生成式人工智能賦能初中化學(xué)學(xué)情分析的路徑

摘要： 學(xué)情分析是教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)與教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵保障。以DeepSeek模型為例，研究者構(gòu)建基于生成式人工智能的學(xué)情分析實(shí)踐路徑，闡述了技術(shù)助力下的學(xué)情分析方法與優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐表明，鏈接核心素養(yǎng)構(gòu)建內(nèi)容體系、智能精準(zhǔn)分類厘清分層路向、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)增值形成教學(xué)優(yōu)化閉環(huán)，推進(jìn)了學(xué)情分析的智能化與系統(tǒng)化，為中學(xué)化學(xué)教師提供了有益借鑒。

關(guān)鍵詞：學(xué)情分析；生成式人工智能；DeepSeek；化學(xué)核心素養(yǎng)

隨著教育部啟動(dòng)人工智能賦能教育行動(dòng)，眾多研究聚焦于利用人工智能推動(dòng)教與學(xué)的深度融合，構(gòu)建智能教育生態(tài)，促進(jìn)基礎(chǔ)教育高質(zhì)量發(fā)展。DeepSeek作為國(guó)內(nèi)生成式人工智能的代表，憑借其在算法模型、思維鏈技術(shù)上的突破，實(shí)現(xiàn)低成本訓(xùn)練與高效率輸出，脫穎而出^[1]。該平臺(tái)植根中國(guó)，具有很強(qiáng)的本土適配性。地方政府與高等院校的本地部署使其在課堂教學(xué)中的應(yīng)用更加便捷^[2]。然而，當(dāng)前研究多集中于人工智能賦能教學(xué)過程、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及教師備課，對(duì)生成式人工智能賦能學(xué)情分析機(jī)制的研究較少。筆者將從內(nèi)容體系、分層路徑、教學(xué)閉環(huán)三方面構(gòu)建基于生成式人工智能的學(xué)情分析實(shí)踐路徑，以助力教師學(xué)情分析提質(zhì)增效。

一、鏈接核心素養(yǎng)，構(gòu)建學(xué)情分析的內(nèi)容體系

學(xué)情分析是教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)與教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵保障。“素養(yǎng)本位”的學(xué)情分析認(rèn)為，學(xué)情分析與教學(xué)實(shí)踐的根本目標(biāo)均為發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)，應(yīng)掌握學(xué)生的認(rèn)知、能力、態(tài)度等核心素養(yǎng)情況^[3]。教師構(gòu)建學(xué)情分析的內(nèi)容體系應(yīng)做到“知情異結(jié)合”。“知”是發(fā)展核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，“情”是動(dòng)力，“異”是依據(jù)。

（一）賦能“知”解，筑核心素養(yǎng)之基

有效的學(xué)情分析應(yīng)立足于學(xué)生認(rèn)知層面的實(shí)際情況，明確已有知識(shí)基礎(chǔ)和能力水平與核心素養(yǎng)目標(biāo)之間的差距，挖掘?qū)W生的潛在發(fā)展能力及突破點(diǎn)，預(yù)設(shè)核心素養(yǎng)的生成方向。傳統(tǒng)學(xué)情分析在龐大且動(dòng)態(tài)變化的學(xué)生群體面前，難以實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)反饋學(xué)習(xí)情況。DeepSeek賦能“知”解，能夠即時(shí)捕捉認(rèn)知變化、實(shí)時(shí)追蹤學(xué)習(xí)軌跡、瞬時(shí)呈現(xiàn)學(xué)情分析結(jié)果，有效提升學(xué)情分析的廣度、深度與精度。以DeepSeek模型為例，教師可按“輸入學(xué)情數(shù)據(jù)—設(shè)定診斷要求—優(yōu)化分析路徑—限定具體內(nèi)容—獲得輸出結(jié)果”的流程，智能精準(zhǔn)地診斷學(xué)生的認(rèn)知水平，識(shí)別知識(shí)盲區(qū)與素養(yǎng)突破點(diǎn)，推動(dòng)學(xué)生向更高素養(yǎng)水平邁進(jìn)。

