構(gòu)建課堂教學(xué)數(shù)智化新生態(tài)

生成式人工智能（GenerativeArtificialIntelligence，簡(jiǎn)寫為GenAI）與教育教學(xué)的深度融合，正在重新定義知識(shí)獲取、學(xué)習(xí)過程以及人機(jī)協(xié)作教學(xué)的內(nèi)涵，并預(yù)示著教育將邁人一個(gè)“師一生一機(jī)”教育命運(yùn)共同體的新時(shí)代[1]。為此，教育部發(fā)布了4項(xiàng)行動(dòng)助推人工智能賦能教育[2，致力于為教育工作者正確認(rèn)識(shí)“GenAI為何、何時(shí)、如何‘生成’教育”[提供指南。教育，特別是基礎(chǔ)教育不能被動(dòng)地成為人工智能的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，而應(yīng)該從立德樹人的根本目標(biāo)出發(fā)，使GenAI輔助教育目標(biāo)更好地實(shí)現(xiàn)。理念的轉(zhuǎn)變，需通過具體的教學(xué)實(shí)踐落實(shí)，引導(dǎo)教師在課堂教學(xué)中構(gòu)建“師一生一機(jī)”三維多向的互動(dòng)協(xié)調(diào)機(jī)制，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的人工智能賦能教育。

“GenAI重塑北京基礎(chǔ)教育”教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)正是在這樣的背景下召開的。圍繞GenAI賦能智慧教學(xué)平臺(tái)、啟發(fā)數(shù)理邏輯智能、創(chuàng)設(shè)具身教學(xué)情境等核心議題，與會(huì)專家與教師進(jìn)行了深入研討與交流，具化了一線教師對(duì)GenAI重塑基礎(chǔ)教育的認(rèn)知。

一、GenAl嵌入智慧教學(xué)平臺(tái)，賦能教學(xué)提質(zhì)增效

嵌人GenAI的智慧教學(xué)平臺(tái)可以分為教學(xué)設(shè)計(jì)平臺(tái)、資源處理平臺(tái)、課堂教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)管理平臺(tái)以及教學(xué)評(píng)價(jià)平臺(tái)五類[4。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)已出現(xiàn)集成以上多種功能為一體的學(xué)科專用平臺(tái)。通過智能化的內(nèi)容生成、個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑推薦以及實(shí)時(shí)教學(xué)反饋等，GenAI不僅提升了教學(xué)效率，還能助力教師精準(zhǔn)施教、學(xué)生高效學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)了教學(xué)質(zhì)量的提升與資源的優(yōu)化配置。

沈靜老師利用高中語(yǔ)文素養(yǎng)植根融媒體智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)，開展了《論語(yǔ)》課堂教學(xué)探索。課前教研中，GenAI幫助教師深度解析教材文本和學(xué)情數(shù)據(jù)，搜集跨區(qū)域教研成果并進(jìn)行對(duì)比分析，完成經(jīng)典課例的智能聚類，實(shí)現(xiàn)實(shí)證支持的科學(xué)教研。備課過程中，GenAI自動(dòng)生成了《論語(yǔ)》的教學(xué)設(shè)計(jì)、課件與分層習(xí)題資源，推薦了跨媒介資源整合方案與情境化任務(wù)鏈，智能標(biāo)注了相關(guān)閱讀文本的知識(shí)圖譜，幫助教師精準(zhǔn)把握《論語(yǔ)》的教學(xué)重難點(diǎn)與核心素養(yǎng)培養(yǎng)的著力點(diǎn)。在課堂教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，GenAI都發(fā)揮了其獨(dú)特的價(jià)值。

在環(huán)節(jié)一“學(xué)情回顧和導(dǎo)人”中，GenAI通過分析學(xué)生以往的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和行為模式，識(shí)別學(xué)生的知識(shí)盲點(diǎn)和學(xué)習(xí)風(fēng)格，并據(jù)此推薦不同難度的《論語(yǔ)》注釋版本、文化背景資料和相關(guān)研究論文，為不同水平的學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，降低學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地理解文本內(nèi)涵。

