人工智能技術(shù)支持的個性化學(xué)習(xí)路徑研究

　　摘 要: 隨著時代的發(fā)展和社會的進(jìn)步，現(xiàn)代社會對人才質(zhì)量和數(shù)量的要求發(fā)生變化，對創(chuàng)新型人才有著迫切的需求。實施個性化學(xué)習(xí)對培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重大意義。但是在傳統(tǒng)的課堂上教師普遍使用大班授課模式，很難滿足每個學(xué)生的需求，也很難實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。人工智能在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，極大地拓展了教學(xué)空間和實踐空間，給教育帶來了深刻的變革。本文闡釋了人工智能和個性化學(xué)習(xí)的概念，將傳統(tǒng)的個性化學(xué)習(xí)和基于人工智能技術(shù)的個性化學(xué)習(xí)進(jìn)行了對比分析，并對前人在個性化學(xué)習(xí)領(lǐng)域的研究進(jìn)行分析后，設(shè)計了人工智能促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)的方法路徑，最后對未來個性化學(xué)習(xí)的發(fā)展進(jìn)行了展望并指出當(dāng)前個性化學(xué)習(xí)所面臨的諸多挑戰(zhàn)，以期為個性化學(xué)習(xí)的研究與實踐提供一定的參考。

　　關(guān)鍵詞: 人工智能; 個性化學(xué)習(xí); 人才培養(yǎng); 學(xué)生發(fā)展

　　陸慧英; 承孝敏 科技風(fēng) 2022-01-24

　　21 世紀(jì)是一個信息化時代，新時代的發(fā)展需要創(chuàng)新型人才，過去傳統(tǒng)的教學(xué)模式已不再滿足教育的需求，新時代的學(xué)習(xí)應(yīng)該是以學(xué)習(xí)者為中心以技術(shù)為驅(qū)動的個性化學(xué)習(xí)，個性化學(xué)習(xí)是時代進(jìn)步和教育改革的必然產(chǎn)物。每個人，無論是小孩還是大人，都有其獨特的思維方式和學(xué)習(xí)方式。傳統(tǒng)課堂中教師很難根據(jù)不同學(xué)生的需求制訂不同的教學(xué)計劃，個性化學(xué)習(xí)難以實現(xiàn)，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，我們的學(xué)習(xí)、工作和生活都發(fā)生了巨大的改變，個性化學(xué)習(xí)也得以實現(xiàn)。隨著越來越多的學(xué)習(xí)者通過人工智能技術(shù)接受教育，通過分析教育進(jìn)度的數(shù)據(jù)產(chǎn)生個性化的學(xué)習(xí)計劃，從而培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新性人才。

　　一、基于人工智能的個性化學(xué)習(xí)概念

　　( 一) 人工智能的概念

　　人工智能，簡稱 AI。它是一門模擬人類思維，拓展人類理論和技術(shù)的新興學(xué)科。它的價值在于制造出能夠幫助人類思維做出選擇和反應(yīng)的智能機(jī)器。人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域分布非常廣泛，主要分為自然語言處理、圖像識別、語言識別、專家系統(tǒng)以及交叉領(lǐng)域等五個領(lǐng)域。人工智能可以模擬人類的思維方式和解決問題的過程，它不等同于人類智能，但它可以像人類一樣思考甚至超越人類的智能。人工智能技術(shù)實現(xiàn)了人類對未來生活的美好憧憬，逐漸走進(jìn)每個人的工作和生活，正在悄然為我們建設(shè)一個更美好的世界。隨著研究的深入，人工智能將引領(lǐng)新時代高科技的發(fā)展，創(chuàng)造新的奇跡。教育在人工智能領(lǐng)域中的應(yīng)用至關(guān)重要，人工智能將驅(qū)動未來教育的改革和發(fā)展，教育為新時代培養(yǎng)創(chuàng)新型人才更能推進(jìn)人工智能的發(fā)展。在教育產(chǎn)業(yè)中人工智能的應(yīng)用受到了社會的廣泛關(guān)注，并被提升到國家戰(zhàn)略高度。人工智能技術(shù)在未來教育行業(yè)中的機(jī)遇和挑戰(zhàn)已成為高校和科研機(jī)構(gòu)的重要研究課題。一些科研院所和人工智能企業(yè)在一些領(lǐng)域率先垂范，擁有較為成熟的技術(shù)支持。