（二）賦能“情”意，助核心素養(yǎng)之力

在學(xué)情分析中，教師對(duì)情感要素的把握常依賴主觀判斷和經(jīng)驗(yàn)積累，而人工智能技術(shù)的引入能增強(qiáng)其客觀性與邏輯性。人工智能的情感分析技術(shù)可通過分析學(xué)生在課堂上的面部表情和語音語調(diào)等情感信號(hào)，動(dòng)態(tài)感知其學(xué)習(xí)情感狀態(tài)，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和參與度^[4]。DeepSeek雖展現(xiàn)出類意識(shí)表征，實(shí)質(zhì)仍是數(shù)字情感的外顯與算力體現(xiàn)，不能代替師生之間的真實(shí)情感體驗(yàn)。因此，教師應(yīng)從與學(xué)生密切相關(guān)的生活經(jīng)驗(yàn)中尋找能產(chǎn)生情感共鳴的真實(shí)情境，在真實(shí)情境中設(shè)置高質(zhì)量問題，驅(qū)動(dòng)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。借助DeepSeek，教師可高效篩選出契合學(xué)生興趣的真實(shí)情境。例如，在九年級(jí)化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生雖對(duì)化學(xué)學(xué)科充滿好奇，卻缺乏將學(xué)科知識(shí)與實(shí)際生活和社會(huì)問題關(guān)聯(lián)的能力。DeepSeek的應(yīng)用可以快速聯(lián)系社會(huì)熱點(diǎn)，提供與化學(xué)學(xué)科關(guān)聯(lián)的生動(dòng)情境（見表1），幫助教師跨越認(rèn)知鴻溝，拓展學(xué)科視野，提升課堂教學(xué)的吸引力和時(shí)代感，促進(jìn)師生在情境上互相靠近，在情感上產(chǎn)生共鳴，在認(rèn)知上深度融合。

（三）賦能“異”識(shí)，促進(jìn)個(gè)性化發(fā)展

學(xué)生的個(gè)體差異是學(xué)情分析的難點(diǎn)與痛點(diǎn)，也是生成式人工智能賦能“異”識(shí)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與價(jià)值所在。生成式人工智能以內(nèi)容生成高效化、數(shù)據(jù)分析精確化、結(jié)果輸出穩(wěn)定化的優(yōu)勢(shì)分析學(xué)生個(gè)體差異，為學(xué)生量身定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案。以DeepSeek為例構(gòu)建差異性分析模型，教師基于學(xué)生學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)反饋數(shù)據(jù)、學(xué)業(yè)表現(xiàn)和測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)、教師觀察與評(píng)價(jià)記錄以及智能系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生個(gè)體進(jìn)行學(xué)習(xí)風(fēng)格識(shí)別、學(xué)習(xí)行為分析與學(xué)習(xí)障礙定位等（如圖1）。這不僅能夠?qū)嬰s零散的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與整合，為不同學(xué)生量身定制學(xué)習(xí)方案，還能結(jié)合班級(jí)整體情況，設(shè)計(jì)出既能滿足學(xué)生個(gè)性化需求、又能推動(dòng)學(xué)生整體發(fā)展的課堂教學(xué)計(jì)劃。

二、智能精準(zhǔn)分類，厘清學(xué)情分析的分層路徑

學(xué)情分析立足差異現(xiàn)象，其實(shí)施過程本質(zhì)上是一種隱性的動(dòng)態(tài)分層。生成式人工智能的引入使得學(xué)情分析的分層路徑更清晰。

（一）基于多元標(biāo)準(zhǔn)的智能分層題庫建設(shè)

