【摘" 要】智能技術(shù)支持的交互技術(shù)及應(yīng)用促使教育在環(huán)境、主體、資源、評價等方面發(fā)生深刻變革。剖析智能課堂教學(xué)交互的內(nèi)涵與典型特征，有助于我們從空間融通、主體聯(lián)通、資源匯通、評價貫通四個方面，深入分析智能技術(shù)重塑中小學(xué)課堂教學(xué)交互的核心要素，闡述其在智慧教學(xué)、個性化學(xué)習(xí)、精準評價等場景中的應(yīng)用，進而為智能課堂教學(xué)交互設(shè)計實踐提供參考。

【關(guān)鍵詞】智能技術(shù)；中小學(xué)；教學(xué)交互

人工智能、大數(shù)據(jù)、5G網(wǎng)絡(luò)、沉浸式體驗等技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域的深度應(yīng)用，深刻改變教育理念、環(huán)境、模式等，使師生交互形態(tài)從媒介與信息交互跨越式邁向情感與認知交互[1]。然而，受限于孤立的學(xué)習(xí)情境、滯后的教學(xué)內(nèi)容、淺表化的技術(shù)整合等，能夠顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式的課堂交互仍未大規(guī)模發(fā)生。最新一代通用人工智能大模型（簡稱“AI大模型”）已經(jīng)能同時處理文本、圖像、聲音、模型等多模態(tài)數(shù)據(jù)，可根據(jù)捕捉到的環(huán)境聲音、視覺場景等上下文信息，準確地理解語言、表情、文字等信息所反映的情緒和意圖，推動教育場景從教師主導(dǎo)轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心的新形態(tài)，“教師-智能體-學(xué)生”協(xié)同的互動框架已初步形成[2]，為解決大班制、規(guī)?；虒W(xué)造成的教師難以兼顧學(xué)生個性化需求的難題，培養(yǎng)學(xué)生的多向溝通、協(xié)作探究、反思實踐等高階能力和核心素養(yǎng)創(chuàng)造了可能。

一、智能課堂教學(xué)交互內(nèi)涵與特征

隨著自然語言處理、計算機視覺、語音識別、空間感知等智能技術(shù)的快速進步，智能課堂的教學(xué)交互已經(jīng)能融合傳感器、麥克風(fēng)、腦機接口等技術(shù)，突破傳統(tǒng)的命令行、圖形界面、觸摸屏等輸入、輸出界面的束縛，高度集成感知、識別、交互、控制、決策等功能，理解、處理來自師生的言語信息，以及表情、體態(tài)、手勢等非言語信息，提升師生的沉浸式交互、具身感知等學(xué)習(xí)體驗。

依據(jù)交互反饋方式，智能課堂的教學(xué)交互可分為直接交互、虛擬交互、虛實交互和具身交互四個層次。直接交互指師生通過麥克風(fēng)、鍵盤、觸摸屏等輸入設(shè)備，輸入多模態(tài)指令、情境、規(guī)則等內(nèi)容，系統(tǒng)經(jīng)過復(fù)雜的感知、理解、加工等過程，生成有意義的文本、圖片、視頻等知識內(nèi)容，并通過屏幕返回給師生。[3]虛擬交互指師生借助虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等顯示終端，以虛擬化身進入虛擬世界，感知、識別和理解彼此手勢、語音、體態(tài)、視線等信息所代表的意圖，搜索、生成相應(yīng)的任務(wù)反饋，獲取視頻、動畫、沉浸式學(xué)習(xí)資源等。虛實交互指虛擬化身根據(jù)教學(xué)主體的偏好、習(xí)慣，以及教學(xué)場域上下文信息，模仿和強化人類的信息處理能力，如識別真實師生的交互意圖和情緒狀態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的序列動作和情感變化。具身交互指虛擬主體利用空間、視覺、聽覺、觸覺等感知能力，理解物理空間與虛擬世界中真實師生及其化身的具身行為、指令意圖，預(yù)測師生的需求，主動提供反饋等。

