运用生成式人工智能创新教学互动的策略

摘要： 教学互动对促进学生深度参与课堂并达成意义建构十分关键。当前，课堂上还存在教师忽视教学互动、互动设计能力不足、互动工具选择受限、教学互动表现分析困难等问题。生成式人工智能的引入为设计和组织高质量教学互动提供了新路径，如在师生互动方面，可辅助设计真实情境下的问题链和师生探讨的主题；在生生互动方面，可辅助设计与组织小组协作活动；在学生与学习内容互动方面，能辅助文本阅读与实作修改、制作多媒体教学课件和构建学生学习助手智能体。此外，生成式人工智能还能在课后辅助教师快速分析所执教课堂教学互动的表现情况。

关键词：生成式人工智能；课堂教学互动；创新应用；高阶思维；深度学习

课堂教学，本质上是师生互动的过程。有效的教学互动对于培养学生高阶思维与关键能力至关重要。然而，由于教师忽视教学互动、互动设计能力不足、互动工具选择受限、教学互动表现分析困难等原因，教师设计的互动环节和活动往往流于形式，不能有效激发学生深入参与其中并进行主动的意义建构。生成式人工智能的引入为设计和组织高质量教学互动提供了新路径。它既可以作为教师的“外脑”，辅助设计有深度的互动内容，又可以作为学生的“学具”，辅助开展多种互动式学习活动。本文旨在阐述如何利用生成式人工智能有效辅助课堂教学互动，帮助教师设计与实施指向学生深度学习的教学互动，从而为学生提供更加高效、个性化的学习体验。

一、课程改革视野下对教学互动的再认识

教育部《基础教育课程教学改革深化行动方案》中明确提出要“注重启发式、互动式、探究式教学，引导学生主动思考、积极提问、自主探究”^[1]。教学理念的落地往往需要通过一系列的情境、问题、任务和活动，体现在贯穿于课堂的一个个具体的教学互动中。因此，深入理解并有效运用课堂教学互动就显得尤为重要。

（一）课堂教学互动的类型

基于不同视角和维度划分的课堂教学互动类型有所差异。本研究以穆尔在1989年提出的三种教学交互类型理论为基础展开。穆尔的“三种类型的交互”定义了教学情境中最关键的三个因素，即学生、教师与学习内容，并以学生为中心将教学交互分为学生与教师的交互、学生与学生的交互以及学生与学习内容的交互（如图1）。

师生交互是教学中最基本的交互形式，课堂提问是其中常见的表现形式，如集中提问、个别提问。在课堂提问中，问题本身的设计很重要，问题解决的过程蕴含着知识建构、价值澄清、能力形成、品格养成的内在逻辑^[2]。除了提问的方式外，基于主题的共同探讨也是师生开展深层次互动的方式。师生围绕主题进行协商、对话，能激活学生思维，将学生思维发展引向深处。现代社会越来越强调培养学生的沟通协作能力和合作精神，生生互动在课堂教学中是十分必要的，课堂上学生之间适当的协作、讨论交流等是常见的表现形式。学生与学习内容的互动是指学生通过学习资源来促进自己学习的过程，主要包括学生利用学习材料引发的自我对话过程、内部的认知和反思^[3]。传统教学环境下，与学生互动的学习内容载体多为静态的印刷材料，在数字化学习环境下，常常会有更丰富的动态交互形式，如数字学具等。毋庸置疑，无论是师生互动、生生互动还是学生与学习内容之间的互动，都需要教师精心设计，因此，教学互动的设计是教师备课中非常重要的一环。

（二）当前课堂教学互动存在的问题

当下，中小学课堂教学中教学互动的实施与指向深度学习的教学互动要求存在较大落差，主要表现在以下方面。一是部分课堂上“传递—接受”式教学依然比较普遍，教学中互动较少。二是一些课堂为了互动而互动，互动目标取向不清晰，没有明确的教学意义。在师生互动方面，缺乏对学生高阶思维的启发与培养。例如，互动问题多为记忆等低阶思维层次的问题，问题本身的设计缺乏高阶思维取向。在生生互动方面，存在互动形式化问题，学生在互动中缺乏具身参与。例如，指向深度理解的小组互动活动，或游戏少或游戏内容仅仅激发了学生操作行为层面的活跃度。在学生与内容互动方面，多为看纸质内容、看演示型PPT，缺乏互动型数字化工具。在运用数字化工具时，教师更关注的是学生操作层面的主动参与，而非认知层面上的积极参与^[4]，无法促进学生的意义建构。三是受限于分析工具的可获得性及便利性，教师无法快速有效地掌握与分析自己所执教课堂教学互动的表现，反思主要依赖主观感受及经验。

