張　寧　陳軍亮　羅衛(wèi)華　李　揚(yáng)

1(大連海事大學(xué)外國(guó)語學(xué)院　遼寧 大連 116026)2(大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院　遼寧 大連 116026)

?

人機(jī)交互在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得中的應(yīng)用研究綜述

張寧1陳軍亮2羅衛(wèi)華1李揚(yáng)1

1(大連海事大學(xué)外國(guó)語學(xué)院遼寧 大連 116026)2(大連海事大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院遼寧 大連 116026)

針對(duì)人機(jī)交互在語言學(xué)習(xí)研究中應(yīng)用匱乏的現(xiàn)狀，闡述人機(jī)交互和計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得研究之間的關(guān)系。介紹在人機(jī)交互研究中被廣泛應(yīng)用的相關(guān)理論模型和跨學(xué)科研究方法，以及近年來人機(jī)交互技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得中的應(yīng)用研究實(shí)例。分析人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得中的優(yōu)勢(shì)和不足之處，以及怎樣更好地應(yīng)用人機(jī)交互技術(shù)為計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得研究發(fā)揮更大的作用。提出未來人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用在二語習(xí)得中可能的研究方向。

人機(jī)交互計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得普適計(jì)算

0　引　言

計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)按照其發(fā)展歷程可以劃分為四個(gè)主要階段[1]。第一階段是以行為主義占主導(dǎo)的計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)，表現(xiàn)為在語言實(shí)驗(yàn)室里的自動(dòng)化學(xué)習(xí)；第二階段是以交際主義占主導(dǎo)的計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)，表現(xiàn)為面向個(gè)性化學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自主學(xué)習(xí)；第三階段是整合式計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)在語言教學(xué)中的應(yīng)用；第四階段是當(dāng)前正在發(fā)展的智能化計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)，表現(xiàn)為多通道界面在語言教學(xué)中的應(yīng)用。

人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)從傳統(tǒng)的基于文本的人機(jī)對(duì)話教學(xué)模型轉(zhuǎn)變?yōu)榛谡Z音交互、手勢(shì)交互等自適應(yīng)性更強(qiáng)的語言教學(xué)活動(dòng)。泛在交互技術(shù)的發(fā)展使語言教學(xué)的方法和思路經(jīng)歷著更大的變革，計(jì)算機(jī)語言教學(xué)研究所涉及的領(lǐng)域在日益擴(kuò)大，對(duì)學(xué)科的交叉性與融合性的要求逐漸提高。人機(jī)交互技術(shù)在不斷為語言學(xué)習(xí)者和語言教師提供資源的同時(shí)，也為智能化計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)帶來了一定的挑戰(zhàn)。如何將新興技術(shù)與語言教學(xué)緊密結(jié)合起來，充分發(fā)揮人機(jī)交互技術(shù)在語言教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)已成為當(dāng)前計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)設(shè)計(jì)與研究工作亟待解決的問題。人機(jī)交互作為一門交叉性學(xué)科，涉及心理學(xué)、語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、社會(huì)學(xué)等多項(xiàng)領(lǐng)域，旨在解決的是人與計(jì)算機(jī)之間的溝通問題，使技術(shù)更為便利地服務(wù)于使用者。

本文通過分析和整理國(guó)際主流人機(jī)交互研究的理論和方法，以及這些理論和方法在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，總結(jié)出當(dāng)前人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得研究中的優(yōu)勢(shì)和不足，并討論了未來研究的發(fā)展方向。

1　人機(jī)交互理論模型研究

人機(jī)交互理論研究的前沿領(lǐng)域由交互認(rèn)知理論和交互行為模型兩部分組成。交互認(rèn)知理論是關(guān)于人機(jī)交互中人的研究，包括交互情感計(jì)算理論和交互過程的認(rèn)知理論、模型等。交互行為模型關(guān)注以人為中心的新型交互理論模型，交互行為的描述和分析方法，以及用戶模型等研究。在本文中，作者只介紹近年來應(yīng)用比較廣泛的人類信息處理模型、活動(dòng)理論模型、GOMS模型和希克海曼定律。

1.1人類信息處理模型

Wickens[2]提出的人類信息處理模型為計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)績(jī)效的評(píng)估提供了理論依據(jù)，可以用于了解信息是如何在學(xué)習(xí)者的記憶系統(tǒng)中進(jìn)行存儲(chǔ)和處理的方法。該模型把人對(duì)外界信息的處理過程分為四個(gè)階段，如圖1所示。

圖1　人類信息處理模型

人類信息處理模型可以幫助研究人員在認(rèn)知發(fā)生的情境中研究和分析認(rèn)知過程，解釋人與計(jì)算機(jī)交互時(shí)的認(rèn)知活動(dòng)，進(jìn)而分析環(huán)境中的結(jié)構(gòu)如何幫助人類認(rèn)知，并減輕人類學(xué)習(xí)語言過程中的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

