AI+教育教学
HI+AI:翻转字里乾坤
— AI+教育教学
以字为名,方寸镌刻华夏文明;
以笔为心,方正写就辽阔人生;
人机交互,A-I-联动人文叠代;
人文化成,H-I-浸润高阶养成。
青铜重器铸就金文礼乐,甲骨卜辞灼出天人合一。人文学院服务全校通识育人设计的“汉字文化”课程,寻绎甲骨文、金文、篆文、隶草行楷背后的华夏文明,辐射书体流变,文物载体,民族审美,民族思维,政治文明,传统思想与汉字传播。课程历经十五度春秋迭代,是校内首批课程思政建设试点课,也已上线新华思政平台,获评上海市一流本科课程、课程思政示范课程,同时服务于学森挑战计划和2024年科技人文、创意写作转专业方向的学生。
“文字⇌文物⇌文化⇌文明”四位一体“浸润式”教学设计思路
作为传统人文通识课程,人文养成与价值引领是其高阶目标,AI当如何实现情感温度陶冶?课程又异于写作或诗词文学通识课程,学生汉字文化知识储备不足。且教学核心中的古文字并不能在计算机字库中显现。此外,教学对象来自理工农医与社科领域,课后难有时间保证人文通识拓展。
如此种种痛点,促动“汉字文化”立项为“AI教师+HI导师课堂变革计划项目”的首门传统人文通识课程,着力改革带动人文课程建设,着眼试点引领人文素养提升。
HI+AI模式成为重要的助推力
一、自适应学习:“汉字文化”HI+AI课堂变革的理念
自适应学习作为一种创新的学习模式,是指利用先进的信息技术,根据学习者的个体差异,如知识水平、学习风格、学习进度、兴趣爱好等,动态地调整学习内容、学习路径和学习方法,为每个学习者提供个性化的学习体验,以达到最佳的学习效果。
自适应学习个体时长差异对比图(没有一名学生在AI课堂中做无关的事情)
基于ICAP框架理论,学习者在学习过程中的不同参与方式和知识构建层次,可以通过数据分析进行个性化教学设计及学习效果评估。四位一体“浸润式”模式需要综合利用新技术,拓展多元教学法,并进行有效性评估以持续进行教学改革。
丁奎岭校长在2024世界人工智能大会上发言指出:AI+HI,简单来说就是人工智能加之人的智慧与创造性,能让专业教育从繁杂的通用知识中解脱出来,更关注其“核心竞争力”。基于这一理念,本课程的建设主要从AI课堂设计和HI课堂设计两大板块展开。
二、AI课堂设计的五个环节
(一)课程网站建设:HI+AI课程中心与CANVAS课程网站相辅相成
由教学发展中心、网络信息中心、教育技术中心及教务处联动协同建成的HI+AI课程中心,目前已上线12门课。该网站集成了教学视频与AI智能体,实现教学内容的同步呈现。AI智能体负责与学生的互动和引导,与教学视频内容保持一致,提升了教学效率与体验。
(二)教学视频拍摄
教学视频内容聚焦课程主干内容,即在学科发展历程中已经积淀下来达成共识的内容。这些内容在以往教学中被反复讲授,具有较高的复用价值。本课程已完成20节课的视频拍摄,每节课时长为40-50分钟。
(三)数字教师ppt课制作
对于需要随着学术研究不断革新的教学内容,采用数字教师PPT课的形式。基于制作好的ppt课件,将教案文字转换为音频,并与数字教师模板结合,生成音视频同步的数字教师视频,最终与PPT课件整合。一方面能够实现课件元素保真呈现,另一方面,数字教师的位置可以随课件内容和页面而动,能够最终实现如教师真人授课一样的体验。
数字教师ppt课制作流程图
(四)AI智能体训练
在课程准备阶段,教师需提前将教材、讲义、教案及课件等教学资源输入AI智能体(在此过程中需严格遵守知识产权保护的相关规定)。同时,教师需根据教学视频中的重点与难点内容,结合学生的学习目标,精心制作“AI问题训练表”。该训练表中,教师需详细设计引导性问题,并将每个问题的对应时间精确到分钟甚至秒钟。这一训练表将嵌入AI智能体,与教学资源共同构成AI教师和AI学伴的核心智能来源,使其能够在教学过程中与学生进行精准互动与引导,助力学生高效掌握核心知识点。
AI智能体训练环节之一:问题训练表
