生成式人工智能如何與教學深度融合

■關注中小學人工智能教育

本期聚焦：生成式人工智能在教學中的應用

    編者按

隨著生成式人工智能的快速發(fā)展，越來越多的學校正在積極探索通過安全、可靠的方式將生成式人工智能與教學深度融合。生成式人工智能如何影響教學模式？將推動教育呈現(xiàn)何種圖景？圍繞這些問題，智慧教育?？s請專家、學者展開討論。

“效率”和“質(zhì)量”一直是課堂教學改革關注的兩個核心要素。當前，我國基礎教育課程教學仍存在教師備授課負擔重、學生探究不足、教學質(zhì)量不高等問題。在過去的兩年間，迅速發(fā)展的生成式人工智能為教育高質(zhì)量發(fā)展打開了新賽道，點燃了大眾對未來教育的期待，也成為了教育者關注的熱點。

    為什么要在教學中應用生成式人工智能

作為新質(zhì)生產(chǎn)力代表，生成式人工智能以其豐富的語料庫與強大的交互理解和對話能力，為破解教學難題、革新教學樣態(tài)帶來了機遇，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下4個方面。

一是高效文本處理，優(yōu)化教學設計。生成式人工智能具備在特定語境中進行邏輯推理、歸納總結以及演繹分析的能力，能夠推導出多樣化的答案或問題解決方案。教師可以利用星火、文心一言、豆包等生成式人工智能產(chǎn)品，高效檢索教學資源、自動生成教案，實現(xiàn)自身減負，進而將時間與精力投入到更有價值的課程設計與學生輔導中。教師也可以將生成式人工智能當作學科專家，對教案進行多維度分析評價，幫助教師更好地把握教學重難點，精準設計學習活動和靶向作業(yè)。

二是多模態(tài)信息加工，生成數(shù)字資源。生成式人工智能具備對文本、圖像、音頻、視頻等多模態(tài)數(shù)據(jù)的理解能力，能夠實現(xiàn)跨模態(tài)的語義解析與轉換，生成多模態(tài)數(shù)字資源。借助生成式人工智能，每位教師都將成為數(shù)字資源的創(chuàng)作者，無須掌握專業(yè)的媒體制作技術，也可以輕松、獨立生成個性化的數(shù)字資源。特別是隨著Sora等產(chǎn)品的推出，各種教學短視頻、動畫以及3D模型等資源也可以根據(jù)教師需求自動生成，為教師提供了更強的資源定制化服務。

三是流暢的人機對話，助力學生深度探究。生成式人工智能具有強大的情境理解和連續(xù)對話能力。教師可以據(jù)此引導學生開展素養(yǎng)導向下的個性化探究與思辨學習。學生課前梳理問題，利用生成式人工智能解答問題。課中教師有針對性地組織課堂討論，引導學生與生成式人工智能開展合作探究、質(zhì)疑批判等，幫助澄清概念誤解，擴展知識邊界。此外，生成式人工智能還可以給出啟發(fā)性問題，自動調(diào)整問題難度，在連續(xù)的追問循環(huán)中促進學生對知識的深度理解和創(chuàng)意加工。

四是擬人智能代理，提升學習趣味性。當前很多生成式人工智能產(chǎn)品都提供了智能體功能，用于構建定制化的虛擬角色。教師可以根據(jù)教學需求構建教學智能體，通過文字、語音等多種形式實現(xiàn)學生與智能體的自然對話交流，解答學生疑問，引導學生開展活動。相比通用大模型，教學智能體可以設定不同的人物身份，例如“小學三年級語文教師”“初中生物特級教師”等，通過模擬真實人物形象、聲音和動態(tài)行為，加強與學生之間的情感聯(lián)系，進而提高學生學習興趣和參與度。

    教學中如何應用生成式人工智能

為更好地發(fā)揮上述技術優(yōu)勢，防范潛在風險與應用弊端，生成式人工智能賦能教學應遵循如下3條基本原則。

其一，提升人機交互的認知主動性和深度。人機交互的核心宗旨在于激發(fā)學生的積極思考與主動探索，旨在最大限度地喚醒學生的思維活力，而非讓人工智能取代其思考與創(chuàng)意產(chǎn)出。若生成式人工智能的應用不當，可能導致學生對技術的過度依賴，從而逐漸削弱其思維能力與創(chuàng)新能力。為規(guī)避負面影響，確保技術真正促進學生思維發(fā)展，教師必須準確識別學生在人機互動中的認知主動性與深度。認知主動性體現(xiàn)學生在創(chuàng)編人工智能提示語過程中的積極參與，而認知深度則涉及學生對人工智能生成內(nèi)容的思維加工與處理水平。

其二，平衡“課前預設”與“動態(tài)生成”的配比。隨著生成式人工智能的引入，課堂中生成性的內(nèi)容更加動態(tài)、隨機，且不可控。為此，教師需要合理設定預設性教學內(nèi)容與生成性學習活動在課堂教學中的時間比例，保障課堂教學的有序進行。對于低齡學生，教師可通過提高課堂預設性內(nèi)容的比重，輔助他們構建對基礎概念的認知。依據(jù)學生知識掌握情況，教師可適度引導學生運用人工智能進行自主探索。對于中高年級學生，教師可以增加生成性學習活動的比重，借助開放性問題、項目化學習、自主編程、自由創(chuàng)作圖片等多種方式，促進學生在課堂上進行更廣泛深入的探究。

