摘要：生成式人工智能的創(chuàng)新發(fā)展為數(shù)字教材建設(shè)提供了新方法與新策略，但是受技術(shù)工具論影響，生成式人工智能在數(shù)字教材應(yīng)用中也還存在著“惰化學(xué)生思維、誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知、淡化師生關(guān)系”等問題。針對上述問題，該研究從教學(xué)論視角分析了教材的信息化、結(jié)構(gòu)化和指導(dǎo)化三項基本功能，通過思維鏈提示技術(shù)、檢索增強(qiáng)生成技術(shù)和學(xué)習(xí)智能體等方式加強(qiáng)數(shù)字教材的基本功能；依據(jù)學(xué)習(xí)心理學(xué)理論將智能工具融入數(shù)字教材與教學(xué)應(yīng)用中，發(fā)揮生成式人工智能優(yōu)勢，為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架、生成個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容、提供“雙師”教學(xué)指導(dǎo)，以智能化教材建設(shè)與應(yīng)用推動教育大規(guī)模因材施教的開展。

關(guān)鍵詞：生成式人工智能；數(shù)字教材；思維鏈提示技術(shù)；檢索增強(qiáng)生成技術(shù)；學(xué)習(xí)智能體；實踐策略；應(yīng)用案例

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

*本文系人民教育出版社“十四五”規(guī)劃2023年度重點(diǎn)課題“素養(yǎng)導(dǎo)向的信息科技生成式學(xué)習(xí)手冊研制及創(chuàng)新應(yīng)用”（課題編號：2023GHB02）研究成果。

數(shù)字教材作為一種新形態(tài)教材是推進(jìn)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要“抓手”，在教育強(qiáng)國建設(shè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。當(dāng)今，人工智能已成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動力，基于大模型、強(qiáng)算力、大數(shù)據(jù)的生成式人工智能與社會各領(lǐng)域的深度融合創(chuàng)生出全新的智能化生存環(huán)境，深刻改變著人們生活、學(xué)習(xí)和工作方式。將生成式人工智能合理融入數(shù)字教材建設(shè)與應(yīng)用中可幫助教師有效組織教學(xué)內(nèi)容，為每位學(xué)生提供適切的學(xué)習(xí)資源，積極促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的開展[1]。教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型大背景下，遵循教材建設(shè)規(guī)律，發(fā)揮生成式人工智能的技術(shù)優(yōu)勢，按照教材功能特征設(shè)計生成式人工智能與數(shù)字教材融合的方法與策略，以智能化教材建設(shè)與應(yīng)用推動教育大規(guī)模因材施教的開展。

一、生成式人工智能在數(shù)字教材建設(shè)中的現(xiàn)實問題與學(xué)理分析

教育數(shù)字化是以人的發(fā)展為目的，是通過人、為了人，以是否促進(jìn)人的發(fā)展為衡量目標(biāo)的，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成果最終是體現(xiàn)在教書育人和促進(jìn)人的發(fā)展上[2]。將生成式人工智能融入數(shù)字教材中同樣也是要以促進(jìn)學(xué)生發(fā)展為目標(biāo)。如果生成式人工智能應(yīng)用于數(shù)字教材中忽視學(xué)生學(xué)習(xí)主體地位，過于強(qiáng)調(diào)人工智能的技術(shù)工具特征，也會導(dǎo)致“惰化學(xué)生思維、誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知、淡化師生關(guān)系”等問題[3]。

1.生成式智能工具異化為“解題槍手”，弱化學(xué)生獨(dú)立思考能力

生成式人工智能是基于大規(guī)模數(shù)據(jù)集，通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬與訓(xùn)練，進(jìn)而能夠生成新內(nèi)容的類人智能系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)規(guī)模增大、算法創(chuàng)新與算力加強(qiáng)，生成式人工智能所生成的內(nèi)容日趨精準(zhǔn)化且具有創(chuàng)意性[4]。數(shù)字教材建設(shè)過程中合理融入生成式人工智能工具可按照學(xué)生學(xué)習(xí)“最近發(fā)展區(qū)”提供支持，引導(dǎo)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)。例如，通過生成式人工智能工具為學(xué)生搭建解決問題的“腳手架”，支持學(xué)生在原有學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上深入淺出地理解相應(yīng)的知識與技能，循序漸進(jìn)地開展學(xué)習(xí)。但是，如果數(shù)字教材建設(shè)缺乏現(xiàn)代教育理論支持，盲目將生成人工智能工具引入到其中，學(xué)生在數(shù)字教材應(yīng)用中一旦遇到問題就直接將問題提交給智能工具，以“問—答”方式獲取問題求解結(jié)果，照抄照搬智能工具生成的內(nèi)容，這不僅不能幫助學(xué)生達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，反而會滋生學(xué)生學(xué)習(xí)惰性，弱化學(xué)生獨(dú)立思考能力，導(dǎo)致“假學(xué)習(xí)”現(xiàn)象。依據(jù)信息加工理論，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程涉及了感覺記憶、工作記憶、長時記憶等記憶結(jié)構(gòu)和選擇性注意、組織、整合、提取、執(zhí)行控制等信息處理操作。在此過程中，學(xué)習(xí)者既需要借助原有知識和學(xué)習(xí)注意力對作用于感覺的信息進(jìn)行選擇和識別，也需要通過一定的認(rèn)知策略（例如概述、自我提問等）對所選擇的信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編碼，使新學(xué)習(xí)的材料與學(xué)習(xí)者原有知識之間形成有意義的聯(lián)系[5]。可見，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)并不是簡單的答案接收，而是基于學(xué)習(xí)者已有學(xué)習(xí)經(jīng)驗所開展的復(fù)雜的知識建構(gòu)。因此，數(shù)字教材建設(shè)過程中就需要針對學(xué)生知識建構(gòu)存在的困難提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與技術(shù)支持。如果忽視學(xué)生學(xué)習(xí)的自主認(rèn)知過程，用智能工具生成結(jié)果代替學(xué)生頭腦的知識建構(gòu)，智能工具不僅沒有起到學(xué)生“學(xué)習(xí)助手”的作用，反而會異化成“解題槍手”。

