请家长协助监管，并定期组织学生在平台上进行模拟考试和仿真考试。（4）测试研究法：组织英语人机对话口语、试题等多种形式测试。测试后，课题组成员及全体英语教师根据测试成绩进行详细分析，研究学生相对薄弱环节，积极寻求好的提高方法。（5）经验总结法：在教学研究的基础上，根据研究的重点，探索有效的整合方法，总结研究成果，用论文的形式汇报研究成果。2.4研究实施步骤（1）实验准备阶段：（2019年10月—2019年12月）学习相关理论,确定研究课题,组建课题组,制订相应的研究方案和实施计划,明确分工，了解国内外对基于智慧学习空间的英语信息化高效课堂和教学模式创新研究的现状,进而认识本课题研究的价值。（2）实施阶段：（2020年1月—2020年4月)动员英语科组的力量，集中精力做好课题的研究工作,在七年级实施课程计划及学期方案。分析总结阶性教成果写出基于智慧学习空间的英语信息化高效课堂和教学模式创新研究的相关论文。通过课堂教学、问卷调查等活动培养学生利用智慧学习空间学习英语的能力。再次分析、总结教学成果,调整原教学计划,写出基于智慧学习空间的英语信化高效课堂和教学模式创新研究的相关论文。（3）实施结题阶段：（2020年5月—2020年12月）(1)系统整理过程资料,总结研究经验、成果,形成论文。(2)教师课堂教学展示活动。（3）撰写课题研究报告;并申请结题。三、研究发现与讨论科学技术迅猛发展，英语教学改革也在不断推进，将人工智能与小学英语教学结合起来非常具有创造性和挑战性。将人工智能技术运用于日常英语教学，能够提高小学生的学习效率，保护他们对英语学习的信心和兴趣，为教学提供更加合理的评价方式。此外，学生还可以享受个性化机器人服务。可以说，人工智能技术和智慧学习空间帮助英语老师提高了备课效率和课堂质量，优化了课堂管理。3.1人工智能技术和智慧学习空间能够提供英语学习需要的真实语境，提高英语的学习效率。如何在课堂上营造真实的语言环境，是每位英语老师备课时必会考虑的问题。学习英语的最终目的是灵活运用英语。人工智能是计算机科学的分支，与互联网密不可分，因此网上的各种资源都可以通过人工智能为课堂所用。通过人工智能技术，可以综合处理音频、视频、图像等多种多媒体信息，为学生提供英语学习所需要的真实语境。此外，人工智能技术和智慧学习空间可以让英语教学和学习突破时间和地域的壁垒，学生随时可以和计算机实现智能交互，置身于真实的英语语境之中进行学习。目前，多种应用已经拥有较为完备的人工智能体系，如英语趣配音、少儿趣配音以及盒子鱼等，其根据不同主题划分模块，提供配音资料，并结合该应用所嵌入的大数据信息，对配音进行打分和专业指导。3.2人工智能技术和智慧学习空间够为英语课堂提供多维度、多层次的评价方式。语音识别技术随时记录并纠正学生发音不标准的地方，并给予修正意见；语义分析技术使得机器可代替老师进行作业的批改，并且迅速生成报告，提出修改建议；图片分析技术让学生可随时上传自己不明白的问题，搜索讲解。此外，人工智能可以随时分析学情，为学生制定个性化的学习路径，为其推送适合自身发展的内容，使该生在其最近发展区内更快地得到提升。此类评价更加注重学生的学习过程，而不再局限于英语口试和笔试的结果。通过类似的测评方式，同学们能够快速取得进步。3.3个性化智能机器人服务。科学技术迅猛发展，我们有理由相信，终有一天，个性化机器人会进入人们的日常生活之中。在教学方面，智能机器人可以在课上捕捉到孩子的情绪信息，并通过大数据进行分析，以此来判断学生是否已经理解老师讲授的信息。通过信息的分析和整合，为学生量身定制属于自己的学习方案。此外，智能机器人的优势还在于它能够时刻捕捉用户的信息，并作出反馈，这对于保护学生对英语学习的兴趣和信心非常有帮助。人们还可以通过程序设定，来加入一些幽默或者带有人文关怀的语句，让用户时刻保持愉快的心情。