南京市教研室
弹弓瞄准口诀-全国教师管理信息系统四川
2023年2月17日发(作者：法治文化建设)人工智能环境下英语口语训练研究
摘要：本课题研究的不是用于鉴别学生语音优劣的系统，而是通过该系统帮
助学生、教师或家长寻找学生在训练英语口语发音过程中存在的问题。通过数据
报表和数据分析，教师可以分析出产生问题的原因，找到有针对性的训练方式、
提供个性化的口语训练资源。同时该系统收集了不同年级学生语音训练过程性学
习数据，以及对学生口语训练数据的智能分析，来帮助教学研究部门研究本地区
学生英语口语能力发展状况和口语能力动态演进情况。
关键词：人工智能，语音训练，语音识别，语音合成。
【中图分类号】G434【文献标准码】B
一、课题研究背景
长期以来，因为缺乏母语环境，小学生英语表达能力相对较弱，哑巴英语的
现象在一定范围内仍然存在。为此，2018年9月至12月，南京市电化教育馆
（南京市教育信息化中心）、南京市教学研究室，借助凤凰智能英语语音训练平
台，举办了南京市首届小学生“讲故事展风采”英语素养展示活动。本次活动使
用微信小程序，搭载人工智能语音评分引擎，并遴选优秀教师研发语音训练内容，
在几方共同努力下，本次活动收到较好的效果。全市23万多名学生参与其中，
130135名学生完成全部语音训练课程，成功收集语音数据8177175条，不仅提升
了我市小学生的英语听说能力，而且为南京市英语听说学习的数据分析打下了基
础。
为了进一步巩固此次活动的成效，促进我市小学生英语表达能力的提升，南
京市电化教育馆与教研室计划从2019年起，逐年开发涵盖英语听说读写4个方
面的数字化资源，与教育教学部门长期合作，开展常态化的英语语音训练活动。
二、课题研究要解决的问题和意义
1.研究问题
问题1：如何基于人工智能自动采集学生口语学习过程性数据？
问题2：如何基于机器学习算法帮助学生、教师或家长发现和诊断学生在英
语口语发音中存在的问题与原因？
问题3：平台如何基于对学生学习过程数据的分析，智能推荐针对性的训练
方式与个性化口语训练的资源？
2.研究价值
1）为中学生口语训练提供智能化学习与训练平台，形成适合南京市小学生
口语训练的语料库，可以为以后开发类似的产品提供更为精准的语音引擎。
2）汇聚大量学生训练单词发音数据、易错音标、练习时长、语速、每天训
练的时段等数据，通过平台数据交叉比对和分析，形成有价值的数学分析模型，
以为教研部门提供实时的学生训练情况数据，了解各个区域和学段学生的口语水
平情况。
3）通过平台的推进，组织了南京市的骨干教师开发系列的口语训练的课程
资源，生成一套完整的适合南京市英语口语训练的资源和体系。
三、课题采用的技术方案及技术路径
课题研究是基于以前开展活动的经验，前面成功的经验告诉我们采用的技术
要与现在流行的技术结合，同时要让用户轻松上手，家长和学生容易操作。基于
上述原因，我们放弃了基于WEB页面和PC客户端的技术路线，决定使用移动端
来作为日常训练的平台，在移动端选择时也考虑到孩子可能会用到家里长辈的手
机，最终确定使用微信小程序作为客户端。
语音引擎是整个平台的关键，在实验研究最初阶段，我们前期使用了微软亚
洲研究院的语音引擎技术，也测试了科大讯飞的语音引擎，但是经过多次实验和
考虑到数据量比较大，从经济的角度出发，最终使用了云知声的语音引擎，同时
对语音合成技术和语意识别做了尝试。
四、课题研究的方法与实施过程
本课题研究过程中，采集了很多具体的数据和使用了很多先进技术，进行了
大量的调研，数据采集，分析和对比。采用的方法主要有文献研究法、调查法、
实验研究法等方法。
课题研究分五个主要阶段：
1、英语口语训练小程序的需求整理和开发。在2020年3月以前，与南京市
