摘 要：人工智能作為一種新興技術(shù)，其在教育教學(xué)中的應(yīng)用不僅能夠提升教師的教學(xué)質(zhì)量，還能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此小學(xué)英語教師需要在日常教學(xué)中積極應(yīng)用人工智能技術(shù)進(jìn)行課堂問答互動?；诖耍疚氖紫葘πW(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)需求進(jìn)行了分析，之后對這一系統(tǒng)的設(shè)計細(xì)節(jié)進(jìn)行了探討，最后結(jié)合實(shí)際案例對小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了闡述，希望能夠推動小學(xué)英語課堂教學(xué)的健康持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能；小學(xué)英語課堂；問答互動系統(tǒng)

作者簡介：戴麗燕，福建省南安市水頭中心小學(xué)。

英語作為小學(xué)階段的重要學(xué)科之一，對學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升有著重要作用。在新課程改革背景下，小學(xué)英語教師需要充分利用課堂教學(xué)時間，提升課堂的互動性，以便讓學(xué)生能夠在課堂活動中更熟練地掌握英語知識。人工智能技術(shù)的出現(xiàn)，為小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)提供了新的設(shè)計思路。因此，深入分析基于人工智能的小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、概念表述

（一）人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是一種模仿人類行為、延伸人類智慧的技術(shù)。在具體使用中，這項技術(shù)涉及語言學(xué)、心理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域。人們應(yīng)用這項技術(shù)能夠有效提升自身的工作效率，完成復(fù)雜任務(wù)。目前這項技術(shù)已經(jīng)在無人駕駛、智能醫(yī)療、智能語音助手等領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用。而在教育領(lǐng)域，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為教育信息化發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

（二）小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)

小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)是一種有效的工具，用于增強(qiáng)學(xué)生的課堂參與度和提高學(xué)習(xí)效果。系統(tǒng)內(nèi)置智能題庫，教師可以從題庫中隨機(jī)抽取問題，根據(jù)自己的需要定制特定的問題進(jìn)行提問。學(xué)生可以通過使用電子設(shè)備（如平板電腦、智能手機(jī)或?qū)Ｓ脩?yīng)答器）來回答問題。系統(tǒng)可以即時反饋、記錄和分析每個學(xué)生的回答情況，為教師提供學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和表現(xiàn)數(shù)據(jù)，以便更好地調(diào)整教學(xué)策略。還可以根據(jù)學(xué)生的回答情況，推送個性化的學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生鞏固薄弱環(huán)節(jié)。系統(tǒng)需要保證學(xué)生的信息安全，同時鼓勵家長參與，家長可查看孩子的學(xué)習(xí)進(jìn)度、與孩子一起回答問題等。

二、小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)需求分析

（一）用戶需求分析

傳統(tǒng)的小學(xué)英語教學(xué)中，教師多采用灌輸式教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的課堂互動需求無法被滿足，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性較差。小學(xué)階段往往采用的是大班教學(xué)模式。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下教師無法確保與每個學(xué)生進(jìn)行有效的互動。而人工智能技術(shù)出現(xiàn)后，教師可通過人工智能技術(shù)與學(xué)生進(jìn)行互動。這樣不僅能夠?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時了解，還可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。課堂問答互動系統(tǒng)的用戶可以分為兩類，分別是教師、學(xué)生。學(xué)生需求分析關(guān)注激發(fā)學(xué)習(xí)動力、提升語言能力、個性化學(xué)習(xí)路徑和即時反饋機(jī)制，以滿足學(xué)生的好奇心、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和滿足其個性化學(xué)習(xí)需求。而教師需求分析則聚焦提高教學(xué)效率、提升學(xué)生參與度、實(shí)時跟蹤學(xué)習(xí)進(jìn)度以及易用性和穩(wěn)定性，以幫助教師高效教學(xué)、調(diào)整教學(xué)策略并降低技術(shù)門檻。

（二）功能性需求分析

小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)功能性需求分析主要關(guān)注系統(tǒng)應(yīng)具備的核心功能，以確保其能滿足實(shí)際教學(xué)需求。系統(tǒng)的主要功能包括教學(xué)管理、賬號管理、班級管理、學(xué)情統(tǒng)計、使用幫助以及消息通知等。系統(tǒng)需要支持多樣化的問答形式，如選擇題、填空題、簡答題等，以提高學(xué)生的參與度和語言應(yīng)用能力。同時，系統(tǒng)還應(yīng)提供即時的反饋和評價，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)狀況，從而及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備學(xué)生管理功能，允許教師跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，并為每個學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)建議。通過這些功能性設(shè)計，系統(tǒng)能夠?yàn)樾W(xué)英語課堂創(chuàng)造一個互動、有趣且高效的學(xué)習(xí)環(huán)境。

