生成式人工智能驅(qū)動下的“四智”教學模式構(gòu)建與實踐探析

中圖分類號：G434文獻標識碼：A論文編號：1674—2117（2025）14—0072—04

引言

目前，中小學編程教育已成為培養(yǎng)學生計算思維與實踐能力的關(guān)鍵路徑，然而傳統(tǒng)中小學編程教育深陷多重困境，如：課程目標設(shè)定過度注重語法知識傳授，忽視學生思維能力與實際應(yīng)用能力的深度挖掘；教學內(nèi)容更新滯后，難以與迅猛發(fā)展的技術(shù)前沿同步，與現(xiàn)實應(yīng)用場景嚴重脫節(jié)；教學方法以教師講授為主，缺乏互動性與趣味性，實踐環(huán)節(jié)薄弱，學生解決實際問題的能力較弱；教帥教學能力參差不齊，部分教師專業(yè)知識更新遲緩；等等。而生成式人工智能（GAI）能夠依據(jù)學生學習數(shù)據(jù)提供精準且個性化的學習支持，實時解答學生遇到的編程疑問，有力助推教師優(yōu)化教學設(shè)計與案例，有效激發(fā)學生學習興趣與創(chuàng)造力?；诖耍P者結(jié)合當前教學研究實際，建構(gòu)了一個有效整合GAI與編程教學各環(huán)節(jié)，滿足學生個性化學習需求，且操作性強的“四智”教學模式，以期能夠解決上述問題。

融合GAI與編程教學，構(gòu)建“四智”教學模式

筆者所構(gòu)建的“四智”教學模式（如圖1）充分利用GAI技術(shù)，將其貫穿中小學編程教育的課前、課中、課后及評價全過程，通過“智析智輔、智推、智評”四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的緊密配合，來實現(xiàn)教學效果的最優(yōu)化。

1.智析：智能分析，啟發(fā)思考

精準學情分析與學生畫像繪制：GAI系統(tǒng)全面收集學生編程學習的歷史數(shù)據(jù)，運用數(shù)據(jù)分析算法繪制精細學習畫像。

預(yù)習資源精準推送與學生思維啟發(fā)：依據(jù)學生畫像精準推送契合其水平的相關(guān)預(yù)習資料，包括基礎(chǔ)概念動畫、互動式練習題及拓展案例分析等，滿足不同層次學生需求，激發(fā)學生自主思考，培養(yǎng)其良好的預(yù)習習慣，為課堂學習做好鋪墊。

2.智輔：智能輔助，精準教學

真實情境項目構(gòu)建與實踐驅(qū)動：教師借助GAI創(chuàng)設(shè)貼合實際的真實情境項目。學生借助GAI分組協(xié)作，運用相關(guān)知識解決實際問題，將理論知識與實踐應(yīng)用緊密結(jié)合。[2]

實時編程輔導與能力提升：在學生編寫代碼時，GAI實時監(jiān)測，精準定位語法與邏輯錯誤，提供清晰解釋與修正建議，助力學生優(yōu)化代碼邏輯與結(jié)構(gòu)，提高編程能力。

動態(tài)教學策略調(diào)整與個性化指導：教師依據(jù)GAI反饋的學生學習數(shù)據(jù)，針對學生理解上的難點，及時調(diào)整教學內(nèi)容與進度，增加針對性案例講解與練習，滿足不同學生的學習節(jié)奏與需求，實施精準教學。

3.智推：智能拓展，個性培養(yǎng)

模擬真實場景與實踐能力強化：利用VR或模擬軟件搭建高度逼真的編程環(huán)境，模擬在復雜場景中的應(yīng)用。學生在虛擬環(huán)境中處理大量模擬數(shù)據(jù)，有效提升解決實際問題能力。[4]

定制拓展項目與創(chuàng)新思維激發(fā)：GAI根據(jù)學生課堂表現(xiàn)與知識掌握情況，定制個性化拓展項目，如為邏輯思維出眾的學生提供相關(guān)編程項目的優(yōu)化項目，為創(chuàng)意豐富的學生提供基于相關(guān)知識點的創(chuàng)意開發(fā)項目，從而促進學生個性化成長與創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

4.智評：智能評估，優(yōu)化教學

全方位數(shù)據(jù)采集與動態(tài)評價體系構(gòu)建：智能教學平臺記錄學生的學習全流程數(shù)據(jù)，它們涵蓋了課前預(yù)習、課中教學、課后拓展各階段的多維度信息。同時，運用GAI技術(shù)深度分析學習數(shù)據(jù)，構(gòu)建動態(tài)、個性化學習評價體系，繪制學生學習軌跡圖與能力雷達圖。[5]