人類信息處理模型在語言學(xué)習(xí)及教學(xué)中的應(yīng)用還十分有限，比較有代表性的研究有王哲希[22]、孫凱[23]和虞敏捷[24]的工作。關(guān)于人類信息處理模型目前更多的研究應(yīng)用于計(jì)算機(jī)相關(guān)設(shè)備的操作績(jī)效改進(jìn)上[25,26]。

1.2活動(dòng)理論模型

作為一種描述和分析各種人類活動(dòng)的跨學(xué)科理論框架，活動(dòng)理論對(duì)人機(jī)交互設(shè)計(jì)的主要貢獻(xiàn)在于：它提供了將個(gè)體、團(tuán)體、技術(shù)和行為之間的關(guān)系概念化的方法；提供了計(jì)算機(jī)所支持的設(shè)計(jì)和評(píng)估的活動(dòng)中對(duì)情境的理解；對(duì)理解和研究計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)行為也很有啟示。

基于活動(dòng)理論建立的人機(jī)交互分析框架將交互過程分為三個(gè)層次[3]。如圖2所示，分別為活動(dòng)層、行為層和操作層。其中活動(dòng)層位于最高層，因?yàn)榛顒?dòng)的目的是為了完成動(dòng)機(jī)。動(dòng)機(jī)是不從屬于其他任何目標(biāo)的最高目標(biāo)，動(dòng)機(jī)可能是有意識(shí)的，也可能是無意識(shí)的。中間層是行為層，行為是活動(dòng)的組成部分，行為是有意識(shí)的，其目的是要實(shí)現(xiàn)活動(dòng)并最終滿足動(dòng)機(jī)。目標(biāo)可以分解為各個(gè)子目標(biāo)。操作層位于最底層。操作是無意識(shí)的，依賴一定的條件自動(dòng)完成的。行為是通過一系列的操作來完成的。

圖2　活動(dòng)理論的三個(gè)層次

活動(dòng)理論能夠用于解析各種環(huán)境下的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果，尤其是解釋學(xué)習(xí)者如何通過活動(dòng)或任務(wù)來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。近年來隨著活動(dòng)理論的不斷完善，人機(jī)交互領(lǐng)域的研究人員對(duì)活動(dòng)理論的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛。活動(dòng)理論作為一種描述用戶與信息之間交互過程的工具，用來為人機(jī)交互中情境的理解提供有效的分析框架。Uden[27]等人將活動(dòng)理論應(yīng)用到自助旅游信息查詢系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)與評(píng)估研究中，明確了設(shè)計(jì)中的主要元素，肯定了活動(dòng)理論對(duì)交互設(shè)計(jì)研究的指導(dǎo)作用。Daisy[28]基于活動(dòng)理論提出了面向活動(dòng)的設(shè)計(jì)方法論，該方法通過八個(gè)階段模型分析出系統(tǒng)的構(gòu)成要素，如主體、客體和活動(dòng)等，并將這些要素運(yùn)用到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)估中。

1.3GOMS模型

與等級(jí)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的活動(dòng)理論不同，GOMS模型是一種靜態(tài)等級(jí)模型。作為人機(jī)交互研究領(lǐng)域中最為經(jīng)典的模型之一，GOMS模型將人機(jī)交互的過程描述為問題解決的過程，并通過目標(biāo)、操作、方法和選擇規(guī)則四個(gè)方面來分析用戶與系統(tǒng)的交互過程。模型框架[4]如圖3所示。

圖3　GOMS模型框架

GOMS模型認(rèn)為用戶與系統(tǒng)之間的交互具有目的性，一個(gè)目標(biāo)可以被分解為多個(gè)子目標(biāo)。為了完成各個(gè)子目標(biāo)，用戶可以選擇不同的方法。對(duì)于各個(gè)子目標(biāo)的任務(wù)完成時(shí)間都可以進(jìn)行精確的計(jì)算，并最終預(yù)測(cè)到用戶的總?cè)蝿?wù)完成時(shí)間。操作[4]指的是用戶的運(yùn)動(dòng)、感知或者認(rèn)知方面的基本行為。方法是用戶通過一系列操作來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和子目標(biāo)的手段。如果用戶有幾個(gè)未定的可選目標(biāo)，或者某個(gè)目標(biāo)可以通過多種方法來實(shí)現(xiàn)，那么用戶就需要利用選擇規(guī)則來決定下一步該怎么做。

通過GOMS模型可以不經(jīng)過用戶測(cè)試，甚至不用實(shí)際實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)方案就可以精確地比較各個(gè)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并且根據(jù)希望達(dá)到的可用性目標(biāo)來設(shè)計(jì)用戶界面。使用GOMS模型可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定性和定量的分析。李炯[5]等應(yīng)用GOMS模型對(duì)考試分?jǐn)?shù)登記系統(tǒng)的用戶界面進(jìn)行定量分析，并根據(jù)定量數(shù)據(jù)的分析結(jié)果提出了改進(jìn)的系統(tǒng)用戶界面，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的效率和操作精確度。

