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微观生态系统模拟、电池内部结构展示……数智赋能的课堂到底什么样?这所中学展示了8节课

转自:第一教育 2025-12-28 20:08:36

在高中立体几何的学习中,部分学生因空间想象力不足而难以解题,甚至对数学产生畏难情绪。如何破解这一教学难题?

12月26日,在静安教育学术季·第十季“数智赋能 博雅生长”上海市民立中学探索数智技术赋能教育教学研讨活动中,学校青年教师朱静雯展示了一节“破解正多面体——商功割补术的体积求解法”数学课。

拥有数学、人工智能专业背景的朱静雯,自编代码设计教学程序,通过3D动画动态演示正八面体、正十二面体、正二十面体等复杂多面体的割补过程,将其直观转化为多个正方体、四面体等简单几何体,使抽象的空间结构变得可视、可感,有效化解了正多面体体积计算的教学难点。

课堂中还使用AI生成动画,让古今中外的数学家隔空对话,在融入了数学原理的同时,也提升了学生学习的趣味性。

在拥有120多年办学历史的民立中学,数智赋能的课堂正悄然融入各学科教学之中。学校积极推动人工智能与课程实施、课堂教学及评价改革的深度融合,构建个性化、智能化、全面化的育人模式,切实提升学生的综合素养与创新能力。

数智教学在各学科常态应用

民立中学游泳馆里,游泳专项班的学生在上课前,就在头上戴了一个特别的设备,“这个设备是防水的,除了可以让老师与在水中的学生即时沟通,还能即时测量学生的心率、完成率等数据,帮助老师掌握每位学生的课堂运动情况。”授课教师孙亮说。

这堂“讲台上的名师”展示课教授自由泳前滚翻转身技术,孙亮还引入Pad水下拍摄与AI分析工具,引导学生以小组合作形式,将水下影像作为“数智镜子”,进行基于证据的自我诊断与同伴互评,精准解决前滚翻紧凑性、蹬壁时机等个性化问题。

孙亮介绍,民立中学是国家体育后备人才基地,游泳运动是学校的体育特色,为国家输送优秀的游泳运动员是学校的责任担当,运用数智技术优化体育训练是体育教学改革的必由之路。游泳教学中教师融合人工智能AI数字化分析,构建“学-练-赛-评”一体化的智慧学习,培养学生利用科技进行自主学习、分析与解决问题的能力。

而在英语课上,学校教师顾天麟利用生成式人工智能引导学生从表层语言输入迈向深层文化批判与创造性输出;地理教师胡彬、化学教师杨佳祎利用AR模拟场景,让不可抵达的地理景观和不可见的电池内在结构变得可感可触,使学生获得沉浸式的观察体验,帮助学生提升建构模型、推理论证、解决问题等能力;物理教师何松利用AI生成可视化运动图景、精准函数图像、优化实验方案和广博学习资料……当天,民立中学开出了8节公开课,多位教师展示AI赋能教学的途径、策略和成效。

校长卢晓菁说,民立中学加强校本化数字资源建设,开发数智赋能教育教学的课例与案例,推进数智教学系统在各学科的常态应用。学校引导教师突破传统教学模式,有机融合数字技术与人工智能,构建沉浸式、体验式学习场景,推动育人方式从“知识传授”向“素养培育”转型。

数智技术融入教学各环节

事实上,民立中学数智赋能的教育教学,从备课阶段就已经开始。

政治教师沈淑婷说,教师在备课时需要创设一个切实可行的教学情境,调动学生学习积极性,提升学生在真实情境中解决问题的能力。在设计必修二《经济与社会》“使市场在资源配置中起决定性作用”一课时,就尝试用人工智能来优化活动型教学设计。

教师向人工智能平台输入所在地区、授课主题、教材内容及“一例到底”“活动型课程”等教学要求,平台就生成了以“小杨生煎”“蜜雪冰城”等贴近上海学生生活的真实案例为情境的教学初稿。经筛选,教师选择学生更熟悉的奶茶行业作为教学载体。

最初设计为模拟创业活动:学生分组扮演原材料采购、技术研发、市场营销等角色,撰写“心愿单”,表达对理想市场环境的期待,并探讨如何将心愿变为现实。然而试教发现,此类抽象问题易导致学生表达空泛,难以结合经营实操,陷入理论化阐述。

