數(shù)智融合賦能教育教學(xué)變革

地處青藏高原的西寧市文逸小學(xué)，以“敦行致知、逸向未來”為辦學(xué)理念，秉承“敦善行、致良知、向未來”的校訓(xùn)，致力于打造“未來學(xué)校”。學(xué)校借力教育數(shù)字化，旨在培養(yǎng)具有全球視野、社會責(zé)任感和終身學(xué)習(xí)能力，適合國家未來發(fā)展需求的人才。緊跟人工智能時代潮流，時刻關(guān)注國家教育教學(xué)改革新政策，積極采取“1+2+N”策略：以教育教學(xué)為核心，以人工智能、大數(shù)據(jù)支撐的數(shù)字教育應(yīng)用服務(wù)和人工智能支撐的“思維+AI”智慧教學(xué)模式為兩大關(guān)鍵支撐，打造多種應(yīng)用場景。建校3年來，學(xué)校已獲評教育部中小學(xué)人工智能教育基地、青海省中小學(xué)數(shù)字校園建設(shè)與應(yīng)用試點(diǎn)學(xué)校等，成為青海省教育數(shù)字化標(biāo)桿校。

系統(tǒng)構(gòu)建：數(shù)字教育新基建的兩坊四室

一是建設(shè)智能環(huán)境支撐體系。學(xué)校投資800萬元建成青海領(lǐng)先的教育新基建矩陣。AI智慧教研中心配備課堂行為分析系統(tǒng)，可自動識別6類師生互動模式；融媒體中心實(shí)現(xiàn)精品課程制作全流程數(shù)字化；科創(chuàng)中心形成“創(chuàng)客工坊—木工坊—AI實(shí)驗(yàn)室—機(jī)器人室—創(chuàng)意編程室—項目孵化室”六級創(chuàng)新鏈，配備從大顆粒編程到開源硬件的進(jìn)階式教具。

在智能環(huán)境構(gòu)建中，學(xué)校特別注重不同功能區(qū)域的協(xié)同性與互補(bǔ)性。AI智慧教研中心不僅記錄課堂行為數(shù)據(jù)，還能通過智能算法為教師提供教學(xué)改進(jìn)建議；融媒體中心的數(shù)字化課程制作，讓教師能夠?qū)?chuàng)意轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)資源的快速共享與傳播；科創(chuàng)中心的六級創(chuàng)新鏈如同一個階梯式培養(yǎng)平臺，引導(dǎo)學(xué)生從基礎(chǔ)編程興趣到復(fù)雜項目實(shí)踐逐步進(jìn)階，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能。

二是建立數(shù)字資源開發(fā)機(jī)制。在構(gòu)建數(shù)字資源生態(tài)體系方面，學(xué)校組建跨學(xué)科資源研發(fā)組，按照“情境導(dǎo)入—游戲化學(xué)習(xí)—分層練習(xí)”模式重構(gòu)數(shù)字化教案，開發(fā)出適合平板電腦教學(xué)的交互式課件，構(gòu)建“三段九階”微課體系。“三段”即緊扣課程內(nèi)容的三重認(rèn)知維度：新知導(dǎo)入，激活前概念，建立認(rèn)知腳手架；核心突破，深度建構(gòu)知識體系；拓展延伸，促進(jìn)遷移創(chuàng)新。“九階”則是每個階段細(xì)化為三個認(rèn)知臺階，共九級學(xué)習(xí)階梯，使學(xué)習(xí)者能夠保持85%以上的注意力集中度。

在數(shù)字資源開發(fā)過程中，學(xué)校注重資源的實(shí)用性和多樣性。交互式課件涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域，針對不同教學(xué)場景和學(xué)習(xí)需求，提供豐富的教學(xué)素材，方便教師快速組合應(yīng)用；“三段九階”微課體系助力學(xué)生在不同認(rèn)知階段穩(wěn)步提升學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化與遷移，極大提高了教學(xué)資源的有效利用與教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升。近3年，學(xué)校開發(fā)數(shù)字化教案287課時，建設(shè)校本資源庫容量達(dá)1.2TB，其中9個課例獲省級以上獎項。

