饒曉麗

摘 要： 傳統(tǒng)英語語言文學教學管理系統(tǒng)存在課件模式化以及機械化教學的缺陷，學生同教師之間缺乏雙向溝通，英語教學質(zhì)量大大降低。因此，融合人工智能和計算機輔助教學，設計并實現(xiàn)智能計算機輔助英語語言文學教學管理系統(tǒng)，對系統(tǒng)實施了總體架構(gòu)設計以及功能模塊分析，分析了系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，通過基于概念圖模型的知識表示，解析英語學科資料以及測試題目，判斷學生的錯誤，獲取具有針對性的英語教學意見，通過學習跟蹤技術(shù)對學生的學習情況實施跟蹤，獲取合理的學習改進方案，提高學生的英語學習質(zhì)量。系統(tǒng)實現(xiàn)部分詳細分析了系統(tǒng)教師管理模塊、學生管理模塊以及數(shù)據(jù)庫配置的實現(xiàn)過程。實驗結(jié)果說明，所設計系統(tǒng)的各項功能運行正常，實現(xiàn)了教學和學習的雙向智能互動。

關(guān)鍵詞： 英語語言文學； 教學管理； 系統(tǒng)設計； 人工智能； 學習跟蹤； 概念圖模型

中圖分類號： TN911?34； TP399 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）03?0182?05

Abstract： The traditional English language and literature teaching management system has the defects of stereotyped courseware and mechanized teaching， lacks two?way communication between students and teachers， and may reduce the English teaching quality greatly. Therefore， the artificial intelligence and computer?assisted instruction are integrated to design and implement the English language and literature teaching management system with intelligent computer?assisted function. The overall architecture design and function module analysis of the system were carried out. The key technologies of the system are analyzed. According to the knowledge representation based on concept map model， the English subject data and test questions are analyzed to judge the errors of students， and acquire the specific English teaching suggestion. The learning situations of students are tracked by means of learning tracking technology to get the reasonable learning improvement scheme， and improve the English learning quality of students. In the second part of this paper， the realization processes of system teacher management module， students management module and database configuration are analyzed in detail. The experimental results indicate that each function of the designed system can run normally， and the system can realize the two?way intelligent interaction between teaching and learning.

Keywords： English language and literature； teaching management； system design； artificial intelligence； learning tracking； concept map model

0 引 言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，英語的重要性也逐漸提升。在網(wǎng)絡環(huán)境中塑造信息化英語教學平臺成為英語教學中廣泛采用的教學措施。傳統(tǒng)基于計算機的英語語言文學教學管理系統(tǒng)存在課件模式化以及機械化教學的缺陷，學生同教師之間缺乏雙向溝通[1]，英語教學質(zhì)量大大降低。因此，融合人工智能和計算機輔助教學設計的智能計算機輔助英語語言文學教學管理系統(tǒng)將教學內(nèi)容和教學方案獨立，基于學生資料庫中的學生模型，采用智能系統(tǒng)的檢索和推理[2?3]，動態(tài)產(chǎn)生個性化的教學內(nèi)容和方案，同時基于智能學習跟蹤技術(shù)分析學生的英語學習狀況，產(chǎn)生有效的改進策略，提高學生的英語學習質(zhì)量。

1 英語語言文學教學管理系統(tǒng)設計

1.1 體系結(jié)構(gòu)設計

本文采用B/S三層模型設計英語語言文學教學管理系統(tǒng)，具有運行模式簡單、創(chuàng)建耗時少以及便于移植等優(yōu)點。交互層、中間層以及數(shù)據(jù)層構(gòu)成了B/S三層模型[4]，體系結(jié)構(gòu)見圖1。這三層的作用分別是：交互層連接用戶與系統(tǒng)，用戶可在任意地理位置通過IE瀏覽器進行搜索；中間層是Web服務器，先接收瀏覽器的指令，再回復經(jīng)處理后的結(jié)果；數(shù)據(jù)層由學生模型、教師模型以及領(lǐng)域模型組成，對各數(shù)據(jù)進行分析并歸類，完成所有數(shù)據(jù)的存取任務，即數(shù)據(jù)庫服務器。endprint

1.2 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)功能主要分為四大功能模塊：教師模塊、學生模塊、教務人員模塊以及管理員模塊，各模塊間聯(lián)系緊密并完成一系列教學任務。