1.4?？撕Ｂ?/p>

?？撕Ｂ擅枋龅氖怯脩糇鳑Q定所需的時(shí)間和備選項(xiàng)數(shù)量之間的函數(shù)。界面上的選項(xiàng)越多，用戶作決定所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。用戶不是一個(gè)一個(gè)地考慮一組備選項(xiàng)，而是將它們細(xì)分成各類，決策的每一步排除大約一半的剩余選項(xiàng)。?？撕Ｂ傻木唧w描述[6]如式(1)、式(2)和圖4所示：

T=klog2(n+1)

(1)

式中，n表示存在n種選項(xiàng)的可能；T表示用戶在這n種選項(xiàng)中進(jìn)行選擇并作出決定所需的平均反應(yīng)時(shí)間；k是一個(gè)常數(shù)，需要通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參照取值。若用戶的選擇是隨機(jī)的，假設(shè)概率為pi，則T=kH, 其中H為決定的信息熵，定義為：

(2)

圖4　希克定律示意圖

?？撕Ｂ蓪?duì)人機(jī)交互的主要啟示在于，用戶作決策所需的時(shí)間受兩個(gè)因素的影響，一個(gè)是用戶對(duì)選項(xiàng)的熟悉度，如是否經(jīng)歷過重復(fù)使用；另一個(gè)是選項(xiàng)的形式，如聲音、文字、視頻、按鈕等。希克定律常被應(yīng)用在網(wǎng)站導(dǎo)航設(shè)計(jì)中，對(duì)于界面設(shè)計(jì)具有較好的指導(dǎo)作用。

?？硕稍谌藱C(jī)交互研究中常被應(yīng)用于指導(dǎo)菜單的設(shè)計(jì)[29]，但要求用戶對(duì)評(píng)估的事物具有較高的熟練度。

2　人機(jī)交互研究方法

人機(jī)交互研究方法具有跨學(xué)科性，如何平衡定性研究和定量研究之間的關(guān)系是目前人機(jī)交互研究面臨的主要問題。常見的研究思路是先通過定量研究發(fā)現(xiàn)某個(gè)現(xiàn)象，再通過定性研究去解釋產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。常用的人機(jī)交互研究方法包括訪談、問卷調(diào)查、日志分析、焦點(diǎn)小組、卡片分類、文化探針、體驗(yàn)采樣、腦電測(cè)試、眼動(dòng)跟蹤、遠(yuǎn)程可用性測(cè)試、啟發(fā)式評(píng)估等。這里僅介紹在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得研究中作用較大卻應(yīng)用較少的眼動(dòng)跟蹤法、遠(yuǎn)程可用性測(cè)試方法和啟發(fā)式評(píng)估法。

2.1眼動(dòng)跟蹤

眼動(dòng)跟蹤是指通過眼動(dòng)儀測(cè)量眼睛注視點(diǎn)的位置、注視時(shí)間和眼球相對(duì)頭部的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)眼球運(yùn)動(dòng)軌跡的追蹤。眼動(dòng)儀是一種能夠跟蹤測(cè)量眼球位置及眼球運(yùn)動(dòng)信息的一種設(shè)備，在視覺系統(tǒng)、心理學(xué)、認(rèn)知語言學(xué)的研究中有廣泛的應(yīng)用。人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)中常用的眼動(dòng)跟蹤設(shè)備如圖5所示。

圖5　眼動(dòng)儀

眼動(dòng)跟蹤方法能夠有效評(píng)估使用者的認(rèn)知效率，還能得到技術(shù)產(chǎn)品可用性問題清單，直接指導(dǎo)界面設(shè)計(jì)的改進(jìn)。常用的眼動(dòng)跟蹤指標(biāo)[7]與計(jì)算方法[8]包括：

注視時(shí)間：眼睛在較短的時(shí)間(100 ms)穩(wěn)定在相對(duì)的空間閾限范圍內(nèi)(1°)，速度低于閾限(每秒15°～100°)可以記為一個(gè)注視點(diǎn)。每個(gè)注視點(diǎn)的平均所占時(shí)間為注視時(shí)間。

注視次數(shù)：注視點(diǎn)的數(shù)量。

眼跳距離：從當(dāng)前注視點(diǎn)位置到下一個(gè)注視點(diǎn)位置之間的間隔長(zhǎng)度。

瞳孔直徑：每次注視時(shí)瞳孔的平均大小。

界面興趣區(qū)域(AOI)轉(zhuǎn)移矩陣：在計(jì)算完成一個(gè)交互任務(wù)的過程中，注視在所選各AOI上轉(zhuǎn)移頻次得到的矩陣。一個(gè)3×3的AOI轉(zhuǎn)移矩陣如下：