模式創(chuàng)新：“思維 +AI”教學(xué)法的實(shí)踐突破

通過教學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，使傳統(tǒng)“教師—學(xué)生”二元結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向“師—生—機(jī)”三元互動。在五年級分?jǐn)?shù)運(yùn)算單元教學(xué)中，AI系統(tǒng)通過預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)分析，提前識別學(xué)生的認(rèn)知盲區(qū)，課堂中實(shí)時推送針對性訓(xùn)練，最終使當(dāng)堂達(dá)標(biāo)率從72% 躍升至95%。

“思維+AI”教學(xué)模式是將高階思維能力培養(yǎng)與人工智能技術(shù)深度融合的創(chuàng)新教育方式，旨在通過AI技術(shù)賦能傳統(tǒng)教學(xué)，提升學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性思維、問題解決能力等核心素養(yǎng)。在思維培養(yǎng)導(dǎo)向上，強(qiáng)調(diào)元認(rèn)知能力（即對思考過程的監(jiān)控與調(diào)節(jié)），致力于培養(yǎng)人機(jī)協(xié)作時代“AI不可替代能力”。在技術(shù)賦能維度上，AI作為認(rèn)知增強(qiáng)工具（而非替代工具），實(shí)現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，提供實(shí)時反饋與多維數(shù)據(jù)分析。

在實(shí)踐過程中，學(xué)校邀請省內(nèi)外專家深入課堂教學(xué)創(chuàng)新指導(dǎo)，探索數(shù)智融合的教學(xué)模式，開展教師數(shù)字素養(yǎng)提升創(chuàng)新培育以及人工智能助推教師隊伍建設(shè)，大力推進(jìn)人工智能與課堂教學(xué)深度融合，構(gòu)建“思維+AI”數(shù)智融合教學(xué)模式。讓科技助力教師的教與學(xué)生的學(xué)，推動課堂教學(xué)向“師—生—機(jī)”三元教學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，形成數(shù)智驅(qū)動的高質(zhì)量課堂實(shí)施路徑，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)提質(zhì)增效。

通過人機(jī)協(xié)同，落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)。在培養(yǎng)學(xué)生批判性思維方面，AI辯論平臺為學(xué)生提供虛擬辯論環(huán)境，他們可以與不同觀點(diǎn)的智能體進(jìn)行激烈的思想碰撞。在這個過程中，學(xué)生學(xué)會分析、評價和改進(jìn)自己的觀點(diǎn)，提高邏輯思維和論證能力。在創(chuàng)造性思維方面，學(xué)生使用生成式AI工具進(jìn)行跨學(xué)科項目設(shè)計，激發(fā)想象力和創(chuàng)造力，嘗試在項目化中運(yùn)用新的思路和方法，融合不同領(lǐng)域的知識進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)而培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力。在元認(rèn)知能力提升方面，學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和思維軌跡，為學(xué)生提供可視化的思維報告，幫助他們了解自己的學(xué)習(xí)方式和思維特點(diǎn)，從而更好地進(jìn)行自我調(diào)節(jié)和優(yōu)化學(xué)習(xí)策略，成為更自主、更高效的學(xué)習(xí)者。比如，在“AI+唐詩鑒賞”特色課程中，學(xué)生先通過大模型技術(shù)分析詩歌情感傾向，再利用風(fēng)格遷移算法創(chuàng)作“數(shù)字詩歌”，最后進(jìn)行人機(jī)協(xié)同賞析。這種教學(xué)模式使學(xué)生的文學(xué)理解深度得到提升。

師生發(fā)展：數(shù)字素養(yǎng)的階梯式培育

近年來，文逸小學(xué)積極探索數(shù)智育人新路徑，不斷推進(jìn)師生數(shù)字素養(yǎng)提升。

一是構(gòu)建“三維九階”學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)培育模型。自2024年秋季學(xué)期開始，學(xué)校就面向全體學(xué)生開設(shè)了人工智能課程，每周一節(jié)。學(xué)校還建立了以“人工智能通識教育+數(shù)字技術(shù)應(yīng)用+創(chuàng)新思維培養(yǎng)”為三維支柱的分階遞進(jìn)課程體系：基礎(chǔ)層（一至二年級）：開發(fā)“趣味編程探秘”課程包，采用圖形化編程積木實(shí)現(xiàn)動畫制作、音樂編程等趣味項目，通過“編程劇場”“AI繪畫師”等角色扮演活動激發(fā)學(xué)生的編程興趣。應(yīng)用層（三至四年級）：設(shè)計“智慧生活工程師”主題課程，結(jié)合Arduino開發(fā)套件完成智能澆花系統(tǒng)、語音控制臺燈等物聯(lián)網(wǎng)項目，建立校園科創(chuàng)空間，實(shí)現(xiàn)真實(shí)場景的數(shù)字化改造。創(chuàng)新層（五至六年級）：開展“AI未來實(shí)驗(yàn)室”項目，運(yùn)用各種工具完成圖像識別、智能分類等機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)戰(zhàn)演練。