其三，強化生成內(nèi)容的真?zhèn)舞b別和安全使用。訓練生成式人工智能所涉及的大規(guī)模數(shù)據(jù)集來源廣泛，但由于受算法偏見、語料質(zhì)量等因素影響，無法保證生成內(nèi)容的真實性與準確性，輸出的信息易出現(xiàn)錯誤或虛構。因此，師生在使用生成式人工智能的過程中，應杜絕“盲信盲從”，需要審慎評估生成的內(nèi)容，加強對信息準確性和權威性的甄別，避免課堂教學出現(xiàn)科學性錯誤。此外，師生都需要了解并重視生成式人工智能使用帶來的數(shù)據(jù)安全和隱私泄露問題，培養(yǎng)安全意識，增強防范能力。

    教學中應用生成式人工智能需要注意哪些問題

生成式人工智能賦能教學應強調(diào)“效果導向”，不能為了用而用。一線教師需要熟練應用各種智能工具，重點從規(guī)范使用提示語、設計深度化學習任務、強化技術有效性、創(chuàng)建助學角色、選擇應用時機等方面深入實踐。

提升學生規(guī)范化使用提示語的能力。有效人機互動依賴于用戶能夠通過提示語，清晰、準確地表達需求，教師應教會學生正確、規(guī)范使用提示語。根據(jù)人機互動中的認知主動投入度從低到高排序，提示語編寫可以采用“直接使用已有提示語”“基于模板，根據(jù)需求修改提示語”“自己編寫提示語，由人工智能潤色修改”“完全重新編寫提示語”等方式。教師可根據(jù)學生的認知水平選擇合適的起始點，并引導學生從較低的認知投入方式逐漸過渡到較高的認知投入方式。低年級學生在使用生成式人工智能時，應在教師的引導下通過“直接使用已有提示語”或“基于模板進行修改”的方式開始人機互動的嘗試。

設計具有認知加工深度的學習任務。為了減少人工智能使用可能誘發(fā)的學生思維惰性，教師需要從提升學生認知加工深度的視角出發(fā)，全面革新傳統(tǒng)的學習任務設計觀念。具體策略包括：設計富有創(chuàng)造性和分析性的學習任務，盡量避免單一、固定答案的題目，采用設計開放式、非結構化的問題和項目；在評價學習任務結果時，應采用多元化的評價方法，如口頭報告、小組討論、同伴互評等；培養(yǎng)學生對自我認知的監(jiān)控能力，引導學生在使用人工智能完成學習任務后進行自我查驗和評估，反思自己在學習過程和成果中的認知加工深度。

高度關注技術應用的有效性問題。為確保課堂上生機交互的有效性，教師需要在課前進行學習任務的認知加工深度分析，明確完成任務所需的最低認知投入度，并制定對學生使用人工智能生成內(nèi)容的反饋預案。教師要精心策劃學生使用人工智能的學習活動場景及任務類型與順序，確保生成性內(nèi)容能夠促進教學目標的實現(xiàn)。例如，在小學三年級語文寫作課中，教師設計了活動“學生發(fā)揮想象力，口語描述秋天景色，使用大模型通過語音輸入生成創(chuàng)意圖片”。在具體實施時，盡管學生對自主生成的圖片表現(xiàn)出了濃厚興趣，但教師未針對當堂生成圖片的畫面特征，及時總結學生口語表達中所運用的描景語言。雖然人工智能應用激發(fā)了學習興趣，但在實現(xiàn)語文學科目標方面尚顯不足。

創(chuàng)建豐富的學科化的助學角色。生成式人工智能在課堂教學中可扮演多樣化角色，包括學科專家、輔導教師、學習伙伴、口語陪練等。教師可以利用生成式人工智能設置適合不同學科特點的各類職業(yè)、社會身份的教學智能體，如虛擬工程師、虛擬研究員、虛擬導游等，有助于極大提升項目化學習、跨學科主題學習的真實沉浸感。當然，課堂作為主要的育人場所，在師—生—機的三元互動關系中，人機互動應始終扮演輔助的角色，師生之間的真人互動應處于教學活動的核心地位。真實交流互動中的情感體驗和人文關懷，是生成式人工智能再豐富的擬人智能體都無法替代的。

選擇適切的教學應用時機。雖然生成式人工智能可以提升課堂教學的互動性、動態(tài)性和參與性，但其應用并不適合所有的教學環(huán)節(jié)。過早或隨意引入生成式人工智能可能會破壞教學秩序，影響教學質(zhì)量。一般而言，生成式人工智能課堂應用有3個適切時機：一是學生對知識的理解陷入困惑，一籌莫展時；二是開展有一定挑戰(zhàn)度的小組探究任務時；三是教師依據(jù)教學進程和學生學習狀態(tài)變化需要活躍課堂氣氛時。當然，具體時機的把握需要教師結合學情、學科特點、目標達成、內(nèi)容難度等因素綜合考慮、靈活處理。

（作者楊現(xiàn)民系中國教育技術協(xié)會學術委員會秘書長、江蘇省教育信息化工程技術研究中心常務副主任，丁杰系江蘇師范大學智慧教育學院講師）

《中國教育報》2024年06月15日第4版