基于AI测试的宏微观音系语训实证效应研究.pdf
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1、125Online Education在 线 教 育2023.8 中国电化教育 总第439期文章编号:10069860(2023)080125009基于AI测试的宏微观音系语训实证效应研究蒋国武(阳光学院 公共基础部,福建 福州350015)摘要:近年来,学术界呼吁混合式教学设计和跨学科交叉研究,但在我国,基于人工智能测评的“宏微观音系语训”效应的研究为数不多。该研究以福建省福州市高校学生为研究对象,采用拟实验设计,评估语训设计对大学生英语听说技能发展的习得效果。首先,对101名初始研究参与者进行了为期12周的专门训练,通过皮尔森英语(PTE)模拟测试模块(WFD听写,RA大声朗读和RS复述句
2、子)进行测试。成绩分析显示,后测及滞后测成绩显著高于前测。然后再招募200名主要研究参与者,平均分配到实验组A和控制组B。前100名学生接受了为期12周的宏微观音系语训,而后100名学生则被控制为自然学习,学习内容和目标相同,但没有宏微观音系语训的干预。通过SPSS混合方差分析模型2(实验组Avs.控制组B)3(时间:前、后和延迟),对测试分数进行分析。结果表明,实验组A在后测和延迟测的WFD、RA和RS三个方面的成绩显著优于控制组B。该研究对大学英语应用型方向教改以及雅思PTE听说教学具有一定的启示和建设性意义。关键词:宏微观进程;音系语训;混合式设计;AI测试中图分类号:G434文献标识码
3、:A一、引言“宏微观音系混合式语训”是一个全新的、可追溯的二语训练法,涉及四个关键要素。第一,“宏微观双维度进程处理”。从广义上来说,微观正向是一种归纳或数据驱动的处理形式,从较小或较低的单元开始,往较大或较高的单元向上移动,而宏观逆向进程模式则与之相反。虽对这两种进程的优劣势分析尚未有定论,但他们的的结合是习得和产出的必然12。第二“音系语训”。由于二语言习得的核心是“音形义”的习得34,而声音的习得是任何外语习得过程中的前提和表现形式。早在19世纪后期,著名语言学家索绪尔(F.deSaussure)就指出,语音是传达思想的工具,语义依靠语音而存在。因此,声音是语言最为重要的表现形式5。另一
4、位著名语言学家吉姆森(A.C.Gimson)认为,一个人要学会说任何一门语言,必须学会其几乎100%的语音6。“音系语训”的设计概念主要将二语习得的过程以“音”为切入点,把音形意分为“智能理解、技能操练和体能呈现”的形式,以求证操练的肌肉记忆效果,而非传统的认知学习效果78。第三,“混合式教学”。混合式教学设计强调内容、形式、过程、考核等方面要结合线上和线下,融合传统和人工智能的元素,以弥补传统模式的不足。第四,“AI测试”。现阶段,人工智能测试已广泛应用在教学领域。以“宏微观音系混合式语训”这四个关键要素为研究出发点,本研究通过皮尔森学术英语PTE人工智能测试的模拟训练软件,对参与者的二语习
5、得发展做出客观的水平测试评价(ProficiencyTests),以探讨融入上述四个关键要素的混合式电化语训在二语习得中的发展和前景,并对大学英语应用型教学改革提供启示。二、相关文献(一)微观音系溯源语言是由声音构成的,其输入、内化和输出是一个宏观微观双向的过程。二语的认知和习得本质上也是一个微观双向的过程,包括处理话语的音系、形态、词汇以及概念和语义内容的相互联系。宏观逆向的处理模式则从概念语义内容开始,然后才为之分配句法、结构、语音、语素等微观层面。如果没有扎实的宏微观正向处理技能,语言处理就很难顺利完成。Tyler和Warren指出,学习者需要使用微观正向处理模式来成功解码二语输入,并将
6、其整合到他们现有的知识中,才能进行宏观整体的理解9-11。在话语输出中,处理模式同样是宏微观双向进程,在产出和自我监控层面上都是双向进程处126Online Education在 线教育2023.8 中国电化教育 总第439期理模式。在语言认知中,有声话语输入的解码通常从微观正向进程模式开始,即处理信息的音素和语素特征。但是,只要涉及为其赋予语义和综合知识时,就会立刻调用宏观逆向的处理模式1213如图1所示。学术界一直在争论微观正向和宏观逆向对语言习得的效应,笔者曾对这两种效应在二语词汇习得中进行了实证研究。研究发现,尽管基础较为薄弱的中国学生更倾向于微观正向教学,但不能排除在宏观逆向过程中也