2.生成式智能工具等同于“內(nèi)容制造機(jī)”，誤導(dǎo)學(xué)生對知識的理解

生成式人工智能通過對大規(guī)模數(shù)據(jù)的預(yù)訓(xùn)練，表現(xiàn)出對文本、圖像等多模態(tài)信息的理解能力，以高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)的預(yù)訓(xùn)練來提高生成內(nèi)容的相關(guān)性和準(zhǔn)確性，具有了對數(shù)據(jù)資源的理解和組合創(chuàng)新功能[6]。將生成式人工智能組合創(chuàng)新功能合理應(yīng)用于數(shù)字教材內(nèi)容選擇與組織中，可針對學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與個人發(fā)展需求創(chuàng)設(shè)出與之相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。例如，通過生成式人工智能工具分析學(xué)生的作業(yè)成果、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)問題，針對學(xué)習(xí)問題提供相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，記錄評價過程、開展增值評價，促進(jìn)學(xué)生持續(xù)進(jìn)步。但是，分析生成式人工智能內(nèi)容生成機(jī)制，其生成結(jié)果主要取決于模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)的質(zhì)量和多樣性、模型架構(gòu)設(shè)計以及訓(xùn)練過程中的優(yōu)化策略等因素。如果生成式人工智能工具訓(xùn)練的數(shù)據(jù)源過于單一，所訓(xùn)練出的模型會因訓(xùn)練數(shù)據(jù)范圍的局限而缺乏對世界多元文化、歷史、習(xí)俗等方面的理解和生成力，進(jìn)而影響到生成內(nèi)容多樣性和公正性，甚至還可能會無意中傳遞出文化偏見或歧視信息。同樣如果生成式人工智能算法優(yōu)化機(jī)制不夠完善，也會因訓(xùn)練模型對上下文理解偏差、推理能力不足而導(dǎo)致生成的內(nèi)容有明顯科學(xué)性錯誤或看似合理但實際上錯誤的內(nèi)容，也就是所說的機(jī)器“幻覺（Hallucinate）”問題。例如，有生成式人工智能工具將“胸有成竹”生硬地表述為“人的胸中生長出一顆竹子”。生成式人工智能訓(xùn)練數(shù)據(jù)的局限性或錯誤地生成內(nèi)容不僅不能支持學(xué)生更好地理解和應(yīng)用數(shù)字教材，反而還會給學(xué)生帶來知識的誤導(dǎo)?？茖W(xué)性是教材內(nèi)容選擇的一項基本準(zhǔn)則[7]。教材內(nèi)容選擇與組織要避免科學(xué)錯誤，突出學(xué)科的核心概念體系，合理引入本學(xué)科最新前沿成果，發(fā)揮學(xué)科獨(dú)特育人價值。因此，在將生成式人工智能融入數(shù)字教材建設(shè)過程中，如果缺少對智能工具生成內(nèi)容的監(jiān)督、調(diào)控和審查等機(jī)制，只是將生成內(nèi)容直接推送給學(xué)生，就很有可能因機(jī)器“幻覺”產(chǎn)生看似合理、實際錯誤的學(xué)習(xí)內(nèi)容，這不僅不能引導(dǎo)學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)，反而會因為生成的“錯誤內(nèi)容”誤導(dǎo)學(xué)生對學(xué)科知識的理解。

3.生成式智能工具簡化成“虛擬情境創(chuàng)設(shè)器”，淡化師生教學(xué)相長關(guān)系

多模態(tài)融合技術(shù)是生成式人工智能的創(chuàng)新發(fā)展領(lǐng)域，把來自不同數(shù)據(jù)源的文本、圖像、音視頻等多種模態(tài)的數(shù)據(jù)相互融合，建立數(shù)據(jù)源間的關(guān)聯(lián)，深化智能工具對數(shù)據(jù)的理解和分析，幫助系統(tǒng)生成具有多種輸出模態(tài)的內(nèi)容。多模態(tài)融合技術(shù)在數(shù)字教材中的應(yīng)用推動了教材內(nèi)容從靜態(tài)文本到有聲讀物再到故事視頻的深度融合，學(xué)生應(yīng)用數(shù)字教材學(xué)習(xí)時，不僅可讀、可聽，還可觀看基于內(nèi)容特征生成的視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新思維的發(fā)展。但是，考察生成式人工智能創(chuàng)生多模態(tài)場景的技術(shù)路線也會發(fā)現(xiàn)，多模態(tài)大模型主要是在理解物理世界運(yùn)行原理、規(guī)律和因果關(guān)系基礎(chǔ)上對物理世界模擬和復(fù)制，進(jìn)而生成虛擬的數(shù)字世界。如果學(xué)生過于依賴智能工具生成的虛擬活動場景，忽視教師對學(xué)生學(xué)習(xí)的情感引領(lǐng)和方法指導(dǎo)，弱化同學(xué)間的協(xié)商交流，也會因缺少與真實情境互動而導(dǎo)致學(xué)生“虛擬與現(xiàn)實身份認(rèn)知沖突”的問題。建構(gòu)主義教學(xué)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境是由情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)四個要素構(gòu)成，情境是基于現(xiàn)實世界的真實情境，是意義建構(gòu)的基本條件。借助真實學(xué)習(xí)情境，師生共同對事件或問題進(jìn)行探究交流，形成一個動態(tài)的、有機(jī)的學(xué)習(xí)進(jìn)程，達(dá)成意義建構(gòu)[8]。那么，數(shù)字教材就有必要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)虛實結(jié)合的活動場景，引導(dǎo)學(xué)生將虛擬情境的預(yù)設(shè)體驗與真實情境的鮮活經(jīng)歷結(jié)合起來。如果數(shù)字教材建設(shè)與應(yīng)用過程中忽視學(xué)生的現(xiàn)實感知，完全由虛擬活動代替學(xué)生真實經(jīng)歷，學(xué)生不僅會因常期沉浸于虛擬環(huán)境中導(dǎo)致“虛擬與現(xiàn)實身份認(rèn)知沖突”問題，還會因師生真實情境互動不足而淡化教學(xué)相長關(guān)系。

