2024年8月，被稱為“中國首款3A游戲”的《黑神話：悟空》一經上線就火遍全網，同一時間，一個采用與《黑神話：悟空》同樣游戲架構的教育資源智能化改造產品——“最美教學資源顆粒——光合作用”也首次發布。《黑神話：悟空》震撼了游戲界，“最美顆粒”也驚艷了教育界，教育人士紛紛感嘆：還能像玩游戲一樣學習？
近年來，大數據、人工智能等技術的快速發展，顛覆了幾千年來教育的底層邏輯，也為教育資源的智能化改造提供了強大的創新動力。人工智能和學習科學的雙向奔赴，知識圖譜與人工智能大模型、學習者模型和教學策略模型的完美結合，催生下一代教育資源智能化改造的井噴式發展。人工智能加持下的基礎教育產生了哪些發展和變化？帶著這一疑問，記者深入上海的校園，展開實地調查。
行知中學學生在體驗“最美顆粒”。
“走進”一片樹葉“看見”光合作用
想到光合作用，你當年在學校時是怎么學的？是看著圖片硬背，還是看著視頻聽老師講述？而如今的學生已經是“Next Level”了——可以像玩游戲一樣，跟著NPC“綠精靈”進入蘋果樹葉片內部沉浸式學習。
在上海市行知中學，副校長閆白洋給記者展示了這款驚艷了無數人的智慧教育產品。操控鼠標，化身為喵星人“霓”，和AI智慧學伴“綠精靈”進入蘋果樹葉片內部，先看一小段光合作用知識介紹，就可以跟隨“綠精靈”穿梭在神奇的微觀世界中，像玩游戲一樣，一一解鎖各個知識點，逐步揭開光合作用的奧秘。隨著學習進程的推進，AI智慧學伴還會根據學習者提出的問題不停地給出尋找答案的線索、圖表、數據等，從而幫助學習者一步步進行探究。
這款“最美顆粒”產品是上海市寶山區教育局牽頭，閆白洋生物學名師工作室承接，與網龍網絡公司深度合作打造的教育資源智能化改造項目成果，運用3D教育引擎技術、AI自動化生產工具等研發，結合不同視角，設計了故事場景，強調“互動式教學、沉浸式學習”的教學需求，構建更為普適的教學策略模型。
“選擇做‘光合作用’，是因為光合作用是生物學一個非常重要的概念，它經過了300多年的研究，有大量的實驗，很具有典型性，是地球上最重要的一個化學反應。”閆白洋說，以前老師講“細胞”，給學生看的資源要么是PPT，要么是照片、視頻，都是單向的，學生的學習只能靠記憶，而有了“最美顆粒”，學生可以像玩游戲一樣，在“細胞”里移動，把記憶轉換成了回憶，更加內化。
“它（最美顆粒）用的架構和《黑神話：悟空》的游戲架構是一樣的，視頻的品質非常高，用3D資源打造的微觀世界栩栩如生，將光合作用這個大自然的魔法展現得生動且細膩。”閆白洋表示，整個顆粒資源就是一個陪著學生成長的智能體，能夠因學生的特征、個性、學習進展而呈現不同的形態，推送適合的資源或任務，展現出智慧教育的無限可能。
記者注意到，在細胞內漫游時，每解鎖一個任務，還會有相應的積分，學習者如果在過程中出錯，AI智能學伴就會提供各種方法。而且整個過程強調互動性，學習者15秒必須有一個點擊或交互，防止開小差。
目前，“最美顆粒”已經在試用，很多學生體驗后都吃驚地感嘆：學習還能這樣學？一名學生試用后表示，學習效率大大提高，“比較直觀，能夠在細胞中自由探索，可以到處移動，動畫比較有趣，人物長得很可愛。”
閆白洋坦言，一直以來很多學生喜歡玩游戲，家長和老師也為孩子沉迷游戲頭疼，這個產品就讓學生通過玩游戲完成學習，后續還考慮像游戲那樣用積分解鎖道具、換皮膚、養寵物，“我們做過測試，選了一個小段（知識點），讓學生去玩，玩完之后再做題目，正確率極高，基本達到96%。”與傳統的靜態、平面、單向的學習資源相比，“最美顆粒”是動態、立體、交互的資源，學生在學習時更投入、印象更深，學習效率也會大大提高。
“光合作用這個‘顆粒’打造出來之后，建立了這樣一種模式，就可以再打造其他的‘顆粒’，以后物理、化學都可以開發。”閆白洋說，目前“光合作用”顆粒還在加速生產中，并不斷試用、反饋、修正，“這個產品在全國是領先的，我們很有信心來改變科學教育的資源樣態。”