　　( 二) 個性化學(xué)習(xí)的概念及新趨勢

　　1.個性化學(xué)習(xí)的概念

　　國外學(xué)者將個性化學(xué)習(xí)定義為: 根據(jù)學(xué)習(xí)者不同的知識水平、個性偏好、情感動機(jī)等信息，滿足學(xué)習(xí)者的真實需求，激勵和促進(jìn)學(xué)習(xí)，為終身學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。國內(nèi)趙學(xué)孔等人認(rèn)為個性化學(xué)習(xí)的內(nèi)涵是針對不同的學(xué)習(xí)個體，制定出滿足每個個體不同需求的學(xué)習(xí)方法。這些定義雖然有不同的視角，但都強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的個體差異和個體需求。因此，結(jié)合其他學(xué)者的觀點，個性化學(xué)習(xí)是一種綜合考慮學(xué)習(xí)者特點和學(xué)習(xí)環(huán)境因素，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者發(fā)揮潛能，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者個性特征為目的的學(xué)習(xí)理念，通過對最新技術(shù)的學(xué)術(shù)水平和發(fā)展?jié)摿Φ母櫍O(shè)計和推薦最適合學(xué)生學(xué)習(xí)需求的方法、途徑和資源。

　　2.個性化學(xué)習(xí)的新趨勢

　　教育部以及各地教育信息化中心發(fā)布的文件中都指出要實施個性化學(xué)習(xí)。提倡在教學(xué)過程中要尊重教育規(guī)律和學(xué)生發(fā)展的規(guī)律，要提供給每一個學(xué)習(xí)者個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境和服務(wù)，使每一個學(xué)生都積極主動的學(xué)習(xí)和發(fā)展。隨著個性化人才培養(yǎng)相關(guān)政策文件的發(fā)布，很多地區(qū)個性化學(xué)習(xí)的實施也相繼得以推進(jìn)，在部分地區(qū)取得了相當(dāng)大的成果。在未來環(huán)境下，教學(xué)方法的改革已成為必然趨勢，技術(shù)是個性化教育教學(xué)的重要支撐。技術(shù)的加持會使教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式實現(xiàn)巨大飛躍，對個性化學(xué)習(xí)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　( 三) 基于人工智能技術(shù)的個性化學(xué)習(xí)

　　傳統(tǒng)的課堂以知識講授為主，且以整體學(xué)生為課程設(shè)計對象，教學(xué)形式單一。即使運用了多媒體課件或視頻、音頻也僅僅是信息的單向傳輸，課堂仍然是以教師為核心，并不能實現(xiàn)理想的學(xué)習(xí)效果; 人工智能支持下的個性化學(xué)習(xí)是富有創(chuàng)造性和個人特色的。兩者在概念、步驟等方面都存在很大差異。具體內(nèi)容如表 1 所示。

　　二、人工智能在個性化學(xué)習(xí)中的研究現(xiàn)狀

　　由表 1 可知，人工智能支持下的個性化學(xué)習(xí)比傳統(tǒng)的個性化學(xué)習(xí)更符合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。基于人工智能技術(shù)的個性化學(xué)習(xí)研究起步較晚，筆者在 CNKI 上以“個性化學(xué)習(xí)”“人工智能”為主題詞進(jìn)行論文搜索，結(jié)果見下圖。根據(jù)上圖所示的論文發(fā)表年度趨勢，近 8 年相關(guān)研究文獻(xiàn)逐年增加，2016 年之后國內(nèi)個性化學(xué)習(xí)的研究進(jìn)入快速上升期。近年來，隨著信息化相關(guān)文件的印發(fā)以及國家人工智能戰(zhàn)略地位的確立，基于人工智能的個性化學(xué)習(xí)研究將持續(xù)增長。一些專家和學(xué)者在教育人工智能系統(tǒng)進(jìn)行了研究，這些系統(tǒng)集成了人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。為我們在人工智能促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)領(lǐng)域提供了有益借鑒和參考。牟志佳設(shè)計了一個支持個性化學(xué)習(xí)的教育云服務(wù)平臺，希望通過該平臺實現(xiàn)學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)和精準(zhǔn)化教學(xué)，為學(xué)習(xí)者提供支持個性化學(xué)習(xí)的優(yōu)質(zhì)教育服務(wù)系統(tǒng); 吳麗華等人基于人工智能技術(shù)設(shè)計了個性化的智能搜索引擎，為個性化學(xué)習(xí)提供了有效的技術(shù)方法; 顧倩頤指出，通過人工智能技術(shù)將海量學(xué)習(xí)資源的關(guān)鍵要素分離出來，結(jié)合知識點建立知識模型，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)收集學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，智能分析學(xué)生對知識點的掌握情況，根據(jù)學(xué)生學(xué)情定制個性化的學(xué)習(xí)任務(wù)和計劃，以支持個性化學(xué)習(xí)服務(wù)的發(fā)展; 王平等人論述了智能學(xué)習(xí)助手的特點以及對教育產(chǎn)生的影響，并在此前提下分析了智能個人助手對個性化學(xué)習(xí)的有效支撐。

