人工智能“走进”课堂助力精准个性化学习

人工智能“走进〞课堂助力精准个性化学习〔〕:

摘要：每个学生都有自己的学习特点，传统教学形式采用班级授课制。对于教师来说，想要满足教室里每个学生的需求是极其困难的，也难以顾及学生之间的个体差异。随着大数据与人工智能的开展，个性化精准教学成为可能。人工智能系统可以轻松适应每个学生的学习需求，根据学生的优缺点进展针对性的教学，为学生提供个性化学习效劳。本文将介绍人工智能如何进入课堂助力精准个性化学习。

关键词：人工智能；个性化学习；精准教学；智能辅导系统

本文引用格式：刘熔增，等.人工智能"走进";课堂助力精准个性化学习[J].教育现代化,2022,7(44):114-116.

IntroducingArtificialIntelligenceintotheClassroomtoEnhancePrecisionPersonalizedLearning

LIURong-zeng,CHENXia-fei,QIJing-jiao

(HenanUniversityofScienceandTechnology,LuoyangHenan)

Abstract:Eachstudenthashisownlearningcharacteristics,andthetraditionalteachingmodeladoptstheclassteachingsystem.Itisextremelydifficultforteacherstomeettheneedsofeverystudentintheclassroomandtakeindividualdifferencesamongstudentsintoaccount.Withthedevelopmentofbigdataandartificialintelligence,personalizedandpreciseteachingbeespossible.Artificialintelligencesystemcaneasilyadapttothelearningneedsofeachstudent,accordingtotheadvantagesanddisadvantagesofstudentsfortargetedteaching,toprovidepersonalizedlearningservicesforstudents.Thisarticlewillintroducehowartificialintelligenceenterstheclassroomtofacilitatepreciseandpersonalizedlearning.

Keywords:Artificialintelligence;Personalizedlearning;Preciseteaching;Intelligenttutoringsystem

一引言

在过去的几年里，一系列的硬件、软件和在线效劳成功地为课堂和教学方法带来了变革。但真正的颠覆式变革还没有到来。人工智能〔AI〕已经在越来越多的领域证明它可以带来过去无法想象的转变，它所支持的教育工具因其进步教育质量和改良传统教学方法的潜力而受到广泛关注【1】。随着越来越多的学生通过计算机承受教育，可以搜集有关其教育进度的数据，从而产生更加个性化的学习方案，同时帮助教师识别学生的问题所在。人工智能已经显现出可能永远改变学习过程的曙光，而学习过程是人类已经掌握的最古老的技能之一。

一位资深教师认为每一位教师都是一名出色的"医生";。他每天要花两到三个小时修改作业，他把这个过程描绘为"诊断";。他说："通过检查学生的家庭作业，我可以对他们掌握知识的情况有全面的理解。";但是，人工智能教育平台可以把这个耗时的检查过程交给"超级教师";，可以答复500万个问题的超强"大脑";。过去，教育要做到既有效率又有质量是很困难的。有了人工智能，我们就能做到。

二个性化学习

个性化学习是指根据每个学习者的需求，优化学习节奏和教学方法。学习者的需求不同，其学习目的、教学方法和教学内容(及其顺序)也存在差异。此外，在个性化学习中，学习活动是有意义的，并且与学习者有关，由他们的兴趣驱动并且通常是自发的【2】。

〔1〕为什么推崇个性化学习？

原因在于每个学生背景都是不同的，包括他们学习的方式。就像学生在选择大学时应该关注是否适宜一样，帮助学生分析实现学业目的的最正确方式时，是否适宜也很重要。个性化学习的前提是根据每个学生的学习需求，创立定制的课程和学习目的。

〔2〕如何施行个性化学习？

施行个性化学习的前提是理解学生及其教育背景、兴趣和学术目的。理解学生的需求有助于创造一种定制的体验。理解学生的背景和当前学术程度的核心要素是他们的考试成绩。在开始标准化考试辅导之前，学生在类似考试的条件下进展练习考试。通过分析，推荐与学生需求相关的备考或学术材料，并将其发送给学生和他们的导师开始辅导。根据学生在考试中的表现，导师将定制他们的学习策略和方法来匹配学生的现有知识程度。