(3)

式中，aij表示注視從AOIi轉(zhuǎn)移到AOIj(i,j=1,2,3)的頻次。如a11表示前后兩個(gè)注視都在AOI1中的頻次，a12表示注視從AOI1轉(zhuǎn)移到AOI2的頻次，a21表示注視從AOI2到AOI1的頻次。

文獻(xiàn)[7]研究發(fā)現(xiàn)，隨著任務(wù)復(fù)雜性的增加，注視時(shí)間和注視次數(shù)也相應(yīng)增加，瞳孔直徑隨之變大，而眼跳距離沒有表現(xiàn)出規(guī)律行的變化。

由于目前眼動(dòng)跟蹤設(shè)備的價(jià)格仍然較高，目前將眼動(dòng)跟蹤設(shè)備用于教學(xué)的研究并不多見。喻國(guó)明[30]等于國(guó)內(nèi)首次使用眼動(dòng)跟蹤方法研究了讀者閱讀報(bào)紙版面的視覺軌跡及其規(guī)律。安璐[31]等以廈門大學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程為例，使用眼動(dòng)儀記錄和分析了大學(xué)生對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)課程首頁(yè)的觀察與學(xué)習(xí)過程中的眼動(dòng)情況。

2.2遠(yuǎn)程可用性測(cè)試

遠(yuǎn)程可用性測(cè)試通過安裝遠(yuǎn)程測(cè)試軟件完成測(cè)試任務(wù)，研究人員和被試在空間或時(shí)間上是相互隔離的。相對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室可用性測(cè)試來說，其測(cè)試環(huán)境更為真實(shí)，測(cè)試成本也大為降低。

遠(yuǎn)程可用性測(cè)試方法可以分為引導(dǎo)型和非引導(dǎo)型兩大類。引導(dǎo)型可用性測(cè)試方法包括基于視頻軟件的遠(yuǎn)程可用性測(cè)試、遠(yuǎn)程訪談和遠(yuǎn)程焦點(diǎn)小組等；非引導(dǎo)型遠(yuǎn)程可用性測(cè)試方法包括遠(yuǎn)程問卷調(diào)查、自動(dòng)化遠(yuǎn)程可用性評(píng)估和被試報(bào)告關(guān)鍵事件法。

在計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)領(lǐng)域，遠(yuǎn)程可用性測(cè)試方法的應(yīng)用十分廣泛。隨著在線教育和無紙化作業(yè)的普及，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的可用性愈發(fā)收到重視，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究逐年遞增[32，33]。

2.3啟發(fā)式評(píng)估

啟發(fā)式評(píng)估[4]是指少數(shù)幾個(gè)評(píng)估者檢查界面，并判斷界面是否符合公認(rèn)的可用性原則，是一種用來發(fā)現(xiàn)用戶界面設(shè)計(jì)中的可用性問題從而使這些問題作為再設(shè)計(jì)過程中的一部分被重視的可用性工程方法。已有試驗(yàn)表明，每個(gè)評(píng)審人員平均可以發(fā)現(xiàn)35%的可用性問題，而5個(gè)評(píng)審人員可以發(fā)現(xiàn)大約75%的可用性問題。在計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)研究中，語言教師和語言學(xué)習(xí)者都可以作為外語教學(xué)平臺(tái)的評(píng)估者，記錄并反饋現(xiàn)有現(xiàn)有語言教學(xué)平臺(tái)及工具的使用問題，使計(jì)算機(jī)輔助外語教學(xué)工具得到改進(jìn)，提高教學(xué)質(zhì)量和外語學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)績(jī)效。

啟發(fā)式評(píng)估主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可用性的研究中[34，35]。這種方法操作簡(jiǎn)單，且成本較低，但主要依賴評(píng)估人員的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，評(píng)估結(jié)果容易收到評(píng)估人員主要因素的影響。在實(shí)際操作中，啟發(fā)式評(píng)估通常和眼動(dòng)跟蹤等一些客觀的評(píng)估手段相結(jié)合，以保證評(píng)估結(jié)果的客觀性和精準(zhǔn)性。

3　應(yīng)用研究現(xiàn)狀分析

目前人機(jī)交互研究方法在計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究根據(jù)其側(cè)重點(diǎn)的不同，可以分為兩個(gè)層面：一是通過設(shè)計(jì)開發(fā)新穎的計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)工具，尤其是情境感知工具，使語言學(xué)習(xí)具有實(shí)時(shí)性；二是對(duì)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)工具及學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行評(píng)估和測(cè)試，進(jìn)而改進(jìn)語言學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高語言學(xué)習(xí)效率。在具體的應(yīng)用研究中，這兩個(gè)層面的研究工作往往是交替進(jìn)行的，評(píng)估與測(cè)試的結(jié)果需要應(yīng)用于設(shè)計(jì)開發(fā)工作的迭代改進(jìn)。

