人工智能技术支持的个性化学习路径研究

2022-01-25陆慧英承孝敏

科技风 2022年3期

陆慧英承孝敏

摘要：随着时代的发展和社会的进步，现代社会对人才质量和数量的要求发生变化，对创新型人才有着迫切的需求。实施个性化学习对培养创新型人才具有重大意义。但是在传统的课堂上教师普遍使用大班授课模式，很难满足每个学生的需求，也很难实现个性化学习。人工智能在教育领域的广泛应用，极大地拓展了教学空间和实践空间，给教育带来了深刻的变革。本文阐释了人工智能和个性化学习的概念，将传统的个性化学习和基于人工智能技术的个性化学习进行了对比分析，并对前人在个性化学习领域的研究进行分析后，设计了人工智能促进个性化学习的方法路径，最后对未来个性化学习的发展进行了展望并指出当前个性化学习所面临的诸多挑战，以期为个性化学习的研究与实践提供一定的参考。

关键词：人工智能;个性化学习;人才培养;学生发展

中图分类号：G434 文献标识码：A

21世纪是一个信息化时代，新时代的发展需要创新型人才，过去传统的教学模式已不再满足教育的需求，新时代的学习应该是以学习者为中心以技术为驱动的个性化学习，个性化学习是时代进步和教育改革的必然产物。每个人，无论是小孩还是大人，都有其独特的思维方式和学习方式。传统课堂中教师很难根据不同学生的需求制订不同的教学计划，个性化学习难以实现，随着人工智能技术的发展，我们的学习、工作和生活都发生了巨大的改变，个性化学习也得以实现。随着越来越多的学习者通过人工智能技术接受教育，通过分析教育进度的数据产生个性化的学习计划，从而培养具有创新思维和创新性人才。

一、基于人工智能的个性化学习概念

（一）人工智能的概念

人工智能，简稱AI。它是一门模拟人类思维，拓展人类理论和技术的新兴学科。它的价值在于制造出能够帮助人类思维做出选择和反应的智能机器。人工智能的应用领域分布非常广泛，主要分为自然语言处理、图像识别、语言识别、专家系统以及交叉领域等五个领域。人工智能可以模拟人类的思维方式和解决问题的过程，它不等同于人类智能，但它可以像人类一样思考甚至超越人类的智能。

人工智能技术实现了人类对未来生活的美好憧憬，逐渐走进每个人的工作和生活，正在悄然为我们建设一个更美好的世界。随着研究的深入，人工智能将引领新时代高科技的发展，创造新的奇迹。教育在人工智能领域中的应用至关重要，人工智能将驱动未来教育的改革和发展，教育为新时代培养创新型人才更能推进人工智能的发展。在教育产业中人工智能的应用受到了社会的广泛关注，并被提升到国家战略高度。人工智能技术在未来教育行业中的机遇和挑战已成为高校和科研机构的重要研究课题。一些科研院所和人工智能企业在一些领域率先垂范，拥有较为成熟的技术支持。

（二）个性化学习的概念及新趋势

1.个性化学习的概念

国外学者将个性化学习定义为：根据学习者不同的知识水平、个性偏好、情感动机等信息，满足学习者的真实需求，激励和促进学习，为终身学习做好准备。国内赵学孔等人认为个性化学习的内涵是针对不同的学习个体，制定出满足每个个体不同需求的学习方法。这些定义虽然有不同的视角，但都强调学习者的个体差异和个体需求。因此，结合其他学者的观点，个性化学习是一种综合考虑学习者特点和学习环境因素，以促进学习者发挥潜能，发现学习者个性特征为目的的学习理念，通过对最新技术的学术水平和发展潜力的跟踪，设计和推荐最适合学生学习需求的方法、途径和资源。

2.个性化学习的新趋势

教育部以及各地教育信息化中心发布的文件中都指出要实施个性化学习。提倡在教学过程中要尊重教育规律和学生发展的规律，要提供给每一个学习者个性化的学习环境和服务，使每一个学生都积极主动的学习和发展。随着个性化人才培养相关政策文件的发布，很多地区个性化学习的实施也相继得以推进，在部分地区取得了相当大的成果。在未来环境下，教学方法的改革已成为必然趋势，技术是个性化教育教学的重要支撑。技术的加持会使教学模式和学习方式实现巨大飞跃，对个性化学习产生深远的影响。

