人工智能如何重塑未來課堂?最近,清華大學國家優秀中小學教師培養計劃(以下簡稱國優計劃)學生付立群正進行一項關于智能教學系統MAIC在中小學應用情況的調查。這個由清華大學自主設計的智能教學系統,構建出一個生動的未來學習場景:AI教師隨時響應學生疑問,AI同學化身討論伙伴……生成式人工智能對教育教學的深刻變革,在此變得具體可感。
作為教師教育創新機制改革試點單位,清華大學正依托其頂尖理工科優勢,以國優計劃為核心載體,系統推進教師教育改革,將科技教育理念與人工智能技術全面融入師資培養全過程,著力破解理工科人才向優秀基礎教育教師轉型的難題。
打造科技教育與AI融合課程矩陣
學生課堂注意力監測系統、中考體育實心球運動智能訓練系統……在清華大學教育學院副教授郭菲開設的“教育大數據與學習行為分析”課上,學生一邊學習教育大數據知識和數據挖掘技術,一邊自主設計一套面向未來教與學的智能系統。
“人工智能是引領新一輪科技革命和產業變革的戰略性技術,加強中小學階段的科技教育與AI教育是全球共識,而當前我國能勝任這兩種教學的中小學教師還存在較大缺口。”清華大學教育學院副院長李鋒亮表示,將科技教育與AI理念及技術系統性地融入師資培養體系,是關乎國家未來人才競爭力的戰略選擇,具有極強的緊迫性。
為此,清華大學將教師教育納入“雙一流”建設全局,成立分管副校長牽頭的專項領導小組,聯動研究生院、校團委、學生職業發展指導中心等多部門及18個理工科院系,定期研判試點難題;組建30余人的專家培養委員會,涵蓋科技教育領域國家級教學名師、教育學科教授及清華附中、清華附小一線特級教師,為學生提供高水平的專業指導。
在課程建設上,學校構建了科技教育與AI深度融合的課程矩陣,將相關課程納入教師教育必修課組,同步開設“未來教育與學習前沿”“未來教育與學習評價”等交叉創新選修課,形成“必修+選修+實踐”模塊化結構。
同時,以“教育形勢與政策”課程為載體,教育學院邀請國際學者圍繞“生成式AI與科技教育融合”開展專題講座與短期課程,拓寬學生國際視野。
課程內容注重實踐導向
一把復合弓的背后有著怎樣的科學原理?在清華大學航天航空學院教授高云峰開設的“科學教育教具的設計與制作”這門課上,學生以木板為原材料,利用激光切割機、CAD制圖軟件等工具,完成了一把弓身與輪組相結合的現代復合弓。在高云峰的指導下,學生們還開發了電磁感應箱等多樣化的科學教具。
“這些教具的設計融合了力學、材料學、電磁學等多學科知識,學生在設計過程中加深了對科學原理的理解,也鍛煉了工程設計和動手實踐能力。”長期投身科普教育的高云峰發現,工程教育是中小學教育體系中的薄弱環節,學生動手實踐機會普遍不足。
“在科學技術與工程高度融合的趨勢下,學生不能只掌握科學知識,還需要深入了解工程技術方法,鼓勵學生動手制作簡單的小裝置小道具就是很好的切入點。”高云峰說。
圍繞國優計劃教育實踐要求,清華大學教育學院優化教學組織和實踐環節,創新教學模式,開展項目式、跨學科主題教學等活動,課程內容注重實踐導向,如“人工智能與教育”課程結合生成式AI在課堂教學中的應用場景,指導學生開發智能教學輔助工具;針對基礎教育階段的教學實操能力,開設“教學基本功訓練”課程,聘請北京大學、首都師范大學等高校專家授課。
破解跨領域培養難題
2025年,付立群在清華附中高研實驗室完成了一學期的教育實踐。在實踐導師、清華附中信息技術教師白鑫鑫的指導下,她設計了一門“制作輸入法”的項目課程,引導學生掌握編程的核心邏輯和簡單概率模型設計,最終實現一個能將拼音轉化為漢字的程序。
“對于剛接觸大語言模型的初中生來說,課程內容有些晦澀,實踐導師建議我融入學生身邊感興趣的元素。”于是,她在課程計劃中增設制作智能體環節,學生們化身“代碼工程師”,嘗試打造了辯論智能體,讓兩個智能體展開辯論,點燃了學生的學習熱情。
為系統破解跨學科培養難題,清華構建“三導師制+雙班主任制”協同模式,提供個性化指導。“三導師制”為每名學生配備理工科院系專業導師(負責學科知識深化)、教育學院教育學科導師(負責教育理論與方法)、中小學名師實踐導師(負責教學實操指導),三類導師共同制定培養計劃。“雙班主任制”由理論班主任(教育學科教師)與實踐班主任(中小學骨干教師)共同管理班級,定期組織主題研討。
目前,2025屆10名國優計劃畢業生有4人進入中小學校從事科技教育相關工作。
“下一步,清華大學將繼續深化科技教育與人工智能課程建設,探索國優計劃拔尖科學教師本研貫通培養,完善從教就業及職業發展支持,弘揚科學家精神與教育家精神,為基礎教育輸送‘懂專業、會教學、善創新’的高素質師資,為教育強國建設貢獻清華力量。”清華大學教育學院院長石中英表示。
《中國教育報》2026年01月27日 第02版
作者:本報記者 焦以璇
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