智能教育時代：應用AIGC重塑課堂教與學

[中圖分類號] G633.98 [文獻標識碼] A[文章編號] 1674-6058（2025）20-0092-04

隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，“人工智能 + 教育\"已成為基礎教育變革的重要驅(qū)動力。生成式人工智能（AIGC）技術通過自動化生成創(chuàng)造性教學內(nèi)容，并根據(jù)學生學習情況提供個性化支持，為教育工作者和學生帶來了便利與創(chuàng)新1，但是具體教學實踐的相關研究還比較少。本校成立的人工智能小組致力于探索AIGC技術在教育和日常生活中的應用潛力。鑒于商業(yè)服務收費較高，人工智能小組選取低成本且易于獲取的國內(nèi)應用程序，如訊飛大模型、釘釘腦圖等，以實現(xiàn)經(jīng)濟高效的教育技術普及。本文通過深入分析AIGC技術在“太陽系\"教學中的應用，展示其如何激發(fā)學生的求知欲和創(chuàng)新思維，同時為教育工作者提供實用的教學工具和策略。

一、應用于教材分析使備課更高效

“太陽系”一節(jié)選自浙教版科學七年級下冊，重點介紹太陽系的構成和基本特征，旨在引導學生理解宇宙結構，形成對宏觀物質(zhì)世界的認知。該章節(jié)內(nèi)容相對簡單，學生通常已具備一定的相關科普知識。通過多媒體與人工智能技術的整合應用，可創(chuàng)建一種以“主動學習、探究發(fā)現(xiàn)、合作交流”為核心的教學模式，實現(xiàn)教師指導、學生自主學習、小組合作的有機結合。

（一）AI智能體：課前準備中充當關鍵角色

AI智能體可以作為教師的教學助手，在課前了解學情方面發(fā)揮至關重要的作用。通過設定身份角色和認知層次，特定的AI智能體可以作為個性化學習系統(tǒng)的核心。教師通過與AI智能體進行蘇格拉底式的對話能夠拆解教學重點，了解學生特別是后進生在章節(jié)內(nèi)容理解上的難點，根據(jù)學生的學習狀態(tài)和偏好，為不同學生提供適配的學習資源和路徑。

人工智能具備強大的數(shù)據(jù)分析能力，可用于優(yōu)化傳統(tǒng)學情分析方法。教師僅需使用一部手機，快速掃描學生預習時填涂的認知起點答題卡，再通過網(wǎng)站進行數(shù)據(jù)分析，即可生成學情診斷報告。這一方法創(chuàng)新不僅極大提升了分析效率，還通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式增加了評估的客觀性，為教師提供了更為精準的學生認知水平和學習起點評估。

（二）智能助教：實現(xiàn)教學設計的自動化與個性化

AIGC技術能夠根據(jù)教學目標和教師提供的關鍵詞，自動生成教學設計方案和課件。這種自動化流程大幅削減了教師在教學準備過程中的重復性工作，為他們贏得了寶貴的時間，得以從煩瑣的準備工作中解放出來，專注于深化教學內(nèi)容和提升教學質(zhì)量，把精力更多地投入教學創(chuàng)新和學生個別指導中去[2-3]。AIGC生成的初稿為教師提供了一個靈活的起點。教師可以在此基礎上進行細化和優(yōu)化。這種靈活性確保了教學材料既能夠貼合學生的學習需求和認知水平，又能夠滿足教師對教學內(nèi)容深度和廣度的要求。

二、應用于授課過程使課堂更豐富

在智能教育時代，AIGC技術的應用不僅優(yōu)化了備課過程，更豐富了課堂教學的多樣性和互動性。

（一）角色引導：設置數(shù)字化角色助力課堂引入

在現(xiàn)代教育環(huán)境中，學生的注意力易受多種信息源干擾而分散。為了解決這一問題，AIGC技術在課堂引入階段可以發(fā)揮獨特的作用。通過AI數(shù)字化角色引導，可以使學生迅速從日常狀態(tài)切換至學習模式。此類數(shù)字化角色功能多樣，不僅能夠發(fā)出“上課”“請坐\"等指令，還能夠布置預習任務，如要求學生結合太陽系軟件內(nèi)容進行小組協(xié)作，完成思維導圖。這一過程不僅有助于提升學生的專注度，還能培養(yǎng)其團隊合作能力。數(shù)字化角色的使用，契合教育心理學中的“首因效應”，通過創(chuàng)新的引人方式激發(fā)學生的學習興趣和參與度。

