人工智能技术赋能英语深度学习模型研究.pdf

2023 年 6 月人工智能技术赋能英语深度学习模型研究胡慧苹（上饶幼儿师范高等专科学校，江西 上饶 334000）【摘要】教育事业逐渐进入新的历史时期遥 科学技术的发展推动了语言教学和学习方法的进步袁尤其是人工智能的兴起袁为英语语言学习开辟了新途径遥将深度学习作为主要的研究视角袁从深度学习的概念尧训练过程尧具体模型以及应用来进行梳理和阐述袁以期将深度学习更加成熟地应用于英语教学袁从而帮助英语学习者提升英语学习能力遥【关键词】网络学习空间曰深度学习模型曰英语教学【中图分类号】G434【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2023）06-0070-030 引言教育进入 2.0 时代，传统的课堂教学因受时间和地点等因素的限制，不能满足英语教学的要求，使英语学习成为教育领域的研究热点之一。随着计算机科学与技术的发展以及语言教学和学习方法的进步，人工智能技术将改变现有的语言教学模式和学习环境，让学习者随时随地自主学习。利用人工智能技术，不仅可以给予学习者准确、客观、及时的反馈指导，还可以帮助学习者通过反复前后对比找出学习的差异，从而提高语言学习效率、进行深度学习。1 人工智能尧机器学习尧深度学习的概念人工智能作为计算机科学的一个分支，致力于揭示智能的本质，并研发出一种反应方式类似人类的新型智能机器，研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理以及专家系统等。在发展过程中，机器学习作为其中最重要的部分得到了广泛关注和快速发展。机器学习是一种指导计算机利用已知数据建立适当模型，并利用该模型对新的情境进行判断的过程，其核心思想在于利用先进的算法和技术分析数据，以高效获取更准确的结果。当前，机器学习被广泛应用于各个领域，其中，机器学习在模式识别中的应用最为广泛，而在机器学习中最有潜力的就是深度学习。深度学习是一种以无监督特征学习和特征层次结构为基础的学习方法，深度学习的实质在于通过建立多层次的模型和处理海量的训练数据，获取更具实用价值的特征信息，从而提高分类或预测的准确性。在人工智能领域，深度学习主要应用于模式识别、智能控制等方面，也被广泛应用到语音识别、视频分析、图像压缩编码和医学诊断等诸多场景。多层感知器是一种深度学习结构，其采用多层隐含结构，以实现更高层次的感知和理解。2 深度学习模型及相应的训练过程20 世纪 90 年代，一些国家和国际教育组织开始探讨 21 世纪所需的技能，美国 21 世纪学习合作组织于 2009 年对 21 世纪学习框架进行了修订。新框架是 21 世纪学习纲领性文件，其由学习成果与支持系统两个部分组成，其中，学习成果部分着重培养批判性思维、创造性思维与创新技能（4Cs 技能）、问题解决能力、资讯与沟通技能、人际关系与自我引导技能。深度学习的顶层设计源于新框架，其将 4Cs 技能和支持系统的内容巧妙地融合在一起，与 21 世纪的学习框架形成了紧密的重叠。2015 年，美国州立教育董事会国家协会确立了深度学习为 21 世纪的教育国策，而在 20142016 年发布的基础教育 地平线报告 则提出了探索或转向“深度学习策略”的建议，这表明深度学习在学科教育中扮演着至关重要的角色1。2.1 深度学习的 5 种具体模型和方法（1）基于多层神经元自编码神经网络的自编码器。（2）稀疏自编码器（Sparse AutoEncoder,SAE）。（3）限制波尔兹曼机（Restricted Boltzmann Ma谣chine,RBM）。（4）通过对多层自编码神经网络进行预训练，并结合鉴别信息，进一步优化深信度网络（deep beliefnetworks,DBN）的权值。（5）利用卷积运算构建的高效神经网络系统，即卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）。2.2 深度学习的训练过程对于深度学习需要自动地学习特征，假设有一网络教育702023 年 6 月堆输入 I，输出是 O，设计一个系统 S（有 n 层），形象地表示为：I寅S1寅S2寅寅Sn寅O，通过对系统参数进行调整，使其输出仍为输入 I，从而自动提取出输入 I 的多个层次特征。第一步是自下而上的无监督学习。从底层开始，逐层，分别得到各层参数。采用无标签数据分层训练各层参数（可以看作是特征学习的过程）。具体步骤如下：淤逐层建立单层神经元。于每层采用 wake谣sleep 算法进行调优。每次仅调整一层，逐层调整。