人工智能融入課堂打造新型學習生態

摘要：人工智能正逐步滲透并深刻改變著教育領域，人工智能賦能教育成為必然趨勢并推動基礎教育高質量發展。本文展示了重慶師范大學附屬實驗小學利用人工智能賦能高效課堂教學，通過人工智能促成從“離境”到“在境”的學習環境蛻變，重塑“師-機-生”協同共生的新型學習生態，強化“教-學-評”一體化學習流程設計，實現大規模因材施教背景下的個性化學習，從而有效提升課堂教學的效率與質量，促進學生全面發展。

關鍵詞：人工智能；課堂教學；高效

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）21-0007-03

人工智能（Artificial Intelligence，AI）已成為21世紀最具挑戰性、最具催化力、最具賦能特征的戰略性技術，在眾多領域表現出廣泛的賦能作用。中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》在“教師隊伍培養”“智能化校園建設”與“新型教學方式探索”等內容中多次強調人工智能的實施與應用。“人工智能+教育”正從人工智能教育向教育人工智能轉化，人工智能的深度融入正引領教育領域的深刻變革，從學習方式的個性化到教學模式的多元化，從資源的高效整合到評價的精準科學，人工智能為教育的各個環節注入了新的活力。人工智能不僅重塑了學生的學習體驗，而且為教師提供了前所未有的教學支持。通過大數據分析，它能精準描繪學生畫像，助力教師實現教學內容的個性化定制與課后輔導的精準推送。通過模擬人類智能的某些功能，如學習、推理、決策等，人工智能能夠優化教學流程，實現教學內容的精準推送與個性化教學，從而有效提升課堂教學的效率與質量。

促成從“離境”到“在境”的學習環境蛻變

互聯網作為核心驅動力，催生了第三種空間——信息空間，它與物理空間、社會空間相互交織，共同構成了我們生活的多維世界。在這一背景下，人工智能賦能課堂，不僅打破了物理空間的限制，更開創了一系列線上線下無縫銜接的個性化學習模式。統一的信息空間，以其靈活性、多模態、數據聯動、資源共建、高速網絡及互聯互通等特性，為教育人工智能構建的虛實融合課堂提供了廣闊的舞臺。

例如，筆者所在的重慶師范大學附屬實驗小學校（以下簡稱“重師附小”）就將物理課堂從固定沉悶的傳統布局轉變為靈活多變的融合空間。學生中心的可移動、可調節桌椅設計，以及跨區域、跨年度、跨班級、跨學科的教學模式，打破了傳統班級組織的束縛，讓學習不再受時間和空間的限制。

又如，針對美術課的《恐龍世界》主題，教師利用增強現實（AR）技術為學生營造了一個充滿想象力和互動性的恐龍世界虛擬情境。學生借助AR眼鏡或VR頭盔，通過手勢控制或語音指令與恐龍進行互動，輕輕觸碰屏幕上的恐龍，觀察它們的皮膚紋理、肌肉結構和運動方式；也可以向恐龍發出指令，讓它們做出特定的動作，如奔跑、跳躍、咆哮等。這種沉浸式的體驗讓學生仿佛成了史前世界的探險家，與恐龍共同生活在同一個時代。在觀察完恐龍后，教師還可以指導學生進行創意繪畫。人工智能實現了學生從無源之水、無本之木的“離境”狀態到近在咫尺的可觀可感的“在境”學習，學生的創作興趣、創作熱情和藝術表現力在人工智能的加持下大大提升。

重塑“師-機-生”協同共生的新型學習生態

在人機協同教育的探索中，“師-機-生”三者的深度融合與共生，成為前沿的教學創新模式。

大模型具備卓越的語言解析力、邏輯推理能力以及跨模態內容創造能力。教師利用大模型并結合學科大單元教學設計資料庫與資源庫，能夠輕松地制訂既科學又系統的大單元教學計劃，并創新教學設計方案。另外，人工智能還能夠有效提高教師的工作效率。

例如，教師在批改大量作文時，難以做到細致入微的個性化指導，而人工智能的引入為這一問題提供了創新解決方案。重師附小的教師會將學生作文上傳至生成式人工智能系統（教育軟件內置的AI模塊），讓系統進行自動批改，系統不僅能識別語法錯誤、拼寫錯誤，還能評估作文的邏輯性、連貫性和創新性，給出初步的評價和修改建議。基于系統的批改結果，教師可以快速了解每位學生的作文優勢和不足，從而在課堂上進行更有針對性的講解和指導。同時，系統還能根據每位學生的具體學習情況，推薦適合他們各自的閱讀材料和寫作練習，以進一步提升其寫作能力。