（二）三維互動：開啟時空穿越式思維導圖協(xié)作

在傳統(tǒng)的教學模式中，學生往往被動接受知識，缺乏深人探究的機會。而通過AIGC技術的支持，學生可以在三維互動的環(huán)境中主動探索太陽系的奧秘。利用交互式太陽系軟件，學生能夠近距離體驗3D圖形效果，直觀地了解行星的運行軌跡、物質(zhì)組成、表面溫度和探索歷史等信息。這種三維互動不僅有助于提升學生的空間認知能力，還能加深他們對天文現(xiàn)象的理解。學生在小組討論中通過編輯思維導圖對知識點進行整合和梳理。此協(xié)作學習過程體現(xiàn)了建構主義學習理論，即知識是通過社會互動和實踐活動構建的。學生在小組合作中交流和討論，共同形成對太陽系的理解，這種學習方式更符合學生的認知發(fā)展規(guī)律。此外，思維導圖的協(xié)作能將抽象的天文知識具象化，助力學生形成清晰的知識結構，同時發(fā)展批判性思維和創(chuàng)造性思維，使他們在未來的學習和生活中能夠更加靈活、深入地應用所學知識。

（三）雙師交流：依托虛擬專家構建啟發(fā)式素質(zhì)課堂

在傳統(tǒng)的教學模式中，教師的角色往往局限于知識的傳授者。而在AIGC技術的輔助下，教師可以轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習的引導者和啟發(fā)者。通過引入虛擬專家系統(tǒng)，可模擬歷史上著名的科學家，并與學生進行互動對話。這種雙師模式為學生提供了一個與科學巨人對話的機會，極大地激發(fā)了他們的好奇心和探索欲。同時，雙師交流模式還體現(xiàn)了教育的個性化和差異化。每個學生都能在與虛擬專家的互動中找到適合自己的學習路徑和思考方式。這種教學模式的實施，不僅提升了課堂的活躍度和學生的綜合素質(zhì)，還體現(xiàn)了科學課程標準所倡導的創(chuàng)新思維和探究精神。此外，系統(tǒng)內(nèi)置的多個人物形象各具特色，能夠適配不同的教學場景和學科領域，展現(xiàn)出強大的交互性和教育適應性。

（四）現(xiàn)場編程：沉浸式體驗真實行星大小和間距

教材上的太陽系模型受比例和空間的限制，難以讓學生形成直觀的認識。為了彌補這一不足，可采用實物模擬與現(xiàn)場編程相結合的方式，引導學生在教室內(nèi)體驗太陽系的真實構成。首先，使用不同大小的球形物品來模擬太陽系的主要星體，并將天文距離按比例縮放至教室空間范圍內(nèi)。接著，讓學生托舉這些物品并站位。如此一來，學生便能夠直觀地感受到行星之間的相對大小和距離，進而提升空間認知能力。實際上，太陽系處于不斷運動之中，為了構建動態(tài)效果，可以利用AIGC的代碼生成功能來生成太陽系動態(tài)模型。該模型可以根據(jù)實際效果進行迭代和調(diào)試，即使沒有編程基礎的師生也能夠完成。通過這一過程，學生不僅能夠揭開編程的神秘面紗，還能夠體會到科學探索的過程和樂趣。這種體驗式的學習方式，有助于培養(yǎng)學生的工程思維和科學素養(yǎng)，為他們未來的學術研究和職業(yè)生涯奠定堅實基礎。

（五）智能激勵：基于AI進度條提升學生參與度

學生進度可視化工具基于教育心理學中的激勵理論，通過提供視覺反饋來激發(fā)學生的內(nèi)在動機。該工具依托智能體，能夠?qū)崟r追蹤學生的學習進度和參與度，并以進度條的形式直觀展示給學生。這種即時性的視覺反饋能夠讓學生清楚地了解自己的學習狀態(tài)以及團隊的整體表現(xiàn)，從而增強學生的團隊協(xié)作精神。教師可以通過觀察各組的進度條，及時了解學生的學習狀態(tài)，對落后的小組給予更多的關注和指導，實現(xiàn)差異化教學，提高教學質(zhì)量。

（六）學科融合：在知識應用環(huán)節(jié)實現(xiàn)創(chuàng)新升華

AIGC技術的應用不僅在于知識的傳授，還在于促進學科之間的融合，為學生拓展更為廣闊的知識應用視野。在學生對太陽系有了基本了解之后，AIGC的文本到多模態(tài)轉(zhuǎn)換功能為科學知識與藝術創(chuàng)作的融合提供了有力支持，實現(xiàn)了STEM教育的跨學科融合。例如，學生可以通過生圖工具完成一幅比例更為合理的教材配圖；通過寫作功能，將對太陽系的感悟轉(zhuǎn)化為故事、詩句或歌詞，甚至吟誦出來，創(chuàng)作出具有文學性和藝術性的作品或?qū)］嫛４送猓瑢W生還可以利用語音識別技術，將口述的太陽系知識轉(zhuǎn)換成文本，進而創(chuàng)作成圖片或短視頻，將抽象的天文知識以直觀、生動的方式呈現(xiàn)出來。

這種跨學科的創(chuàng)作過程，不僅能夠提升學生的創(chuàng)造力和想象力，還能夠引導學生在不同學科之間建立聯(lián)系，培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)。通過這種創(chuàng)新升華，學生能夠更深刻地理解知識，進而實現(xiàn)知識的更廣泛應用。

