人工智能技术在汉语教学中的应用
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摘要：为促进人工智能技术在我国汉语教学中的应用，实现人工智能技术与汉语教学的深度融合，对相关技术进行梳理，并列举教学应用实例，分析人工智能技术在汉语教学中的应用现状，总结案例主要应用场景、功能与实际应用中的难题。在对人工智能汉语教育全面认识的基础上，构建人工智能汉语教学应用框架，并提出相关应用建议。
关键词：人工智能;人工智能教育;汉语教学;个性化教育
DOI：10.11907/rjdk.192083 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
中图分类号：TP301文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）006-0039-05
0 引言
互联网、云计算、人工智能等技术的快速发展驱动了教育领域相关变革。2017年7月，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》提出，“利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系”;2018年《教育信息化2.0行动计划》提出要大力推进智能教育，探索泛在、灵活、智能的教育教学新环境建设与应用模式;2019年中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》指出要利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合。时代发展迫切需要教育与人工智能技术的深度融合，推动教育教学变革与创新，推进智能教育发展。
众多学者对人工智能技术在汉语教学中的应用开展了研究。郑艳群指出可利用新技术从多个角度拓展汉语教学应用，如各式汉语学习类型与学习过程研究、网络汉语学习行为与学习效果研究、网络汉语学习中的教学指导策略、汉语教学大数据研究等;张会和陈晨认为智能技术可实现更高程度的移动性、情境性、交互性、个性化等，与语言教学强调的功能交际、因材施教等理念交相呼应;何克抗指出AI虚拟现实教学技术可满足多维交互体验的服务需求，为课堂硬件、软件、终端及课程提供完整的解决方案，从而营造出沉浸式学习体验;黄荣怀认为教育机器人将成为校园智慧学习环境的重要组成部分，它们既可作为教师助手，也可作为学习伙伴，形成一种新型教学形态;余胜泉等构建了个性化育人助理系统——AI好老师，旨在借助人工智能技术实现育人经验隐性知识显性化，为教师解决育人难题提供个性化辅助，为家长教育孩子提供专业导师，为学生自我诊断提供贴心顾问，实现人机结合的高效育人。在汉语教学过程中引人人工智能技术，可培养学习者创造性思维与解决问题的能力。本文从汉语教学角度深入探讨人工智能的教育应用，分析关键技术和应用现状，找出人工智能在汉语教学中存在的问题，并构建应用框架，提出人工智能技术在汉语教学中的应用建议，以促进人工智能技术与汉语教学深度融合，践行以学习者为中心的教学理念。
1 人工智能
人工智能是计算机科学的一个分支，是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门综合性技术科学，是制作智能机器的科学，类似于使用电脑理解人类智慧。人工智能教育应用是人工智能与教育深度融合的产物，以人工智能在教育领域的场景化应用为特征，旨在提高教育绩效，实现教育最优化。在人工智能技术影响下，教育正在经历深层次变革，技术在重塑教育形态。人工智能技术与汉语教学的深度融合主要利用机器学习、自然语言处理、人机交互等关键技术。
