人工智能+教育 | 生成式人工智能這樣用，輕松培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力

教育部等五部門近日印發(fā)， 明確提出推動(dòng)人工智能人才培養(yǎng)與素養(yǎng)提升、促進(jìn)人工智能與教育深度廣泛融合、建強(qiáng)“人工智能+教育”基礎(chǔ)環(huán)境、優(yōu)化“人工智能+教育”發(fā)展生態(tài)等四大重點(diǎn)任務(wù)。

基于此，《中國信息技術(shù)教育 》 雜志推出“人工智能+教育”專題系列，旨在系統(tǒng)追蹤政策落地動(dòng)態(tài)，深度呈現(xiàn)一線創(chuàng)新實(shí)踐，凝練可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)范式。

生成式人工智能賦能

學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)踐研究

田雙雙

浙江省杭州市余杭區(qū)理想實(shí)驗(yàn)學(xué)校

沈偉春（通訊作者）

浙江省杭州市臨平區(qū)教育發(fā)展研究學(xué)院

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)是信息科技學(xué)科四大核心素養(yǎng)之一。本文聚焦生成式人工智能（GAI）對學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)，基于素養(yǎng)能力提升的適應(yīng)力、勝任力和創(chuàng)造力三個(gè)層次，探討小學(xué)信息科技課堂中借助GAI構(gòu)建數(shù)字化環(huán)境、變革學(xué)習(xí)方式和創(chuàng)新教學(xué)活動(dòng)等路徑提升學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)，以期為信息科技相關(guān)課堂教學(xué)提供參考。

引言

當(dāng)下社會(huì)正大踏步進(jìn)入數(shù)智時(shí)代，學(xué)生每天都會(huì)接觸到各種數(shù)字信息，因此，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)顯得越來越重要。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)是學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)的必備能力，具備數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的學(xué)生主要表現(xiàn)為“適應(yīng)數(shù)字化環(huán)境，善于獲取和應(yīng)用數(shù)字化資源和創(chuàng)造性地解決問題”。

小學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)現(xiàn)狀

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）指出，義務(wù)教育發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來發(fā)展的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，而關(guān)鍵能力分為三個(gè)層次：適應(yīng)力、勝任力和創(chuàng)造力。適應(yīng)力是最低標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)造力是最高標(biāo)準(zhǔn)。但筆者在日常教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，目前的小學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)仍存在以下問題：

一是數(shù)字化環(huán)境適應(yīng)力不強(qiáng)。當(dāng)學(xué)生置身于陌生的數(shù)字化環(huán)境中時(shí)，他們不愿意自主探究，只期望教師手把手地演示。而網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜程度，更是極大地考驗(yàn)著小學(xué)生的適應(yīng)能力，海量的信息、靈活的鏈接彈窗等干擾因素也在消耗學(xué)生的注意力，讓學(xué)生產(chǎn)生抵觸情緒。

二是數(shù)字資源應(yīng)用勝任力不夠。雖然目前的數(shù)字資源工具層出不窮，但是大部分學(xué)生在遇到問題時(shí)首先想到的還是用傳統(tǒng)的方式解決，并沒有考慮有多少新資源、新工具可以幫助解決。

三是問題解決創(chuàng)造力不足。當(dāng)學(xué)生面對復(fù)雜的任務(wù)和問題時(shí)，他們習(xí)慣沿用以往經(jīng)驗(yàn)，完成任務(wù)點(diǎn)到為止，不追求優(yōu)化與創(chuàng)新。

生成式人工智能賦能數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的意義

生成式人工智能（GAI）自問世以來，不斷以指數(shù)級(jí)速度重塑人們的認(rèn)知方式，其強(qiáng)大的認(rèn)知建構(gòu)、多模態(tài)交互、邏輯推理和創(chuàng)造性生成能力為數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)帶來了新的思路。