二、教學(xué)論視角下生成式人工智能融入數(shù)字教材的功能特征與技術(shù)實現(xiàn)

教材是學(xué)生和教師開展學(xué)習(xí)活動的材料，是學(xué)生學(xué)和教師教的重要“載體”。從現(xiàn)代教學(xué)論視角看，教材具有信息化、結(jié)構(gòu)化和指導(dǎo)化三項主要功能[9]。生成式人工智能在數(shù)字教材中的建設(shè)與應(yīng)用就要針對現(xiàn)實問題，圍繞教材基本功能發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、個性化學(xué)習(xí)以及促進(jìn)師生教學(xué)相長，創(chuàng)新數(shù)字教材建設(shè)與應(yīng)用的新模式（如下頁圖1所示）。

1.以“思維鏈提示技術(shù)”搭建數(shù)字教材學(xué)習(xí)支架，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)

教材結(jié)構(gòu)化功能是通過恰當(dāng)組織方式將學(xué)科領(lǐng)域的“科學(xué)知識體系轉(zhuǎn)換為適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教育內(nèi)容體系”[10]，在此轉(zhuǎn)換過程中既要保證原有科學(xué)知識的基礎(chǔ)性與系統(tǒng)性，也要與學(xué)生的發(fā)展合拍，符合學(xué)生的認(rèn)知能力，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。數(shù)字教材建設(shè)的一項重要任務(wù)是提高教材的易用性，有助于學(xué)生自主應(yīng)用教材開展學(xué)習(xí)。為提高教材易用性，當(dāng)前數(shù)字教材主要通過改變教材內(nèi)容呈現(xiàn)形式或加強(qiáng)教材內(nèi)容互動的方法來實現(xiàn)。前者借助數(shù)字媒體技術(shù)將教材中文本內(nèi)容以圖像、動畫或視頻等方法進(jìn)行呈現(xiàn)，通過多媒體方式形象地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，易于學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容理解；后者是通過虛擬交互情境加強(qiáng)學(xué)生體驗學(xué)習(xí)，以“具身感知”形式幫助學(xué)生領(lǐng)悟?qū)W習(xí)內(nèi)容。多媒體呈現(xiàn)和虛擬交互情境一定程度降低了教材內(nèi)容理解的復(fù)雜度，有助于學(xué)生對教材內(nèi)容的學(xué)習(xí)。但是，如果學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到個性化學(xué)習(xí)問題，數(shù)字教材還難以提供針對性的學(xué)習(xí)支持。借助生成式人工智能的內(nèi)容理解與對話互動功能，在數(shù)字教材中融入具有提示和引導(dǎo)學(xué)習(xí)功能的“智能學(xué)習(xí)助手”，可適時地幫助學(xué)生解決個性化學(xué)習(xí)問題。當(dāng)然，這種助手并不是直接給出學(xué)生的問題答案，而是要針對學(xué)生學(xué)習(xí)問題，依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)為學(xué)生提供逐步分解問題的學(xué)習(xí)支架。

思維鏈提示技術(shù)是一種用于提高大語言模型推理能力的創(chuàng)新技術(shù)[11]。該技術(shù)通過提示模板、上下文關(guān)聯(lián)等方式提高大語言模型對問題理解與分析力，分步驟地呈現(xiàn)解決問題的過程與方法。將基于此技術(shù)開發(fā)的“智能學(xué)習(xí)助手”融入數(shù)字教材中，學(xué)生應(yīng)用數(shù)字教材遇到學(xué)習(xí)困難時，可向“智能學(xué)習(xí)助手”提出自己的學(xué)習(xí)問題?！爸悄軐W(xué)習(xí)助手”通過“問題分解—反向提問—學(xué)生回答結(jié)果判斷—學(xué)習(xí)指導(dǎo)”等功能支持學(xué)生自主學(xué)習(xí)。該類功能技術(shù)實現(xiàn)方法是：（1）通過提示詞模板訓(xùn)練“智能學(xué)習(xí)助手”問題分解能力，使其對學(xué)生提出的問題并不直接給出答案，而是按照提示模板中的教學(xué)法步驟將問題進(jìn)行逐步分解，形成符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的一系列子問題；（2）借助生成式人工智能上下文記憶與文字生成功能，反向提出子問題，激發(fā)學(xué)生思考子問題并做出回答；（3）采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則與案例匹配方式對學(xué)生回答結(jié)果進(jìn)行判斷、反饋和指導(dǎo)，并給出下一步提出的子問題，引導(dǎo)學(xué)生在個人學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上完成整個問題的求解。通過問題分解與結(jié)構(gòu)化方式，將思維鏈提示技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字教材中，既可避免因直接給出學(xué)生答案而導(dǎo)致“假學(xué)習(xí)”現(xiàn)象，也能通過提示模板中的學(xué)習(xí)支架支持學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)問題。

2.以“檢索增強(qiáng)生成技術(shù)”提高內(nèi)容生成質(zhì)量，支持學(xué)生個性化學(xué)習(xí)