1.1 人工智能关键技术
1.1.1 机器学习
机器学习是一门涉及统计学、概率论、计算机科学、系统辨识、脑科学等诸多领域的交叉学科。机器学习作为人工智能研究的核心领域，基于概率统计理论，研究机器模拟人的行为，从数据中获取隐藏知识，进行总结并重构知识体系，从而改善系统自身性能，解决问题。在教育教学方面，成都市第二十中学校已成功利用科大讯飞的“智慧课堂”系统开展精准化、个性化教学。“智慧课堂”系统通过课前分享微课，学生自主完成预习，生成学习报告，老师可精准掌握教学重难点并开展针对性教学。同时，在个性化教学方面，通過大数据技术，老师可详实地采集到学生在日常学习和完成作业过程中产生的数据，利用机器学习等技术为学生制定个性化教学方案。
1.1.2 自然语言处理
自然语言处理主要研究实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信的各种理论和方法，旨在让人类用自然语言与计算机系统进行人机交流，从而更便捷、有效地处理信息。主要应用有机器翻译、机器阅读理解和问答系统等，具体指利用相关技术不断提升机器翻译准确度;利用计算机语义理解技术对文本进行分析理解并回答相关问题，实现机器阅读，帮助教师批阅作业，减轻教师负担，使学生获得及时反馈，提高学习效率。如批改网提供英语作文自动在线批改服务并及时给出作文分数和点评;问答系统技术是旨在让计算机像人类一样用自然语言与人交流的技术。2018年学而思网校的"AI老师智慧教育”系统正式投入使用，该系统利用自然语言处理等技术，智能评测和纠正彝族孩子普通话发音，提供汉语拼音、语法等学习功能，改善了当地普通话普及率低的状况，有效缓解了师资力量短缺、教学资源匮乏等问题，提升了当地学生汉语水平。
1.1.3 人机交互
人机交互主要研究人与计算机的信息交换，包括基本交互、图形交互、语音交互、情感交互、体感交互和脑机交互等技术。语音交互是运用人类自然语音或机器合成的语音与计算机进行交互的一种综合性技术。如百度汉语是一款基于人机交互等多项技术的智慧汉语学习软件，具有智能问答、语音搜索、生词本、智能听写、背诵检查、汉语游戏等多种特色功能。其主要通过智能终端的话筒收集用户声音，经过语音识别和语义理解合成语音，与用户实时交流。例如，学习者通过输入语音“李白的诗”进行搜索，百度汉语将展示李白所有诗作;在进行背诵检查时，系统会根据输入的语音指明错误，并给出背诵提示，最终生成背诵报告。
1.2 人工智能教育应用现状
人工智能技术正在重塑教育形态，给教育领域带来一场深层次变革，也为汉语教学带来了新思路、新方法，为汉语智慧学习提供了学习支持、问题解决方案。 （1）提供智慧学习支持。传统汉语学习形式单一，人工智能技术可为学习者提供多样化的智慧學习支持，学习者可利用电子设备打破时间和地理因素限制，自主选择个性化学习方式。利用人工智能技术全程记录学习者汉语学习过程，自动测评后给出结果，主动诊断学习者学习难点并给予精准个性化的学习方案，及时提供反馈并进行强化练习，有效解决学习中存在的问题。2018年6月，科大讯飞智学网与温州市第二十一中学合作共建浙江省首个大数据教学支持中心，利用人工智能技术，深度挖掘学生学习测评数据，对学生学习评测数据进行精准纠错，协助师生开展个性化教学。
