基于教育智能體的小學數(shù)學項目式學習‘人機協(xié)同”實踐范式

《義務教育數(shù)學課程標準（2022年版）》（以下通稱“新課標”）提出，“綜合與實踐以培養(yǎng)學生綜合運用所學知識和方法解決實際問題的能力為目標，根據(jù)不同學段學生特點，以跨學科主題學習為主，適當采用主題式學習和項目式學習的方式，設計情境真實、較為復雜的問題”。當前，小學數(shù)學教師在采用項目式學習方式開展綜合與實踐教學時仍面臨認識與理解不足、設計與實踐經(jīng)驗有限、學習支架搭建困難等挑戰(zhàn)，學生在探究過程中也常因知識儲備不足、指導與反饋缺乏而難以深入。教育智能體通過海量數(shù)據(jù)資源、智能算法和強大算力為小學數(shù)學項目式學習開展提供個性化支持，為突破這些挑戰(zhàn)提供了新契機。為此，建構(gòu)基于教育智能體的小學數(shù)學項目式學習“人機協(xié)同”實踐范式具有積極的實踐指導意義。

一、“人機協(xié)同\"實踐范式的基本框架

教育智能體基于生成式人工智能通用大模型，能夠根據(jù)用戶的需求，協(xié)同教師和學生完成教學任務。一方面，能夠根據(jù)教師需求生成個性化項目設計方案，并能根據(jù)項目實施進度幫助教師動態(tài)調(diào)整項目設計，從而使教師更加專注于項目式學習的過程管理和指導；另一方面，能根據(jù)學生需求提供項目講解內(nèi)容、推送項目學習資源、提供交互反饋、表現(xiàn)評價和情感支持等，幫助學生更加自信從容地面對各種挑戰(zhàn)，成功克服實踐過程中遇到的難題。

筆者結(jié)合項目式學習入項、做項、出項的階段性特點，依托教育智能體的功能優(yōu)勢，整體構(gòu)建起基于教育智能體的項目式學習“人機協(xié)同”實踐范式（如圖1）。在“人項\"階段，教師需要創(chuàng)建與“喂養(yǎng)\"教育智能體（或使用他人創(chuàng)建的教育智能體），包括“教師教學”智能體和“學生探究\"智能體，前者用以協(xié)助教師設計項目內(nèi)容，后者用以支持學生搜集素材、做好探究準備；在“做項\"階段，教師引導學生借助“學生探究”智能體展開項目探究，并根據(jù)項目進展及時借助教育智能體動態(tài)調(diào)整項目設計、收集整理過程性資料；在“出項\"階段，教師在“教師教學\"智能體中上傳項目設計、實施等有效素材，借助智能體評估項目實施情況，形成項目內(nèi)容和實施路徑改進的思路。同時，教師引導學生借助“學生探究”智能體分析自己的探究過程和成果表現(xiàn)，以促進學生不斷反思與優(yōu)化。

二、“人機協(xié)同\"實踐范式的學科運用

基于教育智能體的項目式學習“人機協(xié)同”實踐范式是一個通用范式，可在基于不同學科的跨學科項自式學習和超學科項目式學習活動中靈活運用。下面，筆者以“為媽媽設計高跟鞋”小學數(shù)學項目式學習活動為例，來闡述“人機協(xié)同”實踐范式的學科運用。

（一）入項：教育智能體輔助設計，助力項目科學規(guī)劃

首先，創(chuàng)建教育智能體，做好智能化項目設計準備。在借助教育智能體設計項目之前，教師需要先創(chuàng)建教育智能體。教師可以基于國產(chǎn)的“豆包”KI-MI、天工AI等通用大模型，依據(jù)項目需求創(chuàng)建專屬的項目式學習教育智能體助手，也可以使用他人已經(jīng)創(chuàng)建好的項目式學習教育智能體。例如，教師可以使用“豆包”人工智能模型創(chuàng)建小學數(shù)學項自式學習教育智能體。教師先點擊“豆包”頁面下方“創(chuàng)作”圖標選擇“創(chuàng)建AI智能體”，再輸入要創(chuàng)建的教育智能體名稱，然后點擊“一鍵完善”圖標，智能體會從角色、目標任務和細節(jié)要求等維度自動生成“設定描述”。教師可以根據(jù)實際需求，對調(diào)整“設定描述”，還可以調(diào)整智能體形象、聲音、語言等個性化內(nèi)容，最終創(chuàng)建出符合心意、匹配項目的小學數(shù)學項目式學習教育智能體。

在“為媽媽設計高跟鞋”項自中，筆者創(chuàng)建了兩個教育智能體，其中一個為“小學數(shù)學項目式學習實施”智能體，協(xié)助教師進行項目設計與推進；另一個為“‘為媽媽設計高跟鞋'項目式實踐與探究助手”智能體，陪伴與支持學生進行項目探究，具體設定情況見表1。在進行智能體的“設定描述”時，教師應盡可能描述清晰，以便智能體能準確理解教學意圖與需求，從而更好地服務于師生的項自式學習實施。