隨著智能技術(shù)支持的教學(xué)交互具備越來越強的類人、超人的認知與執(zhí)行能力[4]，智能課堂的教學(xué)交互范式將從程序性對話向復(fù)雜認知對話轉(zhuǎn)變。它通過增強學(xué)生在場感、促進具身性交互、提升沉浸式體驗等方式，使教學(xué)協(xié)作方式變得更加主動，進而呈現(xiàn)虛實融合、泛在智能、人機共育等典型特征，有效支持具身的教與學(xué)，促進教師智慧、機器智能和學(xué)生智慧的共創(chuàng)共生，重構(gòu)傳統(tǒng)的教學(xué)互動方式[5]。

二、智能技術(shù)重塑課堂教學(xué)交互

智能技術(shù)為課堂教學(xué)交互提供了新的可能，讓其呈現(xiàn)空間融通、主體聯(lián)通、資源匯通、評價貫通的特點。

一是實現(xiàn)空間融通。中小學(xué)課堂教學(xué)交互正經(jīng)歷從工業(yè)時代的“黑板+粉筆”單向傳遞、信息時代的多媒體師生單一互動向數(shù)字時代的人機雙向互動轉(zhuǎn)變。許多中小學(xué)校的智慧教室已經(jīng)嵌入多種可支持視覺、聽覺、觸覺等感官互動的傳感器、攝像頭、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，能夠支持視頻會議、在線討論、遠程課堂等教學(xué)形態(tài)。在新型智能教學(xué)空間中，教師可利用表情、手勢、語音等自然交互技術(shù)，將復(fù)雜、抽象的教學(xué)項目轉(zhuǎn)換為易于理解、生動形象的可視化場景，生成沉浸式的問題情境，營造更加智能、自然的交互形態(tài)，連通學(xué)科知識體系，創(chuàng)造沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生主動認識、建構(gòu)知識，促進學(xué)生手腦協(xié)同學(xué)習(xí)。

二是注重主體聯(lián)通。豆包、Kimi智能助手等AI大模型產(chǎn)品在教學(xué)實踐中的廣泛應(yīng)用催生了融語音識別、知識推理、數(shù)據(jù)分析等功能于一體的AI大模型智能體，如虛擬助教、智能學(xué)伴等。教學(xué)主體正由傳統(tǒng)的師生二元結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿藱C共生、人機互動的“教師-智能體-學(xué)生”三元復(fù)合形態(tài)，智能體成為聯(lián)通真實環(huán)境與虛擬空間中師生及其虛擬化身的超級媒介，可幫助教師識別學(xué)生或?qū)W生化身的動作行為、情感狀態(tài)等，重塑課堂教學(xué)交互的主體屬性。教師從傳統(tǒng)意義上的信息傳遞者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和協(xié)同者，通過與智能體協(xié)作互動，動態(tài)調(diào)整教學(xué)策略、內(nèi)容和形式，為學(xué)生提供更加個性化的教學(xué)支持。同樣，及時、準確的反饋可為學(xué)生帶來更加豐富的交互體驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性和參與度，從而深刻影響其知識建構(gòu)、能力培養(yǎng)、情感發(fā)展、價值觀形成等。智能體承擔(dān)著學(xué)伴、助教的職能，能夠參與教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)和認知全過程，使教學(xué)主體之間的信息交互不再局限于知識傳遞，還涉及情感交流、心理支持等，由此促成師生的深度協(xié)同與動態(tài)互動。