在環(huán)節(jié)二“小組討論核心問題”中，學(xué)生圍繞“孔子是否實(shí)現(xiàn)了個(gè)人理想與社會(huì)倫理的完美統(tǒng)一”這一開放式問題，結(jié)合平臺(tái)推薦的多模態(tài)學(xué)習(xí)資源，與GenAI這個(gè)虛擬學(xué)伴進(jìn)行自然語(yǔ)言交互。通過提問“孔子為何周游列國(guó)”“孔子周游列國(guó)的過程中是否實(shí)現(xiàn)了個(gè)人理想”等問題，學(xué)生能夠快速獲得GenAI依據(jù)相關(guān)資料生成的文案，以及結(jié)合相關(guān)文本段落進(jìn)行的解釋，從而能夠深入理解核心問題。同時(shí)，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)困惑與知識(shí)盲區(qū)，GenAI還為小組提供討論的思維支架，對(duì)學(xué)生在討論中形成的階段性成果進(jìn)行智能評(píng)價(jià)，并提供詳細(xì)的反饋意見，如指出學(xué)生的邏輯漏洞、論證不充分之處等。再結(jié)合AI學(xué)伴開展元認(rèn)知訓(xùn)練，幫助學(xué)生解決概念難點(diǎn)和視域盲區(qū)，順利打通閱讀障礙、彌補(bǔ)知識(shí)缺口，抵達(dá)本課的問題解決核心。沈老師也根據(jù)GenAI的反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)干預(yù)，提升小組討論的效果。

在環(huán)節(jié)三“借助自創(chuàng)成果升華情感”中，根據(jù)學(xué)生的提示，GenAI生成了歷史場(chǎng)景圖片、人物對(duì)話音頻和視頻等，幫助學(xué)生在多模態(tài)和沉浸式的語(yǔ)言運(yùn)用情境中，加深對(duì)課堂核心問題的認(rèn)識(shí)和思考。平臺(tái)提供的多模態(tài)學(xué)習(xí)資源和多樣化學(xué)習(xí)任務(wù)，是教師根據(jù)平臺(tái)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和興趣，使用GenAI技術(shù)生成并優(yōu)化的。這些設(shè)計(jì)不僅豐富了教師的教學(xué)手段，還為學(xué)生提供了量身定制的學(xué)習(xí)方案。

北京師范大學(xué)文學(xué)院張秋玲教授表示，GenAI的嵌入賦予了學(xué)科智慧教育平臺(tái)新的生命，提升了教育教學(xué)的專業(yè)化、個(gè)性化和靈活化水平，為系統(tǒng)性地解決語(yǔ)文教學(xué)的低質(zhì)高耗問題提供了可行性路徑，也為促進(jìn)區(qū)域教育公平和教育的高質(zhì)量發(fā)展提供了強(qiáng)大動(dòng)能。在課堂教學(xué)中利用嵌人GenAI的學(xué)科智慧教育平臺(tái)，可伴隨式采集與分析學(xué)生的數(shù)據(jù)，從而為構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格特征庫(kù)與學(xué)習(xí)行為追蹤模型提供重要依據(jù)。這不僅有助于生成學(xué)生畫像，服務(wù)精準(zhǔn)教學(xué)，還能夠推動(dòng)語(yǔ)文核心素養(yǎng)評(píng)價(jià)范式的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)“研備教學(xué)評(píng)”一體化、閉環(huán)式的智能優(yōu)化與創(chuàng)新。

GenAI的嵌人不僅是對(duì)學(xué)科智慧教學(xué)平臺(tái)的技術(shù)提升，更是對(duì)其教育理念的深刻變革。GenAI并非要取代教師的角色，而是通過自動(dòng)化和智能化的手段，減輕教師在一些日常任務(wù)上的負(fù)擔(dān)，使他們有更多的時(shí)間和精力去關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化需求、沉浸式體驗(yàn)和創(chuàng)造性發(fā)展。

二、GenAl啟發(fā)數(shù)理邏輯智能，驅(qū)動(dòng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)

GenAI在中小學(xué)數(shù)理教學(xué)中展現(xiàn)出多維度應(yīng)用價(jià)值。它通過動(dòng)態(tài)生成個(gè)性化習(xí)題、可視化解析資源和自適應(yīng)學(xué)習(xí)路徑，精準(zhǔn)匹配學(xué)生能力差異，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度[5]；作為智能助教，提供實(shí)時(shí)答疑和錯(cuò)題分析，在減輕教師負(fù)擔(dān)的同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；借助虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M學(xué)科應(yīng)用場(chǎng)景（如概率模擬、幾何變換），將抽象概念具象化，促進(jìn)學(xué)生的深度理解。

