基于AI的适应性学习系统设计与实证研究

随着科技的飞速发展，教育科技市场正迎来前所未有的增长。相关数据显示，2023 年全球教育科技市场规模已突破 1500 亿美元大关，这一数字不仅彰显了教育科技领域的巨大潜力，也表明了人工智能正以惊人的速度重塑学习方式 [1]。当前，传统的教育模式因其一刀切的教学方式，已难以满足学生多元化、个性化的学习需求 [2]。而在人工智能技术的推动下，教育领域正站在一个全新的破局点上。研究基于AI 的适应性学习系统，能够精准捕捉学生的学习特点和需求，提供量身定制的学习方案，创新学习方式。

1 基于AI 的适应性学习系统设计

1.1 设计目的

通过适应性学习系统自身的领域知识库、用户特征库和专家库为学习者提供个性化的学习资源。系统关键是学习资源与学习者本身的学习能力、学习需求相匹配，推荐技术的应用能够让学习者将要学习的知识与原有的知识实现主动、快速衔接，帮助学习者发现所需的学习资源，提高学习者的学习效率。

1.2 适应性学习系统框架

本文设计的适应性学习系统主要包括系统服务、教学过程、系统训练。在系统服务方面，以人工智能技术在适应性学习系统中的实际应用为原点，界定适应性学习系统的层次，进行服务对象定位，组织具体服务内容并明确服务方式。在教学过程方面，包括学习资源提供、学习活动设计、学习策略制定、学习效果评估、学习情境创设[3]。在系统训练方面，掌握适应性学习系统的使用方法，使之真正成为在线教育的利器。

1.3 机械制图适应性学习系统的设计

在机械制图适应性学习系统的设计中，首先按照年级、专业和学科来划分服务对象，确保系统能够精准定位不同用户的需求。通过对学习群体大数据的深入分析，准确评判特定服务对象的学习能力和学习需求，进而匹配相应的服务内容和服务方式。系统不仅提供免费的基础服务和一对一的定制化服务，还支持移动端访问，方便学习者随时随地学习，满足学习者更为个性化的学习需求。

在教学过程设计中，注重学习策略的制定，教授学习者如何适应不同的学习内容，以提高学习效率；教授认知策略，帮助学习者更好地整理和加工知识，促进知识的二次创作。同时，通过对学习心理的深入分析，致力于激发学习者的学习兴趣，增强他们的学习自觉性和主动性，从而全面提升学习效果。

2 基于AI 的适应性学习系统的实证

为了验证“基于 AI 的适应性学习系统”在实际教学中的应用效果，本研究采用问卷调查法，以机械类专业的 50 名学生为研究对象，通过对比分析法，对其学习效率和学习满意度进行了详细研究。研究将机械类专业的 50 名学生随机分为对照组和观察组，每组 25 人。对照组采用非 AI 适应性学习模式，系统呈现的学习内容与学生的实际学习能力、学习需求不完全匹配；而观察组采用 AI 适应性学习模式，系统能够根据学生的具体情况推荐符合其学习能力和需求的学习对象。

经过一段时间的学习后，收集并分析了两组学生在进行机械工业出版社——机械制图课程学习的学习过程日志数据，分析学生在适应性学习系统中学习效率及学习满意度。

2.1 学生学习效率的比较

由表 1 可知，观察组学生的学习效率显著高于对照组。具体来说，观察组学生在完成机械制图课程练习时，所需时间更短，错误率更低，请求提示次数、解题尝试次数、练习数量更少，且能够更快地掌握课程中的难点和重点。这表明 AI 适应性学习系统能够精准定位学生的最近发展区，规划知识序列路径，进而减少学习者的练习数量、解题错误次数和使用提示次数，将学生从海量低效甚至无效的重复性学习中抽离出来，使不同层次、不同水平的学生学习效率都得以提升，最终达到减轻学习负担、提高学习效率的目的。

2.2 学生学习满意度的比较

由表 2 可知，观察组学生对 AI 适应性学习系统的满意度普遍较高。他们认为，系统推荐的学习内容更加符合自己的学习能力和需求，学习起来更加轻松自如，能够感受到了更多的乐趣和成就感。

表2 学生学习满意度的比较

综上所述，本研究通过设计与实施基于 AI 的适应性学习系统，并以机械制图课程为例进行了实证研究，得出结论。与传统的非适应性学习模式相比，AI 适应性学习系统能够显著提高学生的学习效率和学习满意度。系统通过精准匹配学习内容和学生的学习能力，可以增强学生的学习积极性和参与度。总之，基于 AI 的适应性学习系统不仅为机械制图课程的教学提供了新的思路和方法，也为未来教学模式的创新和发展提供了有益参考。

参考文献

[1] 池上新 ， 康诗涵 ， 曾文茜 ， 等 . 数字时代大学生线上学习适应性及其影响因素研究——基于生态系统理论视角 [J]. 中国青年社会科学 ，2023，42（06）：73-87.

[2] 李蓬 . 深度知识追踪在适应性学习系统的应用 [J]. 现代计算机 ，2021，（16）：27-31.

[3] 马建森 . 适应性学习系统：人工智能背景下混合式教学的实现逻辑 [J]. 教育教学论坛 ，2020，（43）：321-323.

作者简介：第一作者 李爱玲 1972.09.05 女 山东临朐 汉 本科 副教授 研究方向 ： 机械制造、教育教学

第二作者 白晓 1984.2 女 河北衡水 汉 研究生 讲师 研究方向 ： 机械制造、教育教学

第三作者 殷小瑞 1989.01.09 女 河南周口 汉 硕士研究生 讲师 研究方向 ： 机械制造、教育教学

第四作者 朴晟铭 1994.11.25 男 吉林四平 回 硕士研究生 讲师 研究方向： 机械制造、教育教学