二是創(chuàng)新教學(xué)范式打造“STEAM+AI”的融合教學(xué)模式。采用PBL項目式學(xué)習(xí)框架，開發(fā)“城市交通優(yōu)化”“校園垃圾分類”等真實(shí)問題場景，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用編程、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)形成解決方案。實(shí)施OMO（線上線下）混合式教學(xué)，依托浦育平臺AI實(shí)驗(yàn)艙開展虛擬仿真訓(xùn)練，通過國家智慧教育平臺對接騰訊AI開放平臺獲取真實(shí)開發(fā)環(huán)境。同時，建立數(shù)字素養(yǎng)成長檔案，記錄學(xué)生從Scratch作品到Python項目的完整創(chuàng)作歷程，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)軌跡可視化。

三是通過專業(yè)化資源支撐，構(gòu)建“四位一體”保障體系。在科創(chuàng)師資方面，學(xué)校與西寧市城市學(xué)院合作建立研訓(xùn)基地，實(shí)施“初級—骨干—名師”三級培養(yǎng)計劃，實(shí)現(xiàn)學(xué)校科創(chuàng)教師自給率達(dá)到90%以上。在空間再造方面，建成包含VR體驗(yàn)區(qū)、機(jī)器人競技場、無人機(jī)試驗(yàn)場、數(shù)據(jù)可視化中心的“未來學(xué)習(xí)中心”，配備3D打印機(jī)、激光切割機(jī)、機(jī)械臂等先進(jìn)設(shè)備。在平臺融通方面，打通國家、上海教育資源平臺，實(shí)現(xiàn)課程資源跨區(qū)域共享，積極與東部發(fā)達(dá)地區(qū)實(shí)現(xiàn)“云結(jié)對”共同發(fā)展。在賽事銜接方面，構(gòu)建“校級—區(qū)級—市級—國家級”四級賽事培養(yǎng)鏈，開發(fā)競賽課程資源包，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與科創(chuàng)賽事的無縫對接。

四是提升教師數(shù)字素養(yǎng)。積極構(gòu)建教師數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展體系，通過“技術(shù)能力+教學(xué)創(chuàng)新+學(xué)術(shù)研究”三維協(xié)同發(fā)展模型與“認(rèn)知更新—技能掌握—實(shí)踐轉(zhuǎn)化—創(chuàng)新應(yīng)用—成果輸出”五階培養(yǎng)路徑，全方位提升教師數(shù)字素養(yǎng)，助力教育教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展。

學(xué)校著力打造專業(yè)師資矩陣，組建了一支由高校教授、企業(yè)工程師、少年宮及本校骨干教師組成的導(dǎo)師團(tuán)隊。例如，在編程課程教學(xué)中，建立“雙師課堂”機(jī)制：本校教師負(fù)責(zé)編程原理課基礎(chǔ)知識的講授，企業(yè)導(dǎo)師（來自青海省電視臺的工程師）則通過真實(shí)項目案例，如少兒編程動畫制作項目，深化教師對編程知識的應(yīng)用理解。這種理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式，讓教師們不僅掌握了編程教學(xué)的基礎(chǔ)理論，更學(xué)會了如何將編程知識與實(shí)際項目需求相結(jié)合，提升了教師在數(shù)字化教學(xué)中的實(shí)踐能力。