（七）數(shù)字傳聲：邀請相關領域校友開展分享活動

在學生對太陽系有了清晰的認識并充滿探索欲望時，邀請在相關領域工作的校友進行遠程訪談，不僅能夠提升教育的現(xiàn)實意義，還能夠為學生提供職業(yè)發(fā)展的啟示。通過AIGC技術，即使是遠程的校友也能夠以數(shù)字形象的方式參與課堂，分享他們的經(jīng)驗和見解。這種方式使得校友的寄語和建議更加生動、真實。無論是通過錄音、錄像展示，還是通過AIGC技術生成的數(shù)字形象，校友的分享都能夠極大地影響學生的學習態(tài)度和價值觀，激發(fā)他們對科學探索的熱情和對職業(yè)發(fā)展的思考。為學生提供一個與行業(yè)專家交流的平臺，有助于他們了解科學知識在現(xiàn)實世界中的應用。

三、應用于教學評估使知識更立體

在教學評估環(huán)節(jié)，AIGC的實時評估功能可為教師提供一種創(chuàng)新性的反饋機制。教師上傳教材的PDF文檔后，AIGC能夠迅速識別并提煉關鍵知識點，生成與教材內(nèi)容緊密關聯(lián)的習題。這種動態(tài)題目生成方式不僅能夠即時檢驗學生對課堂知識的掌握情況，還能夠根據(jù)學生的學習進度和理解程度自定義題目的數(shù)量和類型，從而實現(xiàn)個性化評估。例如，關于“太陽系\"的內(nèi)容，AIGC可以生成一系列針對性問題，如行星的順序、小行星帶的位置、太陽系中體積和質(zhì)量最大的行星等。這些問題源自教材，既能有效激發(fā)學生的好奇心和求知欲，又能確保評估的精準性。此外，AIGC還能夠提供答案和解析，幫助學生在錯誤中總結經(jīng)驗、不斷進步。

在教學時間充裕的情況下，教師可以要求AIGC適當增加題自難度，引導學生對知識點進行綜合運用。例如，將太陽系的知識與物理學、化學等其他學科知識相結合，這種適度的拓展不僅能夠增強學生的成就感，更能培養(yǎng)他們的跨學科思維和綜合應用能力。

四、反思與展望

在本節(jié)課中，人工智能的應用已超越傳統(tǒng)工具，成為教育活動中的賦能者，深刻影響著學生核心能力和素養(yǎng)的培養(yǎng)。這些能力和素養(yǎng)包括創(chuàng)造性思維、批判性思維和團隊合作能力等，它們是21世紀能力和素養(yǎng)框架中不可或缺的部分。通過AIGC技術，學生的課堂參與度得到顯著提升，他們在完成任務和表達觀點的過程中鍛煉自主學習和協(xié)作能力，這正是新課程理念所倡導的以學生為主體進行教學設計的體現(xiàn)。

（一）教學流程的適用性

本節(jié)課所采用的教學流程（如圖1）尤其適用于科普類內(nèi)容的教學，特別是對于那些學生已有一定基礎的學科內(nèi)容。AIGC技術的應用，通過提供豐富的學習資源和互動體驗，不僅激發(fā)了學生的探究興趣，而且促進了他們對知識的深層次構建。這種教學流程強調(diào)學生在知識構建中的主動性和互動性，其理論依據(jù)為建構主義學習理論。

圖1教學流程

（二）內(nèi)容生成的精準性

AIGC具備內(nèi)容自動生成功能，這一特性兼具創(chuàng)新性和靈活性，但也伴隨著一定的隨機性。為了確保內(nèi)容生成的精準性和可控性，教師在應用過程中需精心設計提示詞和指導性問題。通過明確指定教學重點內(nèi)容，引導AIGC生成更具有針對性和深度的教學材料，從而避免內(nèi)容過于寬泛，確保教學活動的目標性和深度。

（三）技術應用的實踐性

AIGC技術的流暢應用對教師的操作熟練度、網(wǎng)絡環(huán)境和設備性能均提出了較高要求。因此，教師在正式應用AIGC技術之前，需進行充分的準備和測試，以確保AIGC技術的有效運用。這也充分反映了技術整合教學的實踐性，要求教師不斷更新自身的技術知識和教學技能，以適應不斷變化的教育環(huán)境。

綜上所述，本節(jié)課的教學實踐充分體現(xiàn)了人工智能技術在教育領域的廣闊應用前景。它不僅能提升教學效率，更能促進學生的全面發(fā)展，成為推動教育變革的重要力量。教師應主動適應教育變革，通過不斷學習和實踐，更新自己的教學理念，在實踐中不斷反思和優(yōu)化教學方法，探索更有效的教學模式，使AIGC技術在教育領域發(fā)揮更大的作用，培養(yǎng)能夠適應快速變化世界的創(chuàng)新型人才。

[參考文獻]

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（責任編輯 羅艷）