智能导师系统在大学英语教学中的应用效果研究——以批改网为例

蒋 甜 王亚敏

（皖南医学院 外语教研室，安徽 芜湖 241002）

一、智能导师系统介绍

将人工智能融入教学最早始于20 世纪70 年代。20 世纪80 年代，Sleeman＆Brown 在其著作中提出了一个新的概念“智能导师系统”（Intelligent Tutoring System，ITS）［1］1-11。这是一种模仿教师的经验和方法来辅助教学工作的计算机系统。经过诸多研究者不断修正和完善，智能导师系统的概念和结构也越来越明确。本文采用刘清堂对“智能导师系统”的定义：利用人工智能技术模仿人类教师在教学中所承担的角色，为学习者提供个性化学习指导，帮助不同需求和特征的学习者获得知识和技能的一种智能化计算机辅助教学系统［2］。

一般认为，智能导师系统由4 个不同的模块组成：学生模块、专家模块、教师模块和用户界面模块［3］。

学生模块作为智能导师系统的核心组成部分，是一个动态模型，包含对学生知识或行为的描述，包括他的误解和知识差距；同时，还应该涵盖尽可能多的关于学生认知和情感状态及其在学习过程中变化的相关信息。收集学生信息的目的是确定学生的受教育水平及最适合的学习方法。智能导师系统服务于两个基本目标：一是形成可根据学生实际情况适时调整的学习方案；二是指导学生解决问题。

专家模块又称领域知识模块，包含要学习的主题领域概念、规则和解决问题的策略。专家模块主要是专家知识的来源，以及作为评价学生表现或发现错误的标准等。因此，专家模块首先就像一种资源库。其次，专家模块应与学生模块中存储的知识相平行。也就是说，当一个学生模块被识别时，适用于该模块的数据库应该能够很容易地呈现给用户。关键问题在于对学生模型的推理能力，并逐渐使学习者适应对推理过程的解释。可以说，专家模块设计得越好越合适，整个系统功能就越好越健全。

教师模块是对学生模块与专家模块的辅助。系统首先需要收集学生特征进行建模，为个性化教学奠定基础，模拟人类教师针对不同学生情况执行相应的教学指导。当学生的行为或知识与专家假定的行为或知识之间不匹配时，信号传递至教师模块，教师模块随后采取纠正措施，依据教学原理，选择合适的教学策略，从领域知识模块中选择合适的教学内容。该模块关注的是如何合理有效地组织教学，即“如何教”的问题。

用户界面模块是智能导师系统的通信组件，用于控制学生与系统之间的交互。它在系统的内部表征和学生可以理解的界面语言之间进行双向转换。因为用户界面可以决定智能导师系统的成败，所以无论内部系统多么“智能”，人们都习惯于将其识别为智能导师系统中一个独特组件。

国内对智能导师系统的研究大约开始于20 世纪80 年代末。以智能导师系统为关键词，根据知网数据库的搜索统计可知，对智能导师系统的研究主要可分为以下几类：模块化结构探讨、领域知识构建、系统应用等。智能导师系统在教学方面的应用成效显著，已经广泛应用于语言教学、医学教学、计算机教学、数学教学等各个方面。具体对智能导师系统在英语教学中的研究不多，主要以刘清堂、梁迎丽等为主。刘清堂等对智能导师系统的发展历程进行了梳理，详细介绍了系统各组成部分的功能以及发展趋势。此外，他们还以句酷批改网为例，对智能导师系统设计的有效性进行了评价分析。梁迎丽等对智能导师系统的研究主要集中于英语口语方面。他们设计了基于语音评测的英语口语智能导师系统，可以通过自动化语音测评技术描述学生当前的口语技能水平，并依据学生模型向学生推荐个性化的口语学习资源。此外，蒋艳等对中国英语写作教学智能导师系统句酷批改网进行分析，分析其工作原理并指出其作为智能导师系统所面临的挑战。

大学英语教学对智能导师系统的需求是急迫的，学生人数多、教师课时量多，相应地对学生个性化辅导的时间就极其有限，因此，在听说读写译各方面为学生提供即时反馈和指导必须借助一定的技术手段。基于此需求，出现了一批针对不同语言技能而设计的智能导师系统，如华南师范大学的“基于语音评测的英语口语智能导师系统”主要用于口语教学；还有由外语教学与研究出版社推出的iWrite（英语写作教学与评阅系统），以及北京词网科技有限公司开发的批改网等。

本文选取批改网作为研究对象，通过分析使用前后学生作文分数及两个学期的学生批改网使用数据，探讨批改网作为智能导师系统的效果及改进 之处。

二、批改网介绍

批改网（www.pigai.org）有着优秀的专家模块，即专业领域知识储备。批改网以丰富的语料库作为支撑，通过将学生文本与标准语料进行比对，可即时对作文进行打分并给出点评。经过不断研究和升级，批改网除了作文批改外，还一直在不断探索新的题型，新增了汉译英、摘要、论文写作与朗读、默写、阅读等测试。除对学生各项作业的批改和点评外，批改网在电脑及手机用户端还设有应对英语四六级、考研、托福、雅思等各项考试的题库以及各类英语课程及TED 演讲、VOA 新闻等视音频，可为学生自主学习提供最便捷的资源。