翁濤老師在“利用空間向量解決立體幾何問題”的數(shù)學(xué)課堂上，充分挖掘了GenAI的應(yīng)用潛力。基底法作為高中數(shù)學(xué)空間向量解立體幾何的核心方法，其教學(xué)難點(diǎn)在于基底選擇策略與空間關(guān)系的對(duì)應(yīng)性。傳統(tǒng)教學(xué)中，教師往往通過典型案例展示標(biāo)準(zhǔn)解法，而學(xué)生難以自主探索不同基底選擇對(duì)解題過程的影響。九章大模型等專業(yè)數(shù)學(xué)大語(yǔ)言模型的出現(xiàn)，為解決這一教學(xué)痛點(diǎn)提供了新思路。翁老師基于此構(gòu)建了人機(jī)協(xié)同的立體幾何教學(xué)模式，課堂以“空間向量與立體幾何”知識(shí)結(jié)構(gòu)圖展開，具體實(shí)施分為四個(gè)遞進(jìn)階段。

階段一：概念建構(gòu)。教師運(yùn)用三維動(dòng)態(tài)模型實(shí)時(shí)演示基底法的核心原理，學(xué)生通過觀察不同基底下的坐標(biāo)變換過程，了解基底向量選擇的兩大原則一一非共面性原則（三個(gè)向量不共面）與易度量性原則（優(yōu)先選擇已知長(zhǎng)度和夾角的向量）。通過實(shí)時(shí)調(diào)整基底組合，學(xué)生可直觀感知基底選擇對(duì)向量分解復(fù)雜度的影響。

階段二：?jiǎn)栴}解決。學(xué)生在解題實(shí)踐中獲得分層智能引導(dǎo)，對(duì)于有學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，通義千問通過“蘇格拉底式”對(duì)話提供漸進(jìn)式提示，如“目標(biāo)向量能否分解為基底向量的線性組合”“是否需要建立空間直角坐標(biāo)系輔助運(yùn)算”。對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生則提供拓展性任務(wù)，如“嘗試用向量積驗(yàn)證平面法向量”“對(duì)比基底法與坐標(biāo)系法的適用范圍”。

階段三：評(píng)價(jià)反饋。學(xué)生提交手寫解題過程后，九章大模型以圖片識(shí)別的方式對(duì)學(xué)生的解題步驟和答案進(jìn)行評(píng)閱。教師使用九章大模型展示3種不同解法：向量投影法、平面方程法、幾何轉(zhuǎn)化法，每種解法均附帶具體思路步驟。

階段四：反思提升。教師組織學(xué)生進(jìn)行人機(jī)解法對(duì)比分析，重點(diǎn)探討向量解法與傳統(tǒng)幾何法的異同之處，同時(shí)讓學(xué)生思考機(jī)器算法的普適性與人類直覺思維的創(chuàng)造性。

在整堂課中，教師利用九章大模型和通義千問等智能工具，啟發(fā)學(xué)生與GenAI協(xié)同解決立體幾何問題。這些工具提供多樣化解題思路，幫助學(xué)生在智能工具的支持下，思維伴隨解題過程逐步發(fā)展，也培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

北京師范大學(xué)人工智能學(xué)院宋繼華教授指出，在教育領(lǐng)域中，人機(jī)協(xié)同特指人類與機(jī)器在教育過程中的合作，旨在實(shí)現(xiàn)共同的育人目標(biāo)，促進(jìn)教育朝著更加有序和理想的方向發(fā)展。這一協(xié)同進(jìn)階包括人機(jī)協(xié)作、人機(jī)增強(qiáng)、人機(jī)融合和人機(jī)共創(chuàng)四個(gè)維度，共同構(gòu)成了人機(jī)協(xié)同教育的多維發(fā)展路徑。這種新型的協(xié)同關(guān)系要求教師不僅應(yīng)理解人工智能的工作原理和能力，還應(yīng)認(rèn)識(shí)到技術(shù)的局限性，以便能夠在適當(dāng)?shù)那闆r下結(jié)合主觀判斷做出合理決策。翁老師的課堂是對(duì)人機(jī)協(xié)同教學(xué)的有益嘗試，教師在其中扮演的引導(dǎo)者與協(xié)調(diào)者角色至關(guān)重要，她指導(dǎo)學(xué)生正確、合理地與人工智能進(jìn)行交互，逐步探索解決問題的思路，并在此過程中對(duì)GenAI給出的提示進(jìn)行批判性思考，而非對(duì)其答案全盤接受。