同時，學(xué)校建立“雙師三階”培養(yǎng)機(jī)制。校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)技術(shù)工具操作培訓(xùn)，確保教師能夠熟練運(yùn)用智慧教學(xué)工具。在智慧課堂平臺的使用培訓(xùn)中，校內(nèi)導(dǎo)師通過分步講解、實(shí)操演練等方式，讓教師們快速掌握平臺的各項功能。企業(yè)專家則指導(dǎo)項目實(shí)踐，帶來真實(shí)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和前沿技術(shù)。在校園數(shù)字化建設(shè)中，企業(yè)專家?guī)ьI(lǐng)教師團(tuán)隊參與校園智慧平臺的設(shè)計與開發(fā)，從需求分析到功能模塊設(shè)計，教師們在實(shí)踐中提升了數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)設(shè)計的能力。專家教授則引領(lǐng)教學(xué)研究，如天津劉蓓老師帶領(lǐng)教師開展“數(shù)字化環(huán)境下的個性化學(xué)習(xí)研究”課題，探索教育數(shù)字化的前沿理論與方法。

通過實(shí)踐探索，學(xué)校逐步形成了數(shù)字素養(yǎng)發(fā)展新生態(tài)，在學(xué)生層面構(gòu)建起了“興趣激發(fā)—技能掌握—創(chuàng)新實(shí)踐”的成長路徑。2024年，學(xué)生數(shù)字作品達(dá)到106件。在教師層面著力提升數(shù)字素養(yǎng)。教師年均接受數(shù)字化培訓(xùn)42學(xué)時，在智慧教學(xué)工具應(yīng)用、數(shù)據(jù)驅(qū)動教學(xué)設(shè)計等方面能力突出。

教育評價：實(shí)現(xiàn)評價機(jī)制創(chuàng)新

基于人工智能評價系統(tǒng)，通過對課堂語音和影像的智能分析，為教師有針對性地改進(jìn)教學(xué)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。形成“數(shù)據(jù)全采集、評價全要素、主體全參與”的評價體系，實(shí)現(xiàn)從“分?jǐn)?shù)甄別”到“素養(yǎng)培育”的范式轉(zhuǎn)型。

構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動的立體化評價體系。一是建立全場景數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。學(xué)校以“思維+AI”教學(xué)模式為依托，將教學(xué)評價深度嵌入“預(yù)學(xué)—情境導(dǎo)入—小組合作學(xué)習(xí)—分層練習(xí)”的全課堂教學(xué)流程。如三年級語文《蜜蜂》，AI診斷報告的雷達(dá)圖顯示，教師在學(xué)習(xí)品質(zhì)、學(xué)習(xí)支持、技術(shù)支持和組織管理支持四個維度表現(xiàn)出色，但在“社會情感支持”維度存在明顯不足。AI據(jù)此提出改進(jìn)建議：教師在教學(xué)過程中應(yīng)充分尊重學(xué)生，重視學(xué)生的觀點(diǎn)和想法，為學(xué)生提供作決定的機(jī)會，認(rèn)真傾聽學(xué)生意見，并鼓勵學(xué)生與同伴互動、參與各類學(xué)習(xí)活動。又如在數(shù)學(xué)課堂中，通過智能終端與教學(xué)平臺的無縫對接，每名學(xué)生的解題路徑、互動頻次、思考時長等維度行為數(shù)據(jù)被實(shí)時記錄，構(gòu)建起動態(tài)更新的學(xué)習(xí)行為圖譜。真正形成了數(shù)據(jù)全采集、評價全周期、主體全參與的新型課程評價體系。

二是建立智能診斷分析引擎。采用深度學(xué)習(xí)算法構(gòu)建學(xué)科能力模型，實(shí)現(xiàn)評價維度的三重突破。在知識掌握上，通過錯題溯源系統(tǒng)定位知識斷點(diǎn)。如發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)除法錯誤源于“倒數(shù)概念”理解偏差，及時采取措施進(jìn)行知識加工和補(bǔ)充。在能力發(fā)展上，運(yùn)用認(rèn)知診斷模型評估學(xué)生邏輯推理、空間想象等核心素養(yǎng)。在素養(yǎng)提升上借助人工智能評改系統(tǒng)分析學(xué)生作文中的思辨深度與價值取向，從而實(shí)現(xiàn)個性化、精準(zhǔn)化教學(xué)。

創(chuàng)建個性化發(fā)展評價范式。第一，建立動態(tài)數(shù)字畫像系統(tǒng)。整合學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)（主要學(xué)科知識點(diǎn)掌握度）、行為數(shù)據(jù)（課堂參與度、作業(yè)完成質(zhì)量）和發(fā)展數(shù)據(jù)（科創(chuàng)競賽、社團(tuán)活動），形成包含學(xué)生成長關(guān)鍵要素的立體畫像，生成雷達(dá)圖。如學(xué)生“圖形化編程”基礎(chǔ)扎實(shí)，但“機(jī)器學(xué)習(xí)”興趣不足時，AI根據(jù)畫像推薦適配資源，推送趣味AI實(shí)驗(yàn)課程；又如在數(shù)學(xué)課“三角形的內(nèi)角和”中，教師參考畫像調(diào)整課堂問題難度為不同層次學(xué)生設(shè)計不同任務(wù)。

