基于AI的問題系統導向學習模式的內涵、特征和構建

［摘 要］文章在汲取專家學者研究成果的基礎上，提出了基于AI的問題系統導向學習模式，分析了其內涵、特征，并探索了模式構建。這種學習模式的核心是使學生學習由目前教師主導下的“知識導向”轉為AI技術支持下的“問題系統導向”，旨在為培養學生的創新思維和個性發展提供幫助。

［關鍵詞］AI；學習模式；問題系統；問題系統導向

［中圖分類號］" " G633.67" " " " " " " " ［文獻標識碼］" " A" " " " " " " " ［文章編號］" " 1674-6058（2025）09-0059-05

美國當地時間2024年2月15日，OpenAI發布了文生視頻模型Sora，其突破性能力引發全球關注。用戶僅需輸入一段文字，即可生成最長60秒的高質量視頻。雖然目前視頻只有短短60秒，但是能自動匹配出環境、人物、動作、聲音，其細節精致，人物動態逼真、栩栩如生，令人驚詫。Sora的誕生意味著“文生視頻”領域邁出的一大步，更象征著生成式AI正在以驚人的速度推進。ChatGPT從首次發布到更新至4.0版本，僅用了一年多的時間。而從保姆機器人Mobile ALOHA（阿羅哈）的誕生到文生視頻Sora的橫空出世，僅僅相隔一個多月的時間。

隨著人工智能飛速進化，基礎應用不斷推廣，許多簡單的重復勞動早已被其取代，更多學習型、創新型的工作也引入了人工智能，教育領域也不例外。人工智能技術的應用給教育行業帶來深刻的變革，影響著學生、教育工作者乃至整個教育體系。面對人工智能的挑戰，教育者必須以開放的心態、前瞻的視野以及全新的視角審視現行的教育目的和教學方法，積極探索和創新教育教學模式，推動AI與育人模式的深度融合、創新發展，以更好地賦能現代教育，培養順應未來發展的創新人才。

一、基于AI的問題系統導向學習模式的概念和內涵

本文將AI技術應用于具體的學科教學實踐中，結合眾多教育學者推崇的“4C”教育理念，即批判性思維（Critical Thinking）、溝通能力（Communication）、協作能力（Collaboration）和創新創造能力（Creativity）［1］，提出了以學生為中心，以問題為導向，推動AI與育人模式的深度融合、創新發展的創新學習模式——基于AI的問題系統學習模式。

（一）基于AI的問題系統學習模式的概念

1956年，美國達特茅斯學院（Dartmouth College）最早提出了人工智能（Artificial Intelligence，AI）。這門新科學主要研究、模擬、延伸和擴展人類智能理論以及相關方法與應用技術。它借助計算機模擬人類智能，最終讓計算機能夠像人一樣思考、學習和認知，從而有效處理過去只有人類才能處理的問題［2］。

AI是計算機科學領域的重要分支之一，其研究包括機器人、語音識別、圖像識別、自然語言處理以及專家系統等，其實質是一種自動感知、學習思考并作出判斷的程序［3］。本文所探討的AI技術包括但不局限于生成式人工智能和以AI為基礎的元宇宙，以及即將出現的AI教師。

“問題”（Problem）一詞源于希臘語“problem”，其意為障礙或阻力（obstacle）。此外，“問題”還可指疑問或質疑（question），或者不確定的事件（issue）［4］。

本文中的“問題”一詞還包含“提問”、“提示問題”（prompting）的意思，這是智能時代人與AI系統交互所必需的，也是未來人才重要的能力體現［5］。

問題系統（Problem Systems，PS），是指若干個相互聯系、相互影響、相互依賴的問題，依據一定的順序和結構，結合成的一個有機的整體。

基于AI的問題系統導向學習模式是指在一定的虛擬和現實環境中，在AI技術的支持和教師的引導下，學生通過自主學習和合作探究，多角度、多尺度地對具體學習情境提出問題，構建問題系統，促進個性化發展的創新型學習模式。

（二）基于AI的問題系統導向學習模式的內涵

知識是學習的基礎，問題是學習的手段，學生自身的個性發展是學習的目的。本模式以學生的發展為中心，側重問題導向學習，通過構建問題系統，最終實現學生的個性發展（如圖1所示）。