GenAI與數(shù)理教育場(chǎng)景的碰撞融合，推動(dòng)數(shù)理教育教學(xué)從知識(shí)傳遞向思維建構(gòu)轉(zhuǎn)變。教師需要從知識(shí)權(quán)威轉(zhuǎn)型為技術(shù)賦能的認(rèn)知導(dǎo)航者，學(xué)生則應(yīng)成長(zhǎng)為善用智能工具進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的數(shù)字原住民。未來教育應(yīng)著力培養(yǎng)人機(jī)協(xié)同時(shí)代的關(guān)鍵素養(yǎng)一一既善于借助智能工具突破認(rèn)知邊界，又能保持獨(dú)立思辨能力；既掌握智能工具的操作邏輯，又深譜數(shù)理學(xué)科的本質(zhì)規(guī)律。人機(jī)協(xié)同教學(xué)為培育具有數(shù)字勝任力的創(chuàng)新人才提供了新可能。

三、GenAl創(chuàng)設(shè)具身教學(xué)情境，開辟個(gè)性學(xué)習(xí)路徑

傳統(tǒng)教學(xué)方式能夠確保知識(shí)體系的完整性和規(guī)范性，但學(xué)習(xí)資源局限于教材與教師經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)方法缺乏靈活性與互動(dòng)性，難以滿足學(xué)生個(gè)性化需求，更無(wú)法充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與創(chuàng)造性。尤其在涉及倫理、社會(huì)爭(zhēng)議等復(fù)雜議題時(shí)，傳統(tǒng)課堂往往因討論深度不足、視角單一而流于表面。相比之下，GenAI賦能的具身教學(xué)情境，依托多模態(tài)感官交互、沉浸式場(chǎng)景構(gòu)建和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋技術(shù)，打破了傳統(tǒng)教學(xué)的物理與認(rèn)知邊界。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)可模擬真實(shí)社會(huì)場(chǎng)景，增強(qiáng)學(xué)生的臨場(chǎng)感；GenAI支持智能對(duì)話，幫助學(xué)生深化思辨；而大數(shù)據(jù)分析則能精準(zhǔn)捕捉學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)軌跡，為教師提供差異化教學(xué)依據(jù)。這種具身教學(xué)情境，不僅拓展了學(xué)習(xí)資源的廣度和深度，更通過“具身參與”將抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為可體驗(yàn)、可互動(dòng)的認(rèn)知過程，從而顯著提升學(xué)習(xí)效能。

在高中英語(yǔ)教學(xué)中，艾慧老師圍繞“長(zhǎng)期昏迷病人的生命決策權(quán)”這一倫理議題，依托GenAI創(chuàng)設(shè)了極具創(chuàng)新性的模擬家庭會(huì)議情境。課程伊始，學(xué)生通過角色分配系統(tǒng)自主選擇家庭成員身份（如患者配偶、子女、醫(yī)生或倫理學(xué)家），AI助手“Lily”則根據(jù)角色需求提供背景資料、醫(yī)學(xué)倫理原則及法律條文等支持。在模擬家庭會(huì)議中，學(xué)生需結(jié)合自身角色立場(chǎng)與AI助手進(jìn)行多輪對(duì)話。例如，扮演“子女”的學(xué)生可能強(qiáng)調(diào)情感維系的重要性，而“醫(yī)生”角色則需引用醫(yī)學(xué)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)論證治療無(wú)效性。

AI助手不僅能實(shí)時(shí)糾正學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)錯(cuò)誤、補(bǔ)充專業(yè)詞匯，還能模擬對(duì)立觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生多角度審視同一問題。例如，當(dāng)學(xué)生主張“應(yīng)尊重患者之前的意愿”時(shí)，AI助手會(huì)反問：“若患者未留下明確意見，如何平衡家屬情感與法律義務(wù)？”這種動(dòng)態(tài)互動(dòng)能夠促使學(xué)生不斷填補(bǔ)邏輯漏洞，完善論述結(jié)構(gòu)。此外，艾老師還通過GenAI生成思維導(dǎo)圖，將學(xué)生的觀點(diǎn)可視化，幫助他們梳理“生命尊嚴(yán)”“醫(yī)療資源分配”“家庭決策權(quán)”等子議題的內(nèi)在聯(lián)系。

