中国民航飞行英语AI一体化教学模式研究

魏 琛，邢 达

（中国民航大学飞行分校 天津 301500）

飞行英语在国际航运中应用普遍，将人工智能、大数据技术充分应用到飞行英语教学中，通过AI技术有效分析学生知识薄弱点，可快速提升学生英语学业水平及对应等级考试通过率，同时可以为飞行英语教学改革从教学内容、教学方式、评估方式上提供一系列技术支持。

1 飞行英语的特点及重要性

随着教育全球化的发展，课程设计与建设的与时俱进越来越重要。民航飞行英语是国际民航组织的官方工作语言，属于专门用途英语（English for Specific Purposes，ESP），针对性与专业性要求高，内容与飞行专业息息相关，对整体行业的知识储备有较高的要求［1］。国际民航组织通过对多年来发生的灾难性事件进行分析发现，一部分飞行事故产生的原因是飞行员和管制员的英语语言运用能力差［2］，所以航空飞行英语的教学效果直接影响着飞行专业毕业生未来的工作生命周期及飞行安全。同时，飞行英语应用性强，相关课程设计及建设也更加注重应用，飞行英语教学需实施以国际化课程为导向的一体化教学模式［3］。

2 飞行英语AI一体化教学思路

为全面保证中国民航飞行英语教学的质量，培养具有国际视野的高素质应用型人才，以及充分提升英语教学的信息化水平，利用人工智能技术收集实用化资源，提升校本教材的内容和质量，构建符合各专业、教学班实际情况的个性化教学方案。借助机器顾问式的教学平台改变教师教学方式，利用人工智能防舞弊考试系统提供常态化的终结性评估数据，灵活匹配日常教学训练内容；借助一体化教学平台实现内部各模块数据共享互通，不断创造新的应用价值，帮助教学管理者实时了解学生的学习效果和老师的教学效果，从而客观灵活地制定教学政策。同时，安装相应语音测试及飞行专业英语考试系统用于机考，考教分离，与行业证照考试对标，实现考试方式的现代化改革；编辑具有各类ESP专业特色的教学内容，促进英语教学向校本化、实用化、层次化方向发展。

3 飞行英语AI一体化模型设计思路

平台整体采用云端部署方式，提供安全、稳定、高效的一体化英语教学服务。AI一体化物理架构如图1 所示。

图1 AI一体化物理架构图Fig.1 AI integrated physical architecture

首先将教学平台所有模块拆分为2 组，每组配1 个服务器集群，各模块共享服务器资源，以最大程度地利用各服务器，同时可承载较大的用户量。

在各集群内部，应用服务器至少提供2 台，以确保服务的稳定、高效；数据库采用云数据库RDS（Relational Database Service），以确保归档数据的安全、可靠；缓存采用分布式云缓存Redis，以确保业务数据的安全、高效；文件存储采用对象存储OBS（Optical Burst Switching），以确保资源（试题、试卷、素材等）的安全存储及高速访问。各组件之间通过内网访问，各模块与外部通过负载均衡器建立连接，以确保各项服务的高效和稳定。

3.1 飞行英语AI教学平台

飞行英语AI教学平台基于人工智能技术构建海量数字化资源库，为师生提供集课前、课中、课后教学活动于一体的工作平台，包括课前教师备课、课中多媒体课件讲演、课后学生作业、自主学习、系统自动评阅等，同时对整体的教学过程进行数字化质量评估。

3.1.1 AI课件制作系统

支持导入任何一篇英语原文，可快速生成一份多媒体课件。

3.1.2 AI讲评报告制作系统

通过采集学生的考试、作业、认知图谱等信息，快速生成针对学生薄弱点、错题等问题的讲评报告，讲评报告包括薄弱知识点学习课件和某考试目标下的拓展训练。

3.1.3 多媒体课件讲演系统

生成的课件可与多媒体教学软件无缝对接，或下载到本地用于课堂教学。

3.1.4 AI作业布置、跟踪及作答系统

根据教学的要求及学生的疑难点，结合原文的主题、生词等信息，快速智能推荐试题，生成课前预习或课后作业，并直接发布给既定班级。学生可在线或离线完成教师布置的作业，支持书写和口语2 种作答方式；教师可实时跟踪查看学生作业完成进度。

3.1.5 学生作答AI评估系统

可进行所有题型的智能评阅，评阅后自动生成班级成绩分析报表。根据学生作答结果，智能分析及显示学生认知指数，并自动生成错题讲评报告。

3.1.6 学生自学系统

提供多种自主学习模式，并自动分析素材或试题中的生词，提供知识点课件，辅助学生进行疑难点或新知识点的学习。

3.1.7 教学质量数字化评估系统

在教学过程中，可实时分析学生认知图谱，并正确找到其学习的薄弱点；可分析教学所用的任何一个教案、素材、作业、试卷等的质量指标。

3.2 飞行英语AI试卷制作系统

基于人工智能技术构建飞行技术相关数字化资源库，为师生提供AI 试卷制作服务，包括学业测试AI 出卷、水平模拟考试AI出卷、课后作业AI生成、随堂测试AI出卷等。

3.2.1 考试目标选定系统

可将一篇课文、一本教材、多篇资料等导入，系统自主分析出其知识点范围；同时，用户可以选择飞行英语、PEPEC、大学英语四六级、专业四八级、考研英语、托福、雅思等其中一个水平考试目标，自动划定历年考试范围及要求，并形成测试知识谱。