7、会有习得者受益的可能。为避免研究人员在探究语言习得过程中对微观和宏观处理模式的贡献存在的争议,该研究采用了微观双向音系语训的概念,并使用了更为客观平衡的操作方法,即宏微观双维度进程。(二)混合式解读混合式教学是将传统教学和科技的优势结合起来的一种教学模式,它是课堂内外学习活动的有机结合,旨在促进学习由浅入深的过程。传统课堂通常是学生观看老师授课的地方,被专家称为“旧课堂模式”。目前,外语教学模式仍然大多要求学生被动地听取老师的授课内容,按照教学大纲完成任务,几乎没有其他选择。由于大学的隐性传统和评估体系强化了现状,这种教学模式只能促进部分学生的学习,如听觉型和视觉型学习者,而不能激励所有人学习
8、。相关研究表明,这种流水线式的教学方法会导致40%以上的学生离开课堂,甚至对课堂感到厌烦15-18。在“旧课堂模式”中,教师和学生通常都被系统培养成符合学校和课堂需要的人才,而非社会需要的人才。专家指出,“新课堂模式”的教学将是一个复杂而动态的习得过程和应用环境,可以推动教育从“课堂化”转向“现实化”。教学需要采用“新课堂模式”来帮助学生创建成功的学习流程和应用环境,让每个学生能够拥抱并掌握现实教学环境、场景、外语应用策略以及文化底蕴和内涵,从而成为“语言全人”,而非“语言机器”。同上,为避免学界对新旧课堂模式长时间的是非争端,本研究采取了一种线上线下新旧融合的混合式设计。该设计主要包括如下五
9、大特点:1.形式上同时采用“线上”和“线下”新旧融合的途径来开展;2.“线上”活动不是整个训练活动的锦上添花,而是必备的活动;3.“线下”教学不是传统模式活动的照搬,而是基于新旧模式的融合,取其精华去其糟粕,保证“线下”的语训活动在“线上”课后得到升华;4.这种“混合”是具体到设计、内容、过程、评价的混合,而不是宏观广义模糊的教学理论、教学理念、教学策略、教学方法等形式上的口号式混合。因为宏观广义上的理论缺乏操作性,所以混合缺乏可行性价值;5.混合式语训弥补了传统课堂模式的缺陷,因为这种模式把传统外语教学的知识性学习转变成应用性技能训练,扩展了传统的时间和空间,使得“教”和“学”不一定在课堂发
10、生,课后的精进也许是学习的重要组成部分。具体到合理设计方法、内容、过程、程序、资源等,以抛砖引玉式的启发来促进“学”主位,而非“教”主位。(三)语训设计该语训设计采用独特的科瑞思道模式进行语言训练,与传统的语言讲解、机械模仿和枯燥练习不同。科瑞思道的名称由“科瑞”和“思道”两部分组成,意在将“语言科学和人文大道”融合为一体。该模式以著名语言学家DavidCrystal和作者导师、澳大利亚应用语言学家Christo的名字命名,与我国尊师重教的思政理念融为一体,专注于发展语言体能、智能、技能、艺术修养和哲学思考五个层面的语言境界。该模式的核心是将语言学习视为微观双维度的音系集合,并从体能训练、智能
11、理解、技能锻造、艺术修养、中西文化以及马克思列宁主义哲学思考等多个方面进行培养,精简设计,文化自信,思政如盐化水,育人如水有源,从而实现“学语言育全人”的宏观育人目标和概念生成器信息生成监控语前信息句法生成器语法编码表层结构语音编码语音方案(内部言语)发音器官言语模型、情景知识、百科知识等解析后言语词汇词元言语理解系统语音流形式听觉公开言语图1 言语产出模型:话语蓝图14127Online Education在 线 教 育2023.8 中国电化教育 总第439期微观语言目标19,如图2所示。科瑞思道语言训练的创新教学灵感来源于语言学元认知LinguisticMetacognition。该术语的
12、前缀meta发音与Mother母亲有关,即语言认知之母。例如,对于单词Metaphor(比喻),我们可以解释为:meta(母亲本体)+phor(为了):喻体是为了让本体更形象。Mother关联着Mom,而Mom可关联汉语中的妈(ma),最终回到了英汉通用的认知初元。可以用乔姆斯基的“通用语法”来解释:所有语言的基本定律初元都是共享的,不需要刻意学习,就像世界各国的孩子最开始会发出的声音/ma/,例如汉语“爸爸妈妈”对应英文“PapaMama”,几乎所有语言都有这个音20。根据科瑞思道的原理,掌握英语发音只需要掌握发/ma/这个音,就已经掌握了英语中80%的发音。这是因为英语中的元音字母轻读(S