　　三、個性化學(xué)習(xí)的路徑設(shè)計

　　過去教學(xué)過程更重視教師的教，重點還是以教師為中心，忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主人翁角色。但是個性化學(xué)習(xí)應(yīng)以學(xué)生為主體，學(xué)生才是課堂和學(xué)習(xí)的主角，他們是獨立的個體有自己獨立的思想。他們有權(quán)利選擇自己的學(xué)習(xí)方式，并且要尊重他們作出自己的分析和判斷。在學(xué)習(xí)的過程中，幫助他們建立一套適合他們的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)模式。因此，從學(xué)生的角度出發(fā)，個性化學(xué)習(xí)需要注意以下幾點:

　　( 1) 讓學(xué)生加入教學(xué)設(shè)計的過程中來，參與個性化學(xué)習(xí)的設(shè)計; ( 2) 允許學(xué)生對設(shè)計的每一步提出意見或建議; ( 3) 提供多種能夠讓學(xué)生參與到教學(xué)設(shè)計中來的方式方法，鼓勵學(xué)生積極主動的加入個性化學(xué)習(xí)的設(shè)計。 ( 4) 在學(xué)習(xí)的過程中教師還應(yīng)該引導(dǎo)總結(jié)和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)規(guī)律。

　　在人工智能環(huán)境的支持下，結(jié)合學(xué)生發(fā)展規(guī)律和學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的特點，從學(xué)生的角度出發(fā)設(shè)計個性化學(xué)習(xí)的方法路徑。路徑分為六個部分，以下是每個部分的具體內(nèi)容。

　　( 1) 建立學(xué)生檔案。在智能系統(tǒng)的支持下，收集存儲學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并建立學(xué)生的個人檔案，能夠進(jìn)行實時更新。智能系統(tǒng)還能根據(jù)檔案信息對學(xué)生進(jìn)行特征分析，幫助教師快速獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)需求; 學(xué)生與老師討論交流且經(jīng)過老師同意后可對檔案內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和修改，完善個人檔案信息，使個人檔案發(fā)揮最大效能。

　　( 2) 學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計。該路徑下智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以結(jié)合學(xué)生在每個階段的學(xué)習(xí)內(nèi)容與檔案中的信息，動態(tài)調(diào)整不同學(xué)習(xí)階段下學(xué)習(xí)目標(biāo)的內(nèi)容; 教師和學(xué)生可以在不同的地點實現(xiàn)同步討論，智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)將討論內(nèi)容整合，最終完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立; 在學(xué)習(xí)目標(biāo)確定后還可在師生的共同協(xié)商下進(jìn)行人為的修改和完善。

　　( 3) 任務(wù)設(shè)計。智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以參考前面提供的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)生檔案信息以及學(xué)習(xí)課程內(nèi)容設(shè)計課前預(yù)習(xí)、課堂中需要重點掌握的知識和難點知識，布置個性化的課后作業(yè)。實現(xiàn)教師和學(xué)生之間的異地同步交流，教師和學(xué)生可以對學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)進(jìn)度提出個人建議和意見，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計; 學(xué)習(xí)任務(wù)制定后，也可以由師生協(xié)商一致進(jìn)行修改和改進(jìn)。