一是從“技術(shù)陳列”轉(zhuǎn)向“智能構(gòu)建”。GAI技術(shù)可以讓各類數(shù)字設(shè)備、資源和教學(xué)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、協(xié)同運(yùn)作，形成一個(gè)有機(jī)整體。例如，在GAI驅(qū)動(dòng)下，設(shè)備間可以無縫銜接，教師也可以借助AR和VR技術(shù)，將物理空間與虛擬空間深度融合，打造沉浸式數(shù)字化環(huán)境。

二是從“靜態(tài)供給”轉(zhuǎn)向“動(dòng)態(tài)生長”。使用GAI的課堂，教師可以根據(jù)課堂需要、學(xué)習(xí)反饋等“突發(fā)狀況”實(shí)時(shí)生成教學(xué)支架并可以動(dòng)態(tài)更改與補(bǔ)充，幫助學(xué)生獲得個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。

三是從“機(jī)械模仿”轉(zhuǎn)向“智能創(chuàng)新”。GAI技術(shù)憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與模型運(yùn)算能力，動(dòng)態(tài)生成創(chuàng)新方案，將問題解決過程轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軈f(xié)創(chuàng)的探索旅程。

GAI賦能數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的策略

下面，筆者結(jié)合具體案例，探討GAI如何通過學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)、變革學(xué)習(xí)方式、創(chuàng)新教學(xué)活動(dòng)三方面提升學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的適應(yīng)力、勝任力和創(chuàng)造力（如下圖），并以三力協(xié)同共進(jìn)，系統(tǒng)推動(dòng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的整體發(fā)展。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)示意圖

1.智慧“交互”，構(gòu)建沉浸化學(xué)習(xí)情境

GAI技術(shù)擁有強(qiáng)大的智能分析與生成能力，通過創(chuàng)造擬真環(huán)境和自然對話交互，有效破解了傳統(tǒng)教學(xué)中情境感缺失、人機(jī)互動(dòng)門檻高的難題，為提升學(xué)生的環(huán)境適應(yīng)力奠定基礎(chǔ)。

（1）智能場景仿真，增強(qiáng)沉浸體驗(yàn)

真實(shí)有趣的學(xué)習(xí)情境是激發(fā)學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵，尤其對于計(jì)算機(jī)理論、算法與控制系統(tǒng)等抽象程度較高、內(nèi)容較為枯燥的知識(shí)領(lǐng)域而言，高質(zhì)量的學(xué)習(xí)情境顯得更為重要。然而，此類高質(zhì)量情境資源在實(shí)際教學(xué)中相對匱乏，GAI的出現(xiàn)為這類情境的構(gòu)建提供了新的路徑。

例如，在講授計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)時(shí)，為提升學(xué)生的興趣與沉浸感，教師借助納米AI平臺(tái)中的“兒童動(dòng)畫視頻制作”智能體，生成了一個(gè)3D卡通風(fēng)格的動(dòng)畫視頻。在視頻中，“小博士”進(jìn)入電腦主機(jī)內(nèi)部，逐一介紹各硬件名稱與功能，以童聲配音和生動(dòng)畫面顯著增強(qiáng)了內(nèi)容的吸引力。同時(shí)，仿真式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)展示幫助學(xué)生直觀感知硬件間的空間關(guān)系，深化理解。課后，為進(jìn)一步鞏固知識(shí)，還通過DeepSeek生成一個(gè)硬件與功能連線游戲小程序，用于即時(shí)檢測與復(fù)習(xí)。

（2）自然語言交互，降低認(rèn)知負(fù)荷

在傳統(tǒng)信息檢索過程中，學(xué)生常因關(guān)鍵詞選擇不當(dāng)或信息甄別能力有限而難以高效獲取有效內(nèi)容，這一問題在中低年級(jí)學(xué)生中尤為突出。隨著大模型技術(shù)的發(fā)展，以智能對話為代表的新型交互方式為學(xué)生提供了更符合其認(rèn)知特點(diǎn)的查詢途徑，顯著降低了人機(jī)交互的門檻。