（三）基于人工智能技术的个性化学习

传统的课堂以知识讲授为主，且以整体学生为课程设计对象，教学形式单一。即使运用了多媒体课件或视频、音频也仅仅是信息的单向传输，课堂仍然是以教师为核心，并不能实现理想的学习效果;人工智能支持下的个性化学习是富有创造性和个人特色的。两者在概念、步骤等方面都存在很大差异。具体内容如表1所示。

二、人工智能在个性化学习中的研究现状

由表1可知，人工智能支持下的个性化学习比传统的个性化学习更符合学习者的学习需求。基于人工智能技术的个性化学习研究起步较晚，笔者在CNKI上以“个性化学习”“人工智能”为主题词进行论文搜索，结果见下图。

根据上图所示的论文发表年度趋势，近8年相关研究文献逐年增加，2016年之后国内个性化学习的研究进入快速上升期。近年来，随着信息化相关文件的印发以及国家人工智能战略地位的确立，基于人工智能的个性化学习研究将持续增长。一些专家和学者在教育人工智能系统进行了研究，这些系统集成了人工智能技术和数据挖掘技术。为我们在人工智能促进个性化学习领域提供了有益借鉴和参考。

牟志佳设计了一个支持个性化学习的教育云服务平台，希望通过该平台实现学习者个性化学习和精准化教学，为学习者提供支持个性化学习的优质教育服务系统;吴丽华等人基于人工智能技术设计了个性化的智能搜索引擎，为个性化学习提供了有效的技术方法;顾倩颐指出，通过人工智能技术将海量学习资源的关键要素分离出来，结合知识点建立知识模型，基于大数据挖掘技术收集学生学习行为数据，智能分析学生对知识点的掌握情况，根据学生学情定制个性化的学习任务和计划，以支持个性化学习服务的发展;王平等人论述了智能学习助手的特点以及对教育产生的影响，并在此前提下分析了智能个人助手对个性化学习的有效支撑。

三、个性化学习的路径设计

过去教学过程更重视教师的教，重点还是以教师为中心，忽视了学生在学习中的主人翁角色。但是个性化学习应以学生为主体，学生才是课堂和学习的主角，他们是独立的个体有自己独立的思想。他们有权利选择自己的学习方式，并且要尊重他们作出自己的分析和判断。在学习的过程中，帮助他们建立一套适合他们的学习方法和学习模式。因此，从学生的角度出发，个性化学习需要注意以下几点：

（1）让学生加入教学设计的过程中来，参与个性化学习的设计;

（2）允许学生对设计的每一步提出意见或建议;

（3）提供多种能够让学生参与到教学设计中来的方式方法，鼓励学生积极主动的加入个性化学习的设计。

（4）在学习的过程中教师还应该引导总结和分析学生的学习习惯和学习规律。

在人工智能环境的支持下，结合学生发展规律和学生个性化学习的特点，从学生的角度出发设计个性化学习的方法路径。路径分为六个部分，以下是每个部分的具体内容。

（1）建立学生档案。在智能系统的支持下，收集存储学生在学习过程中产生的数据，并建立学生的个人档案，能够进行实时更新。智能系统还能根据档案信息对学生进行特征分析，帮助教师快速获取学生的学习需求;学生与老师讨论交流且经过老师同意后可对档案内容进行补充和修改，完善个人档案信息，使个人档案发挥最大效能。

（2）学习目标设计。该路径下智能学习系统可以结合学生在每个阶段的学习内容与档案中的信息，动态调整不同学习阶段下学习目标的内容;教师和学生可以在不同的地点实现同步讨论，智能学习系统将讨论内容整合，最终完成学习目标的确立;在学习目标确定后还可在师生的共同协商下进行人为的修改和完善。

（3）任务设计。智能学习系统可以参考前面提供的学习目标、学生档案信息以及学习课程内容设计课前预习、课堂中需要重点掌握的知识和难点知识，布置个性化的课后作业。实现教师和学生之间的异地同步交流，教师和学生可以对学习任务和学习进度提出个人建议和意见，共同完成学习任务的设计;学习任务制定后，也可以由师生协商一致进行修改和改进。

