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《人工智能在第二语言教学中的应用—提高对于偏误的意识》导读冯志伟一、ICALL的发展历程本书是关于“人工智能计算机辅助语言教学”（IntelligentComputerAssistedLanguageLearning，简称ICALL）的专著。ICALL是由“计算机辅助语言教学”（ComputerAssistedLanguageLearning，简称CALL）发展来的，而CALL又是“计算机辅助教学”（ComputerAssistedLearning，简称CAL）的一个领域。为了帮助读者理解ICALL的基本原理和方法，我们有必要介绍一下从CAL到CALL，再由CALL到ICALL的发展历程。在电子计算机问世之初，就有人设想把它用于教学。在20世纪50年代和60年代之交，美国就开始研究“计算机辅助教学”（CAL）的问题了。美国最早开始CAL试验的是IBM公司的沃斯顿研究中心。该中心于1958年设计了第一个计算机辅助教学系统，利用一台IBM650计算机连接一台电传打字机来教小学生学习二进制算术，并能根据小学生的要求自动地生成练习题。1959年，美国伊利诺依大学研制出PLATO计算机辅助教学系统（ProgrammedLogicforAutomaticTeachingOperation,简称PLATO），该系统在CDC计算机公司的协助下，经过二十多年的努力，从一次只能处理一个终端的PLATO-I系统发展到带有四百多个终端的PLATO-II系统，可以讲授几百种课程。美国斯坦福大学从1963年开始，利用计算机讲授逻辑学导轮、集合论、程序设计、俄语、德语等课程，并与IBM公司合作，在1966年研制出IBM1500教学系统，这个系统除了能开设数理逻辑、多种外国语、哲学、数学、音乐理论等课程之外，还有一些为小学生和聋哑学生准备的课程，提供全国性服务。1971年，德克萨斯大学与犹他州的杨伯翰大学和梅特（MITRE）公司合作，设计出TICCIT计算机辅助教学系统（Time-sharedInteractiveComputerControlledInformationTelevision,简称TICCIT），这个系统以电视技术为基础，配合两台NOVA-800小型计算机，带有75兆字节的磁盘存贮器，终端为经过改装的配有键盘的彩色电视机，其主机通过同轴电缆与128台彩色电视机终端相连接。TICCIT系统主要用于社会大学的数学和英语教学。加拿大、英国、日本等国也开展了CAL的研究。加拿大国家研究院、安大略教育研究所和女王大学等11所大联合开展计算机辅助语言教学系统CAN的研制，开发了数学、工程、医学、商业等学科的课件（courseware）。英国在开放大学中推广使用计算机辅助教学，开放大学有280个学习中心，各个学习中心都设有终端，通过全国计算机网络与该大学的计算中心相连，为学生解答各种问题。日本机器工业促进会研制了一个计算机辅助教学系统，该系统能同时控制30个学习终端，开设了计算机原理、计算机语言、数控机床等课程。在计算机辅助教学CAL的诸多领域中，与语言学最为密切的是“计算机辅助语言教学”（CALL），在进行计算机辅助语言教学CALL的时候，计算机要按照人们事先安排好的语言教学计划进行课堂教学和辅助课外操练。前面介绍过的PLATO系统除了进行一般的计算机辅助教学之外，也能进行计算机辅助语言教学，PLATO可以讲授汉语、英语、法语、俄语、希腊语、拉丁语、西班牙语和世界语等八种语言课程。斯坦福大学的系统也可以讲授俄语、德语等语言课程，TICCIT系统也可以进行英语教学。在这个时期，还设计了一些用于CALL的教学软件，如ECLIPSE，SEQUITUR等，这些软件对于计算机硬件的要求不高，程序也比较容易掌握，逐渐在CALL教学中普及开来。