1.以AI教師傳授知識為基礎

AI教師能夠提供全方位的授課，包括個性化的知識傳授，和學生互動，根據學生的提問自動生成文本、語音和視頻，布置作業，根據學生的反饋進行及時評價等。這種多元化的學習形式充分激發了學生的好奇心和學習的動力，讓學生變被動學習為主動學習，極大提升了學生的學習能力、記憶能力、思維能力、創新能力，從而減輕了學生的學習壓力，解放了學生的身心，為學生的創造性學習提供了堅實的基礎。

2.以教師為主導

AI教師的加入不但大大緩解了教師的教學壓力，弱化了教師傳統的授業、解惑功能，而且對教師傳道和育人方面提出了更高的要求。第一，教師要不斷學習，具備更廣闊的視野，對學生學習的全過程進行設計、調控和引導，包括制訂學習計劃、進行教學設計和學習目標規劃等，及時調控學生的情緒，保障學生學習向預設的方向發展。第二，教師要教會學生提問的方法，減少劣構問題的發生，科學地引導學生提出問題、分析問題、解決問題，并及時進行評價。

3.以學習環境為陣地

在基于AI的問題系統導向學習模式中，元宇宙提供了各種虛擬和現實的空間，成為學生學習的主要陣地，這極大地優化了學生的學習環境，更容易激發學生探索未知問題的興趣和動機。

4.以學生提出問題為中心

學生在接受AI教師傳授知識的基礎上，通過自主探究和合作學習，針對具體的學習項目和情境不斷地提出問題、解決問題、評價問題，從而生成新的知識。這個過程能重點培養學生的批判性思維和創新能力。

5.以個性發展為目的

技術的發展終究還是落實于人的發展。通過AI的問題系統導向的創新學習和探究，學生能實現全面、自由、個性的發展。以教育、學習科學和人的發展規律為引導，讓AI技術為育人服務，充分發揮人在AI教育中的主觀能動性和不可替代性。

二、基于AI的問題系統導向學習模式的特征

（一）與相似的幾種學習模式的比較

1.與PBL教學模式的比較

PBL（Problem Based Learning）教學模式是一種以學生為中心，通過解決真實情境中的復雜問題來驅動自主探究與合作學習，從而培養批判性思維與實踐能力的教學方法［6］。這種教學模式自誕生以來在國內外有著眾多具體應用的案例。綜合來看，PBL教學模式是對傳統講授式教學法的一種革新，它是由教師根據課程內容提出一系列問題，學生通過逐步地解決這些問題從而達到學習知識、培養能力的目的［7］。這與基于AI的問題系統學習模式中的問題系統導向有很大的不同。PBL教學模式中的問題由教師根據教學內容生成，知識缺乏創新性，學生解決問題是為了學習必備的知識。問題系統導向中的問題是由學生根據具體情境自主提出的，具有更大的不確定性，這種不確定性問題恰恰是知識創新的土壤。基于多角度、多尺度的問題系統構成了新的創新體系，這些都是PBL教學模式所不具備的。兩者的具體差異見表1。

2.與“雙師型”教學模式的比較

許多學者從不同的視角研究了雙師課堂。汪時沖、方海光、張鴿等人認為，AI新型雙師課堂指人工智能教育機器人和教師共同在課堂中承擔教學工作，由人工智能教育機器人承擔教師的部分教學任務，并提供個性化學習服務的新型課堂模式［8］。孔利華、譚思遠認為，AI雙師課堂是指利用計算智能、感知智能及認知智能的教育人工智能設備，通過識別、分析、輸出、深度學習，滿足教師個性化教學需求、學生個性化學習需求，協同教師在課堂中完成教學任務，陪伴和支持學生全面發展的課堂模式［9］。從上述定義中可以看出，雙師課堂中的AI智能教師只是人類教師的助手，協同人類教師進行教學。而本文的AI教師能夠獨立完成知識的傳授，可以主導課堂教學，幾乎完全取代了人類教師授業、解惑的功能，而人類教師只是輔助AI教師設計教學的方向并保障教學的順利實施。