13、chwa)占音素的80%以上,而所有a、e、i(y)、o、u(w)元音字母的轻读都是这个音,其它元音则是在此基础上通过嘴唇的前后开口程度得出。该语训各个层面的设计都根据表1所示的发音规律。表1 英语元音发音规律图21最清晰AeiEi:IaiOuUu:次清晰ei较模糊(四)AI测试潮流人工智能语言评价已经成为语言测试的潮流和趋势。2018年6月正式执行的中国英语能力等级量表对语言应用能力进行了流利度测试,该测试基本和雅思IELTS和皮尔森学术英语测试PTE接轨,其要求比以前更高且更加客观。PTE是全球公认的国际学习和移民英语人工智能测试的先驱。该测试完全由人工智能完成,其优势在于没有考官主观评分
14、的印象和偏见。特别是在主观题的评分方面,PTE评价基于大型语料库的平均值,其评分更加客观,并提供基于GSE(全球英语量表)的分数。由于条件和经费使用的限制,该研究仅仅使用了PTE的听力模块(WritefromDictation)和口语模块(ReadAloud和RepeatSentences)进行测试22。三、研究设计及目标该研究的主要目的是检验宏微观音系混合式语训学习的效果。该研究分为初步研究(PilotStudy)和主要研究(Main)两个部分。后者采用了“组间准实验前后测”设计法。如图3所示,该研究一共分为三个阶段五个步骤。步骤1:分配参与者。从301名自愿参与研究的志愿者中随机招募了20
15、0名学生作为初始研究后的主要研究对象。利用随机数发生器将200名参与者平均分配到实验组A和对照组B。步骤2:收集背景信息。在开始收集主要研究数据(测试前、测试后和延迟测试)之前,对每个组的100名参与者进行背景信息问卷调查。采用结构化问卷,收集包括性别、年龄、社会经济背景等信息,以确保两组在变量范围内匹配。步骤3:前测。收集完背景信息后,进行了PTE模拟前测,以收集学生在WFD、RA以及RS中的表现,从而判断分组的合理性,以便与后测和滞后测进行对比分析。步骤4:语训干预。前测结束后,对实验组进行为期48小时的语训干预;而对照组只提供相同的学习目标和现有的英语环境。即A组学习者通过语训干预获得英
16、语学习,而B组学习者则在没有语训嵌入的情况下学习相同的内容。步骤5:后测与滞后测。学习12周后,进行了即时测试和延迟测试。将后测结果与前测结果进行比较,并利用SPSS软件对实验组A和对照组B进行纵横向交叉分析。四、研究方法(一)参与者该研究的参与者来自福建省福州市的阳光学院,这是一所位于福建省福州市的私立大学。共宏观育人目标:教语言育全人智能技能艺思哲思体能CHRISTO语言科学人文之道学生为本语言技能文化意识逻辑思维研学能力思政教育全人教育图2 科瑞思道全人语言教育第一阶段:语训与方法改良不满意文献综述语训设计修订试点研究满意语训干预第二阶段:实验第三阶段:语训修正和完善会议报告论文发表分析
17、数据采集实验组控制组图3 研究设计128Online Education在 线教育2023.8 中国电化教育 总第439期有301名自愿参与者匿名参加了该研究。参与者被随机分配到三个学习小组,初始研究共有101人,其中实验组A和对照组B各有100人。通过使用随机数发生器将200名参与者平均分配到实验组A和对照组B,有效地避免了他们与亲密的朋友或同学故意在同一个学习小组。同时,在事先不知道自己会被分配到实验组A还是对照组B的情况下进行了随机分配。随后对参与者的背景进行了初步统计,并发现在一系列统计变量(包括年龄、性别、受教育程度、父母受教育程度、种族、母语、城市/农村等)上,各组之间没有显著性差
18、异,即相互匹配。此外,正如前测成绩所示,两组在语言能力上只存在相对较小的预先差异。这些差异在随后的数据分析中进行了进一步的分析,其统计显著性可以忽略不计。(二)“微观音系语训”设计与流程为了达到研究目的,研究者特别设计了一套微观音系语训,其设计充分借鉴了DeborahJ.Short.的英语学习者模范学习的六项原则,包括以下原则23:原则1:考虑学习者的全面语言发展和加工处理过程,包括输入、内化和产出。原则2:根据学习者的偏好,创造适合他们的学习条件。原则3:根据输入、输出任务和加工偏好,设计高质量的语言训练活动。原则4:根据需要进行语训设计和活动安排的调整。原则5:定量和定性地监测和评估学生的
19、语言发展。原则6:在学习群体中促进相互协作和互动。此外,该语训设计很大程度上受到现代混合式小学的启发,采用了大量的线上和线下跨学科资源。所选择的文献和在线资源包括:语音(英语):https:/soundsofspeech.uiowa.edu/index.html#english美国口音训练:http:/ 微观语言层面设计框架图5 英语元音图图6 英语辅音图129Online Education在 线 教 育2023.8 中国电化教育 总第439期事件3:利用微观音系节奏重音系统训练词汇层面的重读和轻读,如图7所示。事件4:运用微观音系在句子层面练习音群、意群、重读、轻读、停顿和语调,如图8所示