教材信息化傳播功能是為學(xué)生傳播有價值的、真實的、富有感染力的學(xué)科內(nèi)容，這些內(nèi)容既需要準(zhǔn)確闡述本學(xué)科基本概念、基本知識和基本方法，也能及時提供適合學(xué)生個性化學(xué)習(xí)、反映經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展新變化、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的學(xué)習(xí)資源和前沿新成果[12]。為滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求，當(dāng)前數(shù)字教材在為學(xué)生提供共同的學(xué)習(xí)內(nèi)容時，也利用網(wǎng)絡(luò)平臺的開放性和快速索引功能，為學(xué)生推送學(xué)習(xí)資源，支持學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。但是受網(wǎng)絡(luò)平臺內(nèi)容繁雜、甄別機(jī)制不完善等因素影響，在線推送的學(xué)習(xí)資源也存在著知識混亂、真?zhèn)坞y辨等問題。隨著“檢索增強(qiáng)生成技術(shù)”的發(fā)展，數(shù)字教材借助生成式人工智能的訓(xùn)練模型和學(xué)科內(nèi)容的知識庫可以提高內(nèi)容生成的準(zhǔn)確性與時效性，使得“一生一學(xué)案”的教學(xué)設(shè)計成為可能。

“檢索增強(qiáng)生成技術(shù)”是通過整合信息檢索與自然語言生成技術(shù)來提升生成內(nèi)容準(zhǔn)確性和時效性的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，主要包括了專用知識向量數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與維護(hù)、知識向量數(shù)據(jù)庫檢索與信息整合、基于預(yù)訓(xùn)練模型內(nèi)容生成與輸出等關(guān)鍵環(huán)節(jié)[13]。將此技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字教材中，可提高學(xué)生個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容生成的準(zhǔn)確性與時效性，其技術(shù)實現(xiàn)方法是：（1）收集整理與教材內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)資源，創(chuàng)建與學(xué)生學(xué)習(xí)需求緊密相關(guān)的專用知識向量數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行持續(xù)維護(hù)和更新；（2）使用檢索技術(shù)和詞嵌入向量相似匹配方法在專用知識向量庫中獲取與用戶問題有關(guān)聯(lián)的信息，將用戶問題與檢索到的信息進(jìn)行整合形成內(nèi)涵豐富的提示文本；（3）將提示文本輸入大模型中，利用大模型推理總結(jié)能力生成和輸出結(jié)果。此外，為提高數(shù)字教材中專用知識向量數(shù)據(jù)庫質(zhì)量，還可發(fā)揮知識圖譜技術(shù)知識結(jié)構(gòu)化和復(fù)雜性關(guān)系推理優(yōu)勢，以結(jié)構(gòu)化、語義豐富的學(xué)科知識補(bǔ)充“檢索增強(qiáng)生成”技術(shù)生成資源所需的上下文信息，使得生成式模型能正確理解對話者提出需求的語義和背景，避免生成內(nèi)容的錯誤和偏差。例如，許真濤和克魯茲將此技術(shù)應(yīng)用于客戶咨詢服務(wù)系統(tǒng)中，通過知識圖譜技術(shù)梳理已有問題的結(jié)構(gòu)關(guān)系，構(gòu)建結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，提供豐富的上下文信息，支持生成模型理解復(fù)雜的概念和邏輯關(guān)系，提高系統(tǒng)對用戶回答問題的質(zhì)量[14]?！皺z索增強(qiáng)生成”技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字教材建設(shè)中，結(jié)合“數(shù)據(jù)檢索”與“內(nèi)容生成”兩種技術(shù)機(jī)制，借助知識圖譜技術(shù)構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容知識結(jié)構(gòu)，通過專用知識向量數(shù)據(jù)庫保證了問題檢索結(jié)果在學(xué)科內(nèi)容規(guī)范特征之內(nèi)，避免因單獨(dú)應(yīng)用生成式人工智能模型出現(xiàn)的“幻覺”問題，通過持續(xù)更新知識向量數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，保證生成內(nèi)容時效性，為每位學(xué)生提供與之學(xué)習(xí)需求相適應(yīng)的個性化學(xué)習(xí)資源。

3.以“AI學(xué)習(xí)智能體”伴隨學(xué)生學(xué)習(xí)過程，助力師生教學(xué)相長

教材的指導(dǎo)化功能是將學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)原理和基本概念以符合學(xué)生認(rèn)知能力方式進(jìn)行安排與呈現(xiàn)，支持師生在學(xué)習(xí)活動過程中形成學(xué)習(xí)實踐共同體，通過主動探究、研討交流、合作分享等方式領(lǐng)悟活動中的學(xué)習(xí)內(nèi)容，建構(gòu)知識、獲得結(jié)論[15]。為加強(qiáng)教材的指導(dǎo)化功能，支持教師依托教材更好地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，當(dāng)前數(shù)字教材主要是通過網(wǎng)絡(luò)平臺的交互系統(tǒng)支持師生互動交流。教師可通過交互系統(tǒng)為學(xué)生答疑解惑，學(xué)生可通過交互系統(tǒng)開展合作學(xué)習(xí)、發(fā)布學(xué)習(xí)作品、分享創(chuàng)作成果。網(wǎng)絡(luò)平臺拓展了教材的教學(xué)時空，支持師生以學(xué)習(xí)共同體方式開展合作學(xué)習(xí)。但是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下跨時空教學(xué)無疑也會增加教師的教學(xué)工作量。例如，學(xué)生在課余時間通過在線方式提出學(xué)習(xí)問題，教師利用業(yè)余時間解答學(xué)生學(xué)習(xí)問題潛在地增加了教學(xué)工作量。數(shù)字教材建設(shè)中如果能借助生成式人工智能訓(xùn)練出“像教師一樣”的教學(xué)智能體，就可協(xié)助教師解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題。