三是強調(diào)資源匯通。智能技術(shù)驅(qū)動智能課堂教育資源的供給方式由專業(yè)內(nèi)容生成（Professional Generated Content，PGC）向用戶內(nèi)容生成（User Generated Content，UGC）、生成式人工智能內(nèi)容生成（Artificial Intelligence Generated Content，AIGC）演進，助力課堂交互以問題為驅(qū)動、以對話為渠道、以素養(yǎng)為導(dǎo)向。智能體能夠理解師生對話的語義，關(guān)聯(lián)相關(guān)知識并創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，映射多維度、多層次的知識節(jié)點與關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可視化呈現(xiàn)學(xué)科內(nèi)部與跨學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)，動態(tài)生成與學(xué)生學(xué)習(xí)進度、興趣點、認知能力相匹配的學(xué)習(xí)資源。智能體內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)分析與智能診斷模型，能實時推斷學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡、認知差異和知識盲區(qū)，為其推薦或生成個性化學(xué)習(xí)資源，由此強化學(xué)生理解與遷移復(fù)雜知識體系的能力，推動教育資源從知識呈現(xiàn)向支持素養(yǎng)培育轉(zhuǎn)型。

四是落實評價貫通。智能技術(shù)可撬動無感化、伴隨式的動態(tài)交互式評價變革。它借助多種傳感器（如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）、生理信號檢測（如眼動追蹤、腦機接口）以及數(shù)據(jù)融合分析，形成“過程+結(jié)果”雙驅(qū)動的評價流程：首先，將學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、情緒狀態(tài)等學(xué)習(xí)過程指標與測驗成績等學(xué)習(xí)結(jié)果指標相結(jié)合，構(gòu)建立體、動態(tài)的評價指標體系；其次，捕捉學(xué)生學(xué)習(xí)行為、認知狀態(tài)、情感波動等情況，自動分析其學(xué)習(xí)專注度、認知負荷和知識點掌握情況；再次，整合、量化學(xué)生課堂參與、討論互動、項目協(xié)作等方面的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，生成學(xué)生個性化數(shù)字畫像；最后，剖析學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，橫向比較學(xué)生個體在班級等群體中的相對位置，縱向追蹤其在長期學(xué)習(xí)過程中的成長軌跡，并據(jù)此提出有針對性的干預(yù)方案。

三、智能技術(shù)賦能教學(xué)交互新場景

智能技術(shù)在智慧教學(xué)、個性化學(xué)習(xí)、精準評價等教學(xué)交互新場景中發(fā)揮著積極作用。

在智慧教學(xué)方面，智能技術(shù)聚焦科學(xué)“識材”與精準“施教”，令規(guī)模化教學(xué)條件下的因材施教成為可能。在課堂交互智能增強方面，智能技術(shù)正在深刻重塑探究式教學(xué)、項目式學(xué)習(xí)、情境化教學(xué)等教學(xué)模式，以空間、主體、資源和評價的多向聯(lián)結(jié)，助力教學(xué)由淺層的認知能力提升向深層的高階思維能力、核心素養(yǎng)培養(yǎng)邁進。教學(xué)過程中，教師依據(jù)學(xué)生的認知需求和心理特征將教學(xué)目標分解為若干相互關(guān)聯(lián)的子目標，借助多通道的感知交互手段將抽象的學(xué)科知識轉(zhuǎn)變?yōu)榫呦蟮膶W(xué)習(xí)任務(wù)、教學(xué)情境及實踐操作活動，推動教學(xué)由以教定學(xué)向以學(xué)定教轉(zhuǎn)型。以武漢市漢陽區(qū)郭茨口小學(xué)的“秘境”教學(xué)為例，該校采用AI大模型、開源編程硬件、語音識別系統(tǒng)、超聲波傳感器、聲光電智能系統(tǒng)等智能元件，借助密室逃脫的游戲化教學(xué)手段，把學(xué)科知識融入環(huán)環(huán)相扣的引導(dǎo)性謎題和線索中，調(diào)動學(xué)生觸覺、視覺、聽覺等感知能力，沉浸式探究并完成學(xué)習(xí)任務(wù)，使教學(xué)由掌握單一學(xué)科的某項知識與技能延伸至培養(yǎng)跨學(xué)科綜合應(yīng)用能力，有助于學(xué)生逐步構(gòu)建單元化、結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化的認知體系。

