近日，教育部办公厅印发通知，探索中小学人工智能教育实施途径，加强中小学人工智能教育。教育部部长怀进鹏在2024年全国教育数字化工作总结会中强调，2025 年将开启教育数字化战略的新三年，要坚持统筹谋划、突出重点，坚定不移奋力书写教育数字化高质量发展新篇章。
在教育行业，随着算力的增长、软硬件的日益成熟、应用方案的不断涌现，人工智能技术已经广泛应用于教学、教育评价、学校管理与决策等诸多领域。爆炸式增长的人工智能技术最终能否让有教无类、因材施教等教育理想真正变现，取决于技术在教育领域应用的深度。
在2025年1月20日出版的《上海教育》中，“人工智能校园场景应用指南”专题从人工智能赋能学生学习与发展、教师教学方式变革、学生身心健康、家校社协同育人、教育治理模式创新等五个维度出发，为筹谋人工智能校园场景应用的创新解决方案贡献丰富智慧，同时为解答大中小学深入开展人工智能场景应用面临的风险防范问题提供行动指南，以期推动教育朝着数字化、智能化的方向大步迈进。
华东师范大学教育信息技术学系主任、教授顾小清也为本专题撰写了署名文章，分享了她对人工智能推动学生全面发展的新思考。她主张，借助人工智能的识别、感知和算法，全方位、全过程采集学生日常学习中在不同学习空间、不同系统平台上产生的数据，建立学生学习成长数字轨迹，为学生核心素养及关键能力的诊断提供丰富的数据基础。
人工智能赋能学生高质量学习与发展：提质增效、实现学生全面发展的有力引擎
人工智能技术作为新一轮科技革命的重要驱动力量，正在不断渗透教育教学各个场景，推动着教育的数字化转型。历经数年，数字化转型行动已经从局部转型到了全面纵深发展的阶段，人工智能落实教育场景应用成为这一纵深发展的新的工作重点。
2024年9月，上海市教育委员会印发《上海市推进实施人工智能赋能基础教育高质量发展的行动方案（2024—2026年）》，强调坚持将促进学生全面发展、赋能学生个性化成长作为衡量人工智能基础教育应用的基本标准和根本遵循，鼓励开展人机对话式学习、项目化探究学习、个别化自适应学习等应用，推进大规模因材施教以满足学生多元学习需求。
同年10月，北京市教委等四个部门发布《北京市教育领域人工智能应用工作方案》，提出深化人工智能在学生学习与发展、教师教学方式变革、学生身心健康、协同育人、教育治理等方面的创新应用，全面增强教育领域人工智能应用创新力度。
可见，作为教育高质量发展的重要内容，学生高质量学习与发展是教育数字化转型的根本落地场景，也是人工智能赋能教育的目标愿景。学生高质量学习与发展是学生深度学习、充分体验和健康成长的综合体现，旨在促进学生核心素养和高阶能力培养，实现学生全面且有个性的发展。
以人工智能赋能学生的高质量学习与发展，核心在于回归学习本质，发挥人工智能的创新潜能，赋能“学习即获得”和“学习即参与”通道，通过促进素养导向的深度学习变革，重塑沉浸式学习、社会化学习和对话式学习体验，助力学生五育发展，最终实现学生全面而有个性的发展。
人工智能赋能深度学习，促进知识获得和素养生成
“学习即获得”隐喻将学习看作是学生获得知识、技能或习惯的过程，关注学生如何通过个体的认知和心智活动，实现对已有知识的转化或建构，形成知识结构。我国课程教学改革正在经历从“知识本位”到“素养本位”的转向。深度学习能够在知识获得与素养生成之间架构起桥梁，是核心素养培养的有效路径，也是核心素养发展的结果追求。深度学习强调学生应用高阶认知策略进行知识构建和迁移运用，通过元认知策略进行自我监控和调节，最终实现知识、技能、态度的有机整合。赋能深度学习的人工智能应用场景，围绕素养导向的“测评－诊断－干预”闭环，借助智能体知识问答助手、测评诊断助手、情感激励助手、规划建议助手等促进深层次认知的工具，以及基于大模型的学生智能体作为促进学生元认知发展的镜像，为深度学习过程和结果达成提供多元支持。