課程尾聲，GenAI進(jìn)一步賦能個(gè)性化作業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生可選擇完成一篇議論文，并運(yùn)用GenAI的語(yǔ)法糾錯(cuò)、邏輯強(qiáng)化及修辭優(yōu)化功能打磨文稿；或開展家庭訪談，利用GenAI生成的調(diào)查問卷模板收集親屬觀點(diǎn)，并對(duì)比分析代際間認(rèn)知差異。此外，針對(duì)語(yǔ)言能力較弱的學(xué)生，GenAI提供分階訓(xùn)練模塊：初級(jí)任務(wù)聚焦基礎(chǔ)詞匯與句式（如“euthanasia”“qualityof life”的用法），高級(jí)任務(wù)則涉及跨學(xué)科論述（如結(jié)合生物學(xué)知識(shí)分析腦死亡標(biāo)準(zhǔn)）。學(xué)生學(xué)習(xí)對(duì)話的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)保存在GenAI平臺(tái)，教師可根據(jù)學(xué)生上傳的交互數(shù)據(jù)生成個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告，精準(zhǔn)定位學(xué)生的思維盲區(qū)與語(yǔ)言短板。

北京大學(xué)教育學(xué)院賈積有教授指出，人工智能的本質(zhì)是“在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)教育”，其核心價(jià)值在于通過技術(shù)手段重構(gòu)教與學(xué)的關(guān)系，賦能師生共同成長(zhǎng)。艾老師的案例正是這一理念的生動(dòng)體現(xiàn)。GenAI不僅輔助教師高效設(shè)計(jì)情境、生成資源，更通過智能評(píng)測(cè)與即時(shí)反饋，使教學(xué)從“一刀切”走向“個(gè)性化”。更為重要的是，GenAI推動(dòng)了教育目標(biāo)的升華。當(dāng)學(xué)生與GenAI辯論“生命價(jià)值量化”時(shí)，技術(shù)不再是冰冷的工具，而成為激發(fā)人文關(guān)懷的媒介。

一名學(xué)生在課后提到：“AI提醒我，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不能替代對(duì)‘人’的理解。哪怕只有 1% 的蘇醒可能性，那 99% 的放棄是否已構(gòu)成倫理困境？”這種技術(shù)介導(dǎo)的哲學(xué)叩問，正如賈積有教授所強(qiáng)調(diào)的“完整的人”的培養(yǎng)一一既能駕馭技術(shù)理性，又能堅(jiān)守人性溫度。

GenAI創(chuàng)設(shè)的具身教學(xué)情境，不僅開辟了個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，更重新定義了教育的邊界：在虛擬與現(xiàn)實(shí)的交織中，在人與機(jī)器的協(xié)作下，學(xué)生得以在語(yǔ)言能力、思維品質(zhì)與價(jià)值信念的融合中，走向更深層次的成長(zhǎng)。而這，正是智能時(shí)代教育創(chuàng)新的終極意義。

隨著大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，教育正經(jīng)歷從傳統(tǒng)教學(xué)向智能化、個(gè)性化教學(xué)的躍遷。這一過程中，GenAI成為推動(dòng)課堂教學(xué)生態(tài)重塑的關(guān)鍵力量。構(gòu)建課堂教學(xué)數(shù)智化新生態(tài)是信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的必然趨勢(shì)。GenAI在助推教學(xué)方式“智”變、培養(yǎng)高階思維“智”能、打造沉浸交互“智”域等方面的突出表現(xiàn)，不僅引發(fā)了教學(xué)模式的深刻變革，更引領(lǐng)著教育創(chuàng)新與學(xué)習(xí)科學(xué)的前沿探索。面向未來，課堂教學(xué)數(shù)智化轉(zhuǎn)型不僅是一場(chǎng)技術(shù)革命，更是教育理念與實(shí)踐范式的深刻變革，它呼喚著教育者、研究者、政策制定者與技術(shù)企業(yè)跨界聯(lián)合，共同構(gòu)建一個(gè)既充滿科技智慧又不失人文關(guān)懷的教育未來。

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（作者牛青森、林文淵、徐剛系北京師范大學(xué)文學(xué)院博士研究生；沈靜系北京師范大學(xué)昌平附屬學(xué)校副校長(zhǎng)，本文通訊作者）

責(zé)任編輯：牟艷娜