求真中學的智慧同儕課堂。
從“一支粉筆走天下”到擁抱數字化
三年前，寶山區求真中學校長陳明宏在學校推行數字化轉型時，一位資深教師非常抵觸，他堅信可以“一支粉筆走天下”。然而僅僅過了一個學期，在看到幾個年輕教師在人工智能、大數據等智能技術的加持下教學成績突飛猛進后，這位老師轉變了觀念，也開始“擁抱”數字化。人工智能賦能教育，會產生怎樣脫胎換骨的變化？
在求真中學教師陳韡婷和求真南校教師錢鳳嬌共同執教的一堂化學同儕課上，同學們正在研究蠟燭的燃燒，他們手中的平板上有一名專屬AI助教，當學生提出實驗困惑時，AI助教沒有直接給出答案，而是通過系列啟發式問題，引導學生有針對性地反思實驗過程，自主提出改進思路。AI助教還提供慢放的學習視頻，幫助學生發現難以直接觀察的現象。伴隨著多輪對話，各組學生的實驗問題迎刃而解。同學們坦言，有AI助教陪伴著實驗的全過程，隨時可以人機對話，很有趣，“AI助教會非常詳細地詢問依據是什么，幫我們去彌補思維上的漏洞。”
“我們不但可以兩個學校的老師同上一堂課，也可以英語、地理老師跨學科上一堂課，甚至可以道法老師與班主任跨界同上一堂課，實現教學到教育的無縫銜接。”求真教育集團總校長、求真中學校長陳明宏感慨地說，這一切的基礎，是學校實現了數字化轉型。
陳明宏堪稱是數字化教育的“資深玩家”，2018-2021年，他用短短三年時間，將寶山區美蘭湖中學這所新辦學校打造成了遠近聞名的數字化“網紅學校”。2021年11月，他從美蘭湖中學調任求真中學時，感覺像“一夜回到了解放前”。
“美蘭湖中學這樣的新學校數字化做得好不稀奇，能讓求真中學這種歷史悠久的老牌學校做好數字化才是真厲害。”帶著這樣的信念，陳明宏開始在學校大力推進數字化轉型。他先從硬件迭代更新入手，給六年級、九年級學生人手配備一臺類紙屏平板，語數外、物理、化學老師人手一臺智能教學移動終端，所有教室全部更換智慧黑板。硬件到位后，又通過校企合作開發軟件，研發“求真大腦”，“老師全程參與平臺系統的研發過程，從研發到體驗，到優化、迭代、推廣，再到受惠，在參與系統平臺資源建設的全過程后，老師也從資源或系統的簡單操作者，變成了數字資源的研發者、體驗者、優化者、受惠者。同時，還提升了學科專業素養與數字素養。”陳明宏說。
2022年，作為求真教育集團的母體校，求真中學接管呼瑪中學，后者更名為求真中學北校。與在區內排名前列的求真中學相比，求真中學北校“底子”很差，周邊不少居民甚至已經“舍棄”這所學校。面對這一情況，陳明宏又開始軟硬件同步“改造”北校——硬件上，向求真中學看齊；軟件上，針對北校優質師資不足、教學水平差距大等問題，創新構建智慧同儕課堂，“通過智慧同儕課堂，北校的學生能和本校的學生一起上優秀教師的課，享受到一樣的優質教育資源。”
求真中學教師陳韡婷在課堂上。
在求真中學的帶動下，求真中學北校的教育教學水平突飛猛進。短短兩年，學校在區域內的排名從“尾部”跨越式邁入中上水平。
2024年初三畢業典禮那天，一位北校學生的家長找到陳明宏，送上了一面錦旗。他對陳明宏說，四年前兒子進入這所學校時，根本沒想過他能考上高中，但最終孩子卻考取了區實驗性示范性高中，“校長，我沒法表達我的感謝之情，只能給您送面錦旗。”
接管北校短短兩年間，陳明宏收到了20面錦旗，“這是老百姓最樸素的表達。”在他看來，北校的快速崛起，很大意義上得益于數字化賦能，“沒有數字化賦能，學校不可能這么快走上良性循環的發展道路。”
2024年9月，泗塘二中更名為求真中學南校，求真中學又開始集中所有的人力資源、數字資源、課程資源、教學資源、管理機制等去輻射、幫扶南校。“相信很快就會產生質的變化。”陳明宏信心十足。
周洋陽給學生上人工智能課程。
給每個學生配一個聰明的“老師”