实现素养导向的“测评－诊断－干预”的智能应用闭环，前提是有效测评、诊断学生的核心素养表现和水平。借助人工智能的识别、感知和算法，全方位、全过程采集学生日常学习中在不同学习空间、不同系统平台上产生的数据，建立学生学习成长数字轨迹，为学生核心素养及关键能力的诊断提供丰富的数据基础。在此基础上，通过匹配学科核心素养，构建核心素养智能分析与诊断小模型。通过“核心概念→核心素养要素→发展等级→特定行为表现”的智能匹配，结合大模型的诊断建议，提供学生核心素养的发展追踪、深度诊断和适应性发展建议。例如针对数学学科素养培养，以数学素养表现小模型以及数学大概念地图为基础，汇集学生数学学习数据并进行智能建模与分析，全面评估学生在数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算及数据分析等核心素养维度上呈现出的知识理解、迁移应用、创新问题解决表现水平。在此基础上，结合大模型将诊断结果及发展建设反馈给学生，为其提供针对性的智能学习改进规划与策略，助力数学核心素养的发展。
深入教学过程，利用大模型构建扮演教师角色的多智能体，包括知识问答助手、测评诊断助手、情感激励助手、规划建议助手，这些智能工具能够促进深层次认知，为学生深度学习过程提供有效的“脚手架”。知识问答助手基于检索增强生成模型，通过引用外部知识库的信息来生成全面、多角度且深入的内容，并支持以知识图谱、概念地图等可视化方式呈现，帮助学生理解和建立知识之间的联系，形成结构化的知识体系。测评诊断助手能够为学生提供个性化测评，通过智能识别学生的学习需求与薄弱环节，动态调整测评内容和难度，确保测评精准反馈学生的真实素养水平。情感激励助手能够通过对话实时监测学生在学习过程中的情绪状态和变化，适时为学生提供情感互动与激励，激发和维持学生的学习动力。规划建议助手可以帮助学生建立自主学习计划，在其计划中智能推荐个性化的学习路径和学习内容。例如我们团队开发的小花狮数智学伴，以多智能体的方式提供“计划狮”“练习狮”“情感狮”“评估狮”。这些多智能体为学生提供个性化、动态化、有动力的编程学习支持。平台中的计划狮智能体可为学生动态生成素养导向的编程任务、学习计划和个性化建议；练习狮智能体提供代码分析、编程纠错、编程指导等实时辅导；情感狮智能体通过实时监控学生与各智能体的对话，识别学生情绪状态，适时提供情感支持，缓解学生编程焦虑；评估狮智能体则能依据代码实现质量、项目完成度、问题解决能力、创新性等多个维度学习表现，生成评价反馈报告。教师角色的多智能体协同有效实现测评、诊断和干预的数智学习闭环。
另一个角度，深入教学过程，也可以利用大模型构建扮演学习伙伴的学生多智能体，包括戴着不同思考帽的分身，以及学习伙伴中的好榜样、机灵鬼、捣蛋鬼、马虎鬼、磨蹭鬼、小学弟。这些智能体可以作为学生“自省”和“外观”的镜像。基于这一镜像，学生能够建立更加客观准确的自我认知，清晰地“看见”自身的优劣势，从而自主地调节和改进自身的学习习惯、过程和方法。戴着不同思考帽的智能体分身，通过扮演具有“全局分析、客观事实、感性直觉、乐观思考、保守批判、创新思维”等不同的思考模型和特征的“智囊团”，帮助学生在学习过程中从多个不同角度审视并思考问题，全面、有序且深入地分析和解决问题，拓展学生思维认知的深度和广度。如在研究性学习中，戴着白色帽子的智能体分身扮演客观理性的“资料狂、数据狂”，全面收集并整理相关信息，为学生进行识别和分析问题提供充分的数据和事实。在数据和事实的基础上，戴着绿色帽子的智能体分身扮演“点子王”，通过创新思维和发散性思维提出多个不同的想法和方案。之后，戴着黄色帽子和黑色帽子的智能体分身，分别扮演“乐天派”和“保守派”，对提出的每个解决方案或建议进行正面评估和负面评估，全面思考和交流相应的潜在价值和可能风险。最后，戴着蓝色思考帽的智能体分身扮演“组织者”，总结整个讨论过程，综合考虑各方面的因素，选择最合适的方案或采取行动。作为活动伙伴，学生智能体可以扮演一个学生“跳一跳就能达到”的榜样，为学生示范良好学习习惯、方法和行为模式，提供正向的引导和激励。基于好榜样，学生能随时随地给自己照照镜子，识别出自己与他人的差距，学习借鉴优秀的经验，反哺自身的学习过程的调整和优化。学生智能体也可以扮演学习伙伴中的捣蛋鬼、马虎鬼、磨蹭鬼，允许学生观察智能体在学习过程中表现出的不良学习习惯和行为，促进学生对自身学习过程行为的反思与改进。学生智能体还可以扮演小学弟，促使学生“以教带学”，在深层次知识理解和整合的基础上，将所学的知识以简单易懂、总结提炼的方式解释、教授给智能体，并在这个过程中不断加深和巩固自己的学习效果。