（2）提供问题解决方案。我国汉语正式学习从小学低年级阶段开始，主要通过模仿教师发音学习语音。在人际交互的教学过程中，教师对学习者语音语调的听辨与纠错没有统一标准，教师对错误容忍度有高有低。方言语言环境影响部分学生标准汉语语音学习，进而影响到更深层次的汉语学习。人工智能技术利用自然语言处理与人机交互技术，通过简单的人机对话，获得发音反馈信息后对其进行准确性检测，精准定位存在发音问题的拼音或声调，自动生成测试报告并提供标准发音。如腾讯云推出的智聆口语评测系统（中文版），利用人工智能技术为使用者提供口语练习测评服务，支持字词、句子等多模式语音测评，可充分满足师生对优质汉语学习资源、智慧学习环境、个性化教学等需求。
（3）丰富教师教学手段。人工智能于教师有特殊意义，可以将教师从繁琐、机械、重复的脑力工作中解脱出来，成为有价值的教学工具和伙伴。人工智能的教育应用衍生出多种多样的教育教学产品，如智能化教育平台、智能化学习软件、智能化学习机器人等。智能学习平台可以丰富教师教学手段、辅助学习者进行学习，例如“乐教乐学”信息化教育教学平台，教师可利用平台基本功能开展翻转课堂，进行课堂测评、组织班级活动等。这些教育产品丰富了教师教育教学手段，帮助教师提升信息化教学水平，加快推动信息技术与教育教学的融合、创新与发展。但目前智能化教育平台过多，良莠不齐，教师融合创新能力不足，无法充分发挥教学平台作用，部分教师和学生无法体验到智能技术赋能教学的优势。
1.3 应用案例
人工智能与汉语教学结合，不仅为学习者提供更广阔的学习空间，且从课前预习、课中学习、课后复习3个维度节省师生时间成本，提高学习效率，可有效解决家长辅导困难的问题。本文通过网络搜索查询，选择应用范围较广、评价较高的人工智能汉语教学典型案例（见表1），从人工智能汉语教育应用场景和主要功能进行分析。
1.3.1 应用场景
通过分析对比发现，现阶段人工智能教育应用场景普通以教育教学平台、智慧学习环境、智能机器人为主。如百度汉语等汉语智能教育教学平台基于汉语数据库与智能化汉语识别技术，为使用者提供全面、高效的汉语学习个性化支持服务，帮助学习者了解自身学习情况，关注语言学习本质;孔子学院与好未来教育集团联合打造了首个AI汉语课堂，利用机器学习、自然语言处理、人机交互等技术，力图为AI课堂提供传统真人授课的效果，提高师生互动频次，关注每位学习者学习动态，为其提供课堂学习效果智能评测与反馈，打造互动式汉语课堂，为学习者提供智慧学习环境。AI汉语课堂的应用有效解决了优质师资分布不均衡的问题，为汉语学习者提供了个性化学习支持服务，有助于大规模、标准化汉语教学的实现;智能机器人（如阿尔法蛋）利用自然语言处理技术，提供语音对话功能，识别语音语义并作出反馈。通过问答的形式为学习者提供知识学习，并提升使用者理解、表达能力。这种教育陪伴机器人为使用者提供陪伴式服务，在交流与互动中学习知识，机器人可代替教师进行简单的汉语教学。
1.3.2 主要功能
人工智能汉语教育应用主要服务于教师的教与学生的学。智能技术主要帮助教师进行作业发布与批改，测验学生学习情况，还可提供智能导师服务，解决优秀师资匮乏的问题。乐教乐学、讯飞畅言智慧学习系统等均可完成该类机械性工作，帮助教师节省时间、精力;智能技术主要帮助学习者进行语音对话练习和智能辅导，并对学习者学习情况进行检测和记录。例如一呀汉语、小猿搜题等可为学习者提供个性化智慧学习服务，辅导学习者练习汉语。
2 实践应用中的难题
目前，人工智能技术及其应用还处于发展、探索阶段。何克抗认为人工智能应用于教育存在一些问题，如智能教学系统研发效率较低、系统运用不够常态化、人工智能在教育上的应用没有真正回到为学习者提供高度个性化学习环境的最初目标上;吴晓如等认为人工智能技术难以实现个性化学习和精准化教学，尚未实现科学化管理等;张坤颖等指出，人工智能应用狭窄化、碎片化，研究多定位于教学、学习或管理的某个特定方面，应用情境多聚焦于学校教育应用;陈凯泉等指出教育机器人对学习者科学应答过程缺乏情感交流与人性化对话。因此，本文从汉语学习本质、知识性教学和教师教学能力3个方面进行归纳总结。