基于分層理念進(jìn)行學(xué)情分析，首先要對(duì)學(xué)生的認(rèn)知水平進(jìn)行精細(xì)化分層，以布盧姆教育目標(biāo)分類學(xué)在認(rèn)知領(lǐng)域的記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造六個(gè)層次為分類依據(jù)，并借助DeepSeek輔助教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行智能精準(zhǔn)分類。以科粵版九年級(jí)化學(xué)下冊(cè)第六章第二節(jié)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”為例，借助DeepSeek快速生成對(duì)應(yīng)層次的分層測(cè)試題（見表2），幫助學(xué)生“對(duì)號(hào)入座”，將學(xué)生的認(rèn)知能力劃分為不同層次，使學(xué)生能夠從記憶到評(píng)價(jià)逐步深入理解金屬的化學(xué)性質(zhì)，并在實(shí)際應(yīng)用中培養(yǎng)其化學(xué)核心素養(yǎng)與問題解決能力，確保每位學(xué)生都能在“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)挑戰(zhàn)自我，實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。

除了對(duì)認(rèn)知水平等知識(shí)層面的分層外，還需設(shè)置多元化的分層標(biāo)準(zhǔn)，如對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)意愿、思維模式、素養(yǎng)能力等因素進(jìn)行分層。DeepSeek同樣可以針對(duì)多元化的分層標(biāo)準(zhǔn)，智能生成分層題庫或分層任務(wù)等，使得學(xué)情分析的分層不僅限于知識(shí)層面，也可以拓展到思維、能力和情感層面。例如，診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)意愿是主動(dòng)學(xué)習(xí)型還是被動(dòng)接受型、思維方式是活躍型還是沉思型等。

（二）基于學(xué)情測(cè)評(píng)結(jié)果預(yù)設(shè)分層路徑

厘清前期準(zhǔn)備后，課堂實(shí)踐中教學(xué)內(nèi)容與方法的分層設(shè)計(jì)，也是教師在學(xué)情分析過程中要提前預(yù)設(shè)的環(huán)節(jié)。教師可依據(jù)智能分層測(cè)試的結(jié)果，將學(xué)生分為基礎(chǔ)層、發(fā)展層、研究層等不同層次，并結(jié)合DeepSeek的智能分析技術(shù)，為不同層次的學(xué)生制定知識(shí)、能力與方法的分層目標(biāo)，確保目標(biāo)匹配；設(shè)計(jì)層次化學(xué)習(xí)任務(wù)，確保任務(wù)匹配；同時(shí)，利用智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)表現(xiàn)進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)，使之不斷調(diào)整與優(yōu)化，確保過程匹配。以發(fā)展層學(xué)生為例，在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，教師需進(jìn)一步拓展該層次學(xué)生學(xué)習(xí)的深度與廣度，借助DeepSeek精準(zhǔn)設(shè)置高階思維任務(wù)，如設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案、基于數(shù)據(jù)定量分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論、走進(jìn)生活進(jìn)行開放性探究任務(wù)等，在目標(biāo)匹配、任務(wù)匹配、過程匹配的基礎(chǔ)上推動(dòng)學(xué)生向更高層次的素養(yǎng)水平發(fā)展。

（三）基于“人機(jī)協(xié)同”優(yōu)化分析系統(tǒng)

在建立智能分層題庫和預(yù)設(shè)分層路徑的基礎(chǔ)上，如何確保智能工具應(yīng)用在學(xué)情分析中的公平性、透明性與可解釋性是個(gè)值得關(guān)注的問題。人工智能進(jìn)行學(xué)情分析是否存在數(shù)據(jù)偏見？是否更傾向于給成績(jī)優(yōu)異的學(xué)生推薦更高難度的學(xué)習(xí)任務(wù)而忽視學(xué)困生的需求？是否會(huì)受到數(shù)據(jù)訓(xùn)練的影響，對(duì)不同背景下的學(xué)生存在不公平的評(píng)估？這需要教師在使用人工智能時(shí)加以辨別、合理干預(yù)，不能完全依賴智能工具的生成結(jié)果，而是要具備批判性思維對(duì)其生成內(nèi)容進(jìn)行審慎分析，以提高智能學(xué)情分析過程中的可追溯性、可解釋性和可復(fù)現(xiàn)性，提升分析學(xué)情的透明度與公平性。