人工智能赋能沉浸式学习，增强情境参与和具身体验
“学习即参与”隐喻将学习看作是一种情境体验、社会互动、对话交往活动，强调将学习活动纳入真实的情境与任务之中，促进学生的学习参与。人工智能赋能沉浸式学习，通过创设高度仿真、具身交互、智能适应的沉浸式学习环境，构建促进社会性交互学习的数字孪生社区，打造陪伴学生对话的虚拟数字人学伴，使学生从被动的“旁观者”转变为主动的“体验者”和“探究者”，促进学生的情境参与具身体验。
高度仿真、具身交互、智能适应的沉浸式学习环境，为学生进行情境式学习、探究式学习、游戏化学习、场景化技能训练提供场域支持。在情境式学习场景，学生能“穿越”到如微观世界的原子运动、太阳系、重大历史事件等情境，近身体验知识的产生、发展与习得。在探究式学习场景，学生能在沉浸式虚拟仿真实验室中，更加自由灵活、安全拟真地进行实验仪器操控、过程监测、方案调整、规律发现等一系列探究活动。在这一过程，学生能够将理论转化为实践，更深入地理解实验原理，掌握实验技能，有效锻炼动手操作能力和探究能力。在游戏化学习场景，学生能够在高仿真的虚拟教育游戏世界，通过多模态人机交互参与并完成一系列任务驱动式的游戏活动，在身心沉浸的游戏体验中实现知识迁移、技能训练和问题解决能力提升。在大模型加持下，可以构建智慧的游戏NPC，通过有趣的互动与对话为学生提供有针对性的指导，有效促进学生在游戏化学习环境中的情感投入与对知识的理解。如AR游戏化学习项目“逃离实验室”，将化学知识与游戏机制相融合，设计与知识点相对应的增强现实场景，把学习过程变成探险与揭秘活动，使学生在游戏过程中主动建构知识体系。在技能训练场景，通过虚拟实训场景模拟、数字虚拟人陪练、技能过程性诊断、个性化学习指导等一系列实训支持，使学生沉浸在“拟真”情境和交互中进行模拟演练，促进实践技能的快速形成和提升。如我们团队打造的面向师范生实践教学能力培养的数智微格元宇宙空间，创建了不同性格特征、认知水平和情感状态的数字人学生，支持大模型驱动的课堂管理、教学互动、学习测评反馈和情感支持等拟真教学互动，能有效提升职前教师的教学互动能力、课堂组织能力和应变能力。
数字孪生学习社区，为学生提供以化身、替身和分身等方式临场的强交互性学习与社交情境，使学生在具身社交体验中实现自身知识、能力和素养发展，提升社会情感与能力。基于数字孪生学习社区，身处不同国家、文化背景的学生能够获得共同在场、具身交互的社交学习体验，以超拟人化身形式将思维、情感等数据传递给其他学生，形成更具有沉浸感的学习共同体。在社区中，学生可以通过操控数字孪生体穿梭于田野、工厂、博物馆、科技馆等虚拟社会文化情境中，共同开展探究式学习、合作学习和创造性学习；也可以通过角色扮演穿越到不同的社会身份以及情境化故事脚本中进行社会情感学习，获得真实独特的社会知识、经验和情感体验，学会求知、学会做事、学会共处、学会做人。此外，作为“虚拟分身”，学生的数字孪生体能基于对学生本体的思维与认知的模仿和学习，慢慢发展出自己的成长线。数字认知孪生体可以独立处理一些认知活动，或与其他化身、虚拟人进行社交互动和经验分享，从而获取额外的知识、策略与经验，并以拟真化的方式同步、共享给学生实体，拓展学生的社会交互与认知体验。