（4）智能推送学习资源。根据个人学习情况和学习任务智能推送资源;教师和学生也可以参与资源的开发和选择;它支持师生实时线上交流，完成学习资源和工具的选择;资源和工具准备好后，可以根据实际情况师生达成共识后进行修改。

（5）学习评估设计。根据学习者的学习过程和学习效果进行动态的实时评价;教师和学生可以参与对个人学习成绩的评价;实现了教师和学生的异地同步交流，最终得到评价结果;评价结束后，经师生协商一致，可对评价结果进行修改。

（6）教、学反思。根据学生的学习路径和学习评价提出个性化的学习反思和教学反思;学生可以在系统中记录自己学习过程中的不足和做得比较好的地方，智能学习系统可以帮助学生实时地了解和分析学生的状态和学情，并结合学习评估内容提出有针对性的建议;支持教师和学生异地同步交流自我反思和教学反思的结果;教学反思是一个持续的过程，它可以随时随地实现师生的更新。

四、未来个性化学习面临的挑战

虽然人工智能技术在个性化教学方面有了一定的成就，但在实际应用过程中还没有普及。这跟很多老师的思想观念跟不上时代的发展有关，还在用着自己的那一套模式，以教室和课本为中心，不能适应新的教学环境和教学理念。这是个性化学习面临的思想挑战。很多教师缺乏人工智能教学的相关知识和能力，在实际教学过程中不能很好结合AI进行教学。学生的注意力被新颖的图片或者动画吸引，教师不能将自己的教学方式与智能形式相融，不但浪费了教学资源，还导致教学效率降低。这种现象特别是在农村一些偏远地区比较常见，教师没有受过专业训练，对智能教学没有进行系统的学习，这是个性化学习在应用过程中面临的挑战。虽然人工智能技术推动了教育的改革，促進了个性化学习的发展，但是人工智能技术还未成熟，在很多方面仍然存在着许多问题。市场上很多智能教学机器还处于研发阶段，没有达到个性化学习预期的效果。人工智能技术需要大量教学数据和学生信息，但这些数据和信息又涉及个人隐私，各个平台或教育机构的数据都相互隔离，这是个性化学习在技术层面面临的挑战。

结语

随着时代的发展和科技的不断进步，技术变革学习方式、个性化学习已成为必然趋势。时代的发展要求教学方式发生改变，只有适应了时代发展的教学才能满足学生发展的需求，从而进一步促进时代的发展。个性化学习的效果不言而喻。本文论述了个性化学习、人工智能的概念及其研究现状，结合人工智能在教育中的典型应用形式，设计了基于智能学习系统的个性化学习应用路径。不可否认，人工智能技术的支撑和相应智能产品的设计与开发是支撑个性化学习应用路径完成和实现的重要保证。本研究希望能为人工智能在个性化学习中的应用提供一些建议。

参考文献：

[1]吴晓如，王政.人工智能教育应用的发展趋势与实践案例[J].现代教育术，2018，28（02）：5-11.

[2]李振，周东岱，王勇.“人工智能+”视域下的教育知识图谱：内涵、技术框架与应用研究[J].远程教育杂志，2019，37（04）：42-53.

[3]刘许燕.智慧课堂中师生关系变革研究[D].西南大学，2019.

[4]胡祖奎，张渝江.人工智能在教育中的应用[J].中国信息技术教育，2017（07）：94-96.

[5]华璐璐.人工智能促进教学变革研究[D].江苏师范大学，2018.

[6]李振，周东岱，董晓晓，黄雪娇.我国教育大数据的研究现状、问题与对策——基于CNKI学术期刊的内容分析[J].现代远距离教育，2019（01）：46-55.

[7]何克抗.促进个性化学习的理论、技术与方法——对美国《教育传播与技术研究手册（第四版）》的学习与思考之三[J].开放教育研究，2017，23（02）：13-21.

[8]吴丽华，冯建平，等.面向网络教育的个性化智能搜索引擎的设计与实现[J].中国远程教育，2007（7）：66-69.

[9]王子晗.浅析人工智能在教育领域中的应用[J].中国新通信，2018，20（22）：179.

[10]张坤颖，张家年.人工智能教育应用与研究中的新区、误区、盲区与禁区[J].远程教育杂志，2017，35（05）：54-63.

[11]丁紫钺.人工智能时代的高等教育变革研究[D].南京邮电大学，2020.