AI时代下的课堂革新：个性化学习带来的教学变化

［摘 要］ 在人工智能兴起且飞速发展的时代，AI技术的应用虽然能够帮助教育者更好地为学生定制教学内容和方法，但是其在隐私问题、技术普及和教育资源不均等方面面临着挑战。在AI时代下，教育者需要积极探索个性化学习的方法，以更好地适应不断变化的学习环境，实现更有效的教学。教育改革不仅是必要的，更是可行的，学校要有信心在不断创新的教育模式中培养出更具创造力和适应力的未来人才。

［关键词］ 人工智能；高校课堂；个性化学习；影响

［基金项目］ 2023年度江苏省自然科学基金青年项目“垂直起降鸥翼变体无人机建模与智能变形控制方法研究”（BK2023560）

［作者简介］ 曹 瑞（1994—），女，河南商丘人，博士，扬州大学信息工程学院讲师，主要从事飞行控制、智能控制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）08-0016-04 ［收稿日期］ 2023-12-06

引言

在人工智能（artificial intelligence，AI）迅猛发展的时代，教育领域正在经历着前所未有的革新。AI技术的广泛应用正在重塑传统的教学模式，为学生和教育者提供了全新的可能性。本文将深入探讨AI时代下的课堂革新，着重关注个性化学习、虚拟实境以及数据驱动的教学变化，以期在这一新兴领域中发现未来教育的发展方向。

随着个性化学习理念的兴起，教育者正不断探索如何通过AI技术为每名学生提供定制化的学习体验［1］。个性化学习强调根据学生的兴趣、学习风格和进度制订教学计划，以更好地满足每名学生的需求。AI在推荐系统、个性化教材生成和智能辅导等方面的应用，为实现个性化学习提供了有力支持。然而，实施个性化学习面临着挑战，如数据隐私问题、教育资源不均衡等，因此需要综合考虑技术、伦理和社会等多方面因素［2］。虚拟实境技术是另一项在教育领域引起广泛关注的创新应用。通过模拟真实场景，虚拟实境为学生提供了沉浸式的学习体验，促使他们在安全的环境中进行探索和实践［3］。本文将探讨AI在教育中的应用，分析其对学生学习动机和成果的影响，同时探讨其在跨文化教育中的潜在应用。然而，人工智能技术的引入涉及硬件成本、技术更新以及师资培训等方面的挑战，需要综合考虑其可行性和可持续性［4］。

一、个性化学习的教育理念

在AI时代的教育领域，个性化学习作为一种引领未来的教育模式备受瞩目。个性化学习旨在根据学生的个体差异、学科需求和学习风格，为其提供定制化的学习体验，以最大限度地激发学生的学习兴趣，提高学习效果。个性化学习是一种基于学生独特需求和特征的教育方法，通过充分了解学生的学科水平、学习兴趣、学科偏好和学习速度等方面的信息，为每名学生量身定制教学内容和学习路径。个性化学习追求将教育从传统的“一刀切”模式转变为更具针对性和差异化的模式，以满足每名学生独特的学习需求［5］。

这一教育理念的核心原理包括：（1）差异化对待学生。个性化学习强调每名学生都是独一无二的，其学科水平和学习速度存在差异。教育者可以根据学生的个体差异调整教学内容的难度和深度，以确保每名学生都能在适当的水平上受到挑战和促进。（2）充分利用技术支持。个性化学习可以借助先进的技术手段，如人工智能、大数据分析等，实现对学生学习过程的全面监测和分析。这种技术支持使得个性化学习更为精准和有效，有助于提供更贴近学生需求的学科内容和教学资源。（3）强调自主学习和学科选择。个性化学习鼓励学生在学习过程中保持一定程度的自主性。学生可以根据自身兴趣和学科目标选择学习路径，从而更加投入学科学习中，提高学习动机和成果。（4）实时反馈和调整。通过不断收集和分析学生的学习数据，个性化学习系统能够实时提供反馈信息。教育者可以根据这些信息及时调整教学策略，以适应学生的学习进度和需求变化。个性化学习的这些原理共同构成了一个灵活且多样化的教育框架，有助于更好地满足学生的个性化学习需求，提高整体教育质量。