例如，在四年級(jí)“數(shù)據(jù)”單元的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，學(xué)生需完成《學(xué)生最喜愛的菜品》調(diào)查分析報(bào)告。教師引導(dǎo)學(xué)生借助大模型工具（如DeepSeek、豆包），以自然語言進(jìn)行多輪追問，逐步生成適合小組的項(xiàng)目分工方案、調(diào)查問題設(shè)計(jì)及報(bào)告框架。整個(gè)過程無需精確的關(guān)鍵詞，學(xué)生通過漸進(jìn)式對話即可獲得結(jié)構(gòu)化的可信的回答。

實(shí)踐表明，智能對話技術(shù)通過模擬“蘇格拉底式”追問和認(rèn)知適配，不僅幫助學(xué)生精準(zhǔn)獲取信息，更在動(dòng)態(tài)交互中培養(yǎng)其在數(shù)字化環(huán)境中的信息適應(yīng)和整合能力。此類方式弱化了傳統(tǒng)檢索中對關(guān)鍵詞的依賴信息甄別的困難，提升了信息獲取的準(zhǔn)確性與適應(yīng)性，系統(tǒng)增強(qiáng)了學(xué)生在人機(jī)協(xié)作中的交互素養(yǎng)與認(rèn)知靈活性。

2.智能“生成”，構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑

在大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)深度融合的教育背景下，數(shù)字化學(xué)習(xí)方式正經(jīng)歷系統(tǒng)性變革。GAI技術(shù)通過支持基于資源的學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)和基于自主探究的學(xué)習(xí)，顯著提升了學(xué)生在復(fù)雜數(shù)字化環(huán)境中的綜合勝任力。

（1）生成個(gè)性化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于資源的學(xué)習(xí)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，基于資源的學(xué)習(xí)是數(shù)字化教學(xué)的重要形式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過獲取與利用多樣化資源進(jìn)行自主探索。然而，傳統(tǒng)教學(xué)中的資源往往由教師統(tǒng)一提供，數(shù)據(jù)單一，缺乏真實(shí)性，且易引發(fā)隱私倫理等，限制了學(xué)生分析視野與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。GAI的內(nèi)容生成能力為破解這一困境提供了新路徑，能夠一鍵創(chuàng)建安全、多樣且貼合教學(xué)目標(biāo)的個(gè)性化數(shù)據(jù)集。

例如，在四年級(jí)“用數(shù)據(jù)講故事”單元《數(shù)據(jù)可視化》一課的教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生利用“豆包”生成學(xué)生身體素質(zhì)的模擬數(shù)據(jù)，以替代直接收集同班學(xué)生的真實(shí)身高、體重等敏感信息。學(xué)生通過調(diào)整年級(jí)、性別等參數(shù)，使各小組獲得截然不同的數(shù)據(jù)集。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生完成數(shù)據(jù)整理、圖表生成與分析報(bào)告撰寫，整個(gè)過程既保護(hù)了隱私，又讓每個(gè)小組都能在獨(dú)特的數(shù)據(jù)背景下開展探究，得出的結(jié)論也更加多元，為后續(xù)的分析報(bào)告帶來了多角度的應(yīng)用場景。GAI通過提供可控、多元的個(gè)性化數(shù)據(jù)資源，有效提升了學(xué)生的數(shù)據(jù)駕馭與問題解決能力。

（2）部署智能體助手，實(shí)現(xiàn)基于問題的學(xué)習(xí)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的有效途徑，但其成效常受制于教師指導(dǎo)無法完全個(gè)性化。GAI驅(qū)動(dòng)的智能體技術(shù)為這一問題提供了創(chuàng)新解決方案，它能夠扮演專屬助教角色，為學(xué)生提供不間斷的、適應(yīng)其認(rèn)知水平的專業(yè)支持，從而實(shí)現(xiàn)高效的基于問題的學(xué)習(xí)。