（1）人工智能汉语教学忽略了汉语教学本质。人工智能汉语教学应用的核心是解决教学问题。大量汉语学习资源在网络上涌现，虽提升了资源总量，但网络平台门槛低，缺乏严谨的审核制度，导致大量劣质资源涌人，教学内容良莠不齐，准确度不高，多数为课本内容的“搬家”。平台设计与开发过分追求技术的标新立异，缺乏针对技术特点的内容设计，过分肯定技术作用，忽略了其负面影响。例如，小猿搜题APP大多仅呈现答案，缺少对问题的系统讲解。面对语句阅读理解等题目，学习者“只知其然而不知其所以然”，这样的学习忽略了汉语学习本质，难以真正学好语言。
（2）过度关注知识性教学。人工智能在汉语教学应用过程中，聚焦于应试教育，忽略了汉语文化内涵与学生身心健康的发展。目前智能化学习软件平台多关注汉语学习的讲授、测试、练习，在利用人工智能提高知识教学效率方面取得了明显成效，如汉字宝APP提供汉字笔顺查询、汉字书写测试、练习，在知识层面的汉语学习中发挥了一定作用。汉语内涵丰富，具有无穷韵味，应试性汉语学习局限于机械记忆，缺乏对汉语深层次的理解，达不到汉语学习的最终目标。人工智能技术在汉语应试教学中过度强化应用，会给学习者增添学习压力，破坏其汉语学习好奇心、求知欲，降低学习积极性，触发功利性学习习惯，阻碍身心健康发展。 （3）教师教学能力不足。目前我国汉语教师水平参差不齐，城镇地区汉语教师质量明显高于农村地区，部分汉语教师缺少专业背景，导致教师队伍专业素质水准整体下滑，严重影响了汉语教学水平。目前教师应用信息技术改进教育教学的意识和能力普遍提高，但仍存在着信息化教学创新能力不足等问题。同时，大数据、人工智能等新技术的发展对教师信息素养提出了新要求，为促进人工智能技术与教育教学的深度融合，必须提升教师信息化教学能力。人工智能的发展为汉语教学带来了优质的教学辅助工具，但教师教学水平与融合创新能力不足，无法将其与自身教学结合，难以发挥先进教学工具的作用，使人工智能技术给教育教学带来的便利大打折扣。
3 应用框架
为解决人工智能汉语教学存在问题，满足汉语学习者个性化要求，提升人工智能汉语教学应用水平，本文借鉴多元智能理论、情境认知理论，分析人工智能在汉语教学中的现状应用，梳理教学难题，构建人工智能在汉语教学中的应用框架（见图2）。
3.1 技术应用层面
任何技术在教育中的应用均不能过分强调技术作用，而忽略其最终为教育服务的本质。如人工智能技术在中小学汉语教学中的应用不应沦为人工智能技术的展示平台。智能技术应准确把握汉语教学内容特点和学习者特征，选取最恰当的技术手段进行呈现。汉语语音学习需对错误的发音进行及矫正，否则容易影响下一阶段的学习。因此迫切需要基于人工智能技术的自适应学习系统记录和测试学习者发音，生成结果报告并找出问题所在，自动形成补救方案，为学习者提供个性化学习资源，提升学习者汉语拼音水平。自适应学习指根据学习者已有信息，建立用户适应模型，实现个性化内容呈现、路径推荐和学习支持。在汉语学习中，利用自然语言处理、人机交互等关键技术构建自适应学习系统，准确评价学习者识记、拼写、发音的学习水平，了解学习者语言学习情况，利用专项测评找出薄弱点，有助于提升学习者汉语水平，为学习者提供智慧学习支持。
情境认知理论认为，知识是在一定情境中创建并在一定情境下获得意义的，学习应该在真实应用情境下发生才更有效。因此可将汉语知识与生活中情境相结合，使学习者更透彻地理解知识并运用于实践，改变强调机械记忆的教学模式;还可利用智能化的虚拟学习资源使学习者置于虚拟化的情景中，例如在进行文言文《岳阳楼记》的学习时，利用虚拟化的场景了解岳阳楼美景，帮助学习者理解古文释义与内涵。人工智能汉语教学应用应设置多样化场景，使学习者注重汉语文化内涵的学习，在学习过程中记录学习者情感变化，关注学习者心理健康发展。