中小學人工智能課怎么上？在中科院上海實驗學校的計算機教室里，90后教師周洋陽沒有使用任何信息化設備，而是用一種“最原始”的課堂呈現方式，給學生上了一堂關于語音識別的人工智能課。
“我表達的是‘工藝展品’，但語音識別系統卻識別為‘公益展品’，為什么機器會產生這樣的誤判？”課堂上，周洋陽從創設的真實情境入手，引導學生思考和解決問題。這節課，她想讓學生理解人工智能非常底層的一個概念——“冗余”，但在課堂導入環節，她卻通過語文課的“同音詞歧義”案例分析展開，讓學生去尋找解決“歧義”的方法。通過多輪互動、學習，學生們漸漸理解了詞匯、標點符號、斷句和上下文，這些“額外的元素”讓語音更易于被人類和機器理解。周洋陽告訴同學們，這是人用“冗余”去解決歧義的一種方法，而機器也是用類比人的思維去做的。
作為教育部公布的中小學人工智能教育基地學校之一，目前，中科院上海實驗學校已經構建了一套系統的初中人工智能課程體系。課程從七年級開始，逐步深入，涵蓋了人工智能的多個方面。
“這節課備課時，我前后推翻了三稿。”人工智能課到底要教學生什么，是周洋陽和學校教師團隊一直思考和探索的問題，“如果是教技術，現在技術迭代非常快，可能等他們進入高中、大學，這些技術就過時了，所以我們覺得，應該以底層的概念為主線，培養學生的人工智能思維，這個過程中再配合一些硬件或環境來輔助學生理解和驗證。”
周洋陽說，初中學生正處于認知發展的關鍵時期，具有較強的好奇心和學習能力，但抽象思維和邏輯推理能力仍在逐步發展中。因此，人工智能教育的內容和方式需要充分考慮這一特點。課程內容應注重趣味性和實用性，以生動的案例、直觀的演示和實踐活動為主，避免過于復雜和抽象的理論講解。既能滿足學生的學習興趣，又能確保他們在現有認知水平上有效吸收知識。
人工智能課程只是中科院上海實驗學校探索人工智能教育的一個方面。2024年12月初，學校正式發布了“中科智核”，這個“教學全流程數智協同平臺”，集成了人工智能與數字技術，可以賦能教學全流程的實施和管理；覆蓋了從資源建設到教案設計，從課堂教學到師生評價，再到學生輔導等關鍵教育環節，促進師生間的互聯互通、教師間的共享協作以及學生的個性化學習。
校長夏紅梅介紹說，中科院上海實驗學校（初中部）2017年9月1日招收首屆學生，學校在創辦之初，就確立了明確的科學培養目標，每個學生進入學校后，都要學一門課程——科學研究能力，“這門課要學習編程，了解科學史、科學研究方法論等，是中科孩子的必修課。”
2023年底，學校確立了“For AI（為了人工智能的教育）”和“By AI（人工智能賦能的教育）”雙線并行策略，前者是開展各種各樣的人工智能課程，后者就是打造“中科智核”平臺，通過人工智能提升課堂教育教學效率。
“教學的五個環節：備課、上課、作業、輔導、評價，在‘中科智核’平臺上一應俱全，可以全部在平臺上完成。”夏紅梅說，“中科智核”有學生端和老師端，學生可以在平臺上看到所有學科老師布置的作業，完成作業后上傳，就可以得到題目的解析。而作業解析有三種，一種是直接答案，一種是解題的思路和過程，如果學生想再進行深度學習，它還會提供知識拓展。“我們還在不斷開發各種‘智能學伴’，學生可以更好地自主進行學習。”
在老師端，前期將初中階段所有教材的內容、新課標的內容做成資源錄入平臺后，從備課開始，老師的效率會明顯提高。“老師備課很方便，比如選定某節課，可以直接在平臺上找到課標，一方面可以規范老師的備課，另一方面也幫助老師更好地理解新課標。”夏紅梅表示，這個平臺上所有資源共享，年輕老師的整個備課環節可以得到其他老師的指導和修改，優秀老師的案例、備課過程也很方便其他老師學習。而從學校管理角度，也能清楚地看到老師教學上的投入度、成長度、認可度。“我們的教師平均年齡 只有34歲，這個平臺可以幫助年輕教師快速成長。”