三、小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)設(shè)計思路

（一）總體設(shè)計思路

該系統(tǒng)采用分層設(shè)計理念，將系統(tǒng)劃分為不同的層次以實(shí)現(xiàn)多個功能。包括用戶端、接入層、業(yè)務(wù)層、微服務(wù)、基礎(chǔ)服務(wù)等，具體結(jié)構(gòu)架構(gòu)見圖1。

（二）系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)需求分析，可以將系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)分為五個模塊（見圖2），分別是賬戶管理、教學(xué)管理、學(xué)情統(tǒng)計、使用幫助以及班級管理。賬戶模塊包含登錄、注冊、忘記密碼、注銷賬戶、設(shè)置等功能。教學(xué)管理模塊包含任務(wù)進(jìn)度查看、布置任務(wù)、下發(fā)任務(wù)、批閱任務(wù)等功能。學(xué)情統(tǒng)計模塊包含學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計、班級學(xué)情等功能。使用幫助模塊包含智能客服、幫助與反饋功能。而班級管理模塊包含加入班級、退出班級、解散班級、創(chuàng)建班級等功能。

（三）課堂互動模塊設(shè)計

課堂互動模塊的設(shè)計旨在借助人工智能技術(shù)使學(xué)生在小學(xué)英語課堂獲得智能化、個性化和趣味性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。同時，創(chuàng)意元素的加入有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高課堂互動效果和學(xué)習(xí)成果。

1.問題生成與展示。在數(shù)字化和智能化的教育環(huán)境下，小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用顯得尤為重要。該系統(tǒng)的一大核心功能就是根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和課程進(jìn)度，智能地生成適合的問題。這不僅要求系統(tǒng)具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，還需要有靈活多變的問題生成機(jī)制。

首先，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、課堂表現(xiàn)以及教師的反饋來評估學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)涉及學(xué)生的詞匯量、語法掌握情況、口語表達(dá)能力等。系統(tǒng)會根據(jù)這些信息，結(jié)合當(dāng)前課程的進(jìn)度和教學(xué)目標(biāo)，生成一系列難易程度適中的問題。

在問題的展示上，系統(tǒng)充分考慮了小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和興趣偏好。傳統(tǒng)的文字問答可能無法長期吸引學(xué)生的注意力，因此系統(tǒng)支持以文字、圖片或動畫等多種形式展示問題。例如，對于某些與日常生活緊密相關(guān)的問題，系統(tǒng)可以用生動的圖片或動畫來展示問題，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中回答問題。

此外，問題的展示方式還可以根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行靈活調(diào)整。例如，在復(fù)習(xí)階段，系統(tǒng)可以展示一系列的問題卡片，每張卡片上有一個問題，學(xué)生需要逐一回答。而在新課教學(xué)中，系統(tǒng)則可以通過動畫的形式，引導(dǎo)學(xué)生逐步探索新知識，并在探索過程中提出問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.學(xué)生回答接口。學(xué)生可以通過文字輸入、語音輸入或觸摸屏選擇答案。針對文字輸入，界面應(yīng)提供虛擬鍵盤或手寫板；針對語音輸入，界面應(yīng)顯示一個“START”的按鈕，并在學(xué)生回答時顯示一個麥克風(fēng)圖標(biāo)。

3.即時反饋與評價。系統(tǒng)應(yīng)在學(xué)生回答后即時給出反饋，如“You're right”或“Try it again！”。同時，系統(tǒng)還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的回答給出相應(yīng)的評價，如“Excellent！”或“Awesome”。

4.積分與獎勵機(jī)制。為了激勵學(xué)生積極參與，系統(tǒng)設(shè)置了積分與獎勵機(jī)制。每次正確回答問題，學(xué)生都可以獲得一定的積分。積分可以用來兌換虛擬獎品或?qū)嵨铼勂?，以此提高學(xué)生的學(xué)生積極性。

課堂互動模式的設(shè)計需要結(jié)合人工智能技術(shù)，憑借人工智能的分析與學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，增強(qiáng)師生互動，提高教學(xué)效率和培養(yǎng)學(xué)生的英語綜合運(yùn)用能力，創(chuàng)造了一個更加活躍、高效、個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，使教學(xué)更加符合現(xiàn)代教育的需求，同時推動小學(xué)英語教學(xué)持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展。

（四）數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用

在系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)庫可以分為分析數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫以及緩存數(shù)據(jù)庫。

1.分析數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)利用騰訊云Snova數(shù)據(jù)庫作為分析數(shù)據(jù)庫，設(shè)計人員需要將不同的數(shù)據(jù)存儲業(yè)務(wù)下發(fā)至Segment節(jié)點(diǎn)，并對客戶端與客戶進(jìn)行權(quán)限認(rèn)證，確?？蛻舻氖褂脵?quán)限。

2.業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求將不同的概念模型保存在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中，其中較為常見的數(shù)據(jù)庫信息包括用戶的姓名、頭像、年齡、性別等信息，以便用戶能夠在系統(tǒng)中進(jìn)行操作。由于一所學(xué)校包含多個班級，因此學(xué)校與班級之間的關(guān)系是一對多的關(guān)系，而班級中可以包含不同的互動小組，因此小組與班級之間也是一對多的關(guān)系。在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中使用MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲，所以設(shè)計過程中面向周邊不同規(guī)模的教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，并且將不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計，確保用戶可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行快速查詢。