3.4人工智能技术和智慧学习空间有助于优化英语教育模式。教师可以通过人工智能实现因材施教。英语老师可课前研究学情，了解每个同学的情况，制定最终授课方案，确保课堂能够面向全体。根据每位同学的学情量身定制作业，推送视频等资料，提高每位同学对英语课堂的参与度，确保课堂个性化目标的实现。此外，英语教师可以通过科学检索，搜索最新的英语教学理念、教学方法及课堂活动，及时调整自己的课堂，使课堂效率最大化。3.5人工智能技术和智慧学习空间还可以通过识别英语老师提供的教学目标、教学重难点以及相关基础知识，为老师推送多种教育教学资源，丰富英语教师的课堂。人工智能技术还能够代替老师完成一些繁杂、重复的工作，让老师将更多精力用于研究学情和关注学生的心理发展等方面。英语课堂管理同样也得益于人工智能的发展。英语教师可以借助人工智能系统和智慧学习空间，整体把握学生的听课状况。系统可以通过摄像头捕捉学生的表情及动作，一旦发现学生出现心不在焉或者危险动作时，及时将信息反馈给英语老师。收到反馈后，老师可因材施教，采取不同的方式，引导学生认真听讲，提高英语课堂的效率。四、研究结论与启示4.1研究小结和启示（1）人工智能应用于写作领域,已经有半个世纪的历史。AI在写作领域的应用大致可以分为:以高级语言编制程序、制作课件;以写作系统为工具制作课件;由人工智能技术和计算机网络支持的大面积应用;以及由专家系统和人工智能技术支持的高级阶段。因此,不论在个人辅助写作、人机对话写作、机器自动写作或者群体共同写作方面,这种应用都已经取得了显著成果。计算机辅助语言学习（CALL）（computerassistedlanguagelearning）和网络辅助语言教学（WebAssistedLanguageLearning简称WALL）的引入。教师利用信息技术教学，使教学过程不仅“教师--学生”共同学习，而且增加了“学生--计算机”双向交流，这样就为从以教师为中心向以学生为中心的转变提供了条件的保证。在英语教学信息化的发展进程中，CALL和WALL必然会使中学英语教学产生重大变革。（2）人机对话。学生可以选取一些软件来自主地训练自己的语音、语调和表达。学生可对着话筒模仿计算机所播放内容，计算机可以对此进行反馈，发出一些诸如：“Verygood”、“Excellent”之类的声音，用以激励学生。因而学生就会愿学、乐学，说的能力在不知不觉中得到提高。（3）“畅言交互式多媒体教学系统”。该系统本着“以课程为中心”的教学理念贴合教学实际的需求，融合科大讯飞先进的智能语音合成技术，它具有课堂教学内容的标准示范朗读、基于口语评测的交互化教学、教学资源的快速同步调用以及快速交互式课件制作等功能。基本运作模式有：电子课本―即点即读；电子白板―中英文手写识别、划词搜索；课堂评测―中英文发音测评、情境对话。（4）“畅言交互式多媒体教学系统”应用于英语口语、听力教学中。目前在我们中学英语教学中，普遍存在不注重口语、听力教学的现象，作为英语教师我们有义务也有责任在英语课堂内外提倡听说教学，努力提高学生英语听说水平，全面发展学生的英语综合应用能力，而“畅言系统”的出现很好地弥补这一不足。该系统有一种功能“中英文发音测评”，它是一种基于口语评测的互动教学，可以即时评估学生的听力和口语能力，老师给出词汇或例句，让学生听读，系统会自动评判给分，让学生详细了解到各个单词发音是否准确、具体得分，对于读的不准确的单词要求学生模仿正确的读音重读直到达到要求，利用该功能可以有效的改正学生不良的朗读习惯和错误英语发音，增加学生学习英语的兴趣，改善学生英语听说能力。4.2研究不足（1）理论水平有待提高本课题具有很强的实践性，要求我们在平时的教学实践中，将某些现象、方法、经验及时总结提炼，并上升至理论层面，但限于我们课题研究者都是一线的教师，我们更多地关注实践研