基于大模型的虚拟数字人学伴，能模拟扮演答疑者、提问者、辩论者等多种对话角色，有效支持人机协同的对话式学习，促进学生的主动提问、主动思考和主动表达。结合大模型和虚拟数字人技术，训练生成学生喜欢的李白、孔子、爱因斯坦、霍金等虚拟数字人学伴。在对话式学习中，这些虚拟数字人学伴可以充当学生奇思妙问的“答疑师”，模拟专家教师的教学经验和策略，对复杂的提问进行合理分解，生成简单易懂、循序渐进的回答，实时回应学生的每一次提问，满足学生的好奇心与探求欲。他们也可以充当启发学生主动思考的“提问师”，依据学习内容的特点和学生的认知能力，构建序列化的对话问题链，通过启发式、引导式提问，循循善诱、逐层深入地帮助学生进行知识构建和思维训练，促进学生在对话学习过程中的认知参与。他们还可以扮演“辩论师”，针对某一特定话题进行信息搜索、知识整合、观点提炼，有层次、有逻辑地陈述己方观点，辩驳学生观点，为学生提供新的事实、证据和视角，强化认知冲突与重构，促进学生发散性思维和批判性思维能力发展。例如科大讯飞AI学习机推出的爱因斯坦、孔子、诸葛亮、李白和苏轼等一系列虚拟人教师，具备对应人物的性格特征和领域知识，能够轻松回答各自领域的问题，还能主动向孩子进行引导式提问，在人机对话过程中层层递进地引发学生主动思考与深入探索。
人工智能赋能五育发展，实现学生全方位成长
“立德树人、全面发展”是人工智能赋能学生学习与发展的美好愿景和目标。人工智能赋能下，通过构建学生身心健康助手、五育发展助手，为全方位守护学生身心健康、促进德智体美劳五育并举提供有力支持。
学生身心健康助手，通过身心健康评估与反馈、个性化身心健康建议、心理疏导与情感支持、健康教育与技能培养，解决学生面临的心理压力过大、作息不规律、缺乏运动等问题。学生身心健康助手通过汇聚并分析学生在情绪、行为、睡眠、运动、饮食等方面的健康数据，生成整合心理健康、情感管理、身体健康、社交技能等多个维度的身心健康素养诊断模型。基于身心健康素养诊断模型，学生身心健康助手能够动态感知学生的身心健康状态，为学生生成个性化的健康建议，并匹配推送情绪管理、压力调节、锻炼方法等健康教育内容。身心健康助手还可以模拟心理咨询师、运动教练、健康教练等不同角色，与学生进行对话和互动，精准识别学生的健康状态和心理变化，实时进行情感对话与心理干预，提供个性化的情感疏导和心理辅导。如科大讯飞的AI心理伙伴“小星”能通过视频、语音语调、文字等多渠道采集信息，综合识别青少年的情绪情感状态，并能通过“寻因式提问”准确定位学生心理问题的类型、表现及成因。在学生心理问题精准诊断的基础上，依据心理知识图谱给出个性化、专业性的心理指导建议，守护学生心理健康。
基于大语言模型和智能体技术，研发学生五育发展助手，解决当前学生综合素质教育中的个性化支持不足、五育发展不平衡等问题。基于大概念地图、数智大脑和大语言模型，学生五育发展助手能构建包含德育、美育和劳育等领域的综合评价模型，并能实时汇聚和分析学生的学习数据，动态跟踪学生在五育领域的学习和成长情况，精准识别学生的优势和不足，为其生成个性化的五育发展路径，提供资源和建议上的“导航”。面向学生德育培养，五育发展助手可以设计出情感共鸣强、价值引导明确的德育情境，通过角色扮演和情境模拟引导学生进行道德决策、行为反思和自我修正，培养学生的正确的价值观。面向学生艺术素养提升，五育发展助手为学生提供自主创作艺术作品的环境，并能模拟艺术家、评论家等角色与学生进行互动，给予针对性的创作改进建议，推荐个性化艺术课程，全面提升学生的艺术素养。面向学生劳育实践，五育发展助手能创造性设计、生成有趣实用的劳动实践项目和任务，为学生提供动手操作、创造性劳动和团队合作的机会。如亳州市第十一中学开设无土栽培劳动体验课程，指导学生用人工智能开展无土栽培试验。学生通过智能种植柜进行垂直种植，全程参与从种到收的过程，学会了测量储水箱容积和调节营养液的pH值等技能，了解植物不同生长时期对营养液浓度的需求，在实践中感受科技与农业结合的魅力。
结语
相较于教、考、评、管等教育场景，人工智能赋能学生高质量学习与发展是教育数字化转型的深水区，也是实现立德树人、全面发展育人目标的必要路径。随着大语言模型、智能体等技术的加速发展和融合应用，需要以学习范式革新为突破口，以学生的快乐学习、健康成长、幸福生活为目标，加快探索将人工智能全面且有机地融入学生学习和发展过程的实践路径和方案，使其真正成为学生提质增效、实现学生全面发展的有力引擎。
原文刊载于《上海教育》2025年1月20日刊
作者 | 华东师范大学教育信息技术学系主任、教授 顾小清