为此,教师将原设计上传至AI平台,并输入教学目标,借助其自然语言处理能力,优化生成阶梯式任务链。

沈淑婷说,AI优化后的问题链层次清晰、梯度递进,推动学生从“创业需要什么”的感性认知,上升到“如何建设市场体系”的理性思考,实现从知识理解到高阶思维的跃迁。同时,真实任务驱动增强了学生的代入感与参与度,在解决问题中提升辩证思维与创新意识,深化对社会主义市场经济的政治认同。

在学校生物教研组组长盛清看来,人工智能除了辅助教师备课,在生物教学的实验还原、微观过程模拟等都能发挥巨大作用,“中学生物学教学长期面临着微观过程、抽象实验条件受限、真实情景素材筛选耗时等问题,人工智能技术的兴起帮助教师突破教学瓶颈,创新教学模式提供了新的可能。”

教师利用AI生成实验教学网页,输入指令“请帮我生产一个小程序,虚拟生态系统瓶:探索植物、小鱼和微生物之间的氧气和二氧化碳平衡”,AI会根据指令生成相应的代码,测试网页功能,进行调整。

学生可以通过AI制作的视频直接观察到:水草、藻类通过光合作用吸收二氧化碳、释放氧气,小鱼、虾等消费者通过细胞呼吸消耗氧气、释放二氧化碳,细菌作为分解者参与物质循环,再次释放二氧化碳,从而完整展现生态系统中的气体循环与能量流动。

英语教研组则利用人工智能助力学生个性化学习的开展,英语教师李成君介绍,“在作文写作上,教师可引导学生利用生成式人工智能对自己的作文进行优化,可选用全方位综合诊断、多维度思维拓展、阶梯式提升语言、情境化语体把控、步骤引导等不同模式,让人工智能成为极具耐心的写作教练。”李成君表示,人工智能还能帮助学生营造沉浸式学习环境,打造成全天候“对话伙伴”。

课题研究引领学校发展新方向

民立中学创办于1902年,是静安区首批区实验性示范性高中,学校秉承“为民而立”的办学宗旨,将博雅教育理念与数智技术深度融合,走出了一条以科研为引领、以教师为核心、以学生为中心的育人之路。

卢晓菁表示,学校聚焦未来数智教育的核心发力点——AI+教育,精准锚定课题“指向创造力激活的博雅教育AI智能体构建与应用研究”,以2025年立项的静安区重点课题研究引领学校发展新方向,将其列为学校“十五五”的核心科研任务。

学校将构建“三维推进”模式:一是技术研发与教学需求协同,联合高校专家与校内骨干教师,组建跨学科研发团队,确保AI智能体贴合教学实际;二是融入问题链机制,打造“思考引导—脚手架提示—资源提供—追问反思”三段式启发模式,推动AI智能体与学历案设计、课堂互动、课后辅导深度融合;三是课题研究与校本研修联动,将课题研究内容分解为具体研修任务,让教师在参与课题的过程中提升AI应用、数据解读等核心能力。

卢晓菁表示,学校将以该重点课题为牵引,重构校本研训体系:一是建立“课题任务认领制”,鼓励教师根据自身学科特点认领AI智能体应用、学习数据解读、个性化任务设计等子任务,让每位教师都成为课题研究的参与者、受益者;二是打造“双师研修模式”,邀请AI技术专家与教育科研专家联合授课,开展“技术实操+案例研讨+课堂实践”一体化培训,提升教师AI技术应用、教学场景创新等能力;三是搭建“成果交流平台”——学术季,将课题研究中的优秀课例、研修心得纳入学术季展示内容,形成“研究—实践—反思—提升”的良性循环。

中国教育学会副会长、上海市格致教育集团理事长张志敏表示,民立中学在数智技术赋能教育教学方面的实践充分展现了鲜明的时代性与未来感。他表示,面对人工智能深刻变革的时代浪潮,民立中学教师主动应变,在教学新样态与新范式的探索中勇于创新,彰显了新时代教育工作者的责任与担当;当天的课堂展示具有高度前瞻性——教师通过数智技术构建起高度数字化、个性化的学习环境,真正体现了面向未来的教育理念,课堂中洋溢着浓厚的“未来气息”,为AI时代的基础教育改革提供了生动范例。


文字:曹轶姗

图片由学校提供、部分由作者拍摄

编辑:曹轶姗

校对:曹铒

责任编辑:吴华

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