因此，教师需要在教学中设计一系列能够促进学生主动参与，并有助于认知建构的情境、任务、游戏、活动等互动式课堂教学环节，来引导学生深度参与课堂，启发学生对教学内容本身的深度理解与认知，达成意义建构。

二、运用生成式人工智能创新教学互动的策略

生成式人工智能利用复杂的算法、模型和规则，从大规模数据集中学习生成新的内容，包括文本、图片、声音、视频、PPT、代码等。各种生成式人工智能工具进入教育领域成为教师动态生成教学设计、组织教学实践、开展教学反思的利器。在课堂教学互动方面，生成式人工智能工具可以帮助教师设计并组织师生互动、生生互动、学生与学习内容互动，还能辅助教师快速有效地分析课堂教学互动的表现情况，如图2所示。

（一）助力师生互动的设计与组织

课堂提问和主题探讨是常见的师生互动表现形式，其中问题和主题的设计十分关键。生成式人工智能工具可以帮助教师设计高阶思维取向的互动问题及探讨主题。

1.辅助设计真实情境下的问题与问题链

以问题解决的方式推进课堂教学进程，可以更好地发挥课堂教学培育学生核心素养的作用。指向学生核心素养培育的教学，要把握知识本质、关注学科特质、创设符合学情的教学情境。教师可以输入适当的提示词，让生成式人工智能工具设计贴合学生经历、经验的真实情境，并生成一组彼此关联且逻辑有序的问题链，用于引导学生解决真实情境中的核心问题，从而帮助学生在问题探究过程中积极开展个体意义建构，形成可外化的认知结果。以小学四年级数学三角形学习主题为例，教师使用Kimi辅助设计指向学生数学学科核心素养发展的真实情境和问题链，提示词中描述了教师角色、学段、学科、学习主题、学情、具体的任务要求以及响应格式。Kimi生成了在校园美化活动中邀请四年级学生参与设计三角形主题花园装饰方案的真实情境，并基于情境设计了1个核心问题、3个主干问题和7个子问题。教师可通过与大模型进一步对话，修改具体问题的设计，或自行对生成内容进行二次加工，使之更加匹配教学需求。

2.辅助设计师生探讨的主题

主题探讨是以主题的方式，通过师生协商、对话，开展深层次教学互动^[5]。相较于课堂提问，主题探讨更注重学生对某一主题或问题的深入理解和分析。通过讨论和交流，学生能够逐渐形成批判性思维、创新能力和合作精神。探讨过程旨在让学生主动思考、积极参与，形成自己的观点和见解。以初中历史学科为例，教师使用文心一言工具辅助设计探讨主题，并通过三轮对话形成了较为满意的探讨主题。第一轮对话中，教师使用如下提示词：“请作为一名资深教师，为中学历史课中‘辛丑条约’这一知识点想5个发人深省的课题探讨主题”。大模型给出了“历史背景与成因分析”“条约内容与影响”“民族情感与国家意识”“历史反思与国际关系”“中国与世界的互动”五个主题方向，并给出了每个方向的引导内容。第二轮对话中教师追问：“请把最后一个讨论主题再详细补充一下。”接着，大模型进一步从政治、经济、文化多个角度对中国与世界的互动历程进行了分析，分析内容主要是观点阐述。教师在第三轮对话中进一步引导大模型“设计用于引导的讨论问题”。此时，大模型将前面陈述的具体观点转化为一个个能够启发学生深入思考和讨论的问题，生成的内容更加符合教学中师生开展主题探讨的真实场景。

（二）助力生生互动的设计与组织

生成式人工智能助力生生互动的设计与组织，主要表现在课前用生成式人工智能工具辅助设计生生互动的学习活动，课中用生成式人工智能工具组织开展生生互动的学习活动两个方面。