当时从事CALL的一些专家，如Higgins,TimJones,Graham,TonyWilliams等，他们原来都是语言教师，但是，他们在实践中更新了知识，很快掌握了CALL技术，成为了CALL教学的开创人。CALL是一种新型的语言教学方式，是对于传统语言教学方式的具有重大意义的改革。美国的语言教学在第一次世界大战前后，主要采用传统的“教授语法加翻译”的方式，培养读和写的能力。在第二次世界大战前后，由于录音机的使用，“听说”教学的方式应运而生，各地学校都设置了语言实验室。由于社会语言学、心理语言学、计算语言学这些边缘学科的发展，人们对于语言交际有了更深的认识，在外语教学中更加强调人与人之间的语言交际本领及其心理、文化基础。在这种情况下，计算机就成了一种非常适合的语言教学的培训工具，因此，CALL受到了语言教学工作者的普遍欢迎。CALL一般可以分为四种类型：①讲授型：计算机向学生提供讲授的教材，学生通过计算机显示屏上显示的课文进行学习。②操练型：计算机向学生提供各种练习题，学生即时回答，计算机作出评价，并决定学生是复习前一课的课文，还是学习下一课。③模拟型：利用计算机的动画、语声、图形显示、图表绘制等功能，通过逼真地模拟人们日常生活的实际情景，让学生在这种环境的刺激和诱导下，作出恰当的语言反应。讲授型、操练型和模拟型的计算机软件都是“课件”（courseware）。④工具型：由计算机给语言教师的教学或研究工作提供必要的智力工具，它是面向教师的，而不是面向学生的。工具型软件又可以分为两类：一类是为教师编制上述三种课件提供特殊的程序设计语言，称为“编著语言”，一类是能给教师起智力助手作用的软件，例如，帮助教师自动地编制索引，统计词汇，分析句型，拟出试题，分析考试结果等。由于运行课件所形成的计算机辅助语言教学环境，在教育方面具有下面的优点：①自定步调：学生的学习能力自然地决定了课件运行的速度，能力强的学生可学习得快一些，能力差的学生可学习得慢一些，做到了“因材施教”。②减轻学生的心理负担：计算机总是耐心地、循循善诱地指导学生学习，鼓励学生达到预期的效果，从不会表露出任何的喜怒哀乐，这样便大大地减轻了学生的心理负担。③课件能够博采众长，吸收多位专家和教师的经验。④便于积累教学资料和保存学生学习档案。工具型软件的优点是能提高教师备课、教学、研究等活动的效率，使他们的精力集中到更有创造性的方面去。CALL课件的典型工作过程如下：①计算机把信息，如课文、语法说明等，通过计算机显示屏设备呈现在学生面前，让他们阅读、学习。②计算机根据显示的教材，向学生提出有关问题，让学生作练习，并等待学生回答。③学生使用键盘等输入设备回答问题，计算机对学生的答案做出“对”或“错”等判断。④如果答案为“错”，计算机指示学生重做，或者重新学习原来的课程；如果答案为“对”，计算机会对学生给予某种鼓励，并转入下一步的联系或学习新的课文。体现上述功能的CALL课件，是语言学家、语言教师、心理学家和计算机科学家密切合作的产物。语言学家首先根据学科内容提出某一课题的教材，再由语言教师指出学习重点和教学方法，心理学家则制定编写教学方案和评定学习效果的原则，然后由计算机科学家把上述材料编制成课件，经过反复演示、修改，成为投放技术市场的课件。CALL所需要的技术是广泛而多样的，计算机和信息处理的许多技术都可以在CALL中大显身手。计算机图象和动画已经成了课件的重要组成部分，言语合成促使计算机逼真地模仿教师的声音，语音识别则使学生的口答信息有可能进入计算机。多媒体（multimedia）技术是计算机技术关注的热点之一，所谓多媒体技术，就是交互式综合处理文本、图形、图像、声音等多种媒体信息，使多种信息之间建立逻辑连接，集成为一个系统，把计算机技术、声像技术和通讯技术融为一体。多媒体技术能使信息传播者和接受者之间实时地进行交换，它的集成性高，交互性强。由于多媒体的数据类型不仅包括文本，而且还包括仿真图像、立体声音响、运动视频图像等人类最习惯的视听媒体信息，所以，多媒体技术为CALL开辟了一个新的天地。在CALL教学中，为了便于学生直接地向计算机输入答案或信息，可以使用“触摸屏”设备，利用手指在显示屏上的触感而输入信息。