例如，筆者用AI工具“豆包”將學(xué)科實(shí)驗(yàn)相關(guān)的課標(biāo)、教材、案例等資源“投喂”給豆包知識(shí)庫，創(chuàng)建一個(gè)專屬的實(shí)驗(yàn)智能體。當(dāng)該智能體被嵌入課堂教學(xué)環(huán)境后，學(xué)生可通過自然語言就實(shí)驗(yàn)原理、步驟設(shè)計(jì)、故障排除等問題進(jìn)行深度追問。智能體以“蘇格拉底式”追問引導(dǎo)思考，并提供實(shí)時(shí)反饋。隨著交互的深入，智能體愈發(fā)“了解”學(xué)生，提供的指導(dǎo)也更加精準(zhǔn)。

（3）構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)自主探究的學(xué)習(xí)

信息科技學(xué)科中諸多抽象概念（如算法、過程與控制）難以通過傳統(tǒng)講授使學(xué)生真正理解，必須依賴其自主探究和具身體驗(yàn)。然而，開發(fā)高交互性的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境對于一線教師而言技術(shù)門檻極高。GAI的自然語言生成代碼能力徹底降低了這一門檻，使教師能快速構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)“可操作、可觀察、可發(fā)現(xiàn)”的自主探究學(xué)習(xí)環(huán)境。

例如，在六年級(jí)上《算法的評(píng)價(jià)方法》一課中，為了讓學(xué)生直觀比較順序查找與二分查找的效率差異，教師利用DeepSeek生成一個(gè)HTML網(wǎng)頁虛擬實(shí)驗(yàn)室。學(xué)生只需在網(wǎng)頁中輸入目標(biāo)數(shù)字，系統(tǒng)便會(huì)以動(dòng)畫形式逐步可視化算法的每一次查找過程。這種沉浸式的交互體驗(yàn)，將抽象的循環(huán)與判斷邏輯變得清晰可見，使學(xué)生能主動(dòng)探索并歸納出算法的核心特性。

3.智能“協(xié)同”，構(gòu)建創(chuàng)新性實(shí)踐場域

“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”實(shí)際上是兩個(gè)任務(wù)：一是學(xué)習(xí)，二是創(chuàng)新。傳統(tǒng)信息科技教學(xué)大多側(cè)重于技術(shù)知識(shí)的傳授與模仿，對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不夠。為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，教師需要積極創(chuàng)新教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)字化學(xué)習(xí)能力進(jìn)行轉(zhuǎn)化與輸出，為其提供創(chuàng)新力培養(yǎng)的契機(jī)。

（1）提供多元方案，引導(dǎo)批判思維

思辨能力是創(chuàng)新素養(yǎng)的核心組成部分，具備思辨能力的學(xué)生不會(huì)盲目接受所學(xué)內(nèi)容，而是以批判、分析的視角審視知識(shí)，突破固有認(rèn)知框架并形成新觀點(diǎn)。GAI憑借其上下文學(xué)習(xí)與動(dòng)態(tài)輸出能力，可為學(xué)生提供多元、可比的解決方案，有效引導(dǎo)學(xué)生深入分析與比較，從而激發(fā)創(chuàng)新思維。

例如，在跨學(xué)科項(xiàng)目“探秘運(yùn)動(dòng)會(huì)編碼”中，學(xué)生需為校運(yùn)動(dòng)會(huì)與區(qū)運(yùn)動(dòng)會(huì)分別設(shè)計(jì)號(hào)碼簿編碼方案。教師先通過講授、引導(dǎo)小組合作，讓學(xué)生初步建立編碼邏輯，接著引入Kimi，利用其動(dòng)態(tài)生成三種不同維度的編碼方案（如按賽事場地分布或?qū)W校特色編碼），引導(dǎo)學(xué)生辯論三種方案哪一種更適合。學(xué)生們被這種新穎形式吸引，深入地研讀每個(gè)方案思路，主動(dòng)從編碼合理性、實(shí)用性、擴(kuò)展性等角度辨析與討論。這樣一來，GAI就通過提供多元參照方案，有效打破了學(xué)生的思維定式，使學(xué)生的思辨力、創(chuàng)造力在批判、比較與整合過程中得到提升。

