1 引言

在《語義相似模型(Doc2Vec)在雙語教學中的應用》一文中曾經說過，兩年來，我一直想把自然語言處理NLP技術嵌入到雙語教學中，現在這個教學框架基本形成。本筆記簡要描述了巖石邊坡工程雙語教學的構想---方法論以及使用的技術。

2 選用教材

即使是中文教學，選擇合適的教材也不是一件容易的事情。在選用教材時，一方面需要考慮教學材料應該滿足專業知識的需要，另外一方面需要考慮學生的英文接受程度，語言的詞匯和句法盡量通俗易懂。由于國內與國外授課內容有較大差異，因此教材以自編為主，這樣做一方面兼顧國情，另一方面兼顧學生的英文接受水平。主要的參考資料有:

[1] Hoek, E. (2007). Practical Rock Engineering. Toronto: Rocscience, e‐book. 341p. 

[2] Hoek, E., Kaiser, P.K. and Bawden, W.F. (1995). Support of Underground Excavations in Hard Rock.

[3] Wyllie, D.C. & Mah, C.W. (2004). Rock Slope Engineering in Civil and Mining Engineering. Taylor and Francis Group, London. 4th Edition. 456 pages.

[4] Wyllie, D.C. (2018) Rock Slope Engineering Civil Applications. Fifth Edition. 621p.

[5] Brady, B.H.G. and Brown, E.T. (2004) Rock mechanics for underground mining, 3rd Edition. 645p.

[6] Dr. Erik Eberhardt為UBC采礦工程專業講授巖石工程的課件

[7] GeotechSet數據集

3 雙語教學的方法論

有別于傳統的雙語教學模式，這個改進的雙語教學模式把深度學習(Deep Learning)技術嵌入到雙語教學中。在這個雙語教學設計中，利用了目前最先進的(State-of-the-Art)的深度學習技術來進行主題聚合，文本總結，語義相似和中英互譯。通過這種顛覆性的多種形式的雙語教學，能夠使學生在有趣的教學環境下快速學習中英文專業知識，同時提高學生的邏輯思維能力。

4 語義聚合

在這個雙語教學構想中，使用的第一項關鍵技術是詞匯的語義聚合。對任一段文本，抽取和生成與其中關鍵詞匯語義相關的短語，這些短語有的出現在當前的文本中，有的沒有出現在當前文本中，無論如何，這些語義相關的詞匯事實上已經形成了一個故事，以stability為例，我們生成下面類似的短語，這些短語都與stability緊密相關。這種類似“頭腦風暴法"的方法將會極大地刺激學生學習的積極性和創造性。

analysis_rock_slope / charts /

cliff / dam_foundation /

earthquake_triggered /

effect_rock_bridge / factors_safety /

forces / limit_analysis /

limit_equilibrium_method /

rock_structures / sliding_toppling /

slope_orientation / stable /

surface_mining /

巖石邊坡穩定性分析和評價是露天礦運行過程中一個非常重要的階段。其中巖體結構對邊坡穩定性起著確定性作用，因此邊坡面的產狀應該最大程度地限制巖體的移動，包括平面滑動，楔形破壞，傾倒破壞等。極限平衡方法是實踐中最常用的穩定性分析方法，它能快速地計算出邊坡的安全系數。在早期的邊坡穩定性分析中，為了方便實踐的工程師工作，研究者們根據理論分析做出一些標準的圖集。隨著采礦深度的不斷增加，巖橋逐漸對邊坡破壞產生著控制作用(巖橋和階梯式破壞(Rock Bridge and Step-path failure development))。動載荷對邊坡穩定的影響巨大，除了上面提及的爆破因素外，地震誘發的邊坡也不容忽視。因此在一些容易發生地震的地區，應該考慮地震對邊坡的作用。此外，大壩地基的穩定性評價也是邊坡工程的一個重要部分(Gravity Dam: 重力式混凝土壩地震力計算)。

目前這個模塊集成了三種主要的生成方法：pytextrank, doc2vec和sense2vec. 這三種方法各有千秋，我們將綜合使用。

5 文本總結

在這個雙語教學構想中，使用的第二項關鍵技術是文本總結，也就是提取文本的中心思想。在這個教學環節，集成了兩種文本總結技術，一種是提取式(extractive)總結【

geotech-PyTextRank-keywords-summarization.py】，即從文本中抽取出最關鍵的幾句話作為文本的中心思想；另一種是抽象式(abstractive)總結，利用目前最先進的文本生成技術，產生出不同于原文句子的總結，這是一項非常具有挑戰性和創造性的任務，通過再造段落，一方面使得學生更深刻地理解原文內容，另一方面也學習了與原文不同的表達方式。

6 段落相似

在這個雙語教學構想中，使用的第三項關鍵技術是段落相似。對于我們要學習的內容，從GeotechSet數據集中自動查詢與之最相關的內容作為擴展閱讀材料。使用C(n,3)的組合算法[geotech-flashtext-passages.py和geotech-flashtext-words-combination.py]對數據集內的段落或單句進行聚合。

7 英漢互譯

在這個雙語教學構想中，使用的第四項關鍵技術是英漢互譯。對英語不好的學生這是最受益的一項技術，通過使用先進的深度學習技術，能夠在課堂上實時對任何中英文段落實現機器翻譯而不需要人工處理。[中英文機器翻譯模型(Machine Translation)]目前正在訓練更多的專業術語，使得翻譯質量更加準確和專業。

8 結束語

在這個雙語教學構想中，我們也逐步引入問題對答，完形填空，文本生成等更先進的教學模式。總之，通過這個改進的雙語課程學習模式，不僅能讓學生在有趣的教學環境下學習到邊坡工程的專業知識，同時也能夠快速提高學生的英文水平和邏輯思維能力，并能在短時間內掌握閱讀本課程英文文獻的技巧。