3.1計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)工具設(shè)計(jì)開發(fā)研究

為了使二語學(xué)習(xí)者不再花費(fèi)大量專門的時(shí)間學(xué)習(xí)語言，而是將語言學(xué)習(xí)過程融入日常的碎片化時(shí)間中。Andrew[9]等開發(fā)了ALOE系統(tǒng)幫助以英語為母語的學(xué)習(xí)者在瀏覽英文網(wǎng)站的過程中以情境學(xué)習(xí)和猜測(cè)詞意的方式掌握法語單詞。通過對(duì)ALOE系統(tǒng)進(jìn)行為期2個(gè)月的評(píng)估發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)習(xí)者可以通過日常瀏覽網(wǎng)站的碎片化時(shí)間掌握平均50個(gè)法語單詞,并且享受使用ALOE在英語背景下來學(xué)習(xí)法語的過程。該研究的不足在于，對(duì)ALOE的評(píng)估時(shí)間有限，且評(píng)估過程中所選的詞匯量還相對(duì)有限，不足以驗(yàn)證ALOE系統(tǒng)的有效性。

Darren[10]等基于手持移動(dòng)設(shè)備開發(fā)情境感知移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，為外語學(xué)習(xí)者提供基于位置的語言學(xué)習(xí)服務(wù)。幫助二語學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)情境化微學(xué)習(xí)的目標(biāo)，并對(duì)23位英語為母語的學(xué)習(xí)者使用手機(jī)學(xué)習(xí)漢語的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行了為期4周的評(píng)估。盡管評(píng)估結(jié)果還局限于定性的、尚不明確的結(jié)論，但借助人機(jī)交互技術(shù)手段輔助語言學(xué)習(xí)過程，提供基于情境感知的微語言學(xué)習(xí)服務(wù)正逐漸成為近年來人機(jī)交互技術(shù)與語言學(xué)習(xí)交叉研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。

Yung[11]等基于傳統(tǒng)外語教學(xué)不足以滿足學(xué)習(xí)者日常交流表達(dá)需求的現(xiàn)狀，開發(fā)了Xpress移動(dòng)問答系統(tǒng)。該系統(tǒng)為外語學(xué)習(xí)者提供嵌入式情境感知的外語表達(dá)服務(wù)，根據(jù)學(xué)習(xí)者在特定情境中的特定語言表達(dá)需求提供相應(yīng)的語料資源，幫助外語學(xué)習(xí)者更有效地基于特定需求掌握所要學(xué)習(xí)的外語表達(dá)方式，尤其是日常俚語的表達(dá)。研究?jī)H采用啟發(fā)式評(píng)估方法對(duì)系統(tǒng)的可學(xué)習(xí)性進(jìn)行了評(píng)估，評(píng)估方法較為單一；且Xpress系統(tǒng)目前只支持中英雙語界面，對(duì)其他語種的學(xué)習(xí)效果還有待驗(yàn)證。

David[12]與諾基亞合作，基于安卓系統(tǒng)開發(fā)了動(dòng)態(tài)交互性“詞匯主屏幕”(如圖6所示)。幫助外語學(xué)習(xí)者利用手機(jī)學(xué)習(xí)和記憶外語單詞，并通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證了學(xué)習(xí)者對(duì)于情境相關(guān)詞匯的識(shí)別和記憶率要高于非情境相關(guān)詞匯的識(shí)別和記憶率。

圖6　詞匯主屏幕

王凌燕等先后設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Android的英語口語移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)[13]和英語語法移動(dòng)學(xué)習(xí)軟件[14]，旨在將移動(dòng)通訊技術(shù)和英語口語學(xué)習(xí)相結(jié)合，但缺乏對(duì)平臺(tái)易用性和學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效的評(píng)估。

王朔[15]在研究語音評(píng)分和發(fā)音糾正算法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了手機(jī)平臺(tái)的英語口語訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)跟讀、實(shí)時(shí)發(fā)音評(píng)價(jià)和發(fā)音糾正等功能，且發(fā)音評(píng)分準(zhǔn)確度與專家評(píng)分相似度在90%以上，發(fā)音糾正有效率達(dá)到80%，可以用于提高英語學(xué)習(xí)者的發(fā)音水平。

李曉東[16]等設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款基于情境感知的移動(dòng)英語學(xué)習(xí)軟件。該軟件首先通過GPS確定用戶所在位置，然后通過地圖服務(wù)商提供的API搜索附近的建筑和場(chǎng)所提供周邊場(chǎng)景列表(如圖7所示)。在學(xué)習(xí)者確定情境后，從服務(wù)器端讀取最新的情境數(shù)據(jù)，結(jié)合本地存儲(chǔ)的情境英語一起推送給學(xué)習(xí)者。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在特定情境中學(xué)習(xí)相應(yīng)情境中的語句能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)于語句的理解，深化學(xué)習(xí)者對(duì)情境語句的記憶，進(jìn)而提高口語水平。

