人工智能融入课堂打造新型学习生态

摘要：人工智能正逐步渗透并深刻改变着教育领域，人工智能赋能教育成为必然趋势并推动基础教育高质量发展。本文展示了重庆师范大学附属实验小学利用人工智能赋能高效课堂教学，通过人工智能促成从“离境”到“在境”的学习环境蜕变，重塑“师-机-生”协同共生的新型学习生态，强化“教-学-评”一体化学习流程设计，实现大规模因材施教背景下的个性化学习，从而有效提升课堂教学的效率与质量，促进学生全面发展。

关键词：人工智能；课堂教学；高效

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）21-0007-03

人工智能（Artificial Intelligence，AI）已成为21世纪最具挑战性、最具催化力、最具赋能特征的战略性技术，在众多领域表现出广泛的赋能作用。中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》在“教师队伍培养”“智能化校园建设”与“新型教学方式探索”等内容中多次强调人工智能的实施与应用。“人工智能+教育”正从人工智能教育向教育人工智能转化，人工智能的深度融入正引领教育领域的深刻变革，从学习方式的个性化到教学模式的多元化，从资源的高效整合到评价的精准科学，人工智能为教育的各个环节注入了新的活力。人工智能不仅重塑了学生的学习体验，而且为教师提供了前所未有的教学支持。通过大数据分析，它能精准描绘学生画像，助力教师实现教学内容的个性化定制与课后辅导的精准推送。通过模拟人类智能的某些功能，如学习、推理、决策等，人工智能能够优化教学流程，实现教学内容的精准推送与个性化教学，从而有效提升课堂教学的效率与质量。

促成从“离境”到“在境”的学习环境蜕变

互联网作为核心驱动力，催生了第三种空间——信息空间，它与物理空间、社会空间相互交织，共同构成了我们生活的多维世界。在这一背景下，人工智能赋能课堂，不仅打破了物理空间的限制，更开创了一系列线上线下无缝衔接的个性化学习模式。统一的信息空间，以其灵活性、多模态、数据联动、资源共建、高速网络及互联互通等特性，为教育人工智能构建的虚实融合课堂提供了广阔的舞台。

例如，笔者所在的重庆师范大学附属实验小学校（以下简称“重师附小”）就将物理课堂从固定沉闷的传统布局转变为灵活多变的融合空间。学生中心的可移动、可调节桌椅设计，以及跨区域、跨年度、跨班级、跨学科的教学模式，打破了传统班级组织的束缚，让学习不再受时间和空间的限制。

又如，针对美术课的《恐龙世界》主题，教师利用增强现实（AR）技术为学生营造了一个充满想象力和互动性的恐龙世界虚拟情境。学生借助AR眼镜或VR头盔，通过手势控制或语音指令与恐龙进行互动，轻轻触碰屏幕上的恐龙，观察它们的皮肤纹理、肌肉结构和运动方式；也可以向恐龙发出指令，让它们做出特定的动作，如奔跑、跳跃、咆哮等。这种沉浸式的体验让学生仿佛成了史前世界的探险家，与恐龙共同生活在同一个时代。在观察完恐龙后，教师还可以指导学生进行创意绘画。人工智能实现了学生从无源之水、无本之木的“离境”状态到近在咫尺的可观可感的“在境”学习，学生的创作兴趣、创作热情和艺术表现力在人工智能的加持下大大提升。

重塑“师-机-生”协同共生的新型学习生态

在人机协同教育的探索中，“师-机-生”三者的深度融合与共生，成为前沿的教学创新模式。

大模型具备卓越的语言解析力、逻辑推理能力以及跨模态内容创造能力。教师利用大模型并结合学科大单元教学设计资料库与资源库，能够轻松地制订既科学又系统的大单元教学计划，并创新教学设计方案。另外，人工智能还能够有效提高教师的工作效率。

例如，教师在批改大量作文时，难以做到细致入微的个性化指导，而人工智能的引入为这一问题提供了创新解决方案。重师附小的教师会将学生作文上传至生成式人工智能系统（教育软件内置的AI模块），让系统进行自动批改，系统不仅能识别语法错误、拼写错误，还能评估作文的逻辑性、连贯性和创新性，给出初步的评价和修改建议。基于系统的批改结果，教师可以快速了解每位学生的作文优势和不足，从而在课堂上进行更有针对性的讲解和指导。同时，系统还能根据每位学生的具体学习情况，推荐适合他们各自的阅读材料和写作练习，以进一步提升其写作能力。

