人工智能+X：賦能學(xué)科融合教學(xué)的實踐策略

摘 要：數(shù)字化時代下，要著眼于利用人工智能技術(shù)來優(yōu)化課程設(shè)計與教育資源，提升教師跨學(xué)科素養(yǎng)，加強校內(nèi)外多方合作，為學(xué)生提供更加多樣化的學(xué)科融合學(xué)習(xí)體驗，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的提高，培養(yǎng)具備時代所需關(guān)鍵能力的人才。探討如何利用人工智能技術(shù)推動學(xué)科融合教學(xué)的創(chuàng)新和發(fā)展，從課程設(shè)計、教師隊伍建設(shè)與發(fā)展、資源與設(shè)施建設(shè)、社會參與合作等方面提出實踐策略。

關(guān)鍵詞：人工智能；學(xué)科融合教學(xué)；小學(xué)信息科技

作者簡介：秦峰（1988—），男，江蘇省蘇州高新區(qū)通安中心小學(xué)校。

隨著科技飛速發(fā)展，軍工、智能制造、影視制作、醫(yī)療等領(lǐng)域利用人工智能技術(shù)取得了顯著的成果，而教育領(lǐng)域也在理論和技術(shù)方面不斷探索和創(chuàng)新，以適應(yīng)時代的發(fā)展需求。學(xué)科融合教學(xué)已有多年教學(xué)實踐成果，其通過打破學(xué)科壁壘，促進(jìn)多學(xué)科知識與技能的整合和創(chuàng)新，對于培養(yǎng)具備跨學(xué)科能力的教師、完善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)具有重要意義。

人工智能技術(shù)在學(xué)科融合教學(xué)中的應(yīng)用表現(xiàn)在多個方面，如智能課程設(shè)計、個性化教學(xué)、智能輔助評估等。這些應(yīng)用不僅可以提高教育質(zhì)量，提升教師的工作效率，還可以實現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置。然而，人工智能技術(shù)在學(xué)科融合教學(xué)中的應(yīng)用也面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括如何處理跨學(xué)科知識整合，如何保障教育公平，如何處理教師與人工智能之間的關(guān)系，等等。因此，我們在整合人工智能與學(xué)科融合教學(xué)時，需要認(rèn)真研究這些問題，探索創(chuàng)新實踐策略。

一、人工智能技術(shù)與學(xué)科融合教學(xué)

（一）人工智能技術(shù)概述

人工智能（AI）是研究人類智能活動的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，也就是研究如何應(yīng)用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)［1］。人工智能技術(shù)包括機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計算機視覺、機器人技術(shù)等，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用于語音識別、圖像識別、智能推薦、自動駕駛、智能制造、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。如今，人們的日常生活中處處可見人工智能技術(shù)的應(yīng)用，并且在未來，人工智能與社會生活之間的聯(lián)系會更加緊密，它已然成為社會發(fā)展的重要驅(qū)動力。

（二）學(xué)科融合教學(xué)的理論基礎(chǔ)

學(xué)科融合教學(xué)的理論基礎(chǔ)主要包括教育學(xué)理論和學(xué)科領(lǐng)域理論。教育學(xué)家認(rèn)為，跨學(xué)科教學(xué)可以增強學(xué)生的交叉思維能力和創(chuàng)新能力。學(xué)科領(lǐng)域理論不僅包括學(xué)科知識本身，還包括學(xué)科知識在實踐中的應(yīng)用。

（三）人工智能技術(shù)在學(xué)科融合教學(xué)中的應(yīng)用

人工智能技術(shù)在學(xué)科融合教學(xué)中應(yīng)用廣泛，包括智能課程設(shè)計、個性化教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂與混合式教學(xué)、項目式學(xué)習(xí)與協(xié)作式學(xué)習(xí)、智能輔助評估及教師專業(yè)發(fā)展。在人工智能技術(shù)的輔助下，可以實現(xiàn)多學(xué)科知識的整合、教學(xué)資源的優(yōu)化配置以及教育質(zhì)量的提升，從而更好地培養(yǎng)具備跨學(xué)科能力的人才。學(xué)校作為教育對社會開放的接口，應(yīng)當(dāng)聯(lián)合企業(yè)、行業(yè)、科研機構(gòu)構(gòu)建開放的教育生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)社會的構(gòu)建，滿足人們隨時隨地接受教育的多元教育需求，促進(jìn)教學(xué)進(jìn)一步向“以學(xué)習(xí)者為中心”發(fā)展，向個性化、精準(zhǔn)化和智能化方向發(fā)展［2］。