学生模块方面，根据批改网数据统计，全国已有200 多所高校采用批改网辅助英语教学，截至2018 年1 月，批改网已累积批改作文接近4 亿篇。此外，批改网每年还要举办百万人同题的写作活动。每个学生的作业汇成自己的学生模型，构成自己的学习数据。

教师模块方面，批改网提供基于语料库和云计算技术的英语作文自动在线批改服务。通过对比学生作文和标准语料库，根据特定的算法评估学生作文分数并提供点评。从词汇、句法、语篇结构、内容相关4 个层面对每篇文章进行打分、给出总体评价，并逐句点评和提出修改意见。每句具体从推荐表达、拓展辨析、学习提示、近义词表达学习、标点警示、搭配错误等几个方面进行点评和指导。教师可以根据批改网对学生作文各种参数的评估，进而做出更精准客观的判断和点评。批改网能够有效提高教师批改英语作文的工作效率，有助于提高学生的英语写作能力。此外，除了评分和学习指导外，批改网还有着强大的数据分析能力。教师可以直观地了解每篇题目下学生的写作表现，可以查看每个学生得分、相似度、修改次数等7 个维度的具体表现；也可以通过学期总评或班级诊断的数据图表，从使用概况、维度数据、错误统计、学生用词、浏览作文、学期成长等维度查看总体表现。其既能满足终结性评估的需求，也能为学生个体和班级整体的形成性评估提供参考数据。

无论是电脑用户端还是手机用户端，无论是教师客户端还是学生客户端，批改网的用户界面模块都简明清晰。学生可以通过班级号进去相应班级，在作业区域直接看到教师布置的各项作业要求；或直接通过作业号查找作业，完成作业后可即时查看分数、评价及修改意见，也可根据修改意见修改后再次提交。除教师布置的作业外，学生还可自己选择写作、测试等各类活动，自主学习和检测，或使用各类英语课程和音视频资源完成自主学习。教师可以通过系统消息推荐优秀作文、直接进行语音或文字点评，师生间能够相互即时交流。

三、批改网在教学中的应用效果分析

（一）实验设计

在某校2018 级某班60 名学生中进行批改网使用研究。首先对比分析使用前后两次期末作文成绩。其次，每个学期布置批改网作文4 篇，通过前后两个学期的批改网数据统计，检测批改网在教学中的应用效果及其优势和不足之处。

（二）使用前后作文成绩比较

为探究使用前后的期末作文成绩是否存在显著差异，我们使用SPSS19.0 进行数据分析，采用独立样本t 检验，结果如表1 所示：t=2.683，P=0.008<0.05，故前后测成绩存在显著差异，具体表现为后测成绩显著优于前测成绩。由此可见，学生在批改网上的作文练习效果是比较明显的。

表1 前后测成绩的差异分析

（三）批改网数据分析

表2 前后学期批改网作文数据

首先，词汇丰富度、平均词长与词汇平均难度反映的都是词汇使用情况。英语写作能力一般在短期内难以得到大幅度提高，其中一个重要原因就是词汇。一方面，词汇的习得是一个漫长的过程；另一方面，词汇从内化到外化更是一个质的变化。在英语写作过程中，学生普遍习惯于将一些已经学过的初级词汇重复应用于大学阶段的写作中，即使是词汇量较大的学生，他们也倾向于使用低级别词汇，所以写出的作文选词单一、用词重复、单调乏味［4］。囿于时间限制，教师对作文的批改多集中于打分、语法错误点评或内容评价等，很难做到词汇推荐。前后学期批改网作文数据如表2 所示。

表2 显示，学生在第二学期的作文中词汇丰富度、平均词长和词汇平均难度均有所增加。其原因除学生通过学习增加词汇量外，还在于“按句点评”里的推荐表达。例如，对常用的“teacher”，推荐表达“instructor/educator/lecturer”；推荐用“provided that”来代替常用的“if”。从批改网的数据可以看出，大多数学生会根据系统推荐词汇进行一次甚至多次修改，如表3 中一个学期内4 篇作文的初版（修改前）与终版（最终修改后）数据对比，每篇词汇丰富度都有所增加。

表3 初终版词汇丰富度比较

其次，平均句长是一项比较容易理解的测量语言成熟程度的尺度。平均句长和从句密度也能反映学生的英语语言水平，表2 显示，两者都有增长，但数量不明显。说明较之教师人工判断，批改网对句子的统计比较便捷，可以为教师提供直观的数量参考。但是，系统对句子的修改提示不足，不能直接为学生提供相关参考。因此，教师在此处需要发挥作用，可以选取若干范本做例子，引导学生进行句子修改，对过于简单的句子用连接词进行串联，将句子写长写难。

