AI時代下的課堂革新：個性化學習帶來的教學變化

［摘 要］ 在人工智能興起且飛速發展的時代，AI技術的應用雖然能夠幫助教育者更好地為學生定制教學內容和方法，但是其在隱私問題、技術普及和教育資源不均等方面面臨著挑戰。在AI時代下，教育者需要積極探索個性化學習的方法，以更好地適應不斷變化的學習環境，實現更有效的教學。教育改革不僅是必要的，更是可行的，學校要有信心在不斷創新的教育模式中培養出更具創造力和適應力的未來人才。

［關鍵詞］ 人工智能；高校課堂；個性化學習；影響

［基金項目］ 2023年度江蘇省自然科學基金青年項目“垂直起降鷗翼變體無人機建模與智能變形控制方法研究”（BK2023560）

［作者簡介］ 曹 瑞（1994—），女，河南商丘人，博士，揚州大學信息工程學院講師，主要從事飛行控制、智能控制研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2025）08-0016-04 ［收稿日期］ 2023-12-06

引言

在人工智能（artificial intelligence，AI）迅猛發展的時代，教育領域正在經歷著前所未有的革新。AI技術的廣泛應用正在重塑傳統的教學模式，為學生和教育者提供了全新的可能性。本文將深入探討AI時代下的課堂革新，著重關注個性化學習、虛擬實境以及數據驅動的教學變化，以期在這一新興領域中發現未來教育的發展方向。

隨著個性化學習理念的興起，教育者正不斷探索如何通過AI技術為每名學生提供定制化的學習體驗［1］。個性化學習強調根據學生的興趣、學習風格和進度制訂教學計劃，以更好地滿足每名學生的需求。AI在推薦系統、個性化教材生成和智能輔導等方面的應用，為實現個性化學習提供了有力支持。然而，實施個性化學習面臨著挑戰，如數據隱私問題、教育資源不均衡等，因此需要綜合考慮技術、倫理和社會等多方面因素［2］。虛擬實境技術是另一項在教育領域引起廣泛關注的創新應用。通過模擬真實場景，虛擬實境為學生提供了沉浸式的學習體驗，促使他們在安全的環境中進行探索和實踐［3］。本文將探討AI在教育中的應用，分析其對學生學習動機和成果的影響，同時探討其在跨文化教育中的潛在應用。然而，人工智能技術的引入涉及硬件成本、技術更新以及師資培訓等方面的挑戰，需要綜合考慮其可行性和可持續性［4］。

一、個性化學習的教育理念

在AI時代的教育領域，個性化學習作為一種引領未來的教育模式備受矚目。個性化學習旨在根據學生的個體差異、學科需求和學習風格，為其提供定制化的學習體驗，以最大限度地激發學生的學習興趣，提高學習效果。個性化學習是一種基于學生獨特需求和特征的教育方法，通過充分了解學生的學科水平、學習興趣、學科偏好和學習速度等方面的信息，為每名學生量身定制教學內容和學習路徑。個性化學習追求將教育從傳統的“一刀切”模式轉變為更具針對性和差異化的模式，以滿足每名學生獨特的學習需求［5］。

這一教育理念的核心原理包括：（1）差異化對待學生。個性化學習強調每名學生都是獨一無二的，其學科水平和學習速度存在差異。教育者可以根據學生的個體差異調整教學內容的難度和深度，以確保每名學生都能在適當的水平上受到挑戰和促進。（2）充分利用技術支持。個性化學習可以借助先進的技術手段，如人工智能、大數據分析等，實現對學生學習過程的全面監測和分析。這種技術支持使得個性化學習更為精準和有效，有助于提供更貼近學生需求的學科內容和教學資源。（3）強調自主學習和學科選擇。個性化學習鼓勵學生在學習過程中保持一定程度的自主性。學生可以根據自身興趣和學科目標選擇學習路徑，從而更加投入學科學習中，提高學習動機和成果。（4）實時反饋和調整。通過不斷收集和分析學生的學習數據，個性化學習系統能夠實時提供反饋信息。教育者可以根據這些信息及時調整教學策略，以適應學生的學習進度和需求變化。個性化學習的這些原理共同構成了一個靈活且多樣化的教育框架，有助于更好地滿足學生的個性化學習需求，提高整體教育質量。

二、人工智能如何實現個性化學習

個性化學習的實現需要充分發揮人工智能技術的潛力，通過智能系統的支持，為學生提供定制化的學習體驗。

（一）根據學生信息，AI技術靈活打造學生學習系統

在為學生定制學習系統時，推薦系統和個性化教材生成系統等AI技術發揮著至關重要的作用。推薦系統是個性化學習的關鍵組成部分之一，通過分析學生的興趣愛好、學科水平等多維度數據，推薦系統可以為每名學生量身定制教育資源，包括教材、課程、視頻等，這有助于學生更快地找到符合自己需求的學科內容，提高學習效率。例如，學生對歷史學科表現出濃厚興趣，推薦系統可以根據這一信息向其推薦與歷史相關的深度閱讀、在線課程或教育游戲，從而促進學生更深入地探索該領域。