教研室合作，完成了需求的整理。2020年6月份招标，并在9月份完成了开发和
测试工作，由于疫情原因，比预计的时间延迟了6个月时间。
2、英语口语训练平台各年级训练题型的确认的和训练题目的准备。在2020
年9月以前，南京市教研室组织了部分名优教师讨论了各个年级的训练题型，主
要有：听力选文本、听力选听力、跟读、复述、情景问答五种题型，并根据译林
出版社教材为三年级至六年级的每个章节出了几套训练题目，请专业人员录制了
语音和制作了插图，完成了题目录入。
3、选择试点学校进行初步试点。在南京市6个区选取了100所学校的三到
五年级的学生进行试点，并对使用情况进行问卷调查。
4、数据采集阶段。前期对试点学校中3万名学生使用数据进行分析和统计。
在2021年6月开始对所有学生开放，并且在9月份开展了两次大型活动，来促
进学生使用这个平台进行训练。并进行了初步分析，得出了一些结论，形成数据
分析结果和统计数据供市、区、校三级的教师参考。
5、为英语教师提供合适的分析结果。目前还在数据整理阶段，在这个阶段，
我们要采集更多不同年龄段学生的数据，调研教师和教研员的需求，来为他们提
供感兴趣的分析数据，帮助老师了解学生的真实情况，有针对性的进行因材施教，
同时能够为学生提供的训练情况报表，分为五个维度，以雷达图的形式显示，为
学生提供练习参考。同时与南京师范大学柏宏权教授，南京邮电大学刘永贵教授，
南京工程大学丁宋涛教授联合研讨，使用大数据挖掘技术对数据进行分析和统计，
研究出适合南京市师生的数据分析的数学模型。
五、课题研究主要结论和观点
通过一年多平台的开发和课题研究，我们总结了如下研究结论：
1、当学生的训练时长超过100分钟后，参与实验学生的口语得分有了明显
的提高，效率也有提高。
2、学生的口语评分标准得到了统一，使南京市级和区级教研部门能够更准
确了解本区域学生的英语口语情况，并能进行横向比较，同时学生本班的任课教
师对本班学生的训练情况有了更准确的了解，能够实现因材施教。
3、“英语蓝鲸灵”在优质教育资源均衡分配上发挥了作用。学生训练的资
源都是南京市名特优教师集体制作，对英语教学薄弱的区域实现了优质资源有益
的补充。
4、人工智能技术助力英语口语训练，明显提升学生英语口语学习效果。
传统的学生口语训练过程中，通常都是通过让学生课堂朗读背诵和课后抽查
课文背诵来进行反馈和检验，而教师的教学通常是凭借经验对学生的发音形成判
断，标准不统一，其科学性不足，同时也无法准确的了解每个学生的语音发音情
况。使用“英语蓝鲸灵”语音训练平台后，可以使用先进的语音引擎的人工智能
技术对学生的每次练习进行记录，通过语音引擎的人工智能算法对学生发音来进
行打分，分析判断训练过程中可能存在的问题，其科学性和准确性得到提高，为
教师教学和学生学习的改进提供“数据化”证据。我们的研究借助于数据来帮助
教师进行分析和归因，其目的是减少盲目性，增强科学性与校正的针对性，提高
口语训练的效率。以前教师因为时间原因，不可能在课堂上检查每个同学的语音
训练情况，通常是采取让学习小组的组长检查每个同学的背诵情况，这样只能知
道学生是否背诵下来，不能够掌握每个学生的发音情况，教师可以回听高分同学
的录音，对每次训练高分的同学只需要抽查就可以，对低分的同学进行当面检查
和纠正发音，这样也能减轻教师和学生的学业负担。
学生跟读训练过程中，所听到的语音都是专业外教的录音，是使用译林出版
社的配套教材的语音资源，具有权威性和专业性，也弥补了部分教师发音不是很
准确的问题。通过采集的学生数据，进行分析后发现，训练超过100分钟以上的
学生，95%的学生口语发音的正确率得到提高。
教师能够实时掌握班级所有学生英语口语的水平，与全区和全市情况的简单