20、。事件5:结合系统的宏微观双维度在语境和语篇层面练习,如图9所示。除了整组的初始研究外,本研究主要分为实验组A和对照组B两组,其中实验组A按照上述的5个不同环节进行训练,而对照组B只分配学习内容,并采用传统方式进行学习,没有进行训练干预。该训练为期12周,每周进行4小时的宏微观双维度音系语言训练,共计48小时。为了避免教师个体差异,研究者本人亲自参与了语训的指导。研究者于2018年11月获得澳大利亚NEAS认证的TESOL教师资格证书,2016年6月获得中华人民共和国教育部认证的应用语言学教师资格证书(TESOL)。截至目前,研究者已经在中国和澳大利亚从事英语学习和研究工作超过10年,对于创造
21、性的英语教学和培训有着强烈的动机。(三)AI水平测试该研究采用PTE模拟测试中的听写(WFD)、大声朗读(RA)和重复句子(RS)对参与者的语言能力进行前测、后测和滞后测。PTE是全球公认的留学和移民英语人工智能测试的先驱。该测试提供了一种减少人为偏见、快速和方便的系统。一方面,该测试在世界范围内被广泛用于大学入学和移民的衡量标准,并且它们的有效性已经被实证确定。因为受研究资源局限,该研究只采用了模拟考试版本。为了进一步衡量其可信度,分析了前测、后测和延迟后测,每个时间组的相关系数为0.04,数据的显著性表模拟测试的评估方法较为可靠。WFD测试采用机经库随机生成的20个句子对参与者进行了测试。
22、他们被要求在听完录音后,尽可能多地输入正确的词。每句话的得分都是基于参与者的表达内容、准确性和流利度,这部分成绩最高可达100分。五、初始研究与分析结果本初始研究采用了重复测量同一被试在语训练干预后的配对t检验,旨在验证是否由于语训练干预而产生了语言习得的显著变化。为了确保分析结果的可靠性,我们不仅采用了Jacobson和Truax的“可靠性改变法”来评估个体变化的大小以确定其学习效应是否具有统计学意义,还使用了Blomqvist和Hayes等学者所使用的方法评估个体变化分数与个体初始值分数之间的关系。本初始研究的主要问题是,从语训开始到结束的前测与后测成绩是否有显著变化。如表2所示,WFD、
23、RA和RS三项测试的平均值在语训后均显著提高,p.001,提升的平均分值具有统计学显著效应,Cohensd范围为1.241.89。表2 WFD、RA和RS语言习得测试汇总表(前后测差异显著性及标准化效应量Cohensd)PrePostChangescore*MeasureM(SD)M(SD)M(SD)t(100)pdWFD44.9(14.1)68.2(11.2)23.3(12.3)19.0.001 1.89RA46.8(15.9)62.7(13.0)15.9(8.9)18.0.001 1.79RS49.5(12.6)64.9(11.2)15.4(12.4)12.4.001 1.24 注:变化分
24、数是指每位参与者的前和后的差异。WFD、RA和RS三种测试前后评分的Pearson相关系数分别为0.54、0.83和0.46。图7 英语重音图8 英文句子音群意群图图9 英语宏微观层面图130Online Education在 线教育2023.8 中国电化教育 总第439期六、主要研究与分析结果为了进一步衡量MMCW的相对有效性和效率,从前测试、后测试和延迟后测试中收集了18组分数:RFD、RA和RS各三组。这些测试分数经过描述性和推理分析,如图10所示。本研究旨在评估MMCW语训对参与者语言习得的影响,通过WFD、RA和RS三种测评形式的前、后、以及滞后测的形式来呈现学习效应。首先进行了整体
25、的描述性统计报告。接着,采用重复测量方差分析(ANOVA),考察试验组和对照组在语训前、后和延迟三个时间点的表现,以验证语训干预是否具有显著影响,并探究时间因素的统计学意义。通过比较实验组A和对照组B在WFD、RA和RS方面的改善情况,以求证MMCW语训的相对有效性。(一)描述性统计结果通过描述性统计,主要研究的前测、后测和滞后测的分数总结如表3所示。三种测试的分数分布呈钟形曲线,代表数据的正态分布。偏度值接近于-0.2,而峰度值在-0.5左右。此外,偏度与标准差之比,峰度与标准差之比均在2.00以下,说明数据分布无极端倾向。表3 前、后、滞后测试的描述性统计Pre.WFDPost.WFDDe
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