在個性化學(xué)習(xí)方面，由大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法集成的智能體能促進學(xué)習(xí)內(nèi)容的動態(tài)適配與多主體的協(xié)作共學(xué)。一方面，智能體可實時獲取學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、興趣偏好和認知差異，根據(jù)其學(xué)習(xí)表現(xiàn)調(diào)整某個知識模塊的難度或推送相應(yīng)的補充資源，確保學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生當前的狀態(tài)高度契合。如武漢市漢陽區(qū)西大英才小學(xué)引入教學(xué)智能體，創(chuàng)建與學(xué)科主題相關(guān)的學(xué)習(xí)支架，讓智能體根據(jù)學(xué)生的思維瓶頸，設(shè)計補充解釋、提問、引導(dǎo)性討論等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生加深對知識的理解與建構(gòu)。另一方面，個性化學(xué)習(xí)過程不是單向的自學(xué)過程，而是多主體參與的教學(xué)交互鏈。智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)作為載體，以協(xié)作項目、互動研討、角色扮演等形式，為學(xué)生創(chuàng)造自主探索、群體協(xié)作的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進主體間的知識共享與思維碰撞。

在精準評價方面，智能技術(shù)支撐下的教學(xué)評價能縱向貫通教學(xué)主體的學(xué)習(xí)歷程，橫向貫通教學(xué)環(huán)節(jié)中的多元要素，依托高效的數(shù)據(jù)采集、處理和分析能力，整合教學(xué)情境中的質(zhì)性材料和量化數(shù)據(jù)，從單維知識掌握到多維素養(yǎng)發(fā)展，全要素、全周期反映學(xué)生的課堂行為、學(xué)習(xí)習(xí)慣、情感態(tài)度。如武漢市光谷第一小學(xué)研發(fā)“行知課堂”教學(xué)行為分析系統(tǒng)，利用攝像機、全向拾音器、教學(xué)電腦采集卡以及邊緣計算設(shè)備等設(shè)備和工具，自動化采集、分析學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，將課堂中學(xué)生的言語、動作、表情、注意力等微觀行為轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂參與度、互動頻率、反應(yīng)時長等量化數(shù)據(jù)，并據(jù)此優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方式，調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，實現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量評價從經(jīng)驗驅(qū)動到數(shù)據(jù)驅(qū)動的轉(zhuǎn)變。同時，智能技術(shù)支撐下的教學(xué)評價是一套以素養(yǎng)生成為軸心的、長周期持續(xù)的閉環(huán)機制，能夠?qū)⒃u價與學(xué)習(xí)預(yù)測、學(xué)習(xí)干預(yù)有機結(jié)合。如武漢市育才第二小學(xué)在體育教學(xué)中引入無感化評價手段，精準預(yù)測、動態(tài)追蹤、實時反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，如監(jiān)測學(xué)生心率、運動強度、卡路里消耗等運動數(shù)據(jù)，綜合量化分析學(xué)生運動過程中的體能狀態(tài)和運動水平，為他們提供個性化的“運動處方”，科學(xué)干預(yù)其日常運動習(xí)慣養(yǎng)成，推動“以評促教”與“以評促學(xué)”落地。

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（作者單位：鐘正，黃鏡彬，華中師范大學(xué)人工智能教育學(xué)部；張學(xué)麗，武漢市糧道街中學(xué)）

［本文系國家自然科學(xué)基金委員會面上項目“基于多粒度教學(xué)資源聚合的立體綜合教學(xué)場生成與評價研究”（項目編號：62277024）、武漢市教育科學(xué)規(guī)劃2024年度一般課題“教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型中初中數(shù)學(xué)教師專業(yè)發(fā)展策略研究”（課題編號：2024C119）的階段性成果］