再次，在语法方面，表2 中的语法正确率皆为终版数据平均值，虽然差异不大，但通过其中一个学期的单个作文初版和终版数据对比，可以看到批改网系统对语法错误的提示是非常有价值的，如表4 所示。

表4 初终版语法正确率比较

另外，我们同时截取其中一个学期的4 篇作文语法纠正情况发现，学生在初版作文中共发生错误904 处，通过自主修改，修正错误251 处，修正率达到27.8%。修正率从高到低分别为主谓搭配、副词使用、动宾搭配、形容词使用、介词使用、时态错误、动词使用等；而未修正的错误仍占72.2%。原因除了学生虽看到错误提醒但仍未主动修正外，还有一部分原因则是学生不知道如何修改，或未能正确修改，这也是教师需要发挥纠正作用的地方。教师需要根据系统提示，对学生予以一对一指导或集体指导。

四、批改网各模块的优势与不足

根据以上数据，我们可以看出批改网这个智能导师系统4 个模块相应的优势和不足之处。

首先，在专家模块方面，现在各类英语资源网站、公众号、APP 等非常丰富，但基本只能作为资源库存在，或者像iWrite、英语口语智能导师系统这些智能导师系统一般单一作为测试系统存在，对资源的推送不足。而批改网既可依据本身的语料库实现文本和语音测试，又可作为学生学习资源库来使用，功能实现了最大化。但专家模块同时也存在一定的问题，比如：对复杂句子错误的识别不足。其根本原因还是在于专家模块中对句子的分析主要集中在短语层面，主要识别搭配、主谓一致、单复数等常见错误，对句子整体的逻辑性和内容正确性分析不够。后期，批改网在此方面还需要尽力完善，提高对复杂语言错误及内容的识别能力。

其次，在听说读写译这5 项基本语言技能中，学生模块所记录和积累的学生个人学习信息涵盖了其中4 项。在口语表达方面，批改网中虽然增加了朗读测试的功能，但目前只能检测基本语音标准度，不能识别语音错误，缺少相关详细点评，不利于学生在口语表达上的自我提高。同时，现在学生在应对四六级考试、考研英语以及雅思托福等出国考试中的口语要求越来越高，而非英语专业大学生的口语表达能力在5 项基本技能中仍处于最低水平。因此，学生也迫切需要一个既能检测写作、阅读类技能，又能检测口语表达能力的智能导师系统。这也是梁迎丽等开发的“英语口语智能导师系统”对批改网的可借鉴之处，如细化语音点评、增加口语话题表达检测及人机对话等。

再次，教师模块作为传统教师角色的替代，已经在很大程度上实现了真人批阅和辅导效果。精确到每个单词、意群、句子的语法纠正、词汇搭配、用词推荐、句子衔接等，这是教师可以完成的，但囿于个人精力和时间的限制，很难对每个学生、每篇文章都做到精细批改；甚至在教师个人无法完成的大数据统计方面，为师生提供了诸多很有价值的数据参考，如词汇丰富度、词长、句长、从句密度、修改次数、修改前后各项数据对比等。这也是批改网作为智能导师系统最有价值之处。但因教师模块依托于专家模块及学生模块，所以其不足之处亦与后两者有关，如对复杂语法错误及语篇问题识别不足，口语检测维度过于单一等。如果这些问题得以解决，教师模块的辅导效果将更贴近教师真人教学。

最后，无论是电脑用户端还是手机用户端的界面模块都做得清晰简洁。资源分类、获取都非常便捷，各类测试批改也都操作方便，甚至批改网的快速体验界面，都能为用户提供文章的即时检测服务。尤其是手机用户端目前已实现语音点评，极大提高了教师的工作效率。若教师在分析范文时，也能直接在手机用户界面随时调取文本及点评，并可一键分享至所有学生，这样就更能体现智慧教学之长了。

结语

通过以上数据可以看出，批改网对学生英语写作水平的提升作用是明显的。在目前的智慧教学时代，尤其是大学英语教学方面，单纯依靠学习通、云班课、雨课堂等常见智慧教具是不够的。这些智慧教具在课堂教学上比较便捷，可以及时获得数据反馈，各种随堂及课后测试也都能获得即时的数据反馈和分析。但是，这些测试种类中的写作、翻译、口语表达等，在目前的智慧教具中是无法实现的，而这些正是批改网的强项。因此，可以说，批改网这样的智能导师系统是智慧教学必不可少的工具。

人工智能可以为人类服务，但永远无法替代人类。因此，学生和教师在使用智能导师系统时也不能一味地依赖，而是要合理加以利用，完成简单但耗时耗力的批改行为；但对于系统无法解决的问题，如复杂书面语言错误、语音错误的识别和纠正、句子内容和逻辑性的判断等，需要教师本人和人工智能系统互相支撑和补充，以实现教学效果最优化。