學生模塊：基于學生的測評成績分析學生的學習狀況并提出針對該學生的改進意見，根據(jù)學生學科的不同提供相應的試題庫[5]，對學生的答卷進行批改以及錯題解析。

教師模塊：為學生設定學習目標并督促學生提高學習效率，基于學生的掌握情況及時更改教學方案，指出課件中的重點、難點知識并保證題庫與教學內(nèi)容同步。

教務人員模塊：管理教師的授課流程以及學生的出席情況，對教師的工作內(nèi)容進行審核，掌控所有學生的學習狀態(tài)以及每個個體的實際情況。對授課教師的教學成果進行綜合考評。

管理員模塊：負責監(jiān)管、維護英語語言文學教學平臺，使教學平臺處于正常運行模式，支持建庫、擴充以及修改題庫等操作，并擁有修改用戶、設定口令等職權(quán)。

1.3 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1 基于概念圖模型的知識表示

智能教學體系中的重要組成部分是學科知識表示結(jié)構(gòu)。引入概念圖模型知識表示對學科資料以及測試題目進行解析[6]，從而確定學科概念與測試題目兩者間的聯(lián)系，便于判斷學生的錯誤并提出有針對性的教學意見。

1） 學科知識的結(jié)構(gòu)與概念圖模型

學科資料分為章、節(jié)、子節(jié)以及重要概念，可形成樹狀結(jié)構(gòu)，學生可通過這種方法整體了解學科內(nèi)容，但要想全面地判斷學生的學習情況，添加備注信息是十分必要的。創(chuàng)建用符號替代文字的概念圖，這種概念圖不僅簡潔而且能直接體現(xiàn)概念間的聯(lián)系。以概念與為例，若作為的前提條件，則概念聯(lián)系是：。一個概念可與多個前提條件對應，一個前提條件也可與多個概念對應。

2） 創(chuàng)建概念關(guān)系圖

在確立概念間的二維關(guān)系表CET的基礎(chǔ)上創(chuàng)建概念關(guān)系圖，在描述的前提條件下，用描述的前提條件個數(shù)。在的情況下，是符合的一個前提條件；在的情況下，與不存在關(guān)系。

3） 學習診斷過程

10個測試題目在一個單元中，概念影響關(guān)系圖TQRT展示了它們之間的聯(lián)系，如圖2所示。設定的取值區(qū)域是[0，5]，當取值是0時，說明與間不存在聯(lián)系。

如果學生回答時出現(xiàn)錯誤，說明學生答錯16%與概念相關(guān)，50%與相關(guān)。

閾值是在可接受范圍內(nèi)的錯誤率。如果則表示學生已掌握否則，將繼續(xù)努力學習該概念，且該概念會成為“待加強學習項目”的一項。如果“待加強學習項目”包含很明顯地可以看出這一單元中概念是易錯點，且是待加強學習項目的基礎(chǔ)概念，所以學生應重點學習概念

本文設計的英語語言文學教學管理系統(tǒng)的智能性特征主要體現(xiàn)在學習過程中及時指出錯誤點以及查找錯誤根源并給予解析，該過程也是總體系統(tǒng)研發(fā)需要攻克的難關(guān)。概念圖的知識表示方法不僅能確定錯誤點且能查到產(chǎn)生錯誤的根源，便于診斷學生的錯誤概念。

1.3.2 學習跟蹤

系統(tǒng)按章節(jié)將教材劃分成多個單元。為了方便查找，將章節(jié)的序號設置成單元的序號。當學員選擇某個單元，與此同時該單元號UnitNumber就會被記錄。如果學習結(jié)束，學生或者教師想查詢某個單元的學習情況，則輸入相應的單元序號就可顯示出當前的學習進度，系統(tǒng)可在任意時間對該數(shù)據(jù)進行調(diào)查[7]。LearnedPercent會記錄每個單元的比重，當學習結(jié)束時，LearnedPercent數(shù)據(jù)會被系統(tǒng)自動標記在學生記錄中。下次學習時學生可根據(jù)自己的學習情況確定是重新學習還是繼續(xù)學習。在英語語言文學教學過程中，由于各章節(jié)的重點與難點不同，教學方法與進度也不盡相同，因此，需要制定不同的英語語言文學教學方案指導不同水平的學生學習?？捎萌斯ぶ悄芗夹g(shù)中的產(chǎn)生式規(guī)則表示教學方案：