3.2 教师层面
教师作为知识的传播者，在教学过程中起着重要的引导作用，教师能力决定教学水平高低，培养教师信息化能力是促进人工智能技术在中小学教育教学应用的重中之重。因此教师应不断学习提升各项能力水平，以适应信息化社会发展，加强教师队伍专业化水平建设刻不容缓。
智能导师系统以认知学习理论为基础，以人工智能为技术支撑，融人教育学、计算机科学等学科思想，使计算机成为虚拟教师，面向不同需求、不同特征的学习者传导知识，提供适应性学习支持，以达到因材施教的目的。智能导师系统可有效解决教师专业化水平不足的问题，为个性化学习提供支持。在汉语教学中利用智能导师系统可满足学习者不同需求，为学习者提供听力、口语、阅读和作文专业化指导，有效解决教师教学水平参差不齐的问题。如在听力方面，智能导师系统可为学习者提供标准化语音学习;在口语方面，利用人机交互技术帮助学习者进行口语练习;在阅读方面，根据薄弱点为学习者提供精准化阅读练习和辅导;在作文方面，提供优质作文资源，详细批改学习者作文并提出针对性意见，帮助学习者有效提升作文水平。
4 人工智能汉语教学应用对策
人工智能技术与汉语教学的深度融合还需多方面支持与改进。研究者、建设者与实践者需共同努力，使人工智能技术打破强调机械记忆与刻板模仿的传统授课方法，在个性化教学、创新力培养等方面发挥积极作用，促进人工智能技术与汉语教学深度融合。
（1）开展跨学科合作研究。目前人工智能汉语学习产品开发方主要是企业，开发者缺乏教育教学经验，产品设计及技术与真实教学情境严重脱节，导致开发的学习产品不能满足使用者需求，无法发挥技术优势，为汉语教学提供智慧学习支持与服务。
（2）增强探究性情境建设。传统汉语教学形式单一，以讲授为主，主要通过词语、句子、文章进行学习，这种“填鸭式教学”缺乏学习者自主探究的学习过程，无法激发学习者学习积极性。在汉语教学中开发者应积极设计科学的探究性情境，激发学习者学习兴趣，帮助学习者理解汉语内涵，为汉语教学提供支持服务;教师应充分利用探究性情境，引导学习者在情境中自主活动探究，培养学习者好奇心和创造力，这样不仅提升知识学习水平，更有助于心理健康发展。
（3）开展人机合作教学。教学改革与创新离不开教师，人工智能技术在汉语教学中的应用效果与教师紧密相关。汉语教学因其学科特性，教学内容基本上固定不变，随着时间的推移，汉语教师很可能会对教学产生疲惫厌倦，导致缺少学习新理念、新知识的积极性。教师自身应树立终身学习理念，主动适应人工智能时代新技术的变化，不断学习新技术，关注技术进展动态，使技术融人到日常教学中，提升自己的知识水平、教學水平和信息技术水平，与人工智能技术建立相互赋能、相互增强的关系;学校应为教师提供学习平台与资源，如举行讲座、座谈会、优秀案例等专业培训，帮助教师提升能力，利用竞赛等活动提升教师教学积极性，促进教师使用人工智能技术进行合作教学，使人工智能成为教师的“好助手”;国家应全面支持人工智能汉语教学应用研究，推动智能技术与汉语教学创新融合，以减轻教师教学过程中的精力消耗，提高教师工作效率，更加关心学生身心健康发展。
5 结语
目前，人工智能技术逐渐融人到汉语教学中，为汉语教学多个环节提供个性化学习支持服务，但应用研究多注重技术研发而忽略了汉语教育本质。人工智能技术在汉语教学中还有巨大的应用空间有待探索，还需多方积极开展跨学科合作、增强探究性情境建设、开展人机合作教学，使人工智能为汉语教学创造出更加个性化、多样化、高效化的学习平台。
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