　　( 4) 智能推送學(xué)習(xí)資源。根據(jù)個人學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)任務(wù)智能推送資源; 教師和學(xué)生也可以參與資源的開發(fā)和選擇; 它支持師生實時線上交流，完成學(xué)習(xí)資源和工具的選擇; 資源和工具準(zhǔn)備好后，可以根據(jù)實際情況師生達(dá)成共識后進(jìn)行修改。

　　( 5) 學(xué)習(xí)評估設(shè)計。根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行動態(tài)的實時評價; 教師和學(xué)生可以參與對個人學(xué)習(xí)成績的評價; 實現(xiàn)了教師和學(xué)生的異地同步交流，最終得到評價結(jié)果; 評價結(jié)束后，經(jīng)師生協(xié)商一致，可對評價結(jié)果進(jìn)行修改。

　　( 6) 教、學(xué)反思。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑和學(xué)習(xí)評價提出個性化的學(xué)習(xí)反思和教學(xué)反思; 學(xué)生可以在系統(tǒng)中記錄自己學(xué)習(xí)過程中的不足和做得比較好的地方，智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以幫助學(xué)生實時地了解和分析學(xué)生的狀態(tài)和學(xué)情，并結(jié)合學(xué)習(xí)評估內(nèi)容提出有針對性的建議; 支持教師和學(xué)生異地同步交流自我反思和教學(xué)反思的結(jié)果; 教學(xué)反思是一個持續(xù)的過程，它可以隨時隨地實現(xiàn)師生的更新。

　　四、未來個性化學(xué)習(xí)面臨的挑戰(zhàn)

　　雖然人工智能技術(shù)在個性化教學(xué)方面有了一定的成就，但在實際應(yīng)用過程中還沒有普及。這跟很多老師的思想觀念跟不上時代的發(fā)展有關(guān)，還在用著自己的那一套模式，以教室和課本為中心，不能適應(yīng)新的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)理念。這是個性化學(xué)習(xí)面臨的思想挑戰(zhàn)。很多教師缺乏人工智能教學(xué)的相關(guān)知識和能力，在實際教學(xué)過程中不能很好結(jié)合 AI 進(jìn)行教學(xué)。學(xué)生的注意力被新穎的圖片或者動畫吸引，教師不能將自己的教學(xué)方式與智能形式相融，不但浪費了教學(xué)資源，還導(dǎo)致教學(xué)效率降低。這種現(xiàn)象特別是在農(nóng)村一些偏遠(yuǎn)地區(qū)比較常見，教師沒有受過專業(yè)訓(xùn)練，對智能教學(xué)沒有進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這是個性化學(xué)習(xí)在應(yīng)用過程中面臨的挑戰(zhàn)。雖然人工智能技術(shù)推動了教育的改革，促進(jìn)了個性化學(xué)習(xí)的發(fā)展，但是人工智能技術(shù)還未成熟，在很多方面仍然存在著許多問題。市場上很多智能教學(xué)機(jī)器還處于研發(fā)階段，沒有達(dá)到個性化學(xué)習(xí)預(yù)期的效果。人工智能技術(shù)需要大量教學(xué)數(shù)據(jù)和學(xué)生信息，但這些數(shù)據(jù)和信息又涉及個人隱私，各個平臺或教育機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)都相互隔離，這是個性化學(xué)習(xí)在技術(shù)層面面臨的挑戰(zhàn)。

　　結(jié)語

　　隨著時代的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，技術(shù)變革學(xué)習(xí)方式、個性化學(xué)習(xí)已成為必然趨勢。時代的發(fā)展要求教學(xué)方式發(fā)生改變，只有適應(yīng)了時代發(fā)展的教學(xué)才能滿足學(xué)生發(fā)展的需求，從而進(jìn)一步促進(jìn)時代的發(fā)展。個性化學(xué)習(xí)的效果不言而喻。本文論述了個性化學(xué)習(xí)、人工智能的概念及其研究現(xiàn)狀，結(jié)合人工智能在教育中的典型應(yīng)用形式，設(shè)計了基于智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的個性化學(xué)習(xí)應(yīng)用路徑。不可否認(rèn)，人工智能技術(shù)的支撐和相應(yīng)智能產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)是支撐個性化學(xué)習(xí)應(yīng)用路徑完成和實現(xiàn)的重要保證。本研究希望能為人工智能在個性化學(xué)習(xí)中的應(yīng)用提供一些建議。