3.緩存數(shù)據(jù)庫。為了提升客戶的訪問速度，系統(tǒng)將臨時數(shù)據(jù)存儲在緩存數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)教師對信息數(shù)據(jù)快速讀取。緩存數(shù)據(jù)庫的更新方式包括主動刷新和過期失效，以便降低緩存數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行壓力。

四、人工智能技術(shù)在小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)中的應(yīng)用

以外研社小學(xué)英語三年級下冊Module 3 Unit1“I like football.”的教學(xué)為例。本單元的主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握 like、football、basketball等詞匯，并且能夠在口語交流中使用“I like...”“I don't like...”等句型討論自己的興趣愛好。首先，在教學(xué)開始之前，學(xué)生與教師需要通過移動終端登錄問答互動系統(tǒng)，教師查看學(xué)生的賬號登錄情況，確保每個學(xué)生都能夠順利使用問答互動系統(tǒng)。由于部分學(xué)生是第一次使用，所以在登錄時會遇到問題。這時教師就需要利用使用幫助模塊，幫助學(xué)生順利登錄系統(tǒng)。在登錄之后，教師需要借助互動模塊，為學(xué)生播放學(xué)生打籃球、踢足球的視頻。在播放過程中，系統(tǒng)能夠借助攝像頭拍攝學(xué)生的整體關(guān)注情況。在視頻播放完畢之后，教師需要根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行教學(xué)導(dǎo)入，如果部分學(xué)生注意力不集中，教師可以對其進(jìn)行提問，引導(dǎo)其將注意力投入到課堂中，如提問“Do you like sports？ How long ago was the last time you played football？”。在教師提問過程中，系統(tǒng)會根據(jù)需要將教師的語言翻譯成中文，并在學(xué)生的屏幕中進(jìn)行顯示。之后，教師需要通過系統(tǒng)為每個學(xué)生播放不同類型的圖片，可以是老虎張大嘴巴的圖片，也可以是樓頂向地面觀察的圖片，這時學(xué)生就會由于害怕說不喜歡這類圖片。之后，教師通過系統(tǒng)將“I don't like”或者夸張的表情包展現(xiàn)在屏幕上，讓學(xué)生深入了解這個句型如何使用。

教師為學(xué)生講解課文，以圖片的形式展現(xiàn)拓展新詞，包括football、table tennis等，之后利用系統(tǒng)為學(xué)生布置互動任務(wù)。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)，為其設(shè)置互動對話任務(wù)。例如，通過人工智能分析，系統(tǒng)為學(xué)生提供了以下對話練習(xí)：“What sports do you like？”“I like running.”。系統(tǒng)會對學(xué)生的錯誤發(fā)音進(jìn)行糾正。如果發(fā)現(xiàn)有錯誤、不流暢的情況，系統(tǒng)會進(jìn)行示范，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行再次回答。當(dāng)學(xué)生給出我喜歡跑步之后，系統(tǒng)會表達(dá)“I don't like running， I love to play football.”，通過這種形式與學(xué)生進(jìn)行對話練習(xí)。在互動結(jié)束之后，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行打分，教師可以根據(jù)評分情況對學(xué)生的知識掌握程度進(jìn)行評價，并且針對學(xué)生整體薄弱的知識點(diǎn)進(jìn)行鞏固講解并練習(xí)。此外，教師還可以在系統(tǒng)后臺查看實(shí)時反饋，并進(jìn)行課堂教學(xué)評估。通過這種教學(xué)方式，學(xué)生能夠在課堂上實(shí)現(xiàn)有效互動，并且對自身的口語能力進(jìn)行充分鍛煉，而教師也能夠針對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況對教學(xué)進(jìn)度和方式進(jìn)行調(diào)整，以便持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量。

五、結(jié)語

在數(shù)字化與智能化的浪潮下，本文探索了人工智能技術(shù)在小學(xué)英語課堂的應(yīng)用，以及基于人工智能的小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用。通過實(shí)踐與研究，我們可了解人工智能為傳統(tǒng)教育帶來的革新與活力。小學(xué)英語課堂問答互動系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，不僅有助于提升小學(xué)英語課堂的互動性和趣味性，更在無形中培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維能力。人工智能的即時反饋與個性化推薦，使學(xué)生能夠在自我探索中不斷進(jìn)步，享受到學(xué)習(xí)的樂趣與成就感。人工智能在教育領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力和廣闊應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的教育將更加智能化、個性化和多元化。期待更多的教育工作者和技術(shù)專家攜手合作，共同推動人工智能在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，為培養(yǎng)更多具有全球視野和創(chuàng)新精神的人才貢獻(xiàn)智慧和力量。

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