人工智能賦能智慧微課的教學實踐探究

【摘要】在當前人工智能在教育領域廣泛應用、賦能數字教育的背景下，人工智能賦能智慧微課成為重要的教學改革和創(chuàng)新內容。尤其伴隨著生成式人工智能AIGC日趨成熟，教育數智人成為當下AI數智平臺極具代表性的開發(fā)和應用熱點?；诖?，本文通過探討以教育數智人為代表的人工智能技術在智慧微課中的實踐應用，以提升智慧課堂教學效率和教學質量，推動智慧微課相關教學實踐創(chuàng)新，為人工智能賦能智慧教育打好基礎。

【關鍵詞】人工智能；智慧微課；教育數智人

【中圖分類號】G420【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2024）16—0079—05

2024世界數字教育大會指出，人工智能具有塑造認知、拓展認知和轉換認知的作用，它對教育領域產生了重要影響，改變了知識的生產方式和傳播方式，使知識獲取的手段、方法、效率、質量得以升級，使人和人之間的交流可以在虛擬環(huán)境下順暢地進行。未來，在教育教學領域，人工智能帶來的教學方式和內容創(chuàng)新將更多地影響教師的教與學生的學，學生可以與虛擬教師實時交互、協作交流，開展個性化學習[1]。而教育數智人正是人工智能賦能教育的時代產物，本文從理論與實踐研究兩方面對教育數智人在智慧微課中的應用進行探索，通過結合虛擬數智人技術，創(chuàng)新微課構建樣態(tài)，采用因材施教的教學方法，為學生提供符合認知發(fā)展水平且能自主選擇的學習形式和內容，從而有效提升學生的學科核心素養(yǎng)[2]，以期為人工智能賦能智慧微課提供更多實踐思路。

一、人工智能賦能智慧微課的背景及優(yōu)勢作用

（一）背景分析

數字人研究起源于1989年美國國立醫(yī)學圖書館建立的“可視人體計劃”，數字人也被稱為“虛擬人”或“數字虛擬人”，通常是指具有擬人形象且能通過語言表達、互動的高度擬人化的虛擬人物[3]。數字人在當前很多領域得到應用，在教育領域的應用推廣中，借助相關技術開展教育教學活動，需要考慮教師、學生和教育媒介之間的多樣化因素，如師生交互、教學情境和技術實現等方面。隨著技術更迭和時代發(fā)展，教育數字人可以發(fā)揮其虛擬仿真的特點，使師生的交流活動發(fā)生在虛擬場景中，成為激發(fā)師生教與學動機的雙向催化劑，以此推動人機協同育人的改革。

當前，“線上+線下”的混合學習模式逐步成熟，微課已經在教學一線得到普遍應用并廣受師生好評。在課前導學、課中教學和課后輔導等不同的教學階段，微課都發(fā)揮出了提質增效、個性化輔導的顯著優(yōu)勢。然而，在具體的微課設計中，有的講授者由于語言表達、場景選擇和內容呈現存在短板和差異，影響微課的教學效果。對此，應用虛擬技術的智慧微課能進一步改善傳統PPT和電子白板講授、教具模型演示、個別學生展示分享的微課現狀，可以生成多樣化的知識經驗學習形式，有效打造學生能力素養(yǎng)提升的平臺，為教學提供高質量、智能化、個性化的精準輔助。

具體來說，AI數智平臺從“虛擬人”外觀的數字化，逐漸深入到行為交互化和思想智能化，真正實現了數字人向數智人的升級。在教育領域，AI數智平臺不僅為教育數智人提供支撐，提供基于大數據的廣泛知識積累，而且在動作仿真技術、微表情合成技術和鏡頭優(yōu)化技術的加持下，帶來更多語義思考、情感互通等方向的探索[4]。在此基礎上，教育數智人可以為相關微課教學實踐提供關鍵技術支撐，這得益于AI數智平臺將線上線下應用場景打通、實現資源共享的“超能力”。