同时，生成式人工智能并非单向的智能供给者，而是在“师-机”与“生-机”的双边互动中不断学习进化。它通过分析教师与学生的交流内容，捕捉教学需求与反馈，进而在技术上实现模型的自我优化与迭代，形成一个持续进化的“人机共生循环”，共同推动教育生态的智能化、个性化发展。

强化“教-学-评”一体化学习流程设计

“教-学-评”的深度融合旨在确保学习目标、教学活动与评估标准的高度一致性，其核心在于通过评价机制促进教与学的无缝对接。在课堂教学中，及时的教育评价具有多元价值，包括诊断、导向、教育、反馈及评判功能，激发学生定期自我反思并推动即时改进。

例如，在重师附小的英语课堂上，教师常会先借助人工智能技术创设虚拟的英语学习情境，如模拟国际交流场景、英语角等，为学生提供真实的语言学习环境。人工智能系统则根据学生的语言水平和兴趣爱好，智能推荐适合的英语学习材料和活动。接着，学生利用人工智能听说设备进行语音朗读，设备会对学生的发音进行及时有效的评级，同时后台能生成统计数据。教师还可以在教学中利用人工智能听说设备进行口语测评、朗读PK等活动，这样不仅能够锻炼学生的口语能力，还能够激发学生的学习兴趣。最后，基于多样化数据的发展性评价机制，可以为教师提供丰富的学习成效反馈，助力其不断优化教学策略，推动个性化教学的发展；同时，这一机制也鼓励学生运用数据进行自我审视，培养以证据为基础的学习反思习惯，从而构建一个“教-学-评”紧密相连、相互促进的一体化学习循环。

实现大规模因材施教背景下的个性化学习

如今的时代，虚拟与现实的界限日益模糊，实现了跨地域、跨学科的深度融合教育，为人才培养开辟了全新路径。构建国家层面的个性化学习生态系统，需政府、网络社区与学校三者携手并进，最重要的是学校需积极拥抱变革，将智能学习系统融入日常教学，关注学生的个性化成长，实现教学模式的转型升级。

例如，重师附小建构了智慧作业平台助力小学语文个性化学习。面对学生数量多、个性化需求差异大的挑战，学校引入了智慧作业平台，旨在通过人工智能技术实现大规模的因材施教。智慧作业平台收集学生的日常作业、测试数据以及学习行为数据，并利用算法对收集到的数据进行分析，识别每位学生的学习特点和知识掌握情况。之后，再基于数据分析结果，为每位学生生成个性化的作业推荐。作业难度和内容根据学生的能力水平和学习进度进行动态调整，确保作业的针对性和有效性。

教师通过平台获取学生的作业完成情况和学习报告，了解学生的学习状态和困难点。根据平台提供的数据和建议，教师能够制订更精准的教学计划和辅导策略，实现因材施教。家长可以通过平台查看孩子的作业情况和学习进度，及时了解孩子的学习状态。平台还提供微课资源和“举一反三”的练习，帮助家长更好地辅导孩子，减轻家长的负担。

例如，在数学课堂的课前测上，教师可定时定点给学生投送课前测问题，及时精准统计学生完成任务需要的时间、正确率，发现需要集体指导的问题和个别学生的个性化学习困难，以便在教学中和课后精准实现对学生的指导。人工智能的赋能，让教师在有限的时间内能给予学生更多有针对性、个性化的关照，真正让大班额下的因材施教成为可能，满足了学生的个性化学习需求。

人工智能技术正以前所未有的速度改变着教育的面貌，为高效课堂教学提供了强大的技术支持。通过个性化学习、智能辅助教学、教学数据分析等手段，人工智能技术不仅能够提升教学质量与效率，还能够促进学生的全面发展。面对挑战，教师应积极应对，加强数据安全保护，推动技术普及与师资培训，促进教育理念的转变与教学模式的创新。

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本文系重庆师范大学2023年基础教育研究专项教改项目“大中小学创新人才一体化培养研究”（课题编号：202305JJ）阶段性研究成果。