規(guī)則名：if <條件> then <動作>

基于產(chǎn)生式教學方案的優(yōu)點是模仿人的判斷方法接近人的思維方式，便于理解且操控方案明確。以下是智能教學系統(tǒng)中的規(guī)則：

ROO1：IF （學習水平好）AND（認知能力較高）

THEN（繼續(xù)下一知識點的學習）

ROO2：IF （學習成績好）AND（認知能力一般）

THEN（提高當前知識點的認知能力）

ROO3：IF （學習水平一般）AND（認知能力一般）

THEN（重復當前知識點的學習）

ROO4：IF （學習水平一般）（認知能力較低）

THEN（重復當前所學的知識點）

ROO5：IF （學習水平差）AND（認知能力較低）

THEN（回到上一知識點的學習）

由上述分析可知，在該規(guī)則庫中的規(guī)則都是針對某一區(qū)域的，并不針對某一指定對象。規(guī)則庫中不存在某一學生學習過程的詳細資料，也沒有運用這些規(guī)則完成推理的過程。通過具體情況分析，學生測試某部分知識點題目的得分反映其學習成績的好壞；學生測試某部分知識點的認知能力值反映其認知能力的高低。運用prolog對規(guī)則進行表達[8]：

ROO1：knowledge（continue_study）?score（good），ability（higher）。

當學生學習某一節(jié)知識時，必須完成系統(tǒng)中的英語語言文學練習部分，系統(tǒng)依據(jù)學生的答案評判出一個分值，如果該分值小于系統(tǒng)設置的閾值，則系統(tǒng)認定該節(jié)知識已合格。下次學習時，系統(tǒng)會針對學生的學習記錄布置相應練習，這樣的練習內(nèi)容包含復習與預習的知識。一般閾值的設置會參考該學科的教學目標以及學習經(jīng)驗，下面是對某知識點的評判方法：

規(guī)則是Important（i）=IN（i）+OUT（i）

式中：用Important（i）描述第i節(jié)知識點在課本中的重要性；用IN（i）描述課程中，其他知識對第N節(jié)知識存在影響的個數(shù)總和；用OUT（i）描述課本中第i節(jié)知識影響其他知識的個數(shù)總和。對本課程中全部的Important（i）進行運算，基于此規(guī)則可確定某一章節(jié)中某一知識點的閾值。用函數(shù)Valve（i）描述該閾值，其大小與Important（i）成正比關(guān)系，且比1小。endprint

給出的一個問題上的準確率規(guī)則是Ruler=1- Valve（i），詳細規(guī)則為：

可判斷該學生對這個知識點的學習狀態(tài)是良。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 教師管理模塊

教師記錄添加與教師信息管理是本模塊的兩個分模塊，主要對被審核的教師信息進行管理?？蓪處熜畔⑦M行添加、修改以及刪除等操作，系統(tǒng)管理員或者系部管理員具有增添教師用戶的職能。

2.1.1 教師記錄添加

系統(tǒng)支持逐一手動輸入或者模板批量導入兩種方法對教師資料進行增添，先輸入教師的基本情況，系統(tǒng)自動對輸入的教師基本資料進行審核，審核合格的資料會被錄入數(shù)據(jù)庫，對審核不合格的資料系統(tǒng)會及時提示。管理員級別的用戶可對資料進行批量導入的操作，數(shù)據(jù)完成自動匹配，再結(jié)合insert語句進行批量導入。平時對教師資料進行單條輸入的操作較多，用戶對教師的基本資料進行輸入，經(jīng)前臺非空檢驗，待檢驗資料完善再轉(zhuǎn)送至后臺服務器判斷，通過后可一直在數(shù)據(jù)庫中保存。

輸入教師資料前臺時，先在Load過程中將授課科目、學歷以及職稱的對應欄初始化，再對后臺代碼進行操作。因初始操作類似，進入頁面后臺結(jié)合select指定語句返回相應的數(shù)據(jù)集，完成頁面中下拉列表框的項目填補，這樣才能在公共類找尋出返回數(shù)據(jù)集的辦法，以下是主要代碼：

private void set_re（Character lines str_sql）

{

reSUry.Programname.Clear（）；

reSUry.Programname.Add（""）；

Summary item suc_ds；

inti = 0；

suc_ds = vre_class1.get_Summary item（str_sql， "re"）；

for （i = 0； i<= suc_ce.Director["re"].Pne.Count ? 1； i++）

reSUry.Programname.Add（suc_ce.Director["re"].Pne[i]. Data set

options [0].ToCharacter lines（））；

}

設定學歷和職稱的方式與方法set_re具有共同點。用戶將數(shù)據(jù)錄入并上交后，生成一條 insert into語句，進而推動公共類的run_Instruction（Character lines strcmd）方法并將一條數(shù)據(jù)插進數(shù)據(jù)后臺中，實現(xiàn)對教師資料的添補。