（二）數字化優(yōu)勢

AI數智平臺擁有大量的教學資源和數據群，基于平臺研發(fā)的教育數智人模型制作精良、仿真度高，將其逐步應用于教育領域，能夠發(fā)揮教育數智人在虛擬場景中的交互優(yōu)勢作用。筆者在此逐一闡述教育數智人在具體教學中的實現原理，分析其在智慧微課中的數字化優(yōu)勢。

1.具有動作仿真技術優(yōu)勢。在動作仿真技術的應用中，首先，通過計算機技術、多媒體技術等手段，使用傳感器和攝像頭等設備采集教師的動作、面部表情等特征數據；其次，使用計算機圖形技術等，基于采集的數據，打造仿真數智人動作模型，基于人工智能模塊生成的虛擬數智人能夠學習教師的行為、動作、表情等特征；再次，對數智人模型進行智能控制，如特征識別和處理、行為決策和控制等，使虛擬數智人具備一定的行為能力，可以通過肢體表達，與師生交互溝通[5]，這一技術原理反映出教育數智人高效的非語言表達能力?？梢哉f，AI數智平臺依靠動作仿真技術，基于對數據規(guī)律及生成機制的把握，使平臺結合大數據的特點，使教育數智人具備豐富的肢體動作與行為等，從而在各類教學場景中，能夠適應各種復雜的教學場景，輔助完成多元化學習任務，能與師生積極交互。

2.具有微表情合成技術優(yōu)勢。在具體的實踐應用中，需要保障數智人在場景中的視覺特效。因此，在數智人的表情制作中，不僅需要考慮表情細節(jié)特征，還需要模擬微表情變化，讓數智人有更真實的表情呈現。在具體制作中，可以結合3D人臉掃描設備，完整重塑人臉3D模型，同步采集人臉表情過程，精準還原人臉的微表情變化，而3D人臉掃描設備采集到的表情數據可作為制作教育數智人表情的參考。該技術優(yōu)勢可提升教育數智人表情的生動性，實現與師生自然溝通表達，營造良好的課堂教學氛圍。

不僅如此，教育數智人在具體的應用中，還體現出了卓越的語言表達優(yōu)勢。AI數智平臺通過模擬人類的神經網絡結構，展現出教育數智人出色的微表情合成技術，可以通過互聯網大數據支撐，使數智人能夠精準表達相關詞匯，還能迅速調整數智人的表情變化特征，傳遞出情緒變化特點。在智慧微課中，教育數智人以優(yōu)秀的表達能力，表述出復雜問題，提升人機交互過程中的真實感、現場感和有效性。

3.具有鏡頭優(yōu)化技術優(yōu)勢。在智慧微課中，特寫、中景、全景的合理切換，可以突出教學重點，幫助學生更深入地理解和感受教育數智人所傳達的信息，增強自主學習的專注度和記憶效果。比如在鏡頭腳本的規(guī)劃設計中，需要注重個性化教學與多種信息交互，完成自然發(fā)生、聯系緊密的整體劇情串聯。教師對主題情境的可視化整合，可以幫助學習者深化知識理解，更好地解決問題，讓學生的認知發(fā)展不斷升級，從而保障智慧教育的連貫性與完整性。由此可知，AI數智平臺結合數據庫已有的鏡頭切換視角和分類應用實例，能夠合理運鏡、精準表現劇情走向和文本結構，使智慧微課能更好地傳遞教師潛在的教學意圖，不僅包括鏡頭特寫或優(yōu)化轉場等，還能涵蓋更廣泛的表現形式，如教學場景中的細節(jié)刻畫和意象呈現，實現對鏡頭語言的精確表達，提升語言和非語言表達效果，實現更深層次的智慧化教學。

