【摘要】在當(dāng)前人工智能在教育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用、賦能數(shù)字教育的背景下，人工智能賦能智慧微課成為重要的教學(xué)改革和創(chuàng)新內(nèi)容。尤其伴隨著生成式人工智能AIGC日趨成熟，教育數(shù)智人成為當(dāng)下AI數(shù)智平臺(tái)極具代表性的開發(fā)和應(yīng)用熱點(diǎn)。基于此，本文通過探討以教育數(shù)智人為代表的人工智能技術(shù)在智慧微課中的實(shí)踐應(yīng)用，以提升智慧課堂教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，推動(dòng)智慧微課相關(guān)教學(xué)實(shí)踐創(chuàng)新，為人工智能賦能智慧教育打好基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】人工智能；智慧微課；教育數(shù)智人

【中圖分類號(hào)】G420【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號(hào)】1004—0463（2024）16—0079—05

2024世界數(shù)字教育大會(huì)指出，人工智能具有塑造認(rèn)知、拓展認(rèn)知和轉(zhuǎn)換認(rèn)知的作用，它對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響，改變了知識(shí)的生產(chǎn)方式和傳播方式，使知識(shí)獲取的手段、方法、效率、質(zhì)量得以升級(jí)，使人和人之間的交流可以在虛擬環(huán)境下順暢地進(jìn)行。未來，在教育教學(xué)領(lǐng)域，人工智能帶來的教學(xué)方式和內(nèi)容創(chuàng)新將更多地影響教師的教與學(xué)生的學(xué)，學(xué)生可以與虛擬教師實(shí)時(shí)交互、協(xié)作交流，開展個(gè)性化學(xué)習(xí)[1]。而教育數(shù)智人正是人工智能賦能教育的時(shí)代產(chǎn)物，本文從理論與實(shí)踐研究兩方面對(duì)教育數(shù)智人在智慧微課中的應(yīng)用進(jìn)行探索，通過結(jié)合虛擬數(shù)智人技術(shù)，創(chuàng)新微課構(gòu)建樣態(tài)，采用因材施教的教學(xué)方法，為學(xué)生提供符合認(rèn)知發(fā)展水平且能自主選擇的學(xué)習(xí)形式和內(nèi)容，從而有效提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)[2]，以期為人工智能賦能智慧微課提供更多實(shí)踐思路。

一、人工智能賦能智慧微課的背景及優(yōu)勢(shì)作用

（一）背景分析

數(shù)字人研究起源于1989年美國國立醫(yī)學(xué)圖書館建立的“可視人體計(jì)劃”，數(shù)字人也被稱為“虛擬人”或“數(shù)字虛擬人”，通常是指具有擬人形象且能通過語言表達(dá)、互動(dòng)的高度擬人化的虛擬人物[3]。數(shù)字人在當(dāng)前很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用推廣中，借助相關(guān)技術(shù)開展教育教學(xué)活動(dòng)，需要考慮教師、學(xué)生和教育媒介之間的多樣化因素，如師生交互、教學(xué)情境和技術(shù)實(shí)現(xiàn)等方面。隨著技術(shù)更迭和時(shí)代發(fā)展，教育數(shù)字人可以發(fā)揮其虛擬仿真的特點(diǎn)，使師生的交流活動(dòng)發(fā)生在虛擬場(chǎng)景中，成為激發(fā)師生教與學(xué)動(dòng)機(jī)的雙向催化劑，以此推動(dòng)人機(jī)協(xié)同育人的改革。

當(dāng)前，“線上+線下”的混合學(xué)習(xí)模式逐步成熟，微課已經(jīng)在教學(xué)一線得到普遍應(yīng)用并廣受師生好評(píng)。在課前導(dǎo)學(xué)、課中教學(xué)和課后輔導(dǎo)等不同的教學(xué)階段，微課都發(fā)揮出了提質(zhì)增效、個(gè)性化輔導(dǎo)的顯著優(yōu)勢(shì)。然而，在具體的微課設(shè)計(jì)中，有的講授者由于語言表達(dá)、場(chǎng)景選擇和內(nèi)容呈現(xiàn)存在短板和差異，影響微課的教學(xué)效果。對(duì)此，應(yīng)用虛擬技術(shù)的智慧微課能進(jìn)一步改善傳統(tǒng)PPT和電子白板講授、教具模型演示、個(gè)別學(xué)生展示分享的微課現(xiàn)狀，可以生成多樣化的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)形式，有效打造學(xué)生能力素養(yǎng)提升的平臺(tái)，為教學(xué)提供高質(zhì)量、智能化、個(gè)性化的精準(zhǔn)輔助。

具體來說，AI數(shù)智平臺(tái)從“虛擬人”外觀的數(shù)字化，逐漸深入到行為交互化和思想智能化，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)字人向數(shù)智人的升級(jí)。在教育領(lǐng)域，AI數(shù)智平臺(tái)不僅為教育數(shù)智人提供支撐，提供基于大數(shù)據(jù)的廣泛知識(shí)積累，而且在動(dòng)作仿真技術(shù)、微表情合成技術(shù)和鏡頭優(yōu)化技術(shù)的加持下，帶來更多語義思考、情感互通等方向的探索[4]。在此基礎(chǔ)上，教育數(shù)智人可以為相關(guān)微課教學(xué)實(shí)踐提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，這得益于AI數(shù)智平臺(tái)將線上線下應(yīng)用場(chǎng)景打通、實(shí)現(xiàn)資源共享的“超能力”。