三、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)增值，形成學(xué)情分析的教學(xué)閉環(huán)

從評(píng)價(jià)層面看，學(xué)情分析的本質(zhì)是對(duì)學(xué)生前一階段學(xué)習(xí)情況與動(dòng)態(tài)變化的階段性總結(jié)與評(píng)價(jià)，這與增值性評(píng)價(jià)的理念不謀而合。《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》倡導(dǎo)教師探索增值性評(píng)價(jià)，構(gòu)建過程性評(píng)價(jià)、終結(jié)性評(píng)價(jià)、綜合評(píng)價(jià)與增值評(píng)價(jià)四位一體的評(píng)價(jià)體系。增值性評(píng)價(jià)重視學(xué)生起點(diǎn)差異及學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)意志的變化，是在測(cè)評(píng)學(xué)生差異的基礎(chǔ)上追求可持續(xù)發(fā)展的深刻體現(xiàn)。學(xué)情分析作為增值性評(píng)價(jià)的前提，而增值性評(píng)價(jià)又是對(duì)學(xué)情分析的進(jìn)一步深化，二者相互促進(jìn)，共同構(gòu)成了落實(shí)教學(xué)評(píng)一體化理念的教學(xué)優(yōu)化閉環(huán)（如圖2）。

（一）學(xué)情分析對(duì)增值評(píng)價(jià)過程的優(yōu)化

增值評(píng)價(jià)注重對(duì)比學(xué)生一段時(shí)間內(nèi)學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)變化量，但如果起點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，則會(huì)影響評(píng)價(jià)的效果和真實(shí)性。生成式人工智能分析學(xué)生的認(rèn)知水平、情感要素和個(gè)體差異，使得學(xué)情數(shù)據(jù)更加精確，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)情數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化，為增值評(píng)價(jià)提供了客觀準(zhǔn)確的起點(diǎn)數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)偏差。同時(shí)，作為智能題庫的設(shè)計(jì)者與智能測(cè)評(píng)助手，生成式人工智能通過設(shè)置分層題庫檢測(cè)到的學(xué)情結(jié)果也可以作為增值評(píng)價(jià)的前測(cè)依據(jù)，確保不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)得到科學(xué)、高效、智能的測(cè)量，提高增值評(píng)價(jià)的科學(xué)性，使教師看到不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)變化、學(xué)習(xí)情感或知識(shí)盲區(qū)，從而有針對(duì)性地改進(jìn)教學(xué)。除了前期數(shù)據(jù)的支持，DeepSeek賦能學(xué)情分析也影響著增值評(píng)價(jià)的過程和結(jié)果。一方面，借助DeepSeek能夠豐富增值評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，使其不僅僅局限于“智育”增量的測(cè)量上，更能拓展至德、體、美、勞等四育的評(píng)價(jià)。另一方面，DeepSeek實(shí)時(shí)分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況、采集學(xué)情數(shù)據(jù)，能夠基于算法合理地預(yù)測(cè)學(xué)生的未來發(fā)展趨勢(shì)，減少教師在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)增值量過程中的投入負(fù)擔(dān)，為增值評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、技術(shù)支持的評(píng)估體系。

（二）增值評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)情分析的反向促進(jìn)