假设将个性化学习视为一种理论，我们可以从认真研究课程设计开始，找出那些学生难以掌握的问题。这些问题因课程而异，因科目而异，因学生群体而异，因教师而异。对于学生来说，虽然在课程中最容易被遗漏的问题没有一个通用的答案，但还是有一些形式值得探究。

对于教师来说，想要知道如何满足教室里每个学生的需求是极其困难的。人工智能系统可以轻松适应每个学生的个人学习需求，并可以根据学生的优缺点进展针对性的教学，为教师提供有意义的工作，为学生提供更有意义的学习体验【3】。

三人工智能在课堂上的应用现状

人工智能(AI)被定义为开发基于信息技术的计算机系统或其他机器完成通常需要人类智能和逻辑推理的任务的才能。在某些情况下，人工智能独立于教师执行功能，而在另一些情况下，它有助于进步教学程度。基于人工智能的教育技术的应用包括以下几个方面：

〔1〕补充课堂教学

过去，学校采用一种放之四海而皆准的教学方法。但是学生学习的速度不同，进步的速度也不同。与此同时，教师经常发现很难确定和处理学生上课的教育需求，这正是人工智能要解决的问题【4】。

机器学习算法，一种从数据中搜集形式并提供见解和建议的程序，可以帮助教师找到他们教学中的空白，并指出学生在哪些方面需要努力学习。在线数学辅导平台"第三空间学习";(ThirdSpaceLearning)正在探究这一概念。"第三空间";利用从数百万节课中搜集的海量师生互动数据，启动了一个旨在发现积极教学形式的人工智能工程。该公司的目的是创立一个平台，提供实时反响，帮助在线导师更好地教学。例如，系统将检测学生对某个概念的反响是否遵循一种误解形式。通过向教师提供早期预警，该平台可以帮助预防将来的问题。

基于人工智能的辅导系统是另一个有趣的概念，它利用大数据和机器学习为学生提供个性化的补充指导。人工智能辅导系统将提供核心理论，并监控学生对评估问题的答复。反响使系统可以确定掌握该学科知识的最正确途径。基于人工智能的导师帮助学生采取有效的学习行为，如自我调节和自我解释。这些智能导师系统的一些值得注意的例子包括ThinksterMath和CarnegieLearning。斯坦福大学和华盛顿大学的结合工程也在开发人工智能驱动的辅导系统。这个新引擎利用强化学习来判断当前的课程是否可以让所有学生都学好，然后向人们提问以自我优化系统。斯坦福大学负责这项研究的助理计算机科学教授艾玛bull;布伦斯基尔解释说，这样的人机合作可以帮助学生使用我们还无法想象的方法来学习。

〔2〕强化版辅导系统

几乎和教室本身一样古老的做法是，学生从私人教师和同学那里获得帮助，以填补空白，补充课堂本身教授的内容。近年来，由于在线效劳，学生们可以从千里之外的同龄人那里得到帮助。如今，人工智能和机器学习为寻找远程帮助提供了便利。社交网络Brainly正在探究人工智能的力量，为数百万学生提供合作平台。Brainly首席研究员ErikChoi说，随着机器学习才能的进步，可以为学生提供个性化学习效劳。每个学生都可以获得信息，这将帮助他们找到自己独特的学习途径。在将来，这意味着学生将不必与他的30个同学以一样的速度学习同样的东西。相反，我们将可以深化研究学生在哪些方面遇到了困难，并为他们量身定制课程，帮助他们解决难题。智能辅导系统根据每个学生的需要定制学习材料、节奏、顺序和难度。此外，人工智能可以执行日常任务，如考勤、评分和生成测试问题等。