2.1.2 教師信息管理

對教師的基本資料實施檢索、編輯、清除以及信息修正是教師信息管理系統(tǒng)的主要功能。以教工號或姓名作為搜索目標，查找到教師在系統(tǒng)中的基本資料，用戶是否能對資料實現(xiàn)編輯、刪除以及密碼更改的操作取決于該用戶的職權(quán)。

將一個文本框和一個下拉列表框置于前臺頁面中可分別實現(xiàn)查找以及選擇的操作，后者可對查找方式精確或模糊地進行判斷，默認狀態(tài)是模糊，將各按紐和一個GridVied控件置于該頁面中，它們的作用分別是實施查找操作以及反映查找后反饋的數(shù)據(jù)。

后臺主要負責查詢工作，如何創(chuàng)建一條動態(tài)查詢語句是關(guān)鍵。在動態(tài) SQL語句的創(chuàng)建過程中，基于用戶對條件的需求情況對條件控件進行取舍[9]，若用戶輸入或選擇了條件，則添加該條件控件。

2.2 學生管理模塊

對學生的基本資料進行添補、修改以及刪除等操作是該模塊的主要功能，且該模塊的用戶權(quán)限僅限于參加學評教的學生。

2.2.1 學生記錄添加

系統(tǒng)通過逐次錄入以及批量導入措施添加學生記錄，在頁面中添加一個下拉列表框選擇批量導入的手段，該手段包括增量導入和覆蓋式導入兩種。增量導入指導入新學生信息，覆蓋式導入為先過濾掉已存在的學生信息，再導入新學生信息。

2.2.2 學生信息管理

學生信息管理可對學生記錄實施檢索、編輯以及過濾等處理?；陉P(guān)鍵字和部門，在學生信息管理頁面內(nèi)實現(xiàn)學生信息的檢索，并通過表格的方式呈現(xiàn)學生信息，采用模板頁的方式完成學生信息的編輯和過濾等處理。其中，在檢索按鈕中，采用動態(tài)塑造的SQL語句鍵入數(shù)據(jù)源得到新的檢索信息集。

課程信息功能模塊呈現(xiàn)了英語教學大綱，同英語課程相關(guān)聯(lián)的教學資料以及教學老師等情況。該模塊為教師和學生提供所教以及所學的英語學科信息。教師通過課件管理功能模塊描述英語教學課件以及輔導資料；學生采用課件關(guān)聯(lián)功能模塊能夠獲取有價值的英語學習資料。教師通過作業(yè)管理功能模塊向?qū)W生布置作業(yè)和練習資料，教師采用疑問解答功能模塊將有關(guān)英語的相關(guān)思考點反饋給學生，學生采用該模塊完成課后的思考。

2.3 數(shù)據(jù)庫配置

軟件ASP.NET程序采用ADO.NET訪問數(shù)據(jù)庫，對SQLServer數(shù)據(jù)源進行一致性檢驗，軟件規(guī)劃人員通過ADO.NET同數(shù)據(jù)源相連，進而對數(shù)據(jù)實施檢索、操作以及修正等處理。

3 實驗分析

3.1 系統(tǒng)功能測試

實驗檢測本文設計的英語語言文學教學管理系統(tǒng)的前臺登錄和后臺資源管理情況，分別用表1和表2描述。能夠看出，對本文系統(tǒng)的前臺登錄和后臺資源管理功能的測試結(jié)果是通過，說明本文系統(tǒng)是有效的，能夠?qū)崿F(xiàn)英語語言文學的教學管理工作。

3.2 系統(tǒng)界面測試

系統(tǒng)顯示存放教師的教學文件信息界面，以及教務人員采用E?mail同教師傳遞教學信息界面，分別用圖3和圖4描述。

系統(tǒng)進行分布統(tǒng)計成績顯示時，可顯示不同分數(shù)段的學生人數(shù)、統(tǒng)計不同班級和系別的英語成績以及不同英語教師教學下的班級情況，其中統(tǒng)計不同班級英語成績的圖形界面用圖5描述。endprint

綜合分析圖3～圖5可得，本文系統(tǒng)在實現(xiàn)教師管理、學生成績分析以及教務管理過程中，各項界面運行良好，為英語語言文學教學管理工作提供了可靠的基礎(chǔ)，具有較高的應用價值。

4 結(jié) 語

本文設計并實現(xiàn)智能計算機輔助英語語言文學教學管理系統(tǒng)，提高了學生的英語學習質(zhì)量以及教師的教學質(zhì)量，具有較高的應用價值。

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