生成式探究學習在高職教學中的應用探索

關鍵詞：高職教學；教育數(shù)字化；生成式探究學習

中圖分類號：G717 文獻標識碼：A 文章編號：1673-4289（2024）12-0063-05

一、生成式探究學習的產生

（一）基于生成式人工智能與教育數(shù)字化轉型的時代要求

生成式人工智能（Artificial Intelligence Gener-ated Content，以下簡稱“AIGC”）是人工智能1.0時代進入2.0時代的重要標志。AIGC對于人類社會、人工智能的意義是里程碑式的。短期來看AIGC改變了基礎的生產力工具，中期來看會改變社會的生產關系，長期來看將促使整個社會生產力發(fā)生質的突破，在這樣的生產力工具、生產關系、生產力變革中，生產要素——數(shù)據(jù)價值被極度放大，AIGC把數(shù)據(jù)要素提到時代核心資源的位置，在一定程度上加快了整個社會的數(shù)字化轉型進程。

教育數(shù)字化，特別是“AI+教育”的蓬勃興起，是教育領域的新賽道和革命性里程碑，是教育現(xiàn)代化的最前沿。教育部部長懷進鵬在2024年世界數(shù)字教育大會上提出攜手推動數(shù)字教育應用、共享與創(chuàng)新，聚焦“應用、共享、創(chuàng)新”這一主題，廣泛匯聚智慧、凝聚共識，共商共建共享，攜手打造數(shù)字化教育新引擎，引領中國式現(xiàn)代化，為實現(xiàn)聯(lián)合國2030年可持續(xù)發(fā)展目標注入新動力。AIGC的出現(xiàn)，為學習方式變革、教育數(shù)字化轉型、培養(yǎng)創(chuàng)新思維人才和建設教育強國提供了新的技術支持。奮力建設教育強國新賽道，需要我們做好在教育教學中應用AIGC的技術準備，適應AIGC新環(huán)境的教學方式變革準備。

（二）基于生成式人工智能的應用與加速推進教學變革

林波提出，AIGC必然導致人類學習方式的變化，AI的應用將對教育領域帶來巨大的革新，但是，從實際調查情況來看，多數(shù)教師不了解AIGC技術；學生使用過AIGC的情況遠高于教師；教師對運用AIGC輔助教學持謹慎的樂觀態(tài)度；教師擔心AIGC輔助教學的負面影響；教師希望能夠具體運用AIGC輔助教學，真切地提升教學質量，實現(xiàn)減負增效。楊宗凱等人提到，ChatGPT賦能教學，推動教學模式從“師一生”二元結構轉向“師一機一生”三元結構，促進教學內容從人工生產轉向智能生產，催化“知識+素養(yǎng)”的測評模式；要深入研究人機協(xié)同的智能教育學規(guī)律，妥善處理教育的變與不變、公平與效率，以及技術的專用性與通用性等重要關系，引領教育體系結構與運行機制變革。梅香香等人提到，要積極探索教學創(chuàng)新方法，在編程課程中融入AI模型進行案例實踐分析，使學生在游戲中學習編程概念和解決問題。陳勝賢提到，高中新課標強調關注信息化環(huán)境下教學改革的個性化教學，以ChatGPT為代表的AIGC可以為學生提供較好的個性化學習輔導，為教師提供較好的針對性教學設計思路。

目前，智能工具的應用正加速育人理念的轉變，育人模式要主動創(chuàng)新，增強跨界融合，發(fā)展人機協(xié)作，給學生更充足的自主學習時間，發(fā)散思維、自由探索，激發(fā)他們探究問題的內在動力和興趣，鍛煉獨立思考問題和解決問題的能力，教育領域的新賽道也正在形成，生成式探究學習的教學模式也應運而生。

（三）基于人工智能工具大規(guī)模應用給生成式探究學習提供可能

科技是第一生產力。隨著科技新質生產力的飛速發(fā)展，國產AI大模型邁入大規(guī)模應用的新階段，人工智能將成為助推科技高質量發(fā)展、賦能干行百業(yè)的重要推手，也給教學方式變革開辟出廣闊空間。僅在2024年3月至4月之間，KimiChat、通義千問、ChatjD、盤古等國產AI大模型相繼面世，人們對AI的能力越來越感興趣，掀起了廣泛嘗試應用的熱潮。當前常見的國產AI工具如表1所示。