3.2.2 试卷模板选用

提供随堂测试、单元测试、期中期末考试等各类学业测试模板和飞行英语、PEPEC、大学英语四六级、专业四八级、考研英语、托福、雅思等大学水平考试的试卷模板，教师可微调模板内的试卷难度、试卷份数、题型题量、试题分值、多份试卷试题重复率等参数，也支持教师自主新建试卷模板。

3.2.3 AI试卷生成

基于测试知识图谱，结合选定的考试模板，在1～2 min内自动生成一份或多份同步课堂教学内容或考试目标的试卷。同时，试卷可导出PDF文件供线下应用，或保存至“我的试卷库”线上应用。

3.2.4 试卷人工审核及AI优化系统

支持教师对系统生成的试卷进行审核、编辑，可将不合适的试题更换为同难度、与考核知识点一致的内容。

3.2.5 试卷质量数字化评估

可视化展示每份试卷的知识点覆盖度、有效度、难度、区分度等质量指标，制作多份试卷时，保证每份试卷之间的知识点覆盖率一致、难度一致、区分度一致。

3.3 飞行英语AI防舞弊考试功能

基于人工智能技术构建的海量数字化资源库，依托大数据分析和智能反舞弊技术，为学校提供各类考试服务，真正实现以考促学、以考替学。

3.3.1 AI套卷制作系统

实现教师随机设定教学内容，计算机自动分析考试知识点，并根据学生群体的知识点掌握情况，基于海量数字化题库，智能生成一考多卷（3～9 份）的功能。

3.3.2 智能化考务管理系统

实现计算机智能排考、一键发布考务、考试实时跟踪、远程无感巡考等功能；学生可通过电脑或移动端APP智能预约，支持成绩管理（调整、发布、导出）、查询等功能；支持考场实现远程物联网管控功能。

3.3.3 智能反舞弊系统

通过考前人脸认证、智能分配试卷、考中摄像头全程监控、疑似舞弊判别，实现自动监考功能；支持考后作答雷同判定功能。

3.3.4 智能评阅系统

实现对学生线上作答及答题卡作答的主客观题机器评阅功能。

3.3.5 考评报告AI生成系统

实现根据考试成绩分布及学生错题情况生成讲评报告的功能，包括成绩分析报告及试题作答分析报告。

3.4 学校基础信息管理系统

实现对学生、教师个人用户信息的管理和对学校考场信息的管理，可对接学校教务系统，如图2 所示。

图2 AI一体化英语教学云平台界面Fig.2 AI integrated English teaching cloud platform interface

4 AI一体化系统数据库设计

数据库根据各功能模块进行设计，具体包括用户基础信息数据库、资源数据库（含试题、试卷、素材、知识点等）、教材编辑数据库、试卷制作数据库、考试系统数据库、自学及作业系统数据库、大数据认知评估数据库、大数据评阅中心数据库等。各数据库相互独立，数据库访问账号各不相同、互不影响。

4.1 基础信息数据库

负责录入用户（学生、教师、领导等）的基础信息管理和维护，如账号、密码、教学班信息、任课教师等，主要核心数据如表1 所示。

表1 基础信息核心数据表Tab.1 Core data table for basic information

4.2 资源数据库

配合文件存储机构（OBS）存储各类资源基础数据，包括试题、试卷、素材、知识点等，如表2 所示。

表2 资源数据库表Tab.2 Resource database table

4.3 教材编辑数据库

缓存、存储教师制作的教材及相关数据，如表3所示。

表3 教材编辑数据库表Tab.3 Textbook editing database table

4.4 试卷制作数据库

缓存、存储教师制作的试卷、试卷包等数据，如表4 所示。

表4 试卷制作数据库表Tab.4 Test paper making database table

4.5 考试系统数据库

缓存、存储学生考试相关数据，包括作答内容、批改结果、考试用时、是否疑似作弊等，如表5 所示。

表5 考试系统数据库表Tab.5 Examination system database table

4.6 自学及作业系统数据库

缓存、存储课前、课堂、课后作业及其他自学模块的学习、作答、批改结果等数据，如表6 所示。

4.7 大数据认知评估数据库

缓存、存储学生答题信息、认证分析、学习轨迹等数据，如表7 所示。

表7 认知评估数据库表Tab.7 Cognitive assessment database table

4.8 大数据评阅中心数据库

存储的题目信息、各类推送数据、主观题比对信息等如表8 所示。

表8 评阅中心数据库表Tab.8 Review Center database table

5 结 语

飞行英语AI 教学一体化平台的构建填补了我国民航飞行英语教学信息化的空白，平台的先进性有目共睹。平台建成后，相关人员（教师、学生、管理人员等）应尽快熟悉使用维护方法，并适时进行测试，以确保教学、练习、考试的正常运行，同时，该一体化平台的内容也应不断丰富完善［4］。飞行英语是需要学校、教师和学生共同努力学好的课程，在教学相长的过程中，既要想办法提高学生的学习积极性，又要提高专业英语教师的教学水平及自身能力［5］，从而培养合格的飞行人员，更好地为我国的民航事业服务。■