二、賦能學(xué)科融合教學(xué)的實踐策略

（一）課程設(shè)計策略

跨學(xué)科課程設(shè)計：結(jié)合不同學(xué)科的知識體系，設(shè)計具有跨學(xué)科特點的課程，促使學(xué)生在多個學(xué)科之間建立聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生興趣，提升學(xué)生獲取信息的素養(yǎng)，激發(fā)其創(chuàng)新思維。如使用語音識別技術(shù)，開展融合語文、英語與信息科技三門科目的學(xué)科融合教學(xué)。

以問題為導(dǎo)向的課程設(shè)計：圍繞課程實際問題，設(shè)計趣味性的課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生運用多學(xué)科知識解決問題，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。如讓學(xué)生在語文課中體驗機器翻譯技術(shù)，增添課堂趣味，使學(xué)生體會人工智能的魅力，或發(fā)現(xiàn)其不足。

利用人工智能技術(shù)進(jìn)行個性化課程設(shè)計：根據(jù)學(xué)生的興趣、需求和能力，運用人工智能技術(shù)為學(xué)生提供個性化的課程安排和學(xué)習(xí)路徑，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性。

（二）教學(xué)方法策略

選擇具有實際意義的問題：確保所選問題聯(lián)系課程或者實際生活，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們主動探究的欲望與解決問題的動力。

設(shè)計跨學(xué)科的問題解決過程：鼓勵學(xué)生運用多學(xué)科知識分析問題，設(shè)計解決方案，踐行設(shè)計思路，實現(xiàn)知識融合與創(chuàng)新。

引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)：鼓勵學(xué)生在解決問題的過程中使用多種途徑自主尋找資料，進(jìn)行討論和分享，培養(yǎng)他們的獨立思考和團隊協(xié)作能力。

教師作為引導(dǎo)者和支持者：教師在課程中扮演引導(dǎo)者和支持者的角色，通過提問、引導(dǎo)和反饋，幫助學(xué)生深入理解問題，完善解決方案。

成果展示與評價：將學(xué)生在解決問題過程中形成的成果以報告或?qū)嶋H操作等形式進(jìn)行展示，并進(jìn)行生生互評、教師點評，以促進(jìn)學(xué)生的反思與成長。

（三）教師專業(yè)發(fā)展策略

跨學(xué)科教育知識與技能培訓(xùn)：組織專門的培訓(xùn)課程或成立相關(guān)工作室，讓教師了解跨學(xué)科教育的理念、方法和實踐案例，提升教師的教育素養(yǎng)。

利用人工智能技術(shù)輔助教師成長與反思：通過人工智能技術(shù)，提供個性化的專業(yè)發(fā)展建議，幫助教師識別教學(xué)中的優(yōu)勢與不足，促進(jìn)教師持續(xù)改進(jìn)教育方式方法。

促進(jìn)教師間的交流與合作：鼓勵教師之間進(jìn)行跨學(xué)科的交流與合作，共同探討教學(xué)方法，并實現(xiàn)資源共享，取長補短，形成教師專業(yè)發(fā)展共同體。

鼓勵教師參與教育研究與創(chuàng)新：鼓勵教師參與關(guān)于學(xué)科融合教學(xué)的研究項目，進(jìn)行教育創(chuàng)新實踐，更好地推動學(xué)科融合教學(xué)的發(fā)展。

構(gòu)建教師評價與激勵機制：建立針對跨學(xué)科教學(xué)的評價與激勵機制，以表彰優(yōu)秀教師，激勵教師持續(xù)參與跨學(xué)科教學(xué)的創(chuàng)新與實踐。

（四）學(xué)習(xí)資源與環(huán)境策略

開發(fā)跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源：整合各個學(xué)科的優(yōu)質(zhì)教育資源，開發(fā)具有跨學(xué)科特點的課程材料、案例、實踐項目等，以支持學(xué)生建立多學(xué)科知識間的聯(lián)系。

利用人工智能技術(shù)優(yōu)化資源配置：運用人工智能技術(shù)分析學(xué)生的需求和特點，推薦和提供個性化的學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生更有效地掌握跨學(xué)科知識。

創(chuàng)建多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境：構(gòu)建線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺、虛擬實驗室、實踐基地等多種途徑進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)。

營造合作與探究的氛圍：鼓勵學(xué)生在課堂上進(jìn)行小組合作、討論與探究，為學(xué)生提供充分的時間和空間進(jìn)行跨學(xué)科實踐活動。

與企業(yè)和科研機構(gòu)合作：建立校企合作關(guān)系，促進(jìn)學(xué)校、企業(yè)和科研機構(gòu)之間的資源共享，為學(xué)生提供更廣泛的跨學(xué)科學(xué)習(xí)機會。