二、人工智能賦能智慧微課的教學實踐

依據認知結構理論、視聽教學理論等，結合相關領域的研究成果，針對當前教育數智人在微課教學中的應用現狀，分析可知，教育數智人是在AI數智平臺之上扮演虛擬教師、虛擬學生、虛擬助教等多元角色，在教育場景中作為師生溝通的紐帶，在一定的劇情串聯中發(fā)揮情境教學的優(yōu)勢，從而創(chuàng)新知識傳遞形式，促進學生能力素養(yǎng)提升，這也是智慧教育的重要內容。筆者基于上述理論和實踐思考，為強化AI數智平臺對人工智能技術的深入應用，推進教育數智人在智慧微課的應用，在分析學情與明確方向、內容規(guī)劃與素材制作、創(chuàng)設腳本與細節(jié)優(yōu)化、數智選擇與視頻導出、互動設計與微課優(yōu)化等方面，進行具體教學實踐。

（一）分析學情與明確方向

1.進行學情分析。設計和制作智慧微課之前，教師首先需要了解學生的個性差異、認知水平以及對于微課的觀看習慣和學習偏好，確保制作的智慧微課符合學生的認知特征。當前，很多學校已初步完成智慧校園建設，信息化水平達到一定程度。在這樣的情況下，積極推進翻轉課堂教學，用微課教學引導學生先學后教，可以有效提高學生的自主探究能力。在研究準備階段，筆者采用問卷星在線發(fā)布、回收問卷的形式，分析學情，此外抽取部分學生對話訪談，了解學生對于教育數智人的接受態(tài)度，以有效充實調查資料。

2.明確指導方向。教師需要立足課改要求，把握教材內容，選擇教學主題。具體來說，教師應深入分析課程特點、課程難度層次、教學重難點以及智慧微課的知識技能目標和能力素養(yǎng)目標，明確智慧微課的指導方向。這樣能為學生借助數字化學習平臺學習打好基礎，為學生打造融合新內容、新問題、新情境的教學場景。在具體的教學實踐中，教師需要把智慧微課的教學理念融入微課設計，完善教育數智人的應用策略。對此，筆者圍繞“將教育數智人融入微課設計的相關思考”，與授課教師談話，為智慧微課的設計探索更多思路。

（二）內容規(guī)劃與素材制作

在智慧微課的設計中，教師需要整體把握素材的選擇與微課內容的契合度。教師對相關素材的采集、選擇越全面細致，生成的智慧微課內容與教學主題越貼合。在這一環(huán)節(jié)中，教師應對教學內容結構進行層級關系歸納，明確智慧微課的知識點范圍，梳理智慧微課的主題脈絡。在此基礎上，編輯整合多媒體資源素材，整理出教學演示文稿、活動規(guī)劃、課后檢測等教學資源。同時，教師可以拍攝、視頻剪輯等途徑獲取相關素材，還可以利用生成式人工智能等大數據、大模型的文生圖模型，輸入關鍵詞得到細節(jié)更貼近主題的AI繪畫等素材?；诖?，筆者從學生參與度、學習興趣等方面比較分析可知，相較于常規(guī)微課，借助生成式人工智能技術應用的智慧微課，在教學內容和素材展示方面，更有助于激發(fā)學生的學習興趣，促使學生更好地掌握知識點。

（三）創(chuàng)設腳本與細節(jié)優(yōu)化

大模型的文本生成功能可以輔助教師策劃、制作智慧微課的腳本，以提升內容的豐富性和劇情的貼合性。對于這一點，教師需要在此基礎上，借助人工智能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，強化學科的融合，以問題為導向創(chuàng)新理論方法，促使人工智能更好地賦能教育。因此，在智慧微課腳本的制作中，教師需要以人為本，以學生的學習活動為中心，做足教學準備，做好各種教育資源的統籌調配、運用。具體來說，教師可以將教學設計導入AI數智平臺，根據學習活動規(guī)劃，按照步驟設置相關視頻要素，選擇智慧微課的模板與類型、設定智慧微課的長度與結構、劃分智慧微課的時間與鏡頭順序等，依次完成步驟。

在智慧微課腳本生成后，教師需要對文字內容細化調整，對分鏡頭優(yōu)化處理，對個別素材替換調配，對畫面構圖合理布局。經過導入素材等一系列操作之后，教師依靠AI模型的輔助功能，使腳本迭代優(yōu)化，能夠符合“以學生為主體、教師為主導”的教學活動流程要求。分析學生的學習反饋情況可知，智慧微課教學模式下，通過腳本與細節(jié)優(yōu)化，學生的注意力更持久，學生的學習積極性更高，效果更好。