比较。训练平台中的语音引擎自动判分功能，不但对全市所有学生语音评判的标
准实现了统一，也很大程度上减少了教师课间检查学生背诵课文和朗读课文的工
作量，能够通过后台很快发现得分相对较低的学生，可以进行及时当面检查和单
独训练，指导学生训练方法和纠正发音，实现个性化辅导和教学。
我们对南京市小学英语教师发放了问卷调查，共收集了1395份有效问卷，
认为能够正确区分学生口语水平的教师42.65%，不清楚的占46.59%，认为适合
作为学生口语训练平台的占88.89%，对“学生发音错误的单词是哪些”，有
81.72%的老师感兴趣。从这些统计数据我们可以看出，使用过的教师，对学生数
据还是很感兴趣的，并且愿意用这些数据作为教学参考，但是也有部分教师推荐
给学生使用后，自己并没有亲自尝试，说明我们的宣传还有待加强，在培训和推
广活动中让教师了解这个平台并且使用它。
随着平台使用人数的增加，我们对平台使用情况做了统计，通过数据分析，
市教研室对全市学生的学习规律和习惯有了初步的了解，具体的分析数据和结论
我们专门撰写了分析报告《南京市小学生英语口语训练数据分析报告——大数据
分析技术探索线上自主学习的规律》。
研究过程我们还发现，教育资源较丰富并且经济发达的地区，比如鼓楼区、
玄武区、秦淮区使用的学生相对较少，练习时长也相对较少。而经济不发达的区
和教育资源相对较少的区域，比如：六合区、江宁区、栖霞区等，学生使用频率
较高，使用总时长达到300万分钟以上，高于其他区的150万分钟，这些地区由
于家长较少给学生提供校外培训机构补习的机会，学生学习渠道或工具的选择性
小，更加欢迎我们提供的公益性质的“英语蓝鲸灵”小程序，这也证明“英语蓝
鲸灵”在优质教育资源均衡分配上发挥了作用，体现了“政府提供基本服务，市
场提供个性化服务”。
六、本研究中存在的问题和后续研究方向
本课题在推进过程中由于疫情影响，系统的开发和数据的采集受到影响，对
本课题后续的研究影响较大，后面必须对学生数据采集的时间跨度达到一个学期
以上，才能够有明显的分析数据和结果产生，我们计划和南京市教研室合作继续
开展讲故事展风采的活动，这将极大调动学生使用平台的积极性和增加使用人数，
更有利于我们对产生的数据进行更深入的挖掘和分析。
后续与英语学科教师合作，将作为我们的工作重点，找合适的学校作为深度
试点学校，对整年级的学生进行跟踪实验，找到更有效的推进策略，开发出更受
学生和老师喜欢的功能和统计报表。
目前学生训练资源只能满足教材要求的训练内容，数量相对较少，后面的平
台开发工作中主要还是要增加拓展训练内容，增加初中的语音训练资源，为学生
提供更完善的训练平台。
从调查问卷中也有很多老师认为平台很好，也很想使用，但是在“双减”的
环境下，不敢布置手机训练作业和背诵课文的要求，虽然英语学习朗读和背诵是
刚需，但是老师也是左右为难，即使是教育部门推广的公益性质的平台，也只能
推荐自愿使用，没有本班任课教师的督促，学生的使用时长明显低于2018年的
使用情况，这也是后续要考虑的问题，如何让学生自愿使用，采用其他的终端，
避免使用手机小程序无人监管的问题，也是我们要研究的方向。
在人工智能技术使用上，还没有找到合适的算法来根据学生训练中的问题进
行训练资源的精准推送，这也是与高校科研团队和公司技术人员要深入研发的方
向。
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[4]王梦景.运用信息技术优化小学英语听说读写训练.试题与研究，
2019.8.14:53
【作者简介】刘晓羽，南京市电化教育馆（南京210029）一级教师。南京市
教育装备招标评委，南京市首席信息官培训组织者。