反過來，增值評(píng)價(jià)也能促進(jìn)學(xué)情分析的可持續(xù)發(fā)展。增值評(píng)價(jià)通過長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累和增值量的測(cè)量，可以為學(xué)情分析提供穩(wěn)定、持久的學(xué)情數(shù)據(jù)，提高學(xué)情分析的準(zhǔn)確性和長(zhǎng)效性。學(xué)情分析的教學(xué)應(yīng)用頻率相對(duì)較高，每一學(xué)期、單元或課時(shí)都需要進(jìn)行學(xué)情分析，屬于短期的學(xué)情診斷和數(shù)據(jù)積累，且更新頻率高。增值評(píng)價(jià)則是基于長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，可能是一個(gè)單元的教學(xué)實(shí)踐，也可能是一個(gè)月甚至幾個(gè)月的階段性測(cè)量與數(shù)據(jù)收集，這些長(zhǎng)期數(shù)據(jù)的積累反過來也能驗(yàn)證學(xué)情分析的準(zhǔn)確性，衡量學(xué)情分析的教學(xué)成效，作為反饋持續(xù)優(yōu)化學(xué)情分析的內(nèi)容體系與分層路向。例如，若實(shí)施增值評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)DeepSeek提供的某些個(gè)性化學(xué)習(xí)方案對(duì)學(xué)生的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展貢獻(xiàn)不大，可以結(jié)合增值評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，對(duì)DeepSeek進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充與過程優(yōu)化，不斷訓(xùn)練和改進(jìn)，以提高DeepSeek賦能學(xué)情分析的準(zhǔn)確度。

（三）二者有效結(jié)合形成教學(xué)優(yōu)化閉環(huán)

學(xué)情分析與增值評(píng)價(jià)相互促進(jìn)、相輔相成，使用智能工具將二者有效結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建智能化的“學(xué)情分析—教師干預(yù)—增值評(píng)價(jià)—優(yōu)化反饋”的教學(xué)優(yōu)化閉環(huán)，落實(shí)教學(xué)評(píng)一體化理念。以化學(xué)教學(xué)為例，借助DeepSeek輔助教師進(jìn)行學(xué)情分析，如分析學(xué)生對(duì)“金屬和金屬材料”單元的掌握情況，設(shè)計(jì)分層測(cè)試題庫，將學(xué)生群體分為基礎(chǔ)層、發(fā)展層、研究層三個(gè)層次，作為前測(cè)數(shù)據(jù)。教師結(jié)合自身專業(yè)素養(yǎng)對(duì)不同層次的學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性化分層路徑，對(duì)DeepSeek的測(cè)評(píng)結(jié)果進(jìn)行合理干預(yù)。結(jié)合增值評(píng)價(jià)對(duì)比學(xué)生一段時(shí)間后的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，測(cè)量其增加值，并評(píng)估DeepSeek賦能學(xué)情分析與教師干預(yù)的教學(xué)效果，作為后測(cè)數(shù)據(jù)。最后，依據(jù)后測(cè)數(shù)據(jù)不斷調(diào)整DeepSeek賦能學(xué)情分析的路徑，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)優(yōu)化閉環(huán)。

數(shù)智時(shí)代背景下，教師應(yīng)會(huì)用、善用、智用人工智能技術(shù)，在“人機(jī)協(xié)同”的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，用批判質(zhì)疑的態(tài)度審視智能生成內(nèi)容，積極探索人工智能賦能中學(xué)化學(xué)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的新模式，不斷提升自身數(shù)字素養(yǎng)，讓生成式人工智能成為教師備、教、學(xué)、評(píng)的強(qiáng)大助力。

注：本文系內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生精品課程建設(shè)項(xiàng)目“中學(xué)化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施”（JP20231018）、內(nèi)蒙古師范大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為本的教學(xué)評(píng)價(jià)研究”（2022JBJJ007）、內(nèi)蒙古師范大學(xué)第十批教學(xué)研究課題“循證評(píng)估視角下化學(xué)專業(yè)師范生培養(yǎng)模式研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2023sfzx23831）的研究成果。

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（作者白靜系內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院碩士研究生；李玉珍系內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授）

責(zé)任編輯：祝元志