智能教育时代：应用AIGC重塑课堂教与学
——以“太阳系”教学为例
［摘要］文章聚焦生成式人工智能（AIGC）技术在中学教学中的应用研究。通过具体案例展示AIGC技术如何借助其自动化内容生成和个性化学习支持功能，显著提升教学效果和学生参与度，优化教材分析、备课、授课和教学评价等关键教学环节，进而提出一种低成本、易推广实施的人工智能应用模式。
［关键词］人工智能；AIGC；太阳系；教育创新
随着人工智能技术的飞速发展，“人工智能+教育”已成为基础教育变革的重要驱动力。生成式人工智能（）技术通过自动化生成创造性教学内容，并根据学生学习情况提供个性化支持，为教育工作者和学生带来了便利与创新［1］，但是具体教学实践的相关研究还比较少。本校成立的人工智能小组致力于探索AIGC技术在教育和日常生活中的应用潜力。鉴于商业服务收费较高，人工智能小组选取低成本且易于获取的国内应用程序，如讯飞大模型、钉钉脑图等，以实现经济高效的教育技术普及。本文通过深入分析AIGC技术在“太阳系”教学中的应用，展示其如何激发学生的求知欲和创新思维，同时为教育工作者提供实用的教学工具和策略。
一、应用于教材分析使备课更高效
“太阳系”一节选自浙教版科学七年级下册，重点介绍太阳系的构成和基本特征，旨在引导学生理解宇宙结构，形成对宏观物质世界的认知。该章节内容相对简单，学生通常已具备一定的相关科普知识。通过多媒体与人工智能技术的整合应用，可创建一种以“主动学习、探究发现、合作交流”为核心的教学模式，实现教师指导、学生自主学习、小组合作的有机结合。
（一）智能体：课前准备中充当关键角色
智能体可以作为教师的教学助手，在课前了解学情方面发挥至关重要的作用。通过设定身份角色和认知层次，特定的智能体可以作为个性化学习系统的核心。教师通过与智能体进行苏格拉底式的对话能够拆解教学重点，了解学生特别是后进生在章节内容理解上的难点，根据学生的学习状态和偏好，为不同学生提供适配的学习资源和路径。
人工智能具备强大的数据分析能力，可用于优化传统学情分析方法。教师仅需使用一部手机，快速扫描学生预习时填涂的认知起点答题卡，再通过网站进行数据分析，即可生成学情诊断报告。这一方法创新不仅极大提升了分析效率，还通过数据驱动的方式增加了评估的客观性，为教师提供了更为精准的学生认知水平和学习起点评估。
（二）智能助教：实现教学设计的自动化与个性化
技术能够根据教学目标和教师提供的关键词，自动生成教学设计方案和课件。这种自动化流程大幅削减了教师在教学准备过程中的重复性工作，为他们赢得了宝贵的时间，得以从烦琐的准备工作中解放出来，专注于深化教学内容和提升教学质量，把精力更多地投入教学创新和学生个别指导中去。生成的初稿为教师提供了一个灵活的起点。教师可以在此基础上进行细化和优化。这种灵活性确保了教学材料既能够贴合学生的学习需求和认知水平，又能够满足教师对教学内容深度和广度的要求。
二、应用于授课过程使课堂更丰富
在智能教育时代，技术的应用不仅优化了备课过程，更丰富了课堂教学的多样性和互动性。
（一）角色引导：设置数字化角色助力课堂引入
在现代教育环境中，学生的注意力易受多种信息源干扰而分散。为了解决这一问题，技术在课堂引入阶段可以发挥独特的作用。通过数字化角色引导，可以使学生迅速从日常状态切换至学习模式。此类数字化角色功能多样，不仅能够发出“上课”“请坐”等指令，还能够布置预习任务，如要求学生结合太阳系软件内容进行小组协作，完成思维导图。这一过程不仅有助于提升学生的专注度，还能培养其团队合作能力。数字化角色的使用，契合教育心理学中的“首因效应”，通过创新的引入方式激发学生的学习兴趣和参与度。
（二）三维互动：开启时空穿越式思维导图协作
在传统的教学模式中，学生往往被动接受知识，缺乏深入探究的机会。而通过技术的支持，学生可以在三维互动的环境中主动探索太阳系的奥秘。利用交互式太阳系软件，学生能够近距离体验图形效果，直观地了解行星的运行轨迹、物质组成、表面温度和探索历史等信息。
这种三维互动不仅有助于提升学生的空间认知能力，还能加深他们对天文现象的理解。学生在小组讨论中通过编辑思维导图对知识点进行整合和梳理。此协作学习过程体现了建构主义学习理论，即知识是通过社会互动和实践活动构建的。学生在小组合作中交流和讨论，共同形成对太阳系的理解，这种学习方式更符合学生的认知发展规律。
此外，思维导图的协作能将抽象的天文知识具象化，助力学生形成清晰的知识结构，同时发展批判性思维和创造性思维，使他们在未来的学习和生活中能够更加灵活、深入地应用所学知识。
（三）双师交流：依托虚拟专家构建启发式素质课堂
在传统的教学模式中，教师的角色往往局限于知识的传授者。而在技术的辅助下，教师可以转变为学习的引导者和启发者。通过引入虚拟专家系统，可模拟历史上著名的科学家，并与学生进行互动对话。这种双师模式为学生提供了一个与科学巨人对话的机会，极大地激发了他们的好奇心和探索欲。
同时，双师交流模式还体现了教育的个性化和差异化。每个学生都能在与虚拟专家的互动中找到适合自己的学习路径和思考方式。这种教学模式的实施，不仅提升了课堂的活跃度和学生的综合素质，还体现了科学课程标准所倡导的创新思维和探究精神。此外，系统内置的多个人物形象各具特色，能够适配不同的教学场景和学科领域，展现出强大的交互性和教育适应性。
（四）现场编程：沉浸式体验真实行星大小和间距
教材上的太阳系模型受比例和空间的限制，难以让学生形成直观的认识。为了弥补这一不足，可采用实物模拟与现场编程相结合的方式，引导学生在教室内体验太阳系的真实构成。首先，使用不同大小的球形物品来模拟太阳系的主要星体，并将天文距离按比例缩放至教室空间范围内。接着，让学生托举这些物品并站位。如此一来，学生便能够直观地感受到行星之间的相对大小和距离，进而提升空间认知能力。实际上，太阳系处于不断运动之中，为了构建动态效果，可以利用AIGC的代码生成功能来生成太阳系动态模型。该模型可以根据实际效果进行迭代和调试，即使没有编程基础的师生也能够完成。通过这一过程，学生不仅能够揭开编程的神秘面纱，还能够体会到科学探索的过程和乐趣。这种体验式的学习方式，有助于培养学生的工程思维和科学素养，为他们未来的学术研究和职业生涯奠定坚实基础......