计算机与光盘CD-ROM的结合，使得CALL所需要的文字、语音与图像可以存贮在同一介质里，应用起来极为方便。数据库的发展，使得课件、智能助手等的研制和利用有了更好的软件工具。一些著名的CALL课件，如欧洲的LINGUA、澳大利亚的CUTSD等，都以多媒体CD-ROM的形式作为商品在世界各地出售。CALL代表着一种新的语言教育方式，它具有很强的个别化教学功能，可同时对一批学生因材施教，最能适应以学生为中心的开放式教学。随着科学技术的进一步发展，以计算机为主体，配以光纤通讯和卫星传播，可组成计算机辅助教学的局域网络，使众多的学习者不仅可以共享局域网络中所有的教育资源，而且还可以在家里用微机采用通讯的方式进行学习，这必将使教育发生巨大的变化，对于普及教育大有好处。CALL充分地利用了计算机科学、信息技术、心理学和自然语言处理（NaturalLanguageProcessing简称NLP）的新成果，进一步提高了软件的性能。许多自然语言处理的方法和技术都可以在CALL中找到自己的用途。例如，将教师的智能助手逐步扩充为一个能够理解自然语言的系统，计算机可以自动命题，可以对学生的回答进行简单的自动句法分析，可以通过语音识别来理解学生用自然语言口头形式做出的回答，并通过语音合成向学生提供评分结果，等等。传统CALL的教材和各种资料，或者存储在计算机的数据库里面，或者以课件的形式存储CD-ROM里，在教学中，语言学习者与计算机的交互，主要通过查询数据库或者CD-ROM来进行，数据库或CD-ROM本身只能存储数据，进行查询的时候，一般应用简单的模式匹配技术就可以得到查询的结果，尽管某些CALL系统也使用了自然语言处理中的自动分析技术，但是，自动分析的针对性不强，没有充分注意提高学习者对于偏误的意识，而且，CALL教学网络基本上都是局域网络，网络之间只能在局部范围内链接，链接的范围受到限制，更不能在非常广阔的范围甚至在全世界范围内联网。所以，这样的CALL的智能（Intelligent）不强。如果CALL系统采用自然语言处理的技术来自动地分析句子，对于各种提问和回答的句子有针对性地进行自动分析，指出学习者的偏误，帮助他们纠正这样的偏误；并且在CALL中使用互联网WWW，针对不同学习者的特点，通过WWW与语言学习者进行个性化的自由交互，进一步使用人工智能（ArtificialIntelligent）技术，那么，这样的CALL系统就具备了较高的智能，就可以把它叫做“智能计算机辅助语言教学系统”（ICALL）。CALL把语言教学与计算机结合起来，ICALL又进一步把语言教学与人工智能技术结合起来。这些情况清楚地说明，语言教学这个古老的学科正在走向现代化，语言教学已经与当代最先进的计算机技术和人工智能技术结合起来。这是语言教学中具有历史意义的重大变化，而这样的变化，是科学家们长期艰苦探索的结果。早在计算机出现以前，英国数学家A.M.Turing就预见到未来的计算机将会对语言研究提出新的问题。他在1936年发表的《机器能思维吗》一文中指出：“我们可以期待，总有一天机器会同人在一切的智能领域里竞争起来。但是，以哪一点作为竞争的出发点呢？这是一个很难决定的问题。许多人以为可以把下棋之类的极为抽象的活动作为最好的出发点，不过，我更倾向于支持另一种主张，这种主张认为，最好的出发点是制造出一种具有智能的、可用钱买到的机器，然后，教这种机器理解英语并且说英语。这个过程可以仿效小孩子说话的那种办法来进行。”Turing提出，检验计算机智能高低的最好办法是让计算机来讲英语和理解英语，他天才地预见到计算机和语言研究将会结下不解之缘。美国语言学家N.Chomsky在计算机出现的初期也不约而同地把计算机程序设计语言与自然语言置于相同的平面上，用统一的观点进行研究和界说。N．Chomsky在1963年发表的《自然语言形式分析导论》一文中，从数学的角度给语言提出了新的定义，指出：“这个定义既适用于自然语言，又适用