第二步是自顶向下的监督学习。基于第一步得到的各层参数，进一步调整整个多层模型的参数，这一步是一个有监督的训练过程。在第一步学习获得各层参数的基础上，在最顶的编码层添加一个分类器（如支持向量机），而后通过带标签数据的监督学习，利用梯度下降法微调整个网络参数。3 深度学习模型的应用自 2005 年起，国内学者对网络学习空间进行了深入研究，然而，对于网络学习空间的定义，学者们存在着两种不同的观点，一种观点认为网络学习空间是一种虚拟的学习环境或空间，供学习者进行学习；另一种观点将网络学习空间视为一种应用系统，旨在为不同的教育用户提供个性化的服务体验，如表 1 所示。分类具体定义虚拟空间或环境一个以学习者为中心的实名制网络，采用开放式云计算架构，专为企业设计，可供个人终身使用；利用先进的信息技术，构建一个虚拟的学习领域；借助现代信息技术和计算机网络精心设计的虚拟空间，旨在为学习提供支持；提供支持开展在线教学活动的虚拟空间，可在各种平台载体上无缝运行；随着新兴信息技术的不断演进和交叉融合，数字教育资源和智力资源的聚合为学习者提供一个虚实交融的学习环境应用系统针对不同角色主体提供个性化信息服务的系统；是为不同教育用户提供个性化服务的应用系统表 1 网络学习空间的定义分类在基础教育领域，基础教育教学资源库是网络学习空间的表现形式之一。基础教育教学资源库是一个充分利用现代信息技术手段，为基础教育教学提供丰富、直观、多元化的教学资源，服务于教学的共享式在线资源平台。如今，网络上有关基础教育的资源平台很多，除了国家级的基础教育资源服务平台，如国家中小学智慧教育平台，还有许多其他的资源平台，如超星学习通学银在线平台等。“英语语法”就是学银在线平台的课程，系统、简单、实用，是该课程的最大特点。在该门课程中，引入了一系列原创动画作品，直面语法学习中的难点，以对动画人物的探讨打开学习的大门，增强语法学习的趣味性。每一章节均配套相关习题，针对第一章节知识点中的重点和难点，有的放矢，一一突破，真正实现从学语法到用语法的目的2。针对职业院校英语学习，深度学习模式是否适合、职业院校学生深度学习现状如何、在网络学习空间下如何开展职业院校学生的深度学习活动等都需仔细考虑，布鲁姆将学习目标划分为 6 个层次，分别为记忆力、理解力、应用能力、分析能力、综合能力和评价能力。目前，国内关于深度学习的研究还处于起步阶段，对深度学习内涵的认识尚不明确。基于深度学习理论，本文构建了一种适用于职业院校学生的深度学习模型，旨在提高学生的学习效率，同时丰富和充实相关研究成果。本文以武夷山第一中学学生在超星学习通学银在线平台“英语语法”的学习数据为例，分析深度学习模型的应用状况。从课前、课中、课后出发，结合教师活动和学生活动，构建职业院校英语深度学习模型3，如图 1 所示。以职业院校英语“定语从句”教学为例，课前，教师在平台上设置任务清单，学生根据任务以个体或学习共同体来学习线上资源，完成深度学习的基础知识积累。首先，明确基本概念。例如，定语从句是指由关系词引导的从句。复合句中的定语从句，用以修饰名词或代词，是一种常见的从句形式。通常情况下，定语从句紧跟先行词，有时，定语从句也会和先行词分离使用。其次，区分关系代词和关系副词。whom、which、that 和 whose 均为关系代词，as 也可作为关系代词。在定语从句中，关系代词扮演着主语、宾语、表语以及定语的多重角色。关系副词包括when、where 以及 why，在定语从句中作状语。最后，学习定语从句的基础用法和特殊用法。定语从句中图 1 英语深度学习模型网络教育712023 年 6 月关系代词的用法如表 2 所示。其中，关系代词 that 代替 which 的一些情况；宜用 who，而不用 that 的一些情况；介词提前的问题；当关系代词在从句中担任主语时，从句中的主语和谓语保持一致4。需特别注意以下 3 点。（1）在介词提前的情况下，先行词指代人或物，关系代词仅限使用 whom 和 which，that 和 who 则不再被使用。（2）在介词提高的情况下，关系代词不能省略。（3）凡是结构紧密含介词的短语动词，在定语从句中不能把介词提前到关系代词前，如 look after,look for,take care of,be afraid of 等5。课后，教师创设练习情境、多元评价，学生拓展练习，举一反三进行创造性的语言输出。超星学习通学银在线平台的学习数据表明，武夷山第一中学学生的英语语法学习效果良好。4 结语本文通过超星学习通学银在线平台的“英语语法”课程资源，探究了职业院校学生在网络学习空间中深度学习模型的应用。