基于大模型的智能體是將大模型作為主要組件擴(kuò)展智能感知和行動空間，根據(jù)感知的信息和目標(biāo)生成可執(zhí)行的策略，通過技術(shù)工具執(zhí)行策略和反饋結(jié)果[16]。數(shù)字教材建設(shè)中，借助大模型對教師教學(xué)成果和解答問題方法等學(xué)科教育教學(xué)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，形成具有教師教學(xué)特色的AI學(xué)習(xí)智能體，在課余學(xué)習(xí)時間協(xié)助教師解答學(xué)生學(xué)習(xí)問題，分擔(dān)教師教學(xué)工作負(fù)擔(dān)。其技術(shù)實現(xiàn)方法為：（1）明確智能體的目標(biāo)定位，收集教學(xué)資源。依據(jù)數(shù)字教材中教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題確定智能體的教學(xué)功能，收集教師教學(xué)設(shè)計、習(xí)題指導(dǎo)方法和案例、教學(xué)微視頻和教學(xué)反思等教學(xué)資源，標(biāo)注資源特征，提高資源數(shù)據(jù)質(zhì)量；（2）按照功能需求訓(xùn)練“垂類模型”，通過函數(shù)調(diào)用訪問開源接口等方式提高智能體生成內(nèi)容的準(zhǔn)確性和時效性；（3）開發(fā)調(diào)試智能體系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果。將訓(xùn)練好的學(xué)習(xí)智能體型嵌入教學(xué)對話系統(tǒng)中，采用文本、語音或數(shù)字人等方式設(shè)計交互界面，調(diào)試優(yōu)化學(xué)習(xí)智能體系統(tǒng)；（4）部署和運(yùn)維智能體系統(tǒng)，持續(xù)優(yōu)化和升級。將學(xué)習(xí)智能體部署到數(shù)字教材中，在教材應(yīng)用過程中收集師生反饋意見與建議，針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生新問題和新需求持續(xù)更新教學(xué)資源數(shù)據(jù)集、優(yōu)化學(xué)習(xí)智能體。此外，學(xué)習(xí)智能體還可同步收集和整理學(xué)生應(yīng)用智能體產(chǎn)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，協(xié)助教師分析、判斷學(xué)生學(xué)習(xí)情況，提高師生互動交流的實效性。

三、生成式人工智能融入數(shù)字教材的創(chuàng)新應(yīng)用與教學(xué)實踐

生成式智能工具在數(shù)字教材中的應(yīng)用不只是在技術(shù)層面為師生增加一個“學(xué)習(xí)助手”，更是從教學(xué)系統(tǒng)層面改變著教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容等要素之間的相互關(guān)系，在數(shù)字教材應(yīng)用和教學(xué)實踐中逐步形成新的教學(xué)方法、內(nèi)容組織方式和教學(xué)模式。

1.智能工具支持的支架式教學(xué)創(chuàng)新與實踐特征

支架式教學(xué)通過為學(xué)生提供接近學(xué)習(xí)最近發(fā)展區(qū)、具有結(jié)構(gòu)化的小步調(diào)線索和提示（支架），讓學(xué)生通過這些支架一步一步提高發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，掌握知識與技能，逐步成長為自主學(xué)習(xí)者的一種建構(gòu)式學(xué)習(xí)方式[17]。一些教材建設(shè)會通過學(xué)習(xí)支架方式引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。例如，教材設(shè)計的“想一想”“做一做”等欄目以問題或任務(wù)方式為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，支持學(xué)生認(rèn)知能力不斷由實際水平提升到潛在水平。但是，受教材靜態(tài)文本或個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)不足等因素影響，學(xué)生應(yīng)用教材支架的學(xué)習(xí)效果還難以得到及時反饋，學(xué)習(xí)方法也未能根據(jù)學(xué)生需要及時針對性地調(diào)整[18]。在數(shù)字教材中嵌入具有提示技術(shù)的生成式智能工具，可以將學(xué)生提出的學(xué)習(xí)問題依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求進(jìn)行分解，在問題結(jié)構(gòu)化之后分步驟反向提出子問題并與學(xué)生進(jìn)行互動，幫助學(xué)生針對學(xué)習(xí)問題得到適合于自己的學(xué)習(xí)支架和學(xué)習(xí)反饋?；谥悄芄ぞ叩闹Ъ苁浇虒W(xué)關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要為：其一，學(xué)生學(xué)習(xí)教材內(nèi)容，提出學(xué)習(xí)問題。學(xué)生在數(shù)字教材學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)并思考學(xué)習(xí)問題，按照提示技術(shù)規(guī)則向數(shù)字教材中的生成式智能工具提出學(xué)習(xí)問題。其二，針對學(xué)生的學(xué)習(xí)問題，搭建學(xué)習(xí)支架。生成式人工智能工具分析學(xué)生學(xué)習(xí)問題，對問題進(jìn)行分解，形成具有結(jié)構(gòu)化的問題鏈，為學(xué)生思考和解決問題搭建學(xué)習(xí)支架。其三，引導(dǎo)學(xué)生探索，人機(jī)協(xié)同學(xué)習(xí)。生成式人工智能工具將依據(jù)支架中的問題鏈由淺入深地逐項提出子問題，等學(xué)生思考回復(fù)后，對學(xué)生回答結(jié)果進(jìn)行評價并給出建議，按照學(xué)生回答的結(jié)果對原有支架進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，循環(huán)往復(fù)上述活動，直到學(xué)生通過解決各個子問題完成對整個問題的解決。其四，生成學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)能力遷移。生成式智能工具根據(jù)學(xué)生回答問題的情況，提供促進(jìn)學(xué)生遷移能力發(fā)展的同類問題，幫助學(xué)生鞏固復(fù)習(xí)。相對于教材靜態(tài)文本中固定、統(tǒng)一的支架設(shè)計，智能工具支持下的數(shù)字教材在教學(xué)應(yīng)用過程中，（1）可為每位學(xué)生創(chuàng)設(shè)個性化學(xué)習(xí)支架。智能工具對學(xué)生提出的問題進(jìn)行分解，為每位學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)支架；（2）可根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)展動態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)支架。學(xué)習(xí)支架應(yīng)用過程中，智能工具可以根據(jù)學(xué)生回答問題的情況及時判斷學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的新問題，對學(xué)習(xí)支架進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，形成適切的學(xué)習(xí)支架；（3）可及時反饋學(xué)習(xí)支架的應(yīng)用效果。智能工具針對學(xué)生回答的結(jié)果進(jìn)行實時評判分析，對學(xué)生應(yīng)用學(xué)習(xí)支架的效果進(jìn)行即時反饋，按照學(xué)生的學(xué)習(xí)步調(diào)提供學(xué)習(xí)資源。

