探索人工智能與學科教學的深度融合

【摘"" 要】人工智能與學科教學的深度融合能夠激發學生的學習積極性，有效提升教學效率和學習效果，滿足學生個性化的學習需求。在具體的教學中，教師須從人工智能與學科教學融合的切入點、應用點和問題點三個方面進行分析，探索人工智能與學科教學的深度融合，有效提升教學效率和質量。

【關鍵詞】人工智能；學科教學；深度融合；學習效率

隨著科技的不斷發展與創新，以人工智能賦能課堂教學正逐步成為教育創新和改革的重要方向。教師應重視大數據和人工智能對教學改革的推動作用，促進教學方式和學習方式的轉變。人工智能與學科教學的融合可以極大地豐富教學內容，提升教學效率。具體而言，人工智能可通過對大數據的分析、對自然語言的處理、對視頻模型的構建，為教師提供精準的教學建議，使教學更加系統化和科學化。同時，人工智能還可根據學生的學習進度和個性化需求為學生量身定制學習計劃和學習資源，并提供有針對性的輔導。因此，探索人工智能與學科教學的深度融合具有重要的研究價值和實際意義，能夠有效提升課堂教學效果，促進學生的多元化發展。

一、探索人工智能與學科教學融合的切入點

人工智能與學科教學的融合可以從以下三個角度切入。

（一）從情境創設的角度入手

現實生活中的實際問題常涉及多個學科的知識。人工智能技術可以把各學科知識融入一個虛擬的情境中，幫助學生直觀地理解抽象概念，引導學生運用所學知識解決跨學科問題。教師可利用人工智能技術創建智能化的學習場景和學習任務，為學生帶來個性、高效、有趣的學習體驗。

（二）從個性學習的角度入手

每個學生都有獨特的學習需求和感興趣的學習內容。教師可從個性化學習的角度入手，合理利用人工智能技術，根據學生的興趣愛好，為他們提供訂單式的跨學科融合學習內容。這樣，學生在學習知識的同時，能夠拓展視野，獲得個性化發展。

（三）從創新實踐的角度入手

創新實踐是培養學生創新意識和實踐能力的重要途徑。教師可從創新實踐的角度切入，利用人工智能技術的優勢，激活學生的創新思維，引導學生進行跨學科實踐研究，培養學生的創新能力與核心素養。

二、研究人工智能與學科教學融合的應用點

人工智能與學科教學融合的應用可以從以下三個方面入手。

（一）教學輔助，創設情境

人工智能技術可以通過文本生成視頻、動畫、圖片，為學生創設一個與學科知識相關的情境，激發他們的學習興趣和好奇心，為后續的學習打下良好的基礎。

Sora是人工智能視頻模型，能夠通過簡單的文本命令生成生動逼真、包含復雜背景和多角度鏡頭的視頻。Sora集人工智能、大數據、云計算等前沿技術于一體，可以通過獨特的算法和數據處理能力，快速分析、處理大量的信息。教師借助Sora技術設計了小學數學學習情境“叢林數學探寶”，該內容源自人教版小學數學一年級下冊第七單元“找規律”，具體如表1所示。

Sora的強大渲染能力創設了逼真的虛擬環境，學生仿佛置身于真實的叢林中。他們在輕松愉快的氛圍中學習數學，提升了對數學的學習興趣。同時，Sora的個性化學習和實時反饋功能可以幫助學生更好地理解和掌握數學知識，提高學習效果。

（二）互動學習，激發興趣

利用人工智能技術和ChatGPT，可以開發具有趣味性和互動性的教學游戲，使學生在輕松愉快的氛圍中學習。游戲化學習能夠激發學生的學習興趣，提高學生在學習過程中的參與度與專注度。利用游戲中的各種挑戰和競爭任務，可以培養學生的團隊協作能力和創新思維能力。教師將人工智能與數學教學深度融合，設計了“分數探險島”游戲，該內容源自人教版小學數學五年級下冊第六單元“分數的加法和減法”。