（四）數智選擇與視頻導出

在智慧微課的進階生成環(huán)節(jié)，教師可以根據教學場景需要，選擇適合的教育數智人模型，如講述者、演繹者或知識主播等不同教育數智人類型。教師還需要為學生設計教育數智人選擇環(huán)節(jié)，對教育數智人的音色特點、語言風格進行個性化設置，對語速、走動頻率實現精準把控。而在視頻導出的關鍵環(huán)節(jié)，智慧微課的片頭、片尾、視頻分辨率、格式等具體參數要滿足教師的日常需要，以確保生成高質量智慧微課。再加上問卷星掃碼答題的在線學習形式，以及與之匹配的數據分析、教學反饋等數字化管理優(yōu)勢，使智慧微課成為教學評一體的個性化、數字化學習平臺。比如圍繞“社會中的人工智能”智慧微課掃碼答題，在“知識與技能”課后檢測中，根據學生的反饋情況可知教學效果較好。

（五）互動設計與微課優(yōu)化

AI數智平臺生成的智慧微課導出后，教師可以借助視頻剪輯軟件，進一步進行互動設計和微課優(yōu)化。由于現有平臺技術的有限性，短期內并不能實現多角色互動，因此現階段的單一角色講授形式略顯單調。對此，教師可以將自身與學生的多元角色置入微課場景中，與教育數智人互動交流，不僅豐富了智慧微課的呈現，還可以有效引發(fā)學生思考、激發(fā)學生的學習興趣，使情境教學的真實性、實踐性與互動性價值最大化。此外，教師需要通過教研組集體備課等活動，多次審核智慧微課，包括音樂、字幕等內容，保障高質量微課生成，從而全面培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)。

在“社會中的人工智能”智慧微課學習評估中，結合“能力與素養(yǎng)”課后檢測的研究中，實驗班學生的信息意識、數字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任三個維度的總體得分情況優(yōu)于對照班。以下是筆者借助SPSSAU軟件統計分析實驗班總體測評結果，對比對照班的情況，如表1所示。

筆者分析表1呈現的學習評估結果，在課后檢測答卷全部完成后，經過完整的教學實驗效果測評，結合實驗校六年級8個班（4個實驗班和4個對照班）的368名學生的問卷測評及訪談前后測評數據統計對比分析，對照班學生在學習評估表現中沒有顯著變化，而實驗班學生的總體得分呈現出穩(wěn)步提升的態(tài)勢，充分說明引入教育數智人、運用人工智能賦能智慧微課的必要性。由此可見，在情境教學理念的引領下，將教育數智人和智慧微課相結合，有助于打造AI新生態(tài)下融合多種技術的教育教學實踐新范式，能更好地為學生打造實現自我成長的個性化學習平臺，打破課堂與虛擬世界、現實生活的認知和實踐界限，真正實現虛實結合、思維進階，促使學生綜合素養(yǎng)的提升。

綜上所述，隨著AI數智平臺技術的進步及其在教育教學領域的廣泛應用，以教育數智人為代表的人工智能技術賦能智慧微課的應用優(yōu)勢逐漸凸顯，具有極大的開發(fā)空間。教師需要與時俱進，借助AI大數據處理和視頻生成技術，引導學生逐步適應以教育數智人為創(chuàng)新點的教學活動模式，提升學生運用所學解決實際問題的綜合能力，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維、創(chuàng)新能力，進一步發(fā)揮教育數智人在智慧微課應用中的優(yōu)勢作用，實現人機協同育人的人工智能教育新生態(tài)。

參考文獻

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（本文系2023年度甘肅省“十四五”教育科學規(guī)劃課題“融入虛擬科學實驗的小學圖形化編程教學策略研究”的研究成果，課題立項號：GS[2023]GHB0561）

編輯：彭雪亮