第二，建立自適應(yīng)反饋機(jī)制。即時反饋：作文批改系統(tǒng)在3秒內(nèi)提供語法修正建議，同步推送修改建議，如對學(xué)生《家鄉(xiāng)的風(fēng)俗》習(xí)作進(jìn)行語義分析，自動標(biāo)注“細(xì)節(jié)描寫不足”等問題，并推薦優(yōu)秀范文片段。又如在數(shù)學(xué)分?jǐn)?shù)運(yùn)算單元教學(xué)中，AI系統(tǒng)通過預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)分析識別認(rèn)知盲區(qū)，課堂實(shí)時推送變式訓(xùn)練題，使當(dāng)堂達(dá)標(biāo)率得到顯著提升。

第三，AI推送個性化發(fā)展改進(jìn)建議。AI推送個性化發(fā)展改進(jìn)建議，本質(zhì)是將小組合作中的隱性問題轉(zhuǎn)化為可干預(yù)的顯性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)識別—即時反饋—持續(xù)優(yōu)化”的閉環(huán)。當(dāng)AI能聽懂學(xué)生發(fā)言中的猶豫、看懂實(shí)驗(yàn)操作中的偏差、讀懂合作互動中的情緒，教育便從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動”邁向“數(shù)據(jù)賦能”。如在“三角形的內(nèi)角和”課堂教學(xué)中，基于AI系統(tǒng)生成的合作報告及時為每個小組生成改進(jìn)方案，如：對低均衡小組推送“輪流發(fā)言計時器”工具，設(shè)定每人每次發(fā)言不超過2分鐘；對高思維小組提供“思維進(jìn)階任務(wù)包”，用三種方法證明三角形內(nèi)角和；對創(chuàng)新不足小組推薦“數(shù)學(xué)史中的奇思妙想”微視頻，激發(fā)靈感。讓每個孩子在小組合作中都能獲得“私人定制”的成長支持，真正實(shí)現(xiàn)“差異發(fā)展”的教育理想。

創(chuàng)新智能評價工具矩陣。一是完善多模態(tài)技術(shù)評價。在語音識別上，英語口語測評精確到音素級分析，錯誤發(fā)音即時可視化標(biāo)注。在圖像識別上，科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作評價系統(tǒng)通過動作捕捉評估器材使用規(guī)范性；在動作識別上，實(shí)現(xiàn)AI體育智能識別，給動作流程畫面，研判動作標(biāo)準(zhǔn)性。二是完善過程性成長檔案。構(gòu)建包含“基礎(chǔ)學(xué)科+素養(yǎng)領(lǐng)域”的電子檔案袋，自動記錄學(xué)習(xí)軌跡。如數(shù)學(xué)解題從“步驟模仿”到“策略創(chuàng)新”的進(jìn)階過程。編程項目從“基礎(chǔ)模塊搭建”到“復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計”的成長路徑。通過人工智能評價體系創(chuàng)新，學(xué)校評價實(shí)現(xiàn)了評價時效、評價維度和發(fā)展效益三個方面的轉(zhuǎn)變。這種評價創(chuàng)新不僅破解了傳統(tǒng)教育評價重結(jié)果輕過程、重知識輕能力的困境，更通過數(shù)據(jù)智能與教育規(guī)律的深度融合，構(gòu)建起促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的教育新生態(tài)。

隨著人機(jī)協(xié)同的逐步推進(jìn)，西寧市文逸小學(xué)將著手建設(shè)元宇宙教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)具有高原特色的AI課程資源庫，探索“師一生一機(jī)”三元協(xié)同的課堂新模式，重塑青藏高原基礎(chǔ)教育的未來圖景。

（作者李勝利系青海省西寧市文逸小學(xué)黨支部書記、校長，宋海英系西寧市文逸小學(xué)數(shù)學(xué)名師工作室主持人）

責(zé)任編輯：吳紹芬