學生扮演勇敢的探險家，探索一個神秘的島嶼。島上布滿了各種數學難題和挑戰，只有成功解決這些難題，才能繼續前進，最終找到分數運算的奧秘。游戲中設置了多個由人工智能驅動的角色。這些角色不僅可以與學生進行對話，提供解題線索或建議，還可以根據學生的表現調整對話內容，如根據學生的錯誤給出有針對性的提示或解釋。學生每完成一個任務或挑戰，人工智能都會實時給出反饋和評估，包括取得的分數、所用的時間、錯誤的次數等。學生可以根據反饋結果調整自己的解題策略，提高解題能力。在分項任務設計中，學生通過拼圖游戲學習分數的組成，通過射擊游戲練習分數的加減運算，等等。人工智能根據學生的學習進度和學習水平，推薦合適的任務和挑戰項目，確保每個學生都能得到個性化的學習體驗。

通過“分數探險島”這樣的教學游戲，可以將原本枯燥的數學知識轉化為富有趣味性和互動性的游戲任務，讓學生在游戲中學習和成長，享受學習帶來的樂趣。人工智能技術的應用使得游戲更具智能性和個性化，更好地滿足了不同學生對知識的需求。

（三）智能輔導，創新提效

教師可以利用人工智能的語音識別和自然語言處理技術，為學生提供實時的答疑和解題指導。當學生遇到難題時，人工智能可以即時解答并提供詳細的解題步驟和思路，還可以對學生的作業和測試內容進行自動批改和評分。通過智能輔導與反饋，學生及時糾正錯誤，鞏固所學知識，提高學習效率。

數字人技術是以數字形態存在于數字空間中，具有真人的外貌、行為和特點的虛擬人物，也被稱為“虛擬人”。隨著人工智能技術的不斷進步，數字人越來越具備與人一樣的交流能力，能夠很好地與用戶進行對話和協作。教師利用數字人技術，設計了“計算面積”知識點講解環節，該內容源自人教版小學數學三年級下冊第五單元“面積”，具體過程如表2所示。

教師用Sora構建了虛擬的數學課堂環境，使學生在一個沉浸式環境中學習解題步驟和思路。學生在與數字人的互動中，不僅能學到解題的方法，還能提升自己的邏輯思維能力和問題解決能力。這種教學方式有助于激發學生的學習興趣和積極性，促進他們全面發展。

三、思考人工智能與學科教學融合的問題點

雖然人工智能賦能課堂教學為教育領域帶來了巨大的變革，但也面臨著一些挑戰和問題。

（一）技術層面的問題

目前，人工智能技術仍處于快速發展的階段，部分人工智能教學工具和平臺可能存在著功能不完善、性能不穩定的問題，將對教學產生一定的影響。同時，在人工智能融合教學的過程中，學生的個人信息和學習數據可能會被收集和分析。如何確保這些數據的安全，避免數據泄露，是一個亟待解決的問題。

（二）教學實施層面的問題

將人工智能技術引入教學過程，要求教師必須具備一定的人工智能知識和技能。但是，目前大部分教師缺乏相關的培訓和技術支持，無法有效地使用人工智能技術。同時，如何根據自身的教學特點和需求，選擇合適的人工智能教學資源，確保其與教學內容緊密聯系，是一個需要關注的問題。

（三）學生發展層面的問題

人工智能技術可以幫助學生實現個性化學習，但是過度依賴人工智能可能會導致學生缺乏自主思考和解決問題的能力。因此，在融合人工智能技術的同時，教師需要關注學生的全面發展，培養他們的綜合素質，提升他們的核心素養。如何引導學生正確使用人工智能技術，避免產生負面影響，同樣也是一個需要重視的問題。在融合人工智能技術的過程中，教師需要加強對學生的道德引導，幫助他們樹立正確的觀念。

展望未來，人工智能在教育教學中具有許多潛在的優勢，但也面臨著一些問題。隨著技術的進步和教育理念的更新，期待更加智能化、個性化和高效化的教學模式和學習方式的出現。同時也要關注人工智能與學科教學融合過程中可能出現的各種挑戰。

參考文獻：

［1］吳大釗，李夢文.小學人工智能課程與智慧課堂深度融合的實踐探索［J］.中小學數字化教學，2022（8）：66-68.

［2］張云香.人工智能與小學數學教學的深度融合的策略研究［J］.考試周刊，2022（26）：98-101.

［3］ 梁云真，劉瑞星，高思圓.中小學“人工智能+X”跨學科融合教學：理論框架與實踐策略［J］.電化教育研究，2022，43（10）：94-101.

（浙江省寧波市北侖區華山小學）