2.基于智能工具個性學(xué)習(xí)方案生成與實踐特征

教材解讀是教師、學(xué)生、教材文本通過積極對話不斷形成新意義的過程，是將預(yù)設(shè)的教材轉(zhuǎn)化為生成的內(nèi)容。教材應(yīng)用過程中，學(xué)生在學(xué)習(xí)教材共同的學(xué)習(xí)內(nèi)容時，也會產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)需求。那么，如何根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求為學(xué)生提供適切的學(xué)習(xí)資源就成為教材信息化傳播功能的新挑戰(zhàn)[19]。當(dāng)前教材建設(shè)與應(yīng)用主要是通過“資源拓展”欄目或“網(wǎng)絡(luò)鏈接”方式豐富教材資源，但也會因網(wǎng)絡(luò)資源量過大或內(nèi)容龐雜而增加學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷。借助“檢索增強(qiáng)生成技術(shù)”創(chuàng)建智能工具，將此工具嵌入數(shù)字教材中，可針對學(xué)生學(xué)習(xí)需求生成動態(tài)的、交互式和個性化學(xué)習(xí)資源，滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需要[20]。教學(xué)應(yīng)用時：首先，組織學(xué)生集中學(xué)習(xí)，提出個性化學(xué)習(xí)資源需求。學(xué)生在學(xué)習(xí)教材共同內(nèi)容的基礎(chǔ)上，按照學(xué)習(xí)興趣提出個性化學(xué)習(xí)資源需求。其次，借助智能工具生成個性化學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。智能工具根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需求，借助大模型和專用知識向量數(shù)據(jù)庫生成適合于學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，給出相應(yīng)學(xué)習(xí)建議。然后，人機(jī)協(xié)同制定個性化學(xué)習(xí)方案，根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)展調(diào)整方案。智能工具伴隨學(xué)生學(xué)習(xí)過程，針對學(xué)生學(xué)習(xí)問題，人機(jī)協(xié)同制定和動態(tài)調(diào)整個性化學(xué)習(xí)方案。相對于教材中固定的資源拓展內(nèi)容或在線資源提供，智能工具支持的數(shù)字教材在教學(xué)應(yīng)用中，（1）通過交互功能提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。智能工具的交互功能引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)教材內(nèi)容時及時發(fā)現(xiàn)和總結(jié)個人的學(xué)習(xí)問題，確定個人的學(xué)習(xí)資源需求，用清晰、明確的提示詞表示對學(xué)習(xí)資源的需求，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。（2）提供共性與個性相結(jié)合的學(xué)習(xí)資源。數(shù)字教材為學(xué)生提供了共性學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)的基本學(xué)習(xí)要求，智能工具還根據(jù)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求生成適切的學(xué)習(xí)資源，支持學(xué)生按照個人學(xué)習(xí)需求實施個性化學(xué)習(xí)。（3）為每位學(xué)生創(chuàng)設(shè)適切的學(xué)習(xí)路徑。學(xué)生應(yīng)用數(shù)字教材開展學(xué)習(xí)過程中可以根據(jù)個人學(xué)習(xí)需要提出學(xué)習(xí)資源需求，智能工具依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需要在“檢索增強(qiáng)生成”技術(shù)支持下生成個性化學(xué)習(xí)資源，支持每位學(xué)生沿著適合自己的學(xué)習(xí)路徑開展學(xué)習(xí)。