通过深度学习，不仅可以培养职业院校学生的高阶思维，同时也能够让学生掌握创新技能、沟通技能、人际关系与自我引导等多项技能，为学生成长成才奠定坚实的基础，因此，该模式具有较强的实用性和可操作性。下一步研究将聚焦于探讨该模型的可行性，以及其在促进职业院校学生深度学习方面的实际效果，以此为其他阶段英语课程的深度学习模型设计与实践提供参考。参考文献1 邓莉，彭正梅.通向 21 世纪技能的学习环境设计：美国 21世纪学习环境路线图 述评J.开放教育研究，2016，22（5）：11-21.2 华璐璐，陈琳，孙梦梦.人工智能促进英语学习变革研究J.现代远距离教育，2017（6）：27-31.3 张环.SPOC 混合模式下听障学生深度学习模型研究J.绥化学院学报，2021，41（7）：44-47.4 赵駸.人工智能赋能初中英语听说教学的实践探究J.教学月刊 中学版（外语教学），2021（5）：57-60.5 严燕.人工智能时代英语教学促进学生深度学习路径探究J.教学与管理，2019（27）：106-108.基金项目院2022 年度江西省教育厅科技一般课题项目“基于图像处理技术的英语答题卡职能识别研究”（GJJ2209812）；2022 年度江西省教育科学“十四五”规划课题一般项目“基于网络学习空间的英语语法 深度学习模型设计与实践”（22GZYB080）。作者简介院胡慧苹（1984），女，汉族，江西上饶人，硕士研究生，副教授，主要从事高校英语课程的教学工作。先行词从句成分例句备注who人主语、宾语Do you know the man who is standing under the tree?whom、which 和 that 在从句中作宾语时，通常可以被省略，但是当介词提前时，后面的关系代词则无法省略，同时 that 也不能被使用whom人宾语Mary is the person with whom I am playing basketball.whose人、物定语I like watching those movies whose topics are about war.The girl whose mother works in Shanghai is my childhood friend.that人、物主语、宾语Jackson is a very famous singer(that)people want to see very much.which物主语、宾语The movie(which)I saw with you cost 60 RMB.The film which was about the second world war was sad.as人、物主语、宾语Spider-man is a hero as is loved by children.Mary s clothes are the same as Jake s.as 作宾语一般不省略关系代词表 2 定语从句中关系代词的用法情况用法说明关系代词只用 that的情况淤当涉及以 which、who、what 为开头的特殊疑问句作主句。于先行词被 all、any、few、much、everything、nothing、anything 等修饰。盂当先行词有形容词最高级、数词和序数词修饰。榆先行词既指人又指物时。虞先行词被 the only、the very 修饰。愚“It is.that.”的强调句式关系代词只用 which,who,whom 的情况淤若介词放在关系代词前,关系代词指人时用 whom,不可用 who 或者 that；指物时用 which,不能用 that。于当先行词为that 时，关系代词使用 which，在先行词为 those、one、he 时，一般使用 who。盂在引导非限定性定语从句时表 3 关系代词的特殊用法网络教育课中，教师根据平台数据，分析学生出现的疑惑主要集中在关系代词的选用和定语从句特殊用法，教师通过例题讲解帮助学生突破该重难点，学生巩固练习，内化知识、反复分析、融会贯通。以定语从句中介词提前为例，在定语从句中，当关系代词充当介词宾语时，介词可以被置于关系代词之前，教师通过启发和引导学生，总结出关系代词的特殊用法（表 3）。例如，Have you seen the book(which)I draw a picturewith yesterday?（which 作介词 with 的宾语）寅Haveyou seen the book with which I draw a picture yester谣day?72