（二）基于AI的問題系統導向學習模式改變了現有的學習生態

從以上的對比分析可以看出，基于AI的問題系統導向學習模式極大地改變了人類對學習模式的認知，使現實的學習生態發生了整體性的變革。

1.學生學習重心遷移

AI通過學習數據和行為模式分析學生的學習特點、興趣、習慣、能力和水平，適切地為每一個學生提供個性化的學習計劃、學習方案和學習路徑，而且能夠根據學生的學習表現和學情反饋，及時調整教學策略，幫助學生克服學習障礙，真正實現“因材施教”。這極大地提高了學生的學習興趣、學習效率和學習能力，解放了學生的雙手和大腦，節約了學習知識的時間。以前，因為知識的匱乏、技術的落后，掌握知識成為學習的首要任務。隨著生成式人工智能的出現和發展，知識和技能顯得不再像以往那么重要，人類需要的是掌握、利用和發展人工智能，不斷地進行知識、技術的創新和發展。提出問題并解決問題是創新的重要方法，未來學習的重心一定是從知識學習的“知識導向”轉向思維創新的“問題導向”［10］。正如教育學家布魯納所言，教學過程是一種提出問題和解決問題的持續不斷的活動，思維永遠是從問題開始的。我們要用批判性的思維去獨立思考、發展創新，批判已有的，創造未來的，不僅要善于打破一個舊世界，而且要有能力創造一個新世界。

2.教師教學重心的轉移

隨著AI技術的發展，學生獲取知識的途徑更加多樣化，知識的廣度和深度都得到了拓展。知識不再是靜態的、不變的、僵化的信息堆砌，而是動態的、發展的、活躍的創新系統。教學重心由“教為中心”轉向“學為中心”，教師要重點培養學生自己發現問題、提出問題、解決問題的能力和批判性思維，提高學生知識創新的能力。教師的角色定位也受到挑戰，知識傳授將被AI智能教師所取代，而且這也不再是教師的主要功能。教師應該著眼于培養學生寬廣的問題視野，對學生進行情緒調控、需求引導、目標引導和問題引導，培養學生提出問題、構建問題和解決問題的能力，成為學生學習的引導者和合作伙伴。

3.學習空間重心遷移

虛擬現實（Virtual Reality，VR）、增強現實（Augmented Reality，AR）、混合現實（Mixed Reality，MR）和擴展現實（Extended Reality，XR）等元宇宙技術的發展，打破了學習時間和空間的限制，學生學習環境由原來的校園、教室等現實空間環境遷移到各種元宇宙創造的虛擬空間環境。這種變化為學習帶來了更多自由和靈活性，跨國界、跨文化、跨學科的合作學習成為可能，學生可以與世界各地的同齡人交流、分享經驗，拓寬視野，獲得更多的學習資源。

三、基于AI的問題系統導向學習模式的系統構建

基于AI的問題系統導向學習模式主要分為兩部分內容：知識學習系統和問題系統構建。這兩部分是緊密聯系、不可割裂的，前者是基礎，后者是主導，兩者融合貫穿于學習的全過程。

（一）知識學習系統的構建

在學生的知識學習過程中，教師和AI教師相互配合，扮演著不同的角色，承擔著不同的任務。

1.教師導航

大海航行靠舵手。AI技術時代的教學課堂不再以教師知識的多寡、教學手段的先進與否來衡量。教師應成為學生學習的指路明燈，依據國家的教育文件和政策來進行總體課程規劃、設計每節課的教學目標，從宏觀上調控AI教師進行知識傳授。

2.AI教師傳授

知識是思維發展的前提和基礎，“基礎不牢，地動山搖”，沒有完整、必備的知識體系，學習就成了無源之水、無本之木，思維創新就無從談起。在教師的規劃指引下，AI教師通過多元化的文本、語音、視頻可以為學生提供豐富的知識資源；可以根據學生的學情、課堂反應與之進行互動，提供個性化的教學服務，并對學生進行自適應評估。同時，虛擬現實技術可以為學生提供類似于真實情境的模擬體驗，使看不見、摸不著的宏觀、微觀事物和現象變得具體、真實、清晰，抽象的概念、原理和過程得以真實呈現，使學習變得空前容易。