二、人工智能如何实现个性化学习

个性化学习的实现需要充分发挥人工智能技术的潜力，通过智能系统的支持，为学生提供定制化的学习体验。

（一）根据学生信息，AI技术灵活打造学生学习系统

在为学生定制学习系统时，推荐系统和个性化教材生成系统等AI技术发挥着至关重要的作用。推荐系统是个性化学习的关键组成部分之一，通过分析学生的兴趣爱好、学科水平等多维度数据，推荐系统可以为每名学生量身定制教育资源，包括教材、课程、视频等，这有助于学生更快地找到符合自己需求的学科内容，提高学习效率。例如，学生对历史学科表现出浓厚兴趣，推荐系统可以根据这一信息向其推荐与历史相关的深度阅读、在线课程或教育游戏，从而促进学生更深入地探索该领域。

通过自然语言处理和机器学习技术，个性化教材生成系统可以根据学生的学科水平和学科偏好，生成定制化的学习材料。这种定制化的教材能够更好地满足学生的学科需求，提供更贴近其理解水平的教学内容［6］。例如，个性化教材生成系统可以根据学生的数学水平，生成不同难度和深度的数学问题，以促进学生逐步提高数学能力。这种个性化生成的教材可以更好地适应学生的学习进程，使学生的学习过程更为高效和有趣。

除了上述两个方面外，AI技术还可以通过自适应学习路径规划，根据学生的学科水平和学科偏好，制定最适合其发展的学科学习路径。这种路径规划能够确保学生在学习过程中保持适度的挑战性，同时避免过于简单或过于复杂的学科内容，以提高学习效果。例如，一名学生的强项是英语写作，AI技术可以调整学生的学习路径，侧重提供更高级别的写作挑战，以更好地发展其专业技能。

在整个个性化学习的过程中，AI技术的应用不仅仅是为了提供更好的学科内容，更是为了通过科技手段深度了解学生的个体差异，使教育变得更加智能化和人性化［7］。

（二）根据学习成果和学习动机促进学生主动学习

个性化学习能够通过调整教学内容的难度和深度，确保学生在适当的水平上受到挑战，这有助于提高学生对学科知识的理解水平和掌握水平。根据学生的个体差异，系统可以为每名学生量身定制学科内容，使学习内容更加贴近学生的认知水平，从而提高学科成绩。另外，个性化学习系统可以实时监控学生的学习进展，并提供个性化反馈。这种实时地、有针对性地反馈有助于学生更好地发现自己的强项和薄弱点，进而调整学习策略，取得更好的学习成果。此外，通过个性化学习，学生能够找到符合自己兴趣和学科目标的学习路径，使学习变得更加有趣和有动力，学生更容易投入学习，从而提升其学科掌握的深度和广度［8］。

在学习动机方面，个性化学习强调学生的自主性和选择权，让学生参与学习过程中。个性化学习通过提供符合学生兴趣和需求的学科内容，激发了学生学习的兴趣。学生更愿意投入学习，因为他们感到学到的知识对他们的个人发展有实际意义。由于个性化学习是为了激发学生对学习的兴趣，因此更强调学生参与学习的主动性。学生能够自主选择学习内容、学习时间和学习方式，有助于培养其学习自主性。学生在有更多自主选择权的学习环境中更容易保持学习的动力和积极性。同时，个性化学习能够增强反馈动机，即学生能够通过个性化反馈看到自己的进步，从而更有信心和动力继续学习［9］。

（三）通过虚拟现实技术增强现实教学

虚拟现实（virtual reality，VR）技术是一种在计算机生成的数字环境中，通过专用的硬件设备让用户沉浸其中，提供逼真的感官体验。这项技术已经在各个领域取得了显著的进展，其中包括教育领域，为学生提供了全新的学习体验。虚拟现实技术的原理是模拟真实世界的感官体验，包括视觉、听觉、触觉等。通过戴在头部的虚拟现实头盔，用户可以看到计算机生成的三维环境，头部追踪技术能够实时调整视角，使用户身临其境。同时，虚拟现实可以通过震动反馈、手势识别等技术实现触觉和互动。

虚拟现实技术为科学教育提供了全新的可能性，即学生可以在虚拟实验室中进行各种实验，无需真实的实验设备。例如，通过VR技术，学生可以模拟化学反应、地理地形变化等，提高实验操作的安全性和可控性；学生还可以通过虚拟现实头盔回溯历史时期，亲身体验不同历史事件。这种沉浸式的学习方式有助于激发学生对历史学习的兴趣，提高对历史的理解。另外，针对中国学生学习外语时缺乏语言环境的问题，虚拟现实技术可以使学生沉浸在不同语境中，与虚拟人物进行真实场景下的语言交流，这种更为实际、情境化的语言学习方式，促进了学生语言沟通能力的提升。除此之外，针对具有特殊需求的职业，虚拟现实技术可以为学生提供相对安全的测试环境。例如，医学生可以通过虚拟手术模拟进行训练，飞行员可以进行虚拟飞行实战演练。这样的虚拟培训不仅安全高效，还能提高学生的专业技能。