國產AI大模型的大規(guī)模應用，讓師生有了直接使用AI工具的機會，創(chuàng)造了教學方式變革的新可能，也必將帶來更多實踐探索。

二、生成式探究學習的內涵特征與構建路徑

（一）生成式探究學習的內涵特征

在AIGC應用到教育教學逐漸成為現(xiàn)實的背景下，黎加厚教授提出生成式探究學習的概念和模型，并將其視為教育信息化發(fā)展和教育數(shù)字化轉型的歷史必然趨勢。在生成式探究學習活動中，可以培養(yǎng)教師和學生應對與AI不確定性對話的獨立思考、批判性思維、決策思維、挑戰(zhàn)性思維、人一機協(xié)作思維、全局考慮的系統(tǒng)思維等，獲得其他教學方法學不到的東西。[司

生成式探究學習是在AIGC環(huán)境下以學生為中心的教學方法，強調學生自主探究、實踐操作，通過人機互動對話、師生之間和生生之間的合作交流來構建知識體系，教學場景從人際轉向“人際+人機”，學習方式從人際協(xié)作擴展到人機協(xié)同，注重培養(yǎng)學生的自主學習和創(chuàng)造力，強化學習效果和學習遷移，培養(yǎng)符合智能時代需求的合格人才。

（二）引發(fā)生成式探究學習的教學路徑

與過去熟悉的各類教學方式不同，生成式探究學習教學方式是讓學習者與AI在思維鏈式的對話中互動學習。思維鏈是人工智能處理復雜任務的一種策略，該技術通過一系列前后關聯(lián)的指令，將復雜的大任務拆解為包含多個中間步驟的小任務，每一個小任務由相對簡單的指令來引導內容生成，從而輔助模型生成和解決復雜邏輯推理任務。因而，黎加厚教授提出了“激發(fā)—任務—對話—遷移—結論一評價”六環(huán)節(jié)的生成式探究學習模型。在此基礎上，結合高職教學應用的具體實際，筆者調整構建了高職教學引發(fā)生成式探究學習的教學路徑，如圖1所示。

其基本教學程序為：

1.導入情境，激發(fā)興趣

教師通過多種方式包括運用AI工具，激起學生的學習興趣，如通過創(chuàng)設問題情境來引導學生的學習興趣，問題情境的設置最好與現(xiàn)實生活密切聯(lián)系，與課程內容和學習任務聯(lián)系，如果問題是基于現(xiàn)實生活的開放性問題，就更能激起學生渴求探究的主動性。

2.任務布置，分組合作

教師根據(jù)課程標準和教學目標，明確給學生提出生成式探究學習的任務，用任務驅動的方式引導和管控學生的學習過程。

3.AI對話，探究學習

學生在教師的指導下，瞄準要完成的學習任務，與AI互動對話，在思維鏈式對話中記錄自己的批判性思維，并采用多種方式進行探究。例如，網(wǎng)絡搜索，小組同伴交流，向教師、家長和領域專家請教，動手做實驗，進行自然與社會調查等。記錄自己的學習體驗，填寫學習過程的任務單。任務單是教師課前準備的用于引導學生學習過程的知識框架，具體規(guī)定了學生在教學目標下進行生成式探究學習的具體步驟和過程記錄，可用于過程性評價。

4.知識遷移，理實結合

學生在新的情境問題中獨立思考解決問題，運用AI工具，自主探究完成教師布置的作業(yè)和練習。學生完成知識遷移，是知識結構的構建者。

5.結論分享，學有所獲

學生總結自己的學習收獲，將學習的感性體驗上升融入理性認知結構中，并與本小組成員分享自己的學習收獲和研究結論。

6.評價反饋，升華拓展

教師給出學習評價和進一步發(fā)展的建議。學生感知到的教師對其學習的指導和關注，揭示了有效教學過程的本質。

在教學中，師生與AI工具的思維鏈式對話[踟，是一系列由表及里、由淺入深的連續(xù)提問和迭代追問，由一個個小問題逐步形成解決復雜問題的人機對話方式。這種對弈式的思維訓練，讓師生在與AIGC的博弈中，獲得與過去的計算機輔助教學和使用數(shù)字化教育資源平臺等完全不一樣的學習體驗。