1.课前：辅助设计生生互动的学习活动

给大模型定义一系列任务（包括角色、背景、简介、技能、目标、约束条件、响应格式、工作流程、初始化等内容）让它去完成，是使用大模型的方法之一。对于大多数教师而言，从零开始完成这一系列任务定义有一定难度。为使任务的设计更加科学有效，教师可以先使用提示词设计工具（如Kimi+的提示词设计专家）帮助自己生成提示词框架初稿，再对其进行精细化修改和优化，最后输入大模型，让它根据提示词框架构建目标角色，当其完成初始化后即可进行对话。这种方式降低了教师直接编写系列任务的技术难度，减少了工作量，提高了工具使用效率。以小学数学三年级分数学习为例，教师请训练好的“中小学数学互动式教学设计专家”来设计小组协作的分数互动游戏，大模型生成了“分数寻宝”的小组互动游戏，并给出活动所需材料、步骤说明、预期学习成果、评估方法、后续活动等内容，让学生在小组合作完成游戏的过程中理解分数的概念和大小比较。

2.课中：组织开展生生互动的学习活动

在教师的指导下，学生可以使用生成式人工智能工具开展学习。在生生互动的学习活动中，教师指导学生分小组与大模型对话，对大模型生成内容进行学习和批判性思考，以发展学生的批判性思维、创新性思维等高阶思维。考虑到不同年龄段学生的身心发展特点，生成式人工智能工具需要在适合的年龄段使用。联合国教科文组织发布的《教育与研究领域生成式人工智能指南》建议，将使用生成式人工智能工具的年龄门槛设置为13岁^[6]。本文默认讨论年满13岁的学生使用生成式人工智能工具的场景。在指导学生使用生成式人工智能工具时，教师需要做好充分的准备，如提示词的设计、工具使用账号等。具有一定技术能力的教师可以通过调用大模型接口，将其与现有学习平台整合，免去账号登录操作，维持学生固有的学习习惯。

（三）助力学生与学习内容互动的设计与组织

生成式人工智能可以为学生学习提供丰富的交互型数字内容和数字学具，为促进学生与学习内容的互动提供了强有力的支持。本文根据学习内容承载媒介的不同，分别分析生成式人工智能在辅助学生文本阅读与实作修改、制作数字化学习内容以及构建学生学习助手智能体方面的可为之处。

1.辅助学生文本阅读与实作修改

文本阅读是从文本类的视觉材料中获取信息的过程，是学生获取知识的一种方式。传统课堂上，教师组织学生文本阅读，多是让学生带着问题在阅读中寻找答案。借助生成式人工智能工具，教师可以设计更有深度的文本阅读活动，比如先让学生基于问题自主阅读文本材料提取关键信息，再将文本材料拍照上传到大模型中，让大模型根据文本内容回答同样的问题。教师接着引导学生对比分析自己与大模型总结信息的异同点，并根据具体差异与大模型进一步对话，如质疑或追问其生成内容的依据、由来等，在对比分析和深度追问中培养学生的高阶思维和提问能力。

对语文作文、英语作文等学生实作的修改，原来是教师的个性化教学行为。生成式人工智能可以弥补实作修改难以实现一对一个性化指导的不足。教师可通过定义一系列任务的方式，训练大模型具备实作修改和点评的能力，并组织学生直接与其互动对话。学生拍照提交自己的实作作品后，会得到大模型对于作品的个性化批改和点评，包括其中的错字别字、语法表述、标点符号使用问题等，以及对作品句子结构、情感表达方面的优化建议，为学生提供个性化写作辅导。当然，学生应明确工具的使用目的，将其视为辅助自己学习的手段，而非替代自己思考的工具。生成式人工智能生成的内容仅是一种参考信息，学生在使用时需要加以判断，提高自己对信息的筛选、分析和判断能力，避免被错误或误导性的信息所干扰。

2.辅助教师制作教学课件

图、文、声、像并茂的教学课件是课堂教学常用的资源之一。教师可借助专用的文生图、文生音频、文生视频等工具制作所需素材。例如，数学、物理、科学、信息科技等学科复杂抽象的概念或原理（如勾股定理、像素、冒泡排序算法等）较多，对于单纯的文字表述，学生理解起来很吃力，教师可使用Gatekeep制作讲解视频。该工具能够自动生成一段2分钟左右的视频，将复杂抽象的知识用可视化方式（图表、流程图等）呈现，便于学生增进对概念与原理的理解。当然，由生成式人工智能工具制作的教学课件通常需要教师对其中部分内容和素材进行替换、修改和优化。只有经过教师的修改和优化，这些课件才能在课堂上发挥出更大的效用。