（二）問題系統的構建

基于AI的問題系統導向學習模式的核心就是問題系統導向。它培養學生從多角度、多尺度發現問題、提出問題、分析問題、解決問題、評價問題，通過問題鏈構建問題系統，以此來實現學生的個人發展。在問題系統導向中，學生作為學習的主體可以充分發揮學習的主觀能動性，既可以自主向AI教師和教師進行提問，又可以和其他學生互相提問，合作探究，拓展問題的深度和廣度，提出真問題并有效解決問題。教師、AI教師可以向學生傳授提出問題的方法，使學生會提問題、善于提問題、能提出新問題；同時，要不斷創設新的問題情境，適時對學生進行引導和評價，提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力（如圖2所示）。

1.教會學生提問題

愛因斯坦說，提出問題比解決問題更重要。提出問題是創新思維的起點。教會學生提出問題是基于AI的問題系統導向學習模式的第一要務。本文采用齋藤嘉則提出的“發現問題的4P”模型來解決這個問題。“4P”包括目的（purpose）、立場（position）、空間（perspective）和時間（period）（見表2），從這四個維度思考問題，學生能夠提出問題并發現問題的本質，進而用合適的方法解決問題。

2.構建問題系統

學科教學改革的不斷深入對學生知識創新體系化能力的要求越來越高，很多知識創新都是不斷地提出問題和解決問題的結果。然而，由于視野、認知和思維的局限性，學生提出的問題很難系統化。他們提出的問題孤立、窄化、無序，如果不加以整合和重構很難形成問題系統，創新知識體系便無從構建，難以用來指導實踐創新。

思維的本質過程是新問題不斷被提出和解決的過程。學生運用“發現問題的4P”模型，通過自主探究、師生合作、生生合作，從多角度、多尺度提出、分析、解決以及評價問題，進而形成一條條問題鏈。找出各問題鏈間的問題聯結點，構建新的問題聯系，能讓問題從孤立走向整體、從無序變得有序，形成一個有機聯系的整體，實現思維的系統化。

只有充分認識問題系統的重要性，在實踐中不斷探索和積累，不怕出錯，才能學會、運用、構建問題系統，實現由點狀思維到邏輯思維再到系統思維的飛躍，使學習由單一的問題導向轉向問題系統導向，學習就會變得高效，學科核心素養就容易實現。

四、結語

本文對基于AI的問題系統導向學習模式進行了簡單的理論探索，距離將其應用于實踐還有很長的路要走。下一步，筆者將立足于課堂教學實踐，進行理論補充修正和具體實現路徑探索，使該學習模式能更加貼近教學實踐，順利走進中學課堂，為學生的創新思維養成和個性發展提供幫助。

［" "參" "考" "文" "獻" "］

［1］" 趙慧勤，王兆雪，張天云.面向智能時代“4C能力”培養的創客課程設計與開發：基于STEAM理念的實施路徑［J］.遠程教育雜志，2019（1）：104-112.

［2］" 蔡自興，劉麗玨，蔡競峰，等.人工智能及其應用：第5版［M］.北京：清華大學出版社，2016.

［3］" 于澤元，鄒靜華.人工智能視野下的教學重構［J］.現代遠程教育研究，2019（4）：37-46.

［4］" 喬納森.學會解決問題：支持問題解決的學習環境設計手冊［M］.劉名卓，金慧，陳維超，譯.上海：華東師范大學出版社，2015.

［5］" 李培根.工程教育需要從“知識導向”到“問題導向”的轉型［J］.高等工程教育研究，2024（3）：1-8.

［6］" 沈建新，王海燕，王海江.PBL：一種新型的教學模式［J］.國外醫學（醫學教育分冊），2001（2）：36-38.

［7］" 董永濤，趙波，楊曼，等.PBL教學法典型案例分析［J］.云南民族大學學報（自然科學版），2020（2）：178-181.

［8］" 汪時沖，方海光，張鴿，等.人工智能教育機器人支持下的新型“雙師課堂”研究：兼論“人機協同”教學設計與未來展望［J］.遠程教育雜志，2019（2）：25-32.

［9］" 孔利華，譚思遠.信息生態場域中的AI雙師課堂：內涵、構建與評價［J］.遠程教育雜志，2021（3）：104-112.

［10］" 齋藤嘉則.工作的原理·發現問題篇［M］.魏維，譯.北京：民主與建設出版社，2020.

（責任編輯" " 陳" " 明）