三、生成式探究學習導向教學的實踐探索

這里以“數(shù)據(jù)庫應用基礎”課程“項目JMySQL數(shù)據(jù)庫設計——學生選課系統(tǒng)”教學設計為例，按照生成式探究學習模式進行設計，深入論述生成式探究學習在高職課程教學中的實踐探索。

（一）教學重難點

學生在項目一中已經認識了大數(shù)據(jù)系統(tǒng)概念、思維和技術，對于選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理的底層邏輯非常感興趣，想了解大數(shù)據(jù)存儲與管理方面的內容。但是學生對于數(shù)據(jù)庫概念、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計以及數(shù)據(jù)庫的實踐操作還比較陌生，存在探究欲望。因此，結合生成式探究式學習教學方法，我們梳理出本項目的重難點。

重點：學習數(shù)據(jù)庫生命周期概念.掌握數(shù)據(jù)庫設計過程，探究式地完成學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計。

難點：學生生成式探究學習并實操，完成學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實施。

（二）教學準備

為了讓學生了解數(shù)據(jù)庫生命周期概念，熟悉數(shù)據(jù)庫設計過程，培養(yǎng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實操技能，突出“以生為本”的教學理念，利用AI工具輔助教學，調動學生探索知識的熱情，培養(yǎng)學生信息化動手能力。在智慧教學平臺設置班級信息、學生信息和學習小組信息，為記錄學生課堂表現(xiàn)做好準備；明確下發(fā)教學任務單，以任務驅動達成教學目標，確定本次課的教學內容——“學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”的設計與實施。利用AI輔助工具，實現(xiàn)學生生成式探究學習。

（三）教學過程

環(huán)節(jié)一：導入情境——教務處關于選課的通知

問題情境：課前，教師演示正方系統(tǒng)學生選課步驟。學生通過了解操作，明確自己所在學校選課的方法，但不知道系統(tǒng)里面數(shù)據(jù)是從何而來，數(shù)據(jù)是如何存儲與管理的，設置問題情境。

引出課題：教師展示完正方學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并告知學生，應用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以提高全校學生選課效率，保障選課公平性，方便進行課程建設與管理，保護學生隱私。目前，數(shù)據(jù)庫領域出現(xiàn)了很多新型技術，大大優(yōu)化了用戶的使用體驗，本節(jié)課將利用AI工具，開展生成式探究學習，帶領學生走近數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計與實施領域。

設計意圖：通過學生操作體驗正方學生選課系統(tǒng)，引出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計與實施的學習主題，激發(fā)學生對于數(shù)據(jù)存儲與管理的好奇心，調動學生的學習積極性。

環(huán)節(jié)二：明確任務——關于學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求

問題情境：數(shù)據(jù)庫類型的劃分基于數(shù)據(jù)模型，數(shù)據(jù)庫類型可以分為層次型、網(wǎng)狀型和關系型三種基本類型。

活動1：利用AI工具，開展生成式探究學習頭腦風暴，以小組為單位討論以下問題：

（1）學生選課數(shù)據(jù)庫需要包括哪些數(shù)據(jù)？

（2）這些數(shù)據(jù)可以由什么形式存儲？

活動小結：

在問題（1）中，經過學生討論，學生選課數(shù)據(jù)庫應該有學生表、課程表、教師表等基礎檔案，學期末教師可以登成績，因此，學生還可以查看每門課程的成績表，知曉自身取得的學分績點。

在問題（2）中，上述數(shù)據(jù)均可以通過二維表的形式存儲，反映數(shù)據(jù)內容。

設計意圖：引導學生結合現(xiàn)實，運用AI工具，采用頭腦風暴，了解學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本需求，選擇適當類型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

環(huán)節(jié)三：對話AI工具——“文心一言”點燃求知欲

問題情境：2022年11月，OpenAI公司發(fā)布了ChatGPT，揭開了AIGC蓬勃發(fā)展的序幕。下面以百度公司大模型“文心一言”為例，來展示AIGC在教學應用中的場景。