圖7　情境感知模塊及情境語句模塊

Mohamed[19]等開發(fā)了基于移動(dòng)設(shè)備的智能日語學(xué)習(xí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過表情識(shí)別判斷學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并向?qū)W習(xí)者提供難度適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)資源。這是表情識(shí)別技術(shù)在移動(dòng)語言學(xué)習(xí)應(yīng)用開發(fā)中的首次應(yīng)用，研究尚缺乏對(duì)表情識(shí)別的精度測(cè)試以及對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)進(jìn)度的跟蹤測(cè)試。

Pramod[20]基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)面向智能手機(jī)用戶開發(fā)了單詞學(xué)習(xí)系統(tǒng)，幫助學(xué)習(xí)者在日常生活中學(xué)習(xí)掌握單詞。該系統(tǒng)通過社會(huì)網(wǎng)絡(luò)為學(xué)習(xí)者提供協(xié)同式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，但仍缺乏對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)績(jī)效及學(xué)習(xí)體驗(yàn)的評(píng)估。

俄羅斯圣彼得堡大學(xué)與俄聯(lián)邦教育部利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)了對(duì)外俄語教學(xué)的三維多用戶俄語虛擬世界[21]，用來模擬各種語言交際場(chǎng)景，使語言教學(xué)情境最大化地接近現(xiàn)實(shí)應(yīng)用情境。教學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，學(xué)習(xí)者的俄語交際能力得到了極大的提高。

3.2計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)工具評(píng)估測(cè)試研究

Saleh[17]的研究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者通過手機(jī)訪問facebook來體驗(yàn)情景化學(xué)習(xí)，移動(dòng)社交媒體為學(xué)習(xí)者提供了傳統(tǒng)語言教學(xué)課堂不具備的真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)了語言學(xué)習(xí)的娛樂性和互助性。

Brenna[18]等對(duì)兒童使用移動(dòng)設(shè)備學(xué)習(xí)德語的交互方式展開了研究。通過將基于手勢(shì)操作的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航和基于觸摸屏操作的靜態(tài)導(dǎo)航進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)兒童被試更傾向于使用基于觸摸屏的靜態(tài)交互方式。盡管通過這兩種交互方式所完成任務(wù)的時(shí)間沒有顯著性差異，對(duì)基于手勢(shì)操作的動(dòng)態(tài)交互方式需要一定的時(shí)間去適應(yīng)，但在使用拖、拽等交互方式進(jìn)行游戲并學(xué)習(xí)語言時(shí)，手勢(shì)交互的優(yōu)勢(shì)較為明顯。

Geza[36]等測(cè)試了以英語為母語的漢語學(xué)習(xí)者觀看漢語視頻時(shí)使用智能字幕系統(tǒng)對(duì)于學(xué)習(xí)漢語詞匯的有效性，智能字幕系統(tǒng)在傳統(tǒng)DVD字幕的基礎(chǔ)上添加了對(duì)漢語詞匯的英文解釋說明。對(duì)8名漢語學(xué)習(xí)者的測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，漢語學(xué)習(xí)者使用智能字幕系統(tǒng)學(xué)習(xí)漢語單詞所花費(fèi)的時(shí)間以及對(duì)漢語視頻內(nèi)容的理解與使用傳統(tǒng)DVD字幕學(xué)習(xí)漢語在時(shí)間和學(xué)習(xí)效果上均不存在顯著性差異。

Michael[37]等評(píng)估了菲律賓學(xué)生使用多通道移動(dòng)輔助學(xué)習(xí)型游戲?qū)W習(xí)漢語和日語詞匯的可行性。研究發(fā)現(xiàn)語言學(xué)習(xí)者使用移動(dòng)游戲記憶漢語和日語詞匯比傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式更為容易，且學(xué)習(xí)過程中的娛樂性更強(qiáng)。

4　結(jié)　語

當(dāng)前人機(jī)交互理論與方法在計(jì)算機(jī)輔助二語習(xí)得研究中的應(yīng)用主要聚焦于對(duì)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的開發(fā)工作。面向?qū)W習(xí)者的系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)估工作尚存在不足，且現(xiàn)有的評(píng)估工作缺乏足夠的量化分析方法。人機(jī)交互作為一門交叉學(xué)科，在計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)領(lǐng)域的應(yīng)用還處于發(fā)展階段，未來的研究方向可以圍繞以下三個(gè)方面展開:

(1) 基于情境感知的自適應(yīng)界面開發(fā)在語言學(xué)習(xí)軟件中的應(yīng)用研究?；谇榫掣兄淖赃m應(yīng)界面設(shè)計(jì)研究成果在語言學(xué)習(xí)軟件開發(fā)中的應(yīng)用正日益受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員的重視。如何有效結(jié)合學(xué)習(xí)者所處的物理及社會(huì)情境推送相關(guān)的語言學(xué)習(xí)資源，如何對(duì)所推送的資源進(jìn)行鑒別和篩選，以及如何評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的情境學(xué)習(xí)績(jī)效，是未來該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