通過自然語言處理和機器學習技術，個性化教材生成系統可以根據學生的學科水平和學科偏好，生成定制化的學習材料。這種定制化的教材能夠更好地滿足學生的學科需求，提供更貼近其理解水平的教學內容［6］。例如，個性化教材生成系統可以根據學生的數學水平，生成不同難度和深度的數學問題，以促進學生逐步提高數學能力。這種個性化生成的教材可以更好地適應學生的學習進程，使學生的學習過程更為高效和有趣。

除了上述兩個方面外，AI技術還可以通過自適應學習路徑規劃，根據學生的學科水平和學科偏好，制定最適合其發展的學科學習路徑。這種路徑規劃能夠確保學生在學習過程中保持適度的挑戰性，同時避免過于簡單或過于復雜的學科內容，以提高學習效果。例如，一名學生的強項是英語寫作，AI技術可以調整學生的學習路徑，側重提供更高級別的寫作挑戰，以更好地發展其專業技能。

在整個個性化學習的過程中，AI技術的應用不僅僅是為了提供更好的學科內容，更是為了通過科技手段深度了解學生的個體差異，使教育變得更加智能化和人性化［7］。

（二）根據學習成果和學習動機促進學生主動學習

個性化學習能夠通過調整教學內容的難度和深度，確保學生在適當的水平上受到挑戰，這有助于提高學生對學科知識的理解水平和掌握水平。根據學生的個體差異，系統可以為每名學生量身定制學科內容，使學習內容更加貼近學生的認知水平，從而提高學科成績。另外，個性化學習系統可以實時監控學生的學習進展，并提供個性化反饋。這種實時地、有針對性地反饋有助于學生更好地發現自己的強項和薄弱點，進而調整學習策略，取得更好的學習成果。此外，通過個性化學習，學生能夠找到符合自己興趣和學科目標的學習路徑，使學習變得更加有趣和有動力，學生更容易投入學習，從而提升其學科掌握的深度和廣度［8］。

在學習動機方面，個性化學習強調學生的自主性和選擇權，讓學生參與學習過程中。個性化學習通過提供符合學生興趣和需求的學科內容，激發了學生學習的興趣。學生更愿意投入學習，因為他們感到學到的知識對他們的個人發展有實際意義。由于個性化學習是為了激發學生對學習的興趣，因此更強調學生參與學習的主動性。學生能夠自主選擇學習內容、學習時間和學習方式，有助于培養其學習自主性。學生在有更多自主選擇權的學習環境中更容易保持學習的動力和積極性。同時，個性化學習能夠增強反饋動機，即學生能夠通過個性化反饋看到自己的進步，從而更有信心和動力繼續學習［9］。

（三）通過虛擬現實技術增強現實教學

虛擬現實（virtual reality，VR）技術是一種在計算機生成的數字環境中，通過專用的硬件設備讓用戶沉浸其中，提供逼真的感官體驗。這項技術已經在各個領域取得了顯著的進展，其中包括教育領域，為學生提供了全新的學習體驗。虛擬現實技術的原理是模擬真實世界的感官體驗，包括視覺、聽覺、觸覺等。通過戴在頭部的虛擬現實頭盔，用戶可以看到計算機生成的三維環境，頭部追蹤技術能夠實時調整視角，使用戶身臨其境。同時，虛擬現實可以通過震動反饋、手勢識別等技術實現觸覺和互動。

虛擬現實技術為科學教育提供了全新的可能性，即學生可以在虛擬實驗室中進行各種實驗，無需真實的實驗設備。例如，通過VR技術，學生可以模擬化學反應、地理地形變化等，提高實驗操作的安全性和可控性；學生還可以通過虛擬現實頭盔回溯歷史時期，親身體驗不同歷史事件。這種沉浸式的學習方式有助于激發學生對歷史學習的興趣，提高對歷史的理解。另外，針對中國學生學習外語時缺乏語言環境的問題，虛擬現實技術可以使學生沉浸在不同語境中，與虛擬人物進行真實場景下的語言交流，這種更為實際、情境化的語言學習方式，促進了學生語言溝通能力的提升。除此之外，針對具有特殊需求的職業，虛擬現實技術可以為學生提供相對安全的測試環境。例如，醫學生可以通過虛擬手術模擬進行訓練，飛行員可以進行虛擬飛行實戰演練。這樣的虛擬培訓不僅安全高效，還能提高學生的專業技能。

虛擬現實技術的引入為學生提供了一種前所未有的沉浸式學習體驗，創造了一個數字化的、逼真的學習環境，通過模擬真實場景，深度激發學生的感官體驗，對學習產生積極的影響主要包括以下幾個方面。