個性化反饋激勵與自主成長促進：利用GAI基于學生學習數(shù)據(jù)生成個性化反饋報告，通過智能教學平臺推送。報告能夠精確指出學生在學習中的優(yōu)勢領(lǐng)域與薄弱環(huán)節(jié)，并提供針對性改進策略與資源推薦。同時，平臺設(shè)置積分、勛章、等級等激勵機制，鼓勵學生積極投入到學習中，并自我提升。

雙向數(shù)據(jù)驅(qū)動與教學決策優(yōu)化：教師借助智能教學平臺獲取GAI提供的學生評價數(shù)據(jù)與反饋報告，深入剖析教學效果，再依據(jù)學生學習難點與需求變化，在平臺中調(diào)整教學計劃，如優(yōu)化教學內(nèi)容結(jié)構(gòu)、增加專項練習模塊等。調(diào)整后的教學活動再次通過平臺數(shù)據(jù)反饋教學效果，并持續(xù)優(yōu)化，形成教學與評價雙向數(shù)據(jù)驅(qū)動的良性循環(huán)，穩(wěn)步提升教學質(zhì)量。

“四智”教學模式教學案例實施

下面，筆者以Python編程中的“循環(huán)結(jié)構(gòu)”為例，具體闡述“四智”教學模式的實施過程。

1.源于智析，預(yù)熱課前

課前預(yù)熱實施過程如圖2所示。教師在智能教學平臺中借助GAI深度分析學生過往編程學習數(shù)據(jù)，形成學生學習畫像，明晰學生編程基礎(chǔ)與學習能力差異，洞察學情。GAI為不同層次學生精準推送“循環(huán)結(jié)構(gòu)”預(yù)習資料。

不同層次學生的預(yù)習資料因內(nèi)容而異。如下頁圖3所示，針對初學者，推送動畫演示“循環(huán)結(jié)構(gòu)”執(zhí)行流程（以for循環(huán)為例），搭配簡單代碼填空練習題；針對有一定基礎(chǔ)的學生，推送相對復雜數(shù)據(jù)處理場景下的循環(huán)結(jié)構(gòu)應(yīng)用案例分析，引導學生深入思考。

2.借力智輔，強化課中

在課堂教學過程中，師生借助GAI經(jīng)歷情境項目創(chuàng)設(shè)、學生實施進階、教師動態(tài)調(diào)整等環(huán)節(jié)來有效推進課堂教學的實施。圍繞循環(huán)結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容，其具體實施技術(shù)線路如圖4所示。

教師通過智能教學平臺展示“校園圖書借閱管理系統(tǒng)中借閱次數(shù)統(tǒng)計模塊”詳細需求，包括不同圖書類別、借閱時間范圍等信息，引導不同層次學生明確項目目標。學生在分組后，利用平臺資源共同探討運用“循環(huán)結(jié)構(gòu)”實現(xiàn)借閱次數(shù)統(tǒng)計及相關(guān)數(shù)據(jù)分析功能的算法設(shè)計與實現(xiàn)思路。學生在智能教學平臺編程環(huán)境中編寫代碼，GAI實時監(jiān)測并給出修正建議。發(fā)現(xiàn)語法錯誤，如“for循環(huán)中變量初始化錯誤”，GAI立即精準定位并給出詳細解釋與修正示例；對于邏輯錯誤，如“循環(huán)條件設(shè)置導致數(shù)據(jù)統(tǒng)計遺漏”，GAI提供邏輯分析思路與優(yōu)化建議，幫助學生提升代碼質(zhì)量。

教師根據(jù)智能教學平臺實時收集的學生學習反饋數(shù)據(jù)，如對“循環(huán)嵌套優(yōu)化”理解困難集中點、代碼錯誤類型分布等，及時調(diào)整教學策略，通過平臺針對性推送更多“循環(huán)嵌套優(yōu)化”案例與練習題，組織小組競賽或合作學習活動，匹配不同學生學習進度與需求。

3.拓在智推，踐行課后

學生登錄智能教學平臺模擬編程環(huán)境，選擇“圖書借閱數(shù)據(jù)實時分析”項目。平臺提供模擬的圖書借閱數(shù)據(jù)與分析工具，學生運用“循環(huán)結(jié)構(gòu)”對不同維度數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，如按圖書類別、年級等維度分析借閱情況。在這個過程中，學生可隨時參考平臺內(nèi)置案例代碼與技術(shù)文檔，遇到問題在平臺發(fā)起討論或向GAI求助。同時，GAI依據(jù)學生課堂表現(xiàn)與知識掌握情況，在智能教學平臺中會為學生推薦個性化拓展項目。學生選擇感興趣的項目，利用平臺資源進行創(chuàng)意設(shè)計與代碼實現(xiàn)，如設(shè)計“猜數(shù)字游戲智能版”，根據(jù)玩家表現(xiàn)動態(tài)調(diào)整難度，或開發(fā)“創(chuàng)意音樂生成程序”，運用循環(huán)結(jié)構(gòu)生成旋律節(jié)奏，之后，在平臺展示成果，分享創(chuàng)新思路，接受同學評價，并相互交流學習。