通过专业训练的AI智能体能够精准贯彻教师的教学理念,尤其在课程思政建设与高阶情感培养方面,AI智能体不仅专注于知识与能力的传授,更能实现深层次的价值引领目标。学生在自适应学习中自主展开探究,同时通过AI教师和AI学伴的科学引导,逐步实现从知识获取到能力提升,再到价值观塑造的全面成长。
AI智能体引导学生进行高阶情感启发
(五)拓展学习资源
AI教师教学的最后一个关键要素是拓展学习资源的建设。由于学生的学习速度与效率存在显著差异,在自适应学习的基础上,提前完成AI课堂学习的学生,可以充分利用教师提前准备的拓展学习资源进行深入学习。这些资源通过CANVAS网站提供,教师需提前上传相关阅读文献及研究资料,并将其整合为以应用性、高阶性和高挑战度为核心的拓展学习内容。对于学习进度较慢的学生,即使无法在课堂内完成拓展学习,也可以在课后继续探索。如果课后也无法进行拓展学习,AI课堂内的核心教学内容已确保学生达到以往教学中的中位数以上水平(用时更少),为其后续学习奠定坚实基础。
二、HI课堂设计的四个要素
HI(Human intelligence)即人类的智能,其背后是与AI智能体相对的导师实体。但在理念上,HI又是Human inspiration,所以,AI与HI互补又统一。HI将实现智慧创新与情感陪伴的功能,补充、拓展学生的“自适应”学习成果,在情怀引导、亲近之中,提升价值引领效果。
(一)学习环境:智慧教室教学空间的延展性
智慧教室是智慧学习环境的高端形态,结合物联网、云计算技术与智能技术,在有形物理空间和无形数字空间中,可以更好地推进师生“研学”,促进人文通识课程第一课堂中思政教学的交互展开,有效改善学生情境感知与感悟的状态。经过实践检验,智慧教室可以有效扭转传统教室一对多、口头宣教时思政育人、情感陶冶、生生互动成效低的局面。
智慧教室与传统多媒体教室小组讨论环节对比图
(二)学习工具:实物教具的情感陶冶
“读图”时代的青年学子更偏好透过屏幕学习,其与优秀传统文化和人文情怀的疏离感不易弥合。因此,人文通识课程更需注重历史与现实结合,囿于实地教学不易实现,因此HI课堂部分,可以利用课程搭建起的所在专业的文物文献类资源储备,比如包含甲骨、青铜礼器、玺印、瓦当、货泉、古籍、碑拓、简牍、书画等在内的文物教具,以求形成“文字⇌文物⇌文化⇌文明”的“立体”观照。
HI课堂部分实物教具的融入,一方面可以完善AI课堂知识,使知识学习更加立体、更加丰富,学习成效提升更为明显;另一方面拓展了人文类课程的教学方式;再一方面则是起到了情感亲近的作用,可以有效补充AI屏幕的情感温度,易于实现价值引领。
(三)学习方式:师生共创理念下的合作研讨
人文课应努力转变口头灌输为强调进阶启发,可采用BOPPPS模式、小组研讨和案例分析方式,设计前测后测、小组讨论与辩论、圆桌议题,引导学生围绕具体教学领域发展过程中出现的现实问题,从更高的价值引领的视角结合教学内容设置问题,学字明理,增强文化自信。
互动式深化学习题目的设计可以有序展开,“汉字文化”课堂上分作四个步骤:AI课堂学习检测与反馈、学生提问与发表环节、拓展讨论与进阶学习、小组合作与成效展示。
全体同学在小组进阶式研讨中全情投入
(四)学习评价:潜能发掘与知识建构
根据SOLO分类理论,学生回答问题时表现出来的思维结构是可以检测的,亦即可观察的学习成果结构,因此在学习过程中,要根据学生的已有知识结构、学习的投入及学习策略等多方面的特征,设置显性可观测的过程性评价,并制作评价量表。本课程设置的知识建构模块,即学生课堂发表、线上探究环节,就可以实现这一目的。经过2025年春季学期前四次课的观测,学生线上探究环节,主动提出高阶性问题并进行相关思考的比例,较AI课程建设前,增加了约1/4的规模,学生HI课堂主动提问进行进阶式探究的比例也有显著增长。
学生积极提问、高阶提问、进阶提问、拓展提问及解决问题中知识建构的比例显著提升
“汉字文化”通识课的HI+AI建设,显示出传统人文通识课程同样具有AI辅助教学工具的可用性、融合教育的可靠性、人机关系的可控性,以及人文养成的可能性。本学期前四周的教学中,课程实现了“抬头率”和强交互的双提升,学生提出问题的积极性与回答问题的正确率较课程改革之前也有了质的跨越。