同時，生成式人工智能并非單向的智能供給者，而是在“師-機”與“生-機”的雙邊互動中不斷學習進化。它通過分析教師與學生的交流內容，捕捉教學需求與反饋，進而在技術上實現模型的自我優化與迭代，形成一個持續進化的“人機共生循環”，共同推動教育生態的智能化、個性化發展。

強化“教-學-評”一體化學習流程設計

“教-學-評”的深度融合旨在確保學習目標、教學活動與評估標準的高度一致性，其核心在于通過評價機制促進教與學的無縫對接。在課堂教學中，及時的教育評價具有多元價值，包括診斷、導向、教育、反饋及評判功能，激發學生定期自我反思并推動即時改進。

例如，在重師附小的英語課堂上，教師常會先借助人工智能技術創設虛擬的英語學習情境，如模擬國際交流場景、英語角等，為學生提供真實的語言學習環境。人工智能系統則根據學生的語言水平和興趣愛好，智能推薦適合的英語學習材料和活動。接著，學生利用人工智能聽說設備進行語音朗讀，設備會對學生的發音進行及時有效的評級，同時后臺能生成統計數據。教師還可以在教學中利用人工智能聽說設備進行口語測評、朗讀PK等活動，這樣不僅能夠鍛煉學生的口語能力，還能夠激發學生的學習興趣。最后，基于多樣化數據的發展性評價機制，可以為教師提供豐富的學習成效反饋，助力其不斷優化教學策略，推動個性化教學的發展；同時，這一機制也鼓勵學生運用數據進行自我審視，培養以證據為基礎的學習反思習慣，從而構建一個“教-學-評”緊密相連、相互促進的一體化學習循環。

實現大規模因材施教背景下的個性化學習

如今的時代，虛擬與現實的界限日益模糊，實現了跨地域、跨學科的深度融合教育，為人才培養開辟了全新路徑。構建國家層面的個性化學習生態系統，需政府、網絡社區與學校三者攜手并進，最重要的是學校需積極擁抱變革，將智能學習系統融入日常教學，關注學生的個性化成長，實現教學模式的轉型升級。

例如，重師附小建構了智慧作業平臺助力小學語文個性化學習。面對學生數量多、個性化需求差異大的挑戰，學校引入了智慧作業平臺，旨在通過人工智能技術實現大規模的因材施教。智慧作業平臺收集學生的日常作業、測試數據以及學習行為數據，并利用算法對收集到的數據進行分析，識別每位學生的學習特點和知識掌握情況。之后，再基于數據分析結果，為每位學生生成個性化的作業推薦。作業難度和內容根據學生的能力水平和學習進度進行動態調整，確保作業的針對性和有效性。

教師通過平臺獲取學生的作業完成情況和學習報告，了解學生的學習狀態和困難點。根據平臺提供的數據和建議，教師能夠制訂更精準的教學計劃和輔導策略，實現因材施教。家長可以通過平臺查看孩子的作業情況和學習進度，及時了解孩子的學習狀態。平臺還提供微課資源和“舉一反三”的練習，幫助家長更好地輔導孩子，減輕家長的負擔。

例如，在數學課堂的課前測上，教師可定時定點給學生投送課前測問題，及時精準統計學生完成任務需要的時間、正確率，發現需要集體指導的問題和個別學生的個性化學習困難，以便在教學中和課后精準實現對學生的指導。人工智能的賦能，讓教師在有限的時間內能給予學生更多有針對性、個性化的關照，真正讓大班額下的因材施教成為可能，滿足了學生的個性化學習需求。

人工智能技術正以前所未有的速度改變著教育的面貌，為高效課堂教學提供了強大的技術支持。通過個性化學習、智能輔助教學、教學數據分析等手段，人工智能技術不僅能夠提升教學質量與效率，還能夠促進學生的全面發展。面對挑戰，教師應積極應對，加強數據安全保護，推動技術普及與師資培訓，促進教育理念的轉變與教學模式的創新。

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本文系重慶師范大學2023年基礎教育研究專項教改項目“大中小學創新人才一體化培養研究”（課題編號：202305JJ）階段性研究成果。