目前，“中科智核”平臺已經以數理化三科為主在進行試用，學校專門成立了各科教師都參與的試用團隊。“前期資源錄入量是很大的，校本資源也要錄入，一個學期的三科資源已經達到了1800套。”學校黨支部副書記王亮坦言，“中科智核”平臺并沒有改變學生原有的學習模式，學生像以前一樣在作業本上寫作業，寫完拍照上傳，就可以在平臺上看到題目解析，相當于身邊隨時多了一個聰明的“老師”，“以往一個老師面對40多個學生，很難顧及每個學生的具體情況，但人工智能的運算和思維能力是遠超過老師的，每個學生可以有一個很了解自己的學伴，會更有針對性地對他進行指導，這讓大規模的因材施教成為可能。”
》》》AI加持基礎教育：機遇背后有挑戰
通過記者采訪的個案不難發現，在人工智能加持下，傳統基礎教育的教學模式、方法正在發生顯而易見的變化，而其帶來的影響也預示著人工智能與教育的融合，在未來必然會成為各學校必須直面的課題。在教育部、上海市教委接連出臺相關政策，加強中小學人工智能教育的背景下，如何才能有效應對人工智能帶來的機遇與挑戰？又如何能讓更多學校和師生享受到人工智能技術發展所帶來的紅利？
中科院上海實驗學校通過人工智能提升課堂教育教學效率。
觀念之困：教育工作者要轉變觀念不斷學習
2024年9月，上海市教委印發《上海市推進實施人工智能賦能基礎教育高質量發展的行動方案（2024-2026年）》。方案總體目標明確，到2026年，形成高標準、高質量的課程體系和評價體系，打造一批人工智能教育高地、實驗基地和重點應用場景，形成一批可復制、可推廣人工智能賦能基礎教育應用創新實踐案例和經驗，支持中小學與高校積極合作探索人工智能領域拔尖創新人才早期發現并構建一體化培養模式，全面提升師生數字素養與技能，廣泛推進人工智能在基礎教育領域普遍應用，以先進數智技術滿足學生個性化學習需求、提升教師專業能力和學校治理水平。2024年12月，教育部也印發通知，探索中小學人工智能教育實施途徑，加強中小學人工智能教育。
今年1月中旬，上海市教委發布《關于開展人工智能教育實驗校試點工作的通知》。通知明確，經綜合評議，確定上海中學、復旦大學附屬中學等89所中小學校（含幼兒園、中等職業學校）為“上海市人工智能教育實驗校”。
推進人工智能與教育融合已是各學校都要面對的問題。采訪中，多位校長坦言，人工智能帶來一系列變革的同時，也讓學校和教師面臨著諸多挑戰。
“首先就是觀念上的改變。”求真中學校長陳明宏說，學校的主業是教學、育人，數字化永遠是工具，數字化賦能的根本目的是提質、減負，讓學生、老師不必那么辛苦，找準學習和教學的盲區和盲點，減少不必要的低層次的機械訓練，提高教與學的效率。陳明宏表示，在學校推進數字化轉型過程中，也遇到過資深老師抵觸的情況，他們認為搞數字化、信息化是“花架子”，會增加老師的負擔。面對這一情況，陳明宏選擇先從數學組的幾個年輕老師“試點”，給他們提供所有硬件設備，從數學學科的數字資源研制開始探索。
僅僅一個學期的時間，這幾個年輕老師的（帶班）成績就迅速提升，甚至比肩資深教師，“其他老師一看，數字化好像沒那么復雜，不太累也沒有增加負擔，學生成績還上來了，于是觀念就轉變了。”這時，陳明宏再大力支持整個數學教研組開展探索，進而擴展到年級組乃至全校，“數學搞好了再搞英語、語文等其他學科，最終整個學校（的數字化水平）就上來了。”陳明宏始終認為，人工智能與教育融合是必然方向，學校、老師必須轉變觀念，“只要有火種，一定會燎原。”
中科院上海實驗學校校長夏紅梅也坦言，雖然理念的轉變很難，但人工智能教育是必須面對的，不可逃避，“教師的思想一定要轉變，要不斷學習。”她認為，有了技術的支持，未來教師也會“減負”，要把更多精力去思考怎么做學生靈魂的塑造師。