活動2：小組合作利用“文心一言”工具，從下面三個題目中任選一題進行探究，并展示探究成果。

選題1：什么是數(shù)據(jù)庫。

選題2：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念。

選題3：關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)MySQL的特點。

活動小結：在完成三個選題后發(fā)現(xiàn)，“文心一言”在解決信息領域概念性問題時，可以給出較精準的答案，AIGC目前普遍擅長概念性問題的對話，讓學生理解概念很輕松，能夠厘清數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的區(qū)別，形成對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計的初印象。

設計意圖：引導學生適應AI工具，養(yǎng)成自主生成式探究學習的習慣。

環(huán)節(jié)四：遷移知識——設計與實施學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

活動3：運用AI工具，小組合作解決問題：如何設計學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)？每個小組進行分享。

活動小結：設計學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個復雜但至關重要的任務，有一定的規(guī)律可循。學生通過AI對話探索，明白了學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計包括需求分析、概念模型（E-R圖）、邏輯模型（關系模式）、物理模型（表結構）四個方面。

小組記錄學習成果，完成任務單。

活動4：運用MySQL新型關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)庫的實施。

問題情境：設計完學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，形成物理模型以后，必然產生許多疑問，如數(shù)據(jù)庫和表之間的關系是什么、表中字段的數(shù)據(jù)類型為什么會這樣設置、為什么要把“學號”“工號”設置為主鍵、什么是約束等問題就構成了課堂知識點，提出這些問題的學生就獲取課堂資源貢獻值。當然，這些問題可以在小組成員的共同參與下研討解決，可以分小組分享學習所得。

活動小結：利用AI工具，引導學生操作。小組成員開始在MySQL中操作“學生選課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”，開展知識遷移練習。

這個過程中，雖然AI工具可以指導我們操作，但是不能夠替代數(shù)據(jù)庫實施的操作，學生必須利用MySQL進行實踐操作，才能夠真正體驗完整的數(shù)據(jù)庫運用過程。

環(huán)節(jié)五：分享結論——課堂檢測和評價

活動5：教師根據(jù)學生任務完成情況，給出學習評價和優(yōu)化建議，讓學生感到師生互動的指導與關注，形成有效教學過程。

活動6：課堂評價。

自我評價：學生對照學習效果目標進行自我評價，并對未達成的目標進行跟進，如表2所示。

教師評價：打開記錄，統(tǒng)計學生學習積分，對學生平時的課堂貢獻進行評價。

環(huán)節(jié)六：評價反饋——升華拓展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計與實施。

學生類比遷移，運用AI工具，拓展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計與實施。

本節(jié)課讓學生運用“文心一言”AI工具開展生成式探究學習數(shù)據(jù)庫的設計與實施，通過任務單，促進學生主動思考和探索，引導學生對概念進行歸納總結，鍛煉學生理實一體化，從概念到實踐，再從實踐到知識貫通的能力。同時，本節(jié)課采用分小組學習，培養(yǎng)學生的溝通與協(xié)作能力，采用多維的課堂學習效果評價，注重對目標達成度的考核，啟發(fā)學生利用AI工具進行探究式學習，培養(yǎng)學生的判斷精神、探索精神、實踐精神和創(chuàng)新精神，養(yǎng)成可持續(xù)發(fā)展的、有效的學習方法。

生成式探究學習在教學中的應用是一場深刻的教與學方式的變革，無論對教師還是學生，需要我們從教育理念、制度建設、組織建設、師資培訓、課程教學、教育評價等多方面進行綜合改革。

生成式探究學習還需要注意一些問題。例如，如何平衡技術的應用和人文關懷的關系，避免技術過度侵入學生的學習生活；如何確保生成式AI技術的安全性、可靠性和倫理性，防止信息泄露和濫用。這些問題需要在教學實踐中不斷探索和解決。2023年，國家網(wǎng)信辦聯(lián)合七個部門頒布了《生成式人工智能服務管理暫行辦法》，對AI公眾服務提出了框架性的要求，教學改革也要遵循其規(guī)定。因而，教育教學實踐的探索不僅要關注教育邏輯下人機協(xié)同的效率問題，同時也要處理好社會邏輯下人機關系的倫理問題。