3.人機(jī)協(xié)同“雙師型”教學(xué)方式設(shè)計與實踐特征

教師的教材應(yīng)用能力表現(xiàn)為給學(xué)生搭建從教材內(nèi)容呈現(xiàn)到學(xué)生實現(xiàn)意義建構(gòu)的“橋梁”，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)需求以及當(dāng)前教學(xué)條件把教材文本內(nèi)容轉(zhuǎn)化為適合學(xué)生學(xué)的“學(xué)材”內(nèi)容[21]。教材應(yīng)用過程中，當(dāng)前教師主要是依托“教師參考用書”或“教學(xué)案例集”等資源輔助進(jìn)行，這些教學(xué)輔助資源更多的是圍繞知識內(nèi)容展開的，由于缺少對“學(xué)生”學(xué)習(xí)主體分析，教師對教材的應(yīng)用也難以跳出“教教材”的窠臼。將“AI學(xué)習(xí)智能體” 嵌入數(shù)字教材中，利用智能技術(shù)的過程跟蹤和數(shù)據(jù)處理功能，分析學(xué)生學(xué)習(xí)特征與學(xué)習(xí)困難，與教師一起支持學(xué)生開展學(xué)習(xí)[22]。在教材應(yīng)用過程中教師可以：借助AI智能體分析學(xué)情數(shù)據(jù)，制定教學(xué)目標(biāo)。教師綜合個人經(jīng)驗與智能體的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，判斷學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，制定與學(xué)生學(xué)習(xí)相適應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)；依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計共性與個性相結(jié)合的學(xué)習(xí)方案。教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，針對學(xué)生學(xué)習(xí)差異，整合數(shù)字教材中預(yù)設(shè)的靜態(tài)學(xué)習(xí)內(nèi)容和AI學(xué)習(xí)智能體生成的動態(tài)學(xué)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計共性與個性相結(jié)合的學(xué)習(xí)方案；結(jié)合AI智能體，實施人機(jī)協(xié)同教學(xué)。教師按照學(xué)習(xí)目標(biāo)分析教材內(nèi)容，組織學(xué)生開展學(xué)習(xí)活動，AI學(xué)習(xí)智能體針對學(xué)生個性化學(xué)習(xí)問題提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，收集和處理學(xué)生學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)。相對于依托教學(xué)參考用書或教學(xué)案例的教學(xué)支持，“AI學(xué)習(xí)智能體”在數(shù)字教材應(yīng)用過程中可支持：（1）教師從基于經(jīng)驗的教材應(yīng)用發(fā)展為基于多源證據(jù)的教材應(yīng)用。依據(jù)AI學(xué)習(xí)智能體提供的學(xué)生學(xué)情數(shù)據(jù)分析結(jié)果，教師可以更有針對性的調(diào)整教材內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動；（2）教師從“教教材內(nèi)容”發(fā)展到“用教材內(nèi)容教”。教師在對教材中共性學(xué)習(xí)內(nèi)容分析基礎(chǔ)上，通過AI學(xué)習(xí)智能體為每位學(xué)生提供相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，形成共性與個性相結(jié)合的教學(xué)方案，從過去的教教材內(nèi)容到處理教材內(nèi)容后有針對性地開展教學(xué)；（3）教學(xué)實施從單一教師教學(xué)指導(dǎo)發(fā)展到人機(jī)協(xié)同教學(xué)指導(dǎo)。教學(xué)實施過程中，教師對教材內(nèi)容處理后可以對學(xué)生們進(jìn)行集中教學(xué)，也可以借助AI學(xué)習(xí)智能體對學(xué)生進(jìn)行個性化指導(dǎo)，教師與學(xué)習(xí)智能體 “雙師”結(jié)合為學(xué)生創(chuàng)生出多樣的學(xué)習(xí)機(jī)會。AI學(xué)習(xí)智能體在數(shù)字教材中的應(yīng)用推動了人機(jī)協(xié)同教學(xué)，促進(jìn)教師和學(xué)習(xí)智能體的雙向賦能[23]，優(yōu)化了師生學(xué)習(xí)共同體的關(guān)系。

四、生成式人工智能在數(shù)字教材中的教學(xué)應(yīng)用：一個案例分析

為加強(qiáng)高中信息技術(shù)教材的信息化、結(jié)構(gòu)化和指導(dǎo)化的功能，將生成式人工智能融入數(shù)字教材建設(shè)過程中，通過支架式教學(xué)、個性化學(xué)習(xí)方案生成以及“雙師型”教學(xué)提高數(shù)字教材建設(shè)質(zhì)量與應(yīng)用效果。下面以普通高中信息技術(shù)教材中“算法與編程實現(xiàn)”單元為例分析生成式人工智能在數(shù)字教材中融入方法及教學(xué)應(yīng)用。

1.教材中“算法與編程實現(xiàn)”單元內(nèi)容分析

“算法與編程實現(xiàn)”是普通高中信息技術(shù)教材的一項重要內(nèi)容，包括有“解決問題的一般過程和用計算機(jī)解決問題”“算法的概念及描述”“程序設(shè)計基本知識”“常見算法的程序?qū)崿F(xiàn)”等學(xué)習(xí)內(nèi)容[24]。其中，算法設(shè)計中的問題界定、算法描述、算法效率等知識和程序編寫所應(yīng)用到的數(shù)據(jù)類型、表達(dá)式、語句結(jié)構(gòu)等內(nèi)容是高中學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，也是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易出錯的內(nèi)容。為幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，將生成式人工智能融入到高中信息技術(shù)數(shù)字教材建設(shè)中，用智能工具支持學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容。

2.生成式人工智能在數(shù)字教材中的教學(xué)應(yīng)用

（1）策略1：使用思維鏈提示技術(shù)搭建“算法設(shè)計”內(nèi)容的學(xué)習(xí)支架

在信息技術(shù)數(shù)字教材中，使用思維鏈提示技術(shù)，可以針對學(xué)生學(xué)習(xí)問題分步生成解決問題的學(xué)習(xí)支架，加強(qiáng)教材的結(jié)構(gòu)化功能。分析信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，“算法設(shè)計”學(xué)習(xí)指向的是發(fā)展學(xué)生計算思維。計算思維是個體運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思維方法，在形成問題解決方案的過程中產(chǎn)生的一系列思維活動[25]。依據(jù)計算思維的定義與特征， 思維鏈提示模板可設(shè)計為：“分析已知條件—界定要解決的問題—描述解決問題的步驟—編程驗證解決問題步驟的正確性—優(yōu)化和改進(jìn)算法”。借助思維鏈提示技術(shù)，生成式智能工具在分解學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提出的算法問題，可按照問題關(guān)聯(lián)形成子問題鏈，以學(xué)習(xí)支架的方式對子問題進(jìn)行反向提出，要求學(xué)生對子問題進(jìn)行解答，對學(xué)生解答結(jié)果進(jìn)行判斷、分析和解釋，直到學(xué)生完成對整個問題的解決。例如，學(xué)生向生成式智能學(xué)習(xí)助手提出“如何解決雞兔同籠”的算法問題時，“智能學(xué)習(xí)助手”通過學(xué)習(xí)支架呈現(xiàn)子問題，引導(dǎo)學(xué)生逐項思考和解答子問題。圖2是“智能學(xué)習(xí)助手”為學(xué)生解決“雞兔同籠”算法問題搭建學(xué)習(xí)支架的示例。

