“AI双师课堂”跨学科教学模式在小学数学学科的实践
来源：本站 作者：刘璐 陈伟华 吴小磊 发表于：2024.12.30 138浏览
刘璐
文/刘璐 开封市第二师范附属小学教务主任
陈伟华 开封市第二师范附属小学副校长
吴小磊 开封市第二师范附属小学副校长
摘要：随着教育信息化的深入发展，跨学科教学成为培养学生综合素养和创新能力的有效途径。在此背景下，开封市第二师范附属小学积极探索以AI技术赋能的“双师课堂”教学模式。以数学学科为先驱，通过引入人工智能（AI）软件，提升教研效率和促进教研创新。AI“双师课堂”丰富了教学信息交换的时空整体，为课堂教学提供了物质支持，并形成了三向互通的闭环，增强了主体交互性。AI双师课堂结合了人工智能技术与传统教育优势，为学生带来了全新的学习体验，助力培育新时代好少年。该实践创新开辟了AI教学新赛道，推进了学校数字化转型与升级。
关键词：AI技术；双师课堂；跨学科
一、“AI双师课堂”跨学科教学模式在小学数学学科的构建意义
近年来，随着国家政策的积极推动，人工智能（AI）教育已经上升为国家战略。开封市第二师范附属小学教育集团引入主讲教师和虚拟数字人助教协同授课的“双师课堂”教学模式进行实验，构建了包括真实项目活动设计、学生自主参与知识建构、“双师课堂”协同教学、学生跨学科能力培养、跨学科学习效果评价的教学模式，并将该模式在教学中进行应用探索，把多学科知识进行整合，以学生为中心、以“双师”为主导开展项目式学习教学实践，进而培养学生的项目设计能力、计算思维能力、跨学科学习能力和数字化应用能力。
二、“AI双师课堂”跨学科教学模式在小学数学学科的构建与实践
1.AI赋能学校教学研究，教师合力探究“双师课堂”新路径
开封市第二师范附属小学教育集团秉持“尚真教育”理念，在新课程改革驱动下，着力提升学生的核心素养。新课改呼唤新课堂，在大数据与人工智能的时代背景下，我校以数学学科为先驱，积极探索以虚拟数字人助教、智能机器人教师协同真人教师开展双师课堂教学。
（1）“AI技术”提升教研效率
学校教师在常规“五维教研模式”的基础上，依托“中小学智慧云平台”，引入人工智能软件对海量教学资源进行筛选、整合。充分发挥了人工智能在自动处理和分析数据上的强大功能，为教师提供及时反馈和精准指导，从而节省教研时间和人力成本。
（2）“AI技术”促进教研创新
AI“双师课堂”对教学教研中所需的信息、平台、数字化资源等进行了同步更新。AI以其独有的信息收集能力将信息集中于双师课堂之中，丰富了教学信息交换、辐射与作用的时空整体，也因其存在的智能化场域为双师课堂提供了教学平台。双师课堂教学能够突破时空限制，向更广阔、开放和泛在的虚拟场域延伸，克服了传统单师课堂中教学资源狭隘的弊端，扩大了教学场域的范围，提供了信息交互的平台，创造了立体循环的信息流通渠道，实现了多资源互通融合，为课堂教学提供了物质支持。
图1 AI“双师课堂”
关于AI在“双师课堂”教学应用方面的研究，聚焦于提升效率、挖掘潜力、营造学习环境。学校借助“双师课堂”这一课题的研究推进学校数字化转型与升级。“双师课堂”的出现打破了原有的师生双向互动关系，形成了三向互通的闭环。人师与学生之间不再是教与被教、反馈与呈现的单向线性关系，智师与人师之间的互动与合作、智师与学生之间的知识传递与接受、人师与学生之间的情感交流与评价反馈，为双师课堂中的三者连通提供了可能，将课堂结构丰富化、系统化。主体交互性增强为人师给学生提供更多的关照创造了条件，也避免了因教师权威过于集中造成的师生关系失衡与课堂性质异化。就信息生态平衡角度而言，双师课堂三主体之间的信息互补共通将课堂置于一个结构合理、功能良好的信息生态系统中，满足了不同主体的需求，也催生了一个稳定互惠的课堂结构，在满足小学生对他人关注过分渴求、增加关注主体的同时，也为学生提供了富有吸引力的教学方式，从而更好地增强课堂教学的效果。