4.貫以智評，優(yōu)化全程

智能教學平臺全面記錄學生在“循環(huán)結(jié)構(gòu)”學習過程中的數(shù)據(jù)，包括預(yù)習參與深度、問題回答準確性、課堂編程效率、代碼錯誤率、課后項目完成質(zhì)量等多維度信息。運用GAI技術(shù)對數(shù)據(jù)進行深度挖掘與分析，構(gòu)建動態(tài)、個性化學習評價體系，為每個學生生成詳細的能力雷達圖等圖表。

GAI根據(jù)學生學習數(shù)據(jù)生成個性化反饋報告，通過智能教學平臺推送給學生。報告精確指出學生在“循環(huán)結(jié)構(gòu)”學習中的優(yōu)勢領(lǐng)域與薄弱環(huán)節(jié)。教師根據(jù)平臺數(shù)據(jù)反饋，發(fā)現(xiàn)學生在“循環(huán)結(jié)構(gòu)與函數(shù)結(jié)合應(yīng)用”方面普遍存在困難，在后續(xù)教學中增加相關(guān)專項練習和案例講解，進一步優(yōu)化教學內(nèi)容。

實踐案例與效果分析

1.案例實施

筆者選取所在學校高一年級兩個班級作為實驗班和對照班，開展為期一個月的Python語言“循環(huán)結(jié)構(gòu)”教學實驗。實驗班采用“四智”教學模式結(jié)合智能教學平臺展開教學，對照班運用傳統(tǒng)教學方法。

2.效果評估

編程能力測試：在教學結(jié)束后，對兩班學生進行編程能力測試，內(nèi)容涉及“循環(huán)結(jié)構(gòu)”應(yīng)用、算法設(shè)計等。結(jié)果顯示，實驗班學生在問題解決能力和學科核心素養(yǎng)的表現(xiàn)上有明顯的優(yōu)勢，復雜循環(huán)應(yīng)用能力也相對突出。

學習興趣調(diào)查：通過智能教學平臺發(fā)布問卷展開調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗班 85% 的學生表示喜愛并能夠適應(yīng)“四智”教學模式，對照班僅有50% 的學生對編程表示出興趣，存在一定的差異。

課堂參與度觀察：教師通過觀察智能教學平臺課堂互動記錄發(fā)現(xiàn)，實驗班學生主動提問和發(fā)言次數(shù)比對照班約多 60% ，課堂參與度大幅度提高。

3.結(jié)果分析

實踐結(jié)果表明，“四智”教學模式在Python“循環(huán)結(jié)構(gòu)”等編程教學中成效顯著。其原因在于，個性化學習能提升學習效率，情境化項目學習能增強學生解決實際問題能力，實時輔助和多元評價可激發(fā)學生學習興趣與主動性。

面臨的挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略

1.技術(shù)層面挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)：工具穩(wěn)定性問題GAI工具可能出現(xiàn)卡頓或故障，影響教學。

策略：學校優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、增加服務(wù)器帶寬、定期維護工具，并制訂備用方案，確保教學正常進行。同時，智能教學平臺應(yīng)具備卓越兼容性和穩(wěn)定性，以便于技術(shù)人員及時處理平臺運行問題。

2.教育教學層面挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)：教師適應(yīng)困難。

策略：組織教師參加GAI技術(shù)培訓，培訓內(nèi)容涵蓋原理、工具使用和教學應(yīng)用案例等，建立教師學習共同體，促進經(jīng)驗交流，提升教師應(yīng)用能力。教師積極學習智能教學平臺使用方法，將其與教學實踐緊密結(jié)合，探索創(chuàng)新教學模式。

挑戰(zhàn)：學生過度依賴。

策略：教師引導學生正確使用GAI和智能教學平臺，培養(yǎng)獨立思考和創(chuàng)新能力。設(shè)置自主思考環(huán)節(jié)，鼓勵學生先獨立解決問題，再借助GAI和平臺資源驗證優(yōu)化，對其提供的答案進行批判性思考。同時，密切關(guān)注學生平臺學習行為，及時糾正過度依賴問題。

3.內(nèi)容適用性挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn)：內(nèi)容適用性存在問題。

策略：建立嚴格的GAI生成內(nèi)容審核機制，確保教學資源準確無誤。此外，開展信息素養(yǎng)教育課程，提高學生辨別信息的能力。

參考文獻：

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