评分可以说是最乏味的教学任务之一，且占用了更多的时间。如今的机器已经如此先进，它们能做的远不止给考试打分那么简单；他们可以搜集学生表现的数据，甚至可以对论文等更抽象的评估进展评分。AI可以根据学生在评估中的表现来确定课程内容中的指导差异。例如，假设有相当比例的学生答错了一个问题，人工智能就可以把注意力集中在学生所遗漏的特定信息或概念上，从而让教育工作者有针对性地改良材料和方法。在这个大多数交流都是通过网络进展的时代，学生们对于在教师和同学面前问问题越来越犹豫不决。有了人工智能，学生们可以轻松地犯学习中必要的错误，并得到改良所需要的反响。

〔3〕创立定制的内容

传统教学使用的教科书、学生书籍和课程材料通常是为普通学生量身定做的，并大量印刷，供数百万学生使用。但并不是所有的教师和学校都有一样的教学风格。对于一个教师来说，很难满足班上每个学生的需求。人工智能系统却能根据每个学生的个人学习需求，提供针对性的教学，使学生获取更有意义的学习体验。如今，多亏有了人工智能，教师和学校将可以根据他们特定的课程和学生的需求来定制教科书和练习题。CTI公司是一家利用深度学习来创立定制教材的公司。当教师将教学大纲和教材导入CTI的引擎后，系统会读取和掌握这些内容，并发现新的形式。然后，这些算法利用所获得的知识，基于核心概念创立教科书和课堂材料。CTI正在使用该技术为中学和高等教育机构提供出版效劳。

四人工智能在课堂上的优缺点

尽管人工智能可以让世界变得更美妙，但它也有自己的问题【5】。研究人员尚未就基于人工智能的教学效果达成共识。关键术语的定义常常因研究而异，学术文献中既有支持人工智能教育价值的证据，也有反驳人工智能教育价值的证据。额外的研究可能有助于解决这个问题。

一些研究发现，在某些情况下使用基于人工智能的课堂技术是有好处的。2022年的一项meta分析得出的结论是，与传统课堂使用教科书教学相比，人工智能可以显著进步学生学习成果(如掌握力和记忆力)。然而，专家指出，由于在适应用户反响、修改核心标准或内容更改方面存在技术挑战，其课程相对死板。

人工智能技术有助于促进个性化学习(根据每个学生的需求量身定制教学)和混合式学习(将技术与面对面交流结合起来)。学校管理者希望这样的方法可以进步学生的学习成绩，减少学生群体之间的成绩差异。此外，还发现个性化学习可以进步学生的参与度、积极性和独立性。

基于人工智能的学习面临着重大的现实挑战。更大程度的学生独立性可能会让那些自律性较差或在家几乎得不到教育支持的孩子处于不利地位，这可能会加剧成绩差距。此外，调查显示，一些教师难以将他们从个性化学习工具获得的数据转化为可操作的教学，并花费过多的时间创立个性化的作业。此外，对于学生从基于人工智能的系统中学到的知识的保持性如何，以及在电脑上花费大量的课堂时间是否会减少学校的社交学习，也存在争议。

考虑到人工智能技术本钱效益的不确定性，在教育领域使用人工智能的预算影响尚不清楚。例如，人工智能的通用性和可扩展性可能会促使一些机构减少教学人员，转而选择人工智能。相比之下，人工智能可能会创造对教育专业人士的需求，这些人可以设计和施行个性化的学习方案。

教师准备。假设人工智能技术得到更广泛的应用，教师不仅要学习使用特定的产品，还要将一系列的人工智能技术整合到他们的课程中。由教师认证的大学和机构提供的准备工程可以提供这种培训。

五人工智能和教育的将来

个性化的学习可以为每个学生提供完全适宜他/她个人才能和需求的独特教育方式。这可以直接进步学生的积极性，减少他们辍学的可能性。它还可以让教师更好地理解每个学生的学习过程，使他们可以更有效地教学。?释放智力?论文首次提出终身学习伙伴概念。这些软件代理可以保存在云空间中，用户可以从多个终端访问，通过搜集用户数据，为他们的学习过程提供建议。终身学习伙伴成真之前，仍然有很长的路要走。但人工智能在教育领域的快速开展预示着一个光明的将来【6】。在将人工智能引入课堂的问题上，人们自然会有一些犹豫。然而，除了传递知识，教学还是一个复杂的社会互