3.构建学生学习助手智能体

使用生成式人工智能技术构建智能体，能够让学生以全新的方式与学习内容互动。教师可以借助底层大模型的能力，根据需求定制具备多样化功能的智能体。教师应预先构思智能体可能的应用场景，再通过设定人物角色、设计回复逻辑、调用插件、安排工作流程、提供知识库资料以及配置数据库存储等，对智能体进行细致编排和训练。在此过程中，教师可结合实时预览和调试，对智能体的技能进行精准修正，从而显著提升智能体在特定领域内的问题解决能力。例如，在高中信息技术教学中，教师使用“扣子”平台搭建了“算法与程序实现学习助手”智能体。该智能体具备算法原理学习、算法设计（流程图）、Python语法学习、代码生成、续写、补全、注释、解释、验证纠错、评估优化等技能。它就像是一个学习伙伴，能够与高中生进行实时对话、答疑解惑，还可以根据高中生对算法与程序实现内容的学习进度和理解能力，为其提供个性化的学习指导。

（四）助力分析课堂教学互动表现情况

视频分析类生成式人工智能工具，使教师快速分析和掌握自己执教课堂的教学互动表现成为可能。课后，生成式人工智能工具能够即时生成课堂教学实录的分析结果，帮助教师快速总结课堂教学主题内容以及教学组织实施方式，并且支持定位具体的教学片段和教学互动表现，为教师开展教学互动反思及改进提供数据证据。例如，教师可使用360 AI浏览器对教学实录开展分析。360 AI浏览器能自动分析教学环节并进行切片，概括每个环节的主要任务和师生活动；可以自动生成字幕，标记不同的发言人，支持根据字幕点选播放教学片段；可以导出格式为.srt的字幕文件，以便教师结合其他工具进一步开展文本分析；还可以识别课堂上不同的发言人、发言时间、发言时长占比，并对不同发言人的观点进行总结。除了工具自带的分析项外，教师还可以基于教学实录与大模型进行对话，从中获得更多教学互动表现细节的信息，增进反思深度。

三、结语

生成式人工智能能够辅助教师设计一系列促进学生主动进行认知层面建构的主题与内容、情境与问题、任务与活动，为学生深度参与课堂提供丰富的互动型数字化学习内容与学具，为设计和组织指向学生高阶思维和关键能力培养的课堂教学互动带来了前所未有的创新机会。同时，我们也必须清醒地认识到，技术是把双刃剑，应用的关键在于人。无论是教师还是学生，都需要树立正确的技术观念，正确看待生成式人工智能在课堂教与学中扮演的角色，避免对技术的过度依赖，而是将其作为一种有益的辅助工具，审慎地选择和使用。在使用生成式人工智能提升教学互动性和效率的同时，教师还需要考虑教育的人文关怀，不能让技术完全取代教师在课堂上的角色，尤其是情感交流和精神传承。面对生成式人工智能在应用过程中可能带来的数据安全、隐私风险等数字伦理问题，我们还要增强师生的数字素养，强化师生的数字伦理意识，确保师生遵守数据安全及隐私保护的法律规范，在合理合法合规的范围内，安全、有效地使用生成式人工智能，最大限度地发挥生成式人工智能技术的优势为教育教学赋能，有力提升教学质量并促进学生全面发展。

参考文献

[1] 教育部办公厅.基础教育课程教学改革深化行动方案[EB/OL].（2023-05-26）[2024-04-25].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/jcj_kcjcgh/202306/t20230601_1062380.html.

[2] 余文森，龙安邦.以问题为导引：指向核心素养的课堂教学过程[J].天津师范大学学报（基础教育版），2023（3）：1-6.

[3] 穆肃，王孝金，冯冠朝，等.在线同步教学中交互的设计与实施[J].中国电化教育，2020（11）：52-59.

[4] 朱京曦.智能时代教学互动的内涵回归[J].中国远程教育， 2021（3）：45-52.

[5] 杨文斌.化学互动教学的系统构建与实施策略[J].上海教育科研，2022（10）：41-47.

[6] UNESCO. Guidance for Generative Al in Education and Research[EB/OL].（2023-06-10）[2024-05-03].https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000386693.

（作者李晓晓系上海市浦东教育发展研究院一级教师；谢忠新系上海市浦东教育发展研究院教育信息技术部主任、正高级教师、特级教师）

责任编辑：牟艳娜