虚拟现实技术的引入为学生提供了一种前所未有的沉浸式学习体验，创造了一个数字化的、逼真的学习环境，通过模拟真实场景，深度激发学生的感官体验，对学习产生积极的影响主要包括以下几个方面。

1.视觉沉浸。虚拟现实技术通过头戴式设备提供高分辨率的三维视觉效果，使学生仿佛置身于虚拟世界中，这种视觉沉浸能够激发学生的好奇心和主动性，提高他们对学科内容的兴趣。有研究指出，视觉沉浸可以提高学生对学习任务的专注度和投入感。

2.听觉和触觉沉浸。虚拟现实技术不仅限于视觉沉浸，还可以通过立体声音和触觉反馈加强学生的沉浸感。例如，在虚拟现实中进行语言学习时，学生可以听到虚拟场景中的语音，感受到虚拟环境中的触感。这种多感官的沉浸式体验有助于提高学生的学科理解效果和记忆效果。

3.互动体验。虚拟现实技术通过手势识别、头部追踪等技术，使学生能够在虚拟环境中进行真实的互动。这种互动体验促使学生更深层次地参与学习过程中，增强了他们对学科知识的理解。研究表明，沉浸式学习体验的互动性有助于提高学生的学科技能水平。

4.创造性思维和问题解决能力的培养。虚拟现实技术为学生提供了一个创新的学习平台，提高了他们运用创造性思维的能力和解决问题的能力。通过在虚拟环境中进行实验、探索，学生可以更好地理解抽象的概念，培养了解决实际问题的能力。

5.模拟真实场景的学习。虚拟现实技术能够为学生模拟真实场景，如实地参观古老城市、深入研究细胞结构等。这种模拟真实场景的学习使学生能够在安全的环境中获得实践经验，提高了他们的学科应用能力。

三、个性化学习的挑战

个性化学习作为一种创新的教育模式，虽然有望提高学生的学习成果和学习动机，但在实施过程中面临着一系列挑战。

（一）数据隐私和安全问题

个性化学习需要收集大量学生数据来提供个性化的教育服务，但这涉及学生隐私和数据安全的问题，学生和家长可能担心个人信息的泄露和滥用。

（二）教育资源不均衡

不同学校或地区的教育资源可能存在差异，导致个性化学习在某些地方难以充分实施。这也包括师资水平、技术设备和网络连接等方面的不平衡。

（三）技术基础设施不足

个性化学习依赖先进的技术基础设施，包括高性能的计算机系统、稳定的网络连接和先进的数据分析工具。部分学校或地区可能存在技术基础设施不足的问题。

（四）师资培训需求

教育者需要适应新的教学方法和技术工具，以充分发挥个性化学习的潜力。然而，师资培训可能成为一项挑战，因为它需要时间和资源。

（五）虚拟现实实现问题

虚拟现实内容的设计需要考虑不同文化的适应性，以避免误导或冒犯学生。同时，教学设计要充分考虑文化差异，确保虚拟现实在不同文化背景下能够有效传递教育信息。

针对上述挑战，本文考虑了如下解决方案。首先，针对数据隐私和安全问题，学校和教育机构应制定明确的数据隐私政策，确保学生数据的安全和合法使用。采用加密技术、匿名化处理等手段，最大程度地保护学生的隐私。其次，面向教育资源不均衡的问题，政府和相关教育机构可以采取相应措施，确保不同学校和地区的教育资源更加均衡。这可能包括提供额外的资金、培训更多的教育工作者，以及向偏远地区提供更好的技术支持。再次，考虑技术基础设施不足问题，政府和教育机构可以加大对技术基础设施的投资，确保学校有足够的计算机设备、稳定的网络连接和高效的数据存储系统。最后，对于师资培训需求问题，学校和教育机构应提供定期的师资培训，使教育者能够掌握个性化学习的最新理念和技术。可以通过专业发展课程、研讨会和在线培训等形式实现。此外，教育机构可以建立跨学科的合作团队，包括教育专家、技术人员和数据科学家等，共同推动个性化学习的实施，也有助于充分发挥不同领域的专业能力。