(2) 多通道交互技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)中的應(yīng)用研究。多通道交互是語言學(xué)習(xí)者未來學(xué)習(xí)語言的主要模式。如何把多模態(tài)的信息統(tǒng)一起來，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者視覺信息、情感信息與生理反應(yīng)的交融，幫助學(xué)習(xí)者在潛移默化中掌握第二外語，是該領(lǐng)域研究需要突破的重點(diǎn)內(nèi)容。

(3) 泛在交互技術(shù)在移動(dòng)語言學(xué)習(xí)領(lǐng)域的應(yīng)用研究。語言學(xué)習(xí)是一個(gè)連續(xù)的、需要持之以恒的過程。隨著可穿戴技術(shù)的發(fā)展，學(xué)習(xí)者可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以任何方式進(jìn)行語言學(xué)習(xí)，如何設(shè)計(jì)和開發(fā)可穿戴技術(shù)中的語言學(xué)習(xí)工具已成為未來該領(lǐng)域研究必須面對(duì)的問題。

智能化計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)具有語言學(xué)習(xí)資料更新及時(shí)、語言學(xué)習(xí)資源多樣性強(qiáng)、語言學(xué)習(xí)方式廣泛、學(xué)習(xí)娛樂性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。人機(jī)交互技術(shù)的應(yīng)用使智能化語言學(xué)習(xí)更為方便快捷，突破傳統(tǒng)語言學(xué)習(xí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低下的局限性。如何在二語習(xí)得研究中有效利用和開發(fā)多通道交互技術(shù)、自適應(yīng)交互技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使二語習(xí)得研究在普世計(jì)算環(huán)境下發(fā)揮更大的作用，是未來人機(jī)交互與計(jì)算機(jī)輔助語言教學(xué)研究中不斷深入探索的問題。

[1] 翁克山，李青.基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的語言教學(xué)-設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[M].上海復(fù)旦大學(xué)出版社,2010.

[2] Wickens C D. Engineering Psychology and Human Performance[M].2nd Ed.Harper Collins:New York,1992.

[3] Nardi B A. Context and Consciousness: Activity Theory and Human-Computer Interaction [M].MIT Press,1996.

[4] Nielson J. Usability Engineering [M]. San Diego: Academic, 1993.

[5] 李炯,汪文勇,繆靜. GOMS模型在考試登分系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2005,32(4):219-224.

[6] Saffer D. Designing for Interaction: Creating Innovative Applications and Devices[M].Berkeley, CA, New Riders, 2010.

[7] 李金波.人機(jī)交互中任務(wù)特征和個(gè)體特征對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的綜合影響[J].心理科學(xué),2010,33(4):972-975.

[8] 程時(shí)偉，石元伍，孫守遷.移動(dòng)計(jì)算用戶界面可用性評(píng)估的眼動(dòng)方法[J].電子學(xué)報(bào),2009,37(4):146-150.

[9] Andrew T, Khai N T. Augmenting the web for second language vocabulary learning[C]//Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2011, Vancouver, BC, Canada.

[10] Darren E, Elly S, Kevrin C, et al. MicroMandarin: mobile language learning in context[C]//Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2011, Vancouver, BC, Canada.

[11] Yung-Ju C, Shih-Hsuan C, Lezhong L, et al. Xpress: crowdsourcing native speakers to learn colloquial expressions in a second language[C]//Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2013, Paris, France.

[12] David D, Khai N T. Evaluating the implicit acquisition of second language vocabulary using a live wallpaper[C]//Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2012, Austin, Texas, USA.

[13] 王凌燕, 張仕東, 王麗燕. 基于Android的英語口語移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2012,30(5):146-150.

[14] 王凌燕, 吳華, 王麗燕. 基于Android的英語語法移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2013,8(6):232-235.

[15] 王朔. 基于Android平臺(tái)的智能英語發(fā)音訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué),2013.

[16] 李曉東, 張虹.基于情境感知的移動(dòng)英語學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2013,23(5):60-63.

[17] Saleh Al-S. Mobile social networking in language learning: a transformational tool[J]. International Journal of Mobile Learning and Organization,2011,5(4):345-359.

[18] Brenna M, Mona L G, Leyla N, et al. Incorporating peephole interactions into children’s second language learning activities on mobile devices[C]//Proceedings of the 2014 Conference on Interaction Design and Children, 2014:115-124, Aarbus, Denmark.

[19] Mohamed H, Takahiro M. A mobile-based multimedia system for learning Japanese[C]//Proceedings of International Conference on Advances in Mobile Computing & Multimedia, 2013, Vienna, Austria.