（2）進(jìn)行問題拆解，指導(dǎo)創(chuàng)新實(shí)踐

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以開放性問題為導(dǎo)向，促使學(xué)生在真實(shí)情境中合作、探究與創(chuàng)造，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要途徑。然而，復(fù)雜項(xiàng)目往往涉及多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)與技能，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和問題解決能力要求頗高，容易使學(xué)生望而生畏。而GAI可作為智能項(xiàng)目導(dǎo)師，通過結(jié)構(gòu)化的問題拆解與分步指導(dǎo)，降低認(rèn)知負(fù)荷，推動(dòng)創(chuàng)新成果的實(shí)現(xiàn)。

例如，在“恒溫箱實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目中，學(xué)生需完成從設(shè)計(jì)到搭建恒溫裝置的全過程，教師引導(dǎo)學(xué)生借助“豆包”將系統(tǒng)任務(wù)拆解。首先，利用豆包進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過不斷調(diào)整優(yōu)化，確定硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；在器材選擇時(shí)，將其拆解為箱體、保溫材料、電子元件進(jìn)行選擇，對比優(yōu)劣，提供參數(shù)；在算法控制時(shí)，請豆包幫助生成算法流程圖，幫助內(nèi)化恒溫箱的算法設(shè)計(jì)；在算法驗(yàn)證環(huán)節(jié)，可以通過豆包來幫助優(yōu)化算法。在整個(gè)項(xiàng)目開展過程中，GAI幫助學(xué)生穩(wěn)步推進(jìn)各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)從概念到實(shí)物的創(chuàng)新跨越。

GAI通過問題拆解與過程引導(dǎo)，使學(xué)生不再對復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目望而卻步，學(xué)生能清晰把握每個(gè)階段的關(guān)鍵任務(wù)，穩(wěn)步推進(jìn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，實(shí)踐與集成創(chuàng)造力得到提升。學(xué)生不僅完成了實(shí)物創(chuàng)新作品，更掌握了將宏觀問題轉(zhuǎn)化為可操作任務(wù)的方法，為今后開展更具挑戰(zhàn)性的創(chuàng)新實(shí)踐奠定了能力基礎(chǔ)。

結(jié)語

通過實(shí)踐教學(xué)可知，GAI技術(shù)從學(xué)習(xí)環(huán)境創(chuàng)設(shè)、學(xué)習(xí)方式變革與教學(xué)活動(dòng)創(chuàng)新三個(gè)層面，有效促進(jìn)了學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的全面發(fā)展。在環(huán)境層面，GAI通過創(chuàng)設(shè)擬真、適性的學(xué)習(xí)情境，增強(qiáng)了學(xué)生的數(shù)字適應(yīng)力；在學(xué)習(xí)方式層面，GAI支持個(gè)性化資源生成、智能體輔助及虛擬探究，提升了學(xué)生在真實(shí)任務(wù)中的勝任力；在活動(dòng)層面，GAI作為項(xiàng)目導(dǎo)師，通過引導(dǎo)思辨和拆解復(fù)雜問題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。

適應(yīng)力、勝任力和創(chuàng)造力三者協(xié)同并進(jìn)，共同構(gòu)成了數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的核心基礎(chǔ)。GAI除了是技術(shù)工具，更是認(rèn)知伙伴與創(chuàng)新催化劑，推動(dòng)構(gòu)建“人機(jī)協(xié)創(chuàng)”教育新范式。相信隨著技術(shù)的演進(jìn)，GAI將在構(gòu)建更具包容性和創(chuàng)造性的數(shù)字學(xué)習(xí)生態(tài)中發(fā)揮更大作用。

本文作者：

田雙雙

浙江省杭州市余杭區(qū)理想實(shí)驗(yàn)學(xué)校

沈偉春（通訊作者）

浙江省杭州市臨平區(qū)教育發(fā)展研究學(xué)院

文章刊登于《中國信息技術(shù)教育》2026年第05期

引用請注明參考文獻(xiàn)：

田雙雙，沈偉春.生成式人工智能賦能學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)踐研究[J].中國信息技術(shù)教育，2026（05）：67-70.

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