1.視覺沉浸。虛擬現實技術通過頭戴式設備提供高分辨率的三維視覺效果，使學生仿佛置身于虛擬世界中，這種視覺沉浸能夠激發學生的好奇心和主動性，提高他們對學科內容的興趣。有研究指出，視覺沉浸可以提高學生對學習任務的專注度和投入感。

2.聽覺和觸覺沉浸。虛擬現實技術不僅限于視覺沉浸，還可以通過立體聲音和觸覺反饋加強學生的沉浸感。例如，在虛擬現實中進行語言學習時，學生可以聽到虛擬場景中的語音，感受到虛擬環境中的觸感。這種多感官的沉浸式體驗有助于提高學生的學科理解效果和記憶效果。

3.互動體驗。虛擬現實技術通過手勢識別、頭部追蹤等技術，使學生能夠在虛擬環境中進行真實的互動。這種互動體驗促使學生更深層次地參與學習過程中，增強了他們對學科知識的理解。研究表明，沉浸式學習體驗的互動性有助于提高學生的學科技能水平。

4.創造性思維和問題解決能力的培養。虛擬現實技術為學生提供了一個創新的學習平臺，提高了他們運用創造性思維的能力和解決問題的能力。通過在虛擬環境中進行實驗、探索，學生可以更好地理解抽象的概念，培養了解決實際問題的能力。

5.模擬真實場景的學習。虛擬現實技術能夠為學生模擬真實場景，如實地參觀古老城市、深入研究細胞結構等。這種模擬真實場景的學習使學生能夠在安全的環境中獲得實踐經驗，提高了他們的學科應用能力。

三、個性化學習的挑戰

個性化學習作為一種創新的教育模式，雖然有望提高學生的學習成果和學習動機，但在實施過程中面臨著一系列挑戰。

（一）數據隱私和安全問題

個性化學習需要收集大量學生數據來提供個性化的教育服務，但這涉及學生隱私和數據安全的問題，學生和家長可能擔心個人信息的泄露和濫用。

（二）教育資源不均衡

不同學校或地區的教育資源可能存在差異，導致個性化學習在某些地方難以充分實施。這也包括師資水平、技術設備和網絡連接等方面的不平衡。

（三）技術基礎設施不足

個性化學習依賴先進的技術基礎設施，包括高性能的計算機系統、穩定的網絡連接和先進的數據分析工具。部分學校或地區可能存在技術基礎設施不足的問題。

（四）師資培訓需求

教育者需要適應新的教學方法和技術工具，以充分發揮個性化學習的潛力。然而，師資培訓可能成為一項挑戰，因為它需要時間和資源。

（五）虛擬現實實現問題

虛擬現實內容的設計需要考慮不同文化的適應性，以避免誤導或冒犯學生。同時，教學設計要充分考慮文化差異，確保虛擬現實在不同文化背景下能夠有效傳遞教育信息。

針對上述挑戰，本文考慮了如下解決方案。首先，針對數據隱私和安全問題，學校和教育機構應制定明確的數據隱私政策，確保學生數據的安全和合法使用。采用加密技術、匿名化處理等手段，最大程度地保護學生的隱私。其次，面向教育資源不均衡的問題，政府和相關教育機構可以采取相應措施，確保不同學校和地區的教育資源更加均衡。這可能包括提供額外的資金、培訓更多的教育工作者，以及向偏遠地區提供更好的技術支持。再次，考慮技術基礎設施不足問題，政府和教育機構可以加大對技術基礎設施的投資，確保學校有足夠的計算機設備、穩定的網絡連接和高效的數據存儲系統。最后，對于師資培訓需求問題，學校和教育機構應提供定期的師資培訓，使教育者能夠掌握個性化學習的最新理念和技術。可以通過專業發展課程、研討會和在線培訓等形式實現。此外，教育機構可以建立跨學科的合作團隊，包括教育專家、技術人員和數據科學家等，共同推動個性化學習的實施，也有助于充分發揮不同領域的專業能力。

綜上所述，未來教育將更加注重整合各種創新技術，為學生提供更為全面和個性化的學習體驗。個性化學習、虛擬現實技術和數據驅動教學的有機結合將成為未來教育的主流模式，推動教育向更加靈活、創新和高效的方向發展。教育不再是“一刀切”的模式，而是更加關注個體差異，為每名學生量身定制最適合的學習方法。

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Classroom Innovation in the AI Era： Teaching Revolution via Individualized Learning

CAO Rui

（College of Information Engineering， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225127， China）

Abstract： In the era of the rise and rapid development of Artificial Intelligence （AI）， the application of AI technology， while assisting educators in better tailoring teaching content and methods for students， also faces challenges in terms of privacy issues， technology accessibility， and unequal distribution of educational resources. In the age of AI， educators need to actively explore methods of personalized learning to better adapt to the constantly changing learning environment and achieve more effective teaching. Education reform is not only necessary， but also feasible which will help cultivate more innovative and resilient future talents in the constantly innovative education model.

Key words： artificial intelligence; classrooms in colleges and universities; individualized learning; effects