三、實施賦能學(xué)科融合教學(xué)的挑戰(zhàn)與建議

（一）政策支持與制度保障

賦能學(xué)科融合教學(xué)實施過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，政策支持與制度保障對于應(yīng)對這些挑戰(zhàn)具有重要作用，可以嘗試從以下方面著手。

制定支持學(xué)科融合教學(xué)的政策：各級政府應(yīng)積極制定支持跨學(xué)科教育的政策措施，為學(xué)科融合教學(xué)提供有力的政策支持，營造良好的教育環(huán)境。

投入教育資源：加大對學(xué)科融合教學(xué)的投入，為學(xué)校和教師提供充足的教育資源，包括教學(xué)設(shè)施、教材和技術(shù)支持等。

創(chuàng)新教育評價體系：建立符合學(xué)科融合教學(xué)特點的評價體系，以多元化、綜合性的評價方式關(guān)注學(xué)生的跨學(xué)科能力發(fā)展，減輕應(yīng)試教育帶來的壓力。

培訓(xùn)與激勵教師：鼓勵教師參加跨學(xué)科教育培訓(xùn)，提高教育教學(xué)能力，同時設(shè)立獎勵機制，激勵教師投身于學(xué)科融合教學(xué)實踐。

促進(jìn)社會合作與支持：加強學(xué)校與企業(yè)、科研機構(gòu)等社會組織的合作，共同推動學(xué)科融合教育的發(fā)展，為學(xué)生提供更豐富的實踐與學(xué)習(xí)機會。如，科大訊飛等頭部人工智能企業(yè)與地方優(yōu)質(zhì)學(xué)校合作，探索人工智能在教育教學(xué)中的應(yīng)用，形成典型案例，再推廣普及，實現(xiàn)企業(yè)與學(xué)校的雙贏。

（二）教師隊伍建設(shè)與發(fā)展

在人工智能賦能學(xué)科融合教學(xué)實踐中，教師隊伍的建設(shè)與發(fā)展至關(guān)重要。首先，需要提升教師的跨學(xué)科素養(yǎng)，幫助教師理解并掌握各個學(xué)科之間的聯(lián)系，為實施跨學(xué)科教學(xué)打下堅實基礎(chǔ)。其次，教育部門應(yīng)鼓勵教師參與有關(guān)人工智能和先進(jìn)教育技術(shù)的培訓(xùn)，以便教師能夠充分利用這些技術(shù)進(jìn)行個性化、智能化的教學(xué)。此外，組織教師參與學(xué)科融合教育的研究與實踐，促使教師在教學(xué)過程中不斷創(chuàng)新與反思，提高教學(xué)質(zhì)量。同時，建立激勵機制，表彰在學(xué)科融合教育領(lǐng)域取得顯著成果的教師，激發(fā)教師隊伍的積極性和創(chuàng)造力。最后，加強教師間的交流與合作，形成教師共同體，共同推動學(xué)科融合教育發(fā)展。這些措施有助于培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維和多元化教學(xué)能力的教師團隊，支持學(xué)科融合教育的實施與發(fā)展。

（三）資源與設(shè)施建設(shè)

資源與設(shè)施建設(shè)是實現(xiàn)高質(zhì)量教育的關(guān)鍵。首先，我們應(yīng)當(dāng)整合各學(xué)科的優(yōu)質(zhì)資源，開發(fā)具有跨學(xué)科特色的課程材料和實踐項目，支持學(xué)生建立多學(xué)科知識體系。其次，利用人工智能技術(shù)優(yōu)化資源分配，提供個性化學(xué)習(xí)資源推薦，使學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)跨學(xué)科知識。同時，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺、虛擬實驗室等設(shè)施開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)。此外，營造支持合作與探究的學(xué)習(xí)氛圍，為學(xué)生提供充分的時間和空間進(jìn)行跨學(xué)科實踐活動，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。最后，加強與企業(yè)和科研機構(gòu)的合作，共享資源，為學(xué)生提供更廣泛的跨學(xué)科學(xué)習(xí)和實踐機會。優(yōu)化資源與設(shè)施建設(shè)，有助于為學(xué)生提供豐富、多樣化的學(xué)科融合教育體驗，培養(yǎng)具備跨學(xué)科能力和創(chuàng)新精神的人才。