“這一波人工智能之所以如此迅速地引起這么廣泛的關注，并且如此快速地在科學研究和眾多產業領域產生重大影響，其背后的本質是人工智能從替代人的體力，過渡到一定程度上替代人的智力，而智力是教育的工作對象，人類智力的發展也是教育的重要目標。”上海市青聯委員、華東師范大學上海智能教育研究院副院長張凱表示，人工智能與教育的融合、對教育產生影響是不可避免的，也是必然的方向。中小學探索人工智能教育，從長遠來看是為了提升師生教育和學習能力的重要內容。
內容之困：AI“一本正經地胡說八道”怎么辦？
在專業領域，人工智能是有幻覺的，而且AI幻覺還具有普遍性，教育與人工智能融合過程中，如何避免人工智能“一本正經地胡說八道”？采訪中，多位校長、專家都表示，這一點是推進人工智能教育的“重中之重”。
“所以我們在做智能體的過程中，要給它投喂大量的基礎性數據，比如英語學科新教材，從備課開始，就把老師以前積累的各種數據、各年級常用的詞匯都投喂給它，讓它用這些頻率的詞匯回答學生的問題，把它框定在一個范圍。”陳明宏說，盡管如此，有時AI還是會“吐出”超出范圍的詞匯，而這就需要教師在方向上進行把控，“‘投喂’的過程也是教師專業發展的過程，學科素養必須上去。”
在中科院上海實驗學校，為了避免人工智能“一本正經地胡說八道”，所有上傳“中科智核”平臺的資源，都要經過老師的審核，“人工智能去做生成的依據就是老師審核過的嚴謹的標準答案。”學校黨支部副書記王亮說。
基于人工智能給出答案的不確定性，行知中學副校長閆白洋則帶領團隊研究了一個培養學生批判性思維的策略，“對于它給出的內容，我們不評判是正確還是錯誤，而是引導學生去設計實驗，培養學生的科學探究和科學思維能力。”
華東師范大學上海智能教育研究院副院長張凱表示，AI可以通過多模態的學習資源供給將文本類的學習內容具象化，這一方面可以拓展孩子們的想象力，但對于真實存在的東西，必須準確，尤其是教育領域。此外，中小學教育對價值觀有更嚴格的要求。
行知中學的老師開展業務探討。
“我們團隊做過實驗，問‘國慶節’是哪一天，好幾個大模型都是默認美國的國慶；問科學家有哪些，也基本都是國外的，唯一一個中國的，還是明朝時期的李時珍。”張凱說，導致這一現象的原因，一方面可能是語料的問題，近代歷史上科學領域的話語權主要由西方主導；另一方面可能跟算法有關，在大模型訓練過程中從技術上凸顯“中國情境”還不夠。他認為，雖然外國科學家也是科學家，這個答案不能說錯，但在教育中，必須科學、合理地呈現中國的價值體系和話語體系。
目前，華東師范大學智能教育團隊已經啟動了中國式教育大模型的研發，如何有針對性地在真實教育情境下把握價值觀對齊，是團隊的重要攻關方向。“現在很多學校利用AI備課的過程中，如果發現大模型出現問題，學校和教師會進行把控，選擇性地正確使用，或者開發專門的學科智能體，從而避免人工智能‘一本正經地胡說八道’。而從研究的角度，怎樣從根上去避免這個問題，提升這方面大模型的能力，是我們研究團隊的責任。”
張凱表示，人工智能將為教育的個性化和創造力的培養創造工具性條件，但無法完全替代人類教師，需要進一步探索智能時代教育變革中的“師-生-AI”三元關系，并構建人與AI“雙向增益”的教育模式。中小學校探索人工智能教育，可以先試點后推廣，學校要結合自身的特色和優勢啟動一兩項具體的項目探索，不建議盲目上。“對區域而言，要跟真實的教育需求結合起來，鼓勵、選拔不同學校從‘學、教、管、評’等不同的層面展開深度試點，試點成熟后要對區域內‘學、教、管、評’等領域的點狀探索進行系統集成、優化后，再在區域內進一步推廣。”
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記者丨劉春霞
來源丨青年報·青春上海
編輯丨王藍萱
編審丨郭文君
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