2.“双师课堂”实践创新，开辟AI教学新赛道
教师们用跨学科的理念将AI技术与双师教学巧妙融合，合理利用课程资源，紧密围绕大单元主题多角度、多维度地开展学习活动，充分展示学校在AI助力“双师课堂”教学的研究成果。
（1）虚拟数字人助教拓宽课堂学习新路径
视频授课虚拟数字人技术是语音识别、语音合成、自然语言理解、动画生成等多种技术的融合。制作虚拟数字人是将授课内容的文字导入制作平台，由AI驱动生成授课视频。课前，学生观看虚拟数字人助教的授课视频进行预习；课中，虚拟数字人助教进行授课内容的教学，学生跟着虚拟数字人助教学习时，可以把虚拟数字人助教的讲解视频反复播放，直至把所有讲解内容全部学会；课后，如果需要巩固所学内容，学生还可以随时复习观看。虚拟数字人助教能够在课堂的某些环节代替主讲教师授课，让主讲教师更多地回归到育人的教育本质上。
（2）主讲教师关注学生学习本质
AI教师提供知识与技能辅导，而近端的人师进行化育能力培养，通过电子屏幕的虚拟影像和现实课堂的真实情境给予学生全面、立体、丰富的学习体验和成果，在教授他们基本知识技能的同时提供情感依托，培育学生的核心素养。双师协同互惠、优势互补，共同履行教学职责。数字人教师能够以其数字化的算法代替教师的重复劳动，但对学生学习过程中的深层情感意义难以进行动态解答。主讲教师发挥自身的社会情感教育能力，对学生进行软教育，时刻关注学生在智师教学过程中的情感表现并进行动态捕捉，通过可视可触的观察对学生的学习结果进行补充强调、反馈评价，并关注学生的个体需求，给予及时的辅导。[1]
（3）AI双师课堂助力培育新时代好少年
AI双师课堂结合了人工智能技术与传统教育优势，为学生带来了全新的学习体验。AI双师课堂通过引入智能机器人、虚拟教师等新颖元素，增加了课堂的趣味性和吸引力，使学生对学习产生更浓厚的兴趣。学生们与机器人的互动也大大提升了他们的学习热情。
图2 学生利用平板和数字人教师互动学习
AI技术能够根据学生的学习情况和兴趣偏好，提供个性化的学习资源和路径，满足学生的不同需求。这种定制化的学习方式有助于激发学生的学习动力，提高学习效率。
通过AI双师课堂，学生可以接触到更多实用的技能和工具。AI双师课堂往往涵盖多个学科领域，如科学、数学、艺术等，通过跨学科的教学方式，帮助学生拓宽知识视野，了解不同领域的知识和技能。不仅激发了学生对科学的兴趣，还培养了他们的创新思维和实践能力，学生的自主学习能力得到了提升。
3.“AI技术”健全多元化学生评价体系
AI双师课堂系统在评价学生时，能够根据学生的个体差异，生成个性化的评价，突出他们的优点和潜力，从而更好地激发学生的学习动力。多元化评价驱动，助力学生个性化发展。多元化评价从评价主体上看，由教师这个单一评价主体转向评价主体间的多向选择、沟通和协商，加强学生自评、互评，增加教师评价、交互评价相结合的方式；从评价方式上看，将结果性评价与过程性评价相结合，如借助“智能助教”系统生成数据及对比报告，动态了解学生的学习路径，外显学习过程，分析学习概况；从评价手段上看，利用人工智能，以大数据、云计算等数字技术为支撑，实现个性化的评价和反馈，对学生的学业进行预警和干预。多元评价模式有助于促进学生的全面发展，培养他们的综合素养和创新能力。[2]
参考文献：
[1]谢幼如，邱艺，刘亚纯.人工智能赋能课堂变革的探究[J].中国电化教育，2021（9）：77.
[2]于泽元，尹合栋.人工智能所带来的课程新视野与挑战[J].课程•教材•教法，2019（2）：27-36.