（四）社會參與與合作

社會參與與合作在推動教育創(chuàng)新和人才培養(yǎng)方面具有重要作用。首先，學(xué)校應(yīng)積極與企業(yè)、科研機構(gòu)建立合作關(guān)系，共享資源，為學(xué)生提供實際工作場景中的跨學(xué)科學(xué)習(xí)和實踐機會。這樣的合作可以幫助學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題，提升其綜合素質(zhì)。其次，鼓勵教育機構(gòu)與非營利組織、政府部門等合作，共同推進(jìn)學(xué)科融合教育的發(fā)展，這有助于提升教育資源利用效率，推進(jìn)教育公平。同時，加強國際交流與合作，引進(jìn)先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方法，能夠推動我國學(xué)科融合教育的國際化進(jìn)程。最后，倡導(dǎo)家長和社會人士積極參與學(xué)科融合教育，為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)體驗。這些社會參與與合作策略有助于構(gòu)建完善的學(xué)科融合教育生態(tài)系統(tǒng)，為培養(yǎng)具備跨學(xué)科能力和創(chuàng)新精神的人才奠定堅實基礎(chǔ)。

四、反思與總結(jié)

人工智能賦能學(xué)科融合教學(xué)實踐包括課程設(shè)計、教師隊伍建設(shè)與發(fā)展、資源與設(shè)施建設(shè)以及社會參與與合作，對于推動教育創(chuàng)新和培養(yǎng)具備跨學(xué)科能力和創(chuàng)新精神的人才具有重要的理論和實踐意義。但需要注意的是，賦能學(xué)科融合教學(xué)實踐也存在一定的局限性。例如，在技術(shù)應(yīng)用層面，當(dāng)前人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍然有限，難以覆蓋所有學(xué)科和教育階段。此外，部分地區(qū)和學(xué)校的技術(shù)條件限制了人工智能在學(xué)科融合教學(xué)中的應(yīng)用。在教師專業(yè)發(fā)展方面，雖然強調(diào)教師隊伍建設(shè)與發(fā)展，但實際操作中，如何有效提升教師的跨學(xué)科素養(yǎng)以及應(yīng)用人工智能技術(shù)的能力仍然具有挑戰(zhàn)性。在評價體系方面，現(xiàn)有的評價體系可能無法全面反映學(xué)生在學(xué)科融合教學(xué)中的表現(xiàn)和成長。因此，如何構(gòu)建切合實際的評價體系以促進(jìn)學(xué)科融合教育仍需研究。在實證研究方面，目前關(guān)于人工智能賦能學(xué)科融合教學(xué)實踐策略的實證研究相對較少，缺乏系統(tǒng)性和廣泛性。

未來的研究可以針對這些局限性展開深入探討，拓展研究的視角和領(lǐng)域。例如，在技術(shù)創(chuàng)新方面，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，研究者可以探索更多適用于學(xué)科融合教學(xué)的技術(shù)，提高教育領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用水平。在教師培訓(xùn)方面，可加強跨學(xué)科和人工智能技術(shù)應(yīng)用方面的教育培訓(xùn)，幫助教師更好地應(yīng)對學(xué)科融合教學(xué)的挑戰(zhàn)。在評價體系創(chuàng)新方面，研究并建立符合學(xué)科融合教育特點的評價體系，更全面地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，為教學(xué)改革提供依據(jù)。在實證研究拓展方面，加強實證研究，以實際案例為基礎(chǔ)，驗證并優(yōu)化人工智能賦能學(xué)科融合教學(xué)的實踐策略，為教育改革提供有力支持。在社會合作與政策支持方面，加強政府、企業(yè)、學(xué)校、社會組織等多方合作，構(gòu)建多元化的支持體系，推動學(xué)科融合教育可持續(xù)發(fā)展。同時，有關(guān)部門應(yīng)完善相關(guān)政策，為學(xué)科融合教育提供制度保障。在國際交流與合作方面，應(yīng)積極參與國際交流與合作，引進(jìn)國際先進(jìn)的教育理念和實踐經(jīng)驗，提高我國在全球教育領(lǐng)域的競爭力和影響力。在深度融合其他新興技術(shù)方面，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，探索人工智能與其他技術(shù)在學(xué)科融合教學(xué)中的深度融合，實現(xiàn)教育技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新，為學(xué)科融合教育提供強大的支持。

通過努力克服局限性和展望未來，“人工智能+X”賦能學(xué)科融合教學(xué)實踐策略研究將不斷豐富和發(fā)展，為教育創(chuàng)新和人才培養(yǎng)做出更大的貢獻(xiàn)。

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