其次，“喂養(yǎng)”教育智能體，打造高質(zhì)量項目內(nèi)容。在成功創(chuàng)建教育智能體之后，緊接著便進入了至關(guān)重要的“喂養(yǎng)\"智能體的環(huán)節(jié)。這里所說的“喂養(yǎng)”，實際上是指向智能體持續(xù)不斷地提供與項目緊密相關(guān)的各類知識和信息，從而讓智能體能夠生成更加精準、富有價值的項目設計信息。在具體操作過程中，教師可以通過多種方式來豐富智能體的知識庫。例如，上傳項目設計與實踐范式、項目背景資料、項目典型案例、學習資源等。通過這些資料，智能體的知識儲備將得到顯著提升。同時，教師還需要有針對性地引導智能體根據(jù)所提供的資料和具體需求，進行項目內(nèi)容的初步設計。在這一階段，由于智能體尚處于學習和適應的過程中，因此經(jīng)常會出現(xiàn)設計的項目內(nèi)容在某些方面不夠完善或需要進一步調(diào)整的情況。此時，教師需要不斷向智能體提供修改意見和新靈感，以引導智能體逐步設計出符合要求的項目。

在設計“為媽媽設計高跟鞋”項目內(nèi)容時，教師向“小學數(shù)學項目式學習實施\"智能體提供了發(fā)表于《小學數(shù)學教育》期刊2023年第7期的文章《小學數(shù)學項目式學習的設計與實施》，幫助智能體全面而深入地理解小學數(shù)學項目式學習從設計到實施的全過程，掌握其基本思路、核心原則以及操作范式，同時還提供了小學數(shù)學項目式學習典型案例“設計營救路線圖”，幫助智能體明確項目內(nèi)容的輸入案例格式。隨后，教師引導智能體在學習相關(guān)文章和案例的基礎上按照需求設計項目內(nèi)容，此階段智能體能按要求初步設計出項目內(nèi)容，但是在項目目標合理性、驅(qū)動性問題的難度性、子問題和子任務可操作性、項目評價設計的科學性等方面依舊存在問題，無法直接用于課堂實踐。于是，教師基于發(fā)現(xiàn)的5個問題和獲取的新靈感（如下頁圖2），引導智能體不斷完善與調(diào)整項目內(nèi)容，直到獲得滿意的項目內(nèi)容。

（二）做項：教育智能體伴實踐，促進學生深度學習

在小學數(shù)學項目式學習的項目實施階段，教師需要根據(jù)前期確定的項目內(nèi)容和任務，結(jié)合教育智能體在項目式學習中實時反饋、資源智能推薦、引導式探究支持、個性化探究路徑規(guī)劃、情感支持與激勵、自適應評估等功能，科學地、有針對性地設計和組織學生“人機協(xié)同”探究活動。在下頁表2中，可見教育智能體對項目式學習中的六類功能描述，以及基于這些功能的“人機協(xié)同”探究活動內(nèi)容的思考，以期幫助教師明晰在小學數(shù)學項目式學習中可以設計哪些形式的探究活動。當然，并非所有的項目式學習主題都需要使用這些探究活動，教師需要根據(jù)項目內(nèi)容和任務特點，科學合理地選擇和使用“人機協(xié)同\"探究活動。同時，在項目實施中，教師還需要根據(jù)學生項目探究表現(xiàn)與進度，借助教育智能體動態(tài)調(diào)整項目內(nèi)容，以確保絕大多數(shù)學生都能經(jīng)歷小學數(shù)學項目式學習探究全過程，全面提升學生的數(shù)學素養(yǎng)和綜合能力。

在“為媽媽設計高跟鞋”項目實施過程中，教師針對每個子問題和子任務設計了活動鏈，并針對每個活動科學地匹配了“人機協(xié)同\"探究活動（見下頁表3），可以通過學生與“為媽媽設計高跟鞋項目探究助手”智能體互動對話的方式，為學生提供全方位的項目探究指導和輔助，從而有效幫助學生以更高的質(zhì)量和效率完成項目各個階段的任務，確保達到預期的學習目標。具體來看，在本項目中使用較多的智能體的資源智能推薦、實時反饋、自適應評估功能，未設計智能體引導式探究支持、個性化探究路徑規(guī)劃、情感支持與激勵等功能，這樣設計主要考慮到學生目前“人機協(xié)同\"探究的經(jīng)驗不足，需要有一個熟悉使用的過程，為此在前期的項自中我們重點帶領(lǐng)學生使用智能體的常用功能，后續(xù)隨著學生探究經(jīng)驗的積累和“人機協(xié)同”探究能力的提升，再引導學生挖掘智能體更多的功能。

（三）出項：教育智能輔助評價，深化師生項目反思

在小學數(shù)學項目式學習實施完畢后，教育智能體能通過自適應評估和實時反饋功能，為教師和學生提供全面的項目反思支持。教師可以將項目設計、實施過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳至教育智能體，智能體基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，生成詳細的評估報告，指出項目設計中的亮點與不足，并提供具體的優(yōu)化建議。這樣，有助于教師形成更為科學、系統(tǒng)的優(yōu)化與調(diào)整思路，進而改進教學方法，提升教學效果。例如，在“為媽媽設計高跟鞋”項目中，智能體發(fā)現(xiàn)部分學生因驅(qū)動性問題難度過高而感到困惑，建議教師增加情境化引導問題，幫助學生更好地理解任務目標。

總之，教育智能體在小學數(shù)學項目式學習中展現(xiàn)了強大的技術(shù)優(yōu)勢，能夠為教師提供智能化支持，為學生提供個性化學習路徑和實時反饋，有效提升了項目式學習的效率與質(zhì)量。

參考文獻：

[1]黎加厚.教育智能體與中小學科學教育[]]中小學科學教育，2024（6）.

[2]王永春，張珈瑞.小學數(shù)學項目式學習的設計與實施[J].小學數(shù)學教育，2023（17）.

（責任編輯：楊強）