[20] Pramod V. MAWL: Mobile assisted word-learning[C]//Proceedings of the 13th International Conference on Human Computer Interaction with Mobile Devices and Services, 2011, Stockholm, Sweden.

[21] Великосельский, O. A. Использование Технологии Трехмерных Виртуальных[D].Многопользовательских Миров при Обучении Русскому Языку как Иностранному.С-Петербург, 2004.

[22] 王哲希.基于信息加工模型的二語詞匯附帶習(xí)得研究[J].外語學(xué)刊,2010(1):108-112.

[23] 孫凱,巫濱.基于人腦信息加工模型的教學(xué)動(dòng)畫設(shè)計(jì)策略研究[C]//全國(guó)電子信息技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議,2011.

[24] 虞敏捷.基于信息加工模型的詞匯附帶習(xí)得個(gè)案研究[D].上海：東華大學(xué),2014.

[25] 金銀花,李楨業(yè),古輝,等.基于人的信息處理模型分析操作人員視覺信息處理過程[J].中國(guó)工程科學(xué),2007,9(5):57-61.

[26] Yuta K, Masataka T, Noriaki M. Study on a information processing model with psychological memory for a kansei robot[C]//9thInternational Conference on Entertainment Computing,2010,Seoul, Korea.

[27] Uden L, Willis N. Designing user interfaces using activity theory[C]//34th Hawaii International Conference on System Sciences, 2001, Hawaii, USA.

[28] Daisy M. Where theory meets practice: as case for an activity theory based methodology to guide computer system design[C]//Proceedings of INTERACT’2001, Tokyo, Japan.

[29] Steven C S. Information theoretic models of HCI: a comparison of the Hick-Hyman law and Fitts’Law[J].Human Computer Interaction,2005,20:315-312.

[30] 喻國(guó)明,湯雪梅,蘇林森，等.讀者閱讀中文報(bào)紙版面的視覺軌跡及其規(guī)律[J].國(guó)際新聞界,2007(8):5-19.

[31] 安璐,李子運(yùn).眼動(dòng)儀在網(wǎng)頁(yè)優(yōu)化中的實(shí)驗(yàn)研究——以廈門大學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程為例[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育,2012(9):87-91.

[32] Panagiotis Z, Angeliki P. Developing a usability evaluation method for e-learning applications: beyond functional usability[J].International Journal of Human-Computer Interaction,2009,25(1):75-98.

[33] Mogamat R D, Usuf M E C, Mitchell L H. Effect of improving the usability of an e-learning resource: a randomized trial[J].Advances in Physiology Education,2014,38(2):155-160.

[34] Rocio C, Almudena G, Beatriz I, et al. Are chats and forums accessible in e-learning systems?: a heuristic evaluation comparing four learning content management systems[C]//Proceedings of the 18thACM Conference on Innovation and Technology in Computer Science Education, 2013, New York, USA.

[35] Asmaa A, Asma A O. Usability heuristics evaluation for child e-learning applications[C]//Proceedings of the 11thInternational Conference on Information Integration and Web-based Applications & Services, 2009,New York, USA.

[36] Geza K, Robert C M. Smart subtitles for vocabulary learning[C]//Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2014, New York, USA.

[37] Micheal B S, Ma Regina E, Karl T S. ABKD: multimodal mobile language game for collaborative learning of Chinese hanzi and Japanese kanji characters[C]//International Join Conferences on Web Intelligence and Intelligent Agent Technology,2012,Washington,DC,USA.

REVIEW ON APPLYING HUMAN COMPUTER INTERACTION IN COMPUTER ASSISTED SECOND LANGUAGE ACQUISITION

Zhang Ning1Chen Junliang2Luo Weihua1Li Yang1

1(SchoolofForeignLanguage,DalianMaritimeUniversity,Dalian116026,Liaoning,China)2(SchoolofInformationScienceandTechnology,DalianMaritimeUniversity,Dalian116026,Liaoning,China)

Due to the deficiency of the applications of human computer interaction (HCI) in language learning research field, in this paper we expounded the relationship between HCI and computer assisted second language acquisition, and introduced the correlated theoretical models and interdisciplinary research methods extensively applied in HCI research filed, as well as the examples of study on the applications of HCI technology in computer assisted second language acquisition. We also analysed the advantages and disadvantages of such applications, and proposed the way in regard to playing greater role of HCI technology applications in the research of computer assisted second language acquisition. Furthermore, we suggested the possible research directions of applying HCI in second language acquisition in the future.

Human computer interactionComputer assisted second language acquisitionUbiquitous computing

2014-07-07。

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(01780811)。

張寧，博士，主研領(lǐng)域：人機(jī)交互。陳軍亮，講師。羅衛(wèi)華，教授。李揚(yáng)，助教。

TP3

A

10.3969/j.issn.1000-386x.2016.03.001