（2）策略2：借助“檢索增強(qiáng)生成技術(shù)”生成個性化學(xué)習(xí)資源

在信息技術(shù)數(shù)字教材中，借助“檢索增強(qiáng)生成”技術(shù)，能夠針對學(xué)生個性化學(xué)習(xí)特征生成與之相適應(yīng)的學(xué)習(xí)資源，優(yōu)化教材的信息化功能。在編程實現(xiàn)算法過程中，“循環(huán)語句”是學(xué)生容易出現(xiàn)錯誤的地方。某同學(xué)在學(xué)習(xí)循環(huán)語句結(jié)構(gòu)時循環(huán)條件設(shè)置上經(jīng)常出現(xiàn)問題，要么未定義和設(shè)置循環(huán)條件，導(dǎo)致程序出現(xiàn)死循環(huán)，要么在語句結(jié)構(gòu)將循環(huán)條件放錯應(yīng)在的語句位置，導(dǎo)致循環(huán)條件不起作用。利用“檢索增強(qiáng)生成”技術(shù)開發(fā)針對學(xué)生編程學(xué)習(xí)的智能工具，對應(yīng)學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)的學(xué)習(xí)問題為學(xué)生生成個性化學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)所提供的學(xué)習(xí)資源，解決學(xué)習(xí)過程中的問題。其實現(xiàn)過程的示例如圖3所示。

（3）策略3：通過“AI學(xué)習(xí)智能體”促進(jìn)“雙師”教學(xué)活動

在信息技術(shù)數(shù)字教材中，融入“AI學(xué)習(xí)智能體”，可以為每位學(xué)生提供一位“智能指導(dǎo)教師”，提高教材的教學(xué)指導(dǎo)化功能。普通高中信息技術(shù)教材中的“算法與編程實現(xiàn)”內(nèi)容依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)安排有“解析法”和“枚舉法”兩種算法的學(xué)習(xí)。教師在課堂教學(xué)中對這些內(nèi)容進(jìn)行了集中講解和學(xué)習(xí)指導(dǎo)。某同學(xué)完成這些內(nèi)容后，還希望能進(jìn)一步對算法內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)和了解。在教師幫助下，該同學(xué)借助數(shù)字教材中“AI學(xué)習(xí)智能體”（算法教師），以文本對話方式提出個人學(xué)習(xí)需求，獲取查找算法及程序?qū)崿F(xiàn)的學(xué)習(xí)資源，在AI學(xué)習(xí)智能體指導(dǎo)下對自己感興趣的內(nèi)容進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。圖4是AI學(xué)習(xí)智能體“算法教師”對學(xué)生進(jìn)行“查找算法”指導(dǎo)的過程示例。

五、研究結(jié)論

依據(jù)教學(xué)理論，結(jié)合思維鏈提示技術(shù)、檢索增強(qiáng)生成技術(shù)和AI學(xué)習(xí)智能體，生成式人工智能在數(shù)字教材中的應(yīng)用加強(qiáng)了教材的三項基本功能。在結(jié)構(gòu)化功能上，生成式人工智能針對學(xué)生學(xué)習(xí)問題搭建個性化學(xué)習(xí)支架，支持每位學(xué)生沿著適合自己的學(xué)習(xí)路徑開展學(xué)習(xí)；在信息化功能上，生成式人工智能加強(qiáng)共性學(xué)習(xí)內(nèi)容與生成個性化學(xué)習(xí)資源相結(jié)合，支持學(xué)生按照自己學(xué)習(xí)需求開展學(xué)習(xí)；在指導(dǎo)化功能上，生成式人工智能可為每位學(xué)生配備一個AI學(xué)習(xí)智能體，支持真實教師和智能教師協(xié)同教學(xué)，促進(jìn)“雙師”教學(xué)的開展。此外，隨著數(shù)字教材的推廣普及，生成式人工智能還可進(jìn)一步加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的收集、分析與處理，協(xié)助教師為每位學(xué)生制定與實施與之相適應(yīng)的個性化學(xué)習(xí)方案，讓每位學(xué)生在學(xué)習(xí)增值過程中持續(xù)提高自己學(xué)習(xí)成果。

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作者簡介：

李鋒：教授，博士，研究方向為信息技術(shù)課程與教學(xué)、人工智能教育。

葉宜濤：在讀碩士，研究方向為信息技術(shù)課程與教學(xué)、人工智能教育。

程亮：在讀博士，研究方向為信息技術(shù)課程與教學(xué)、人工智能教育。

Leveraging Artificial Intelligence Generated Content for Digital Textbooks： Challenges， Methods， and Implementation Strategies

Li Feng1， 2， Ye Yitao1， Cheng Liang1

1.East China Normal University， Department of Education Information Technology， Shanghai 200062 2.The Chinese Society of Education， Primary and Secondary Education Professional Committee on Information Technology， Beijing 100083

Abstract： The innovative development of Artificial Intelligence Generated Content（AIGC） offers new methods and strategies for the construction of digital textbooks. However， influenced by technological determinism， AIGC still faces issues in the application of digital textbooks， such as “making students’ thinking lazy， misleading students’ cognition， and diminishing the teacher-student relationship.” To address these issues， this study analyzes the three basic functions of textbooks from the perspective of educational theory： informatization， structuring， and guidance. It strengthens the functions of digital textbooks through Artificial Intelligence techniques such as chain of thought prompts， retrieval-augmented generation， and learning agents. Based on learning psychology theories， integrating intelligent tools into digital textbook teaching applications leverages the advantages of AIGC， builds learning scaffolds for students， generates personalized learning content， and provides “teacher and AI” instructional guidance， thereby promoting the large-scale implementation of personalized education through intelligent textbook construction and application.

Keywords： AIGC； digital textbooks； chain of thought technology； retrieval-augmented generation technology； learning agents； implementation strategies； application case

收稿日期：2024年8月20日

責(zé)任編輯：趙云建