（二）數(shù)字化優(yōu)勢(shì)

AI數(shù)智平臺(tái)擁有大量的教學(xué)資源和數(shù)據(jù)群，基于平臺(tái)研發(fā)的教育數(shù)智人模型制作精良、仿真度高，將其逐步應(yīng)用于教育領(lǐng)域，能夠發(fā)揮教育數(shù)智人在虛擬場(chǎng)景中的交互優(yōu)勢(shì)作用。筆者在此逐一闡述教育數(shù)智人在具體教學(xué)中的實(shí)現(xiàn)原理，分析其在智慧微課中的數(shù)字化優(yōu)勢(shì)。

1.具有動(dòng)作仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在動(dòng)作仿真技術(shù)的應(yīng)用中，首先，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等手段，使用傳感器和攝像頭等設(shè)備采集教師的動(dòng)作、面部表情等特征數(shù)據(jù)；其次，使用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)等，基于采集的數(shù)據(jù)，打造仿真數(shù)智人動(dòng)作模型，基于人工智能模塊生成的虛擬數(shù)智人能夠?qū)W習(xí)教師的行為、動(dòng)作、表情等特征；再次，對(duì)數(shù)智人模型進(jìn)行智能控制，如特征識(shí)別和處理、行為決策和控制等，使虛擬數(shù)智人具備一定的行為能力，可以通過肢體表達(dá)，與師生交互溝通[5]，這一技術(shù)原理反映出教育數(shù)智人高效的非語言表達(dá)能力?？梢哉f，AI數(shù)智平臺(tái)依靠動(dòng)作仿真技術(shù)，基于對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)律及生成機(jī)制的把握，使平臺(tái)結(jié)合大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，使教育數(shù)智人具備豐富的肢體動(dòng)作與行為等，從而在各類教學(xué)場(chǎng)景中，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜的教學(xué)場(chǎng)景，輔助完成多元化學(xué)習(xí)任務(wù)，能與師生積極交互。

2.具有微表情合成技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在具體的實(shí)踐應(yīng)用中，需要保障數(shù)智人在場(chǎng)景中的視覺特效。因此，在數(shù)智人的表情制作中，不僅需要考慮表情細(xì)節(jié)特征，還需要模擬微表情變化，讓數(shù)智人有更真實(shí)的表情呈現(xiàn)。在具體制作中，可以結(jié)合3D人臉掃描設(shè)備，完整重塑人臉3D模型，同步采集人臉表情過程，精準(zhǔn)還原人臉的微表情變化，而3D人臉掃描設(shè)備采集到的表情數(shù)據(jù)可作為制作教育數(shù)智人表情的參考。該技術(shù)優(yōu)勢(shì)可提升教育數(shù)智人表情的生動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)與師生自然溝通表達(dá)，營造良好的課堂教學(xué)氛圍。

不僅如此，教育數(shù)智人在具體的應(yīng)用中，還體現(xiàn)出了卓越的語言表達(dá)優(yōu)勢(shì)。AI數(shù)智平臺(tái)通過模擬人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出教育數(shù)智人出色的微表情合成技術(shù)，可以通過互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)支撐，使數(shù)智人能夠精準(zhǔn)表達(dá)相關(guān)詞匯，還能迅速調(diào)整數(shù)智人的表情變化特征，傳遞出情緒變化特點(diǎn)。在智慧微課中，教育數(shù)智人以優(yōu)秀的表達(dá)能力，表述出復(fù)雜問題，提升人機(jī)交互過程中的真實(shí)感、現(xiàn)場(chǎng)感和有效性。

3.具有鏡頭優(yōu)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在智慧微課中，特寫、中景、全景的合理切換，可以突出教學(xué)重點(diǎn)，幫助學(xué)生更深入地理解和感受教育數(shù)智人所傳達(dá)的信息，增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的專注度和記憶效果。比如在鏡頭腳本的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要注重個(gè)性化教學(xué)與多種信息交互，完成自然發(fā)生、聯(lián)系緊密的整體劇情串聯(lián)。教師對(duì)主題情境的可視化整合，可以幫助學(xué)習(xí)者深化知識(shí)理解，更好地解決問題，讓學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展不斷升級(jí)，從而保障智慧教育的連貫性與完整性。由此可知，AI數(shù)智平臺(tái)結(jié)合數(shù)據(jù)庫已有的鏡頭切換視角和分類應(yīng)用實(shí)例，能夠合理運(yùn)鏡、精準(zhǔn)表現(xiàn)劇情走向和文本結(jié)構(gòu)，使智慧微課能更好地傳遞教師潛在的教學(xué)意圖，不僅包括鏡頭特寫或優(yōu)化轉(zhuǎn)場(chǎng)等，還能涵蓋更廣泛的表現(xiàn)形式，如教學(xué)場(chǎng)景中的細(xì)節(jié)刻畫和意象呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭語言的精確表達(dá)，提升語言和非語言表達(dá)效果，實(shí)現(xiàn)更深層次的智慧化教學(xué)。

二、人工智能賦能智慧微課的教學(xué)實(shí)踐

依據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論、視聽教學(xué)理論等，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的研究成果，針對(duì)當(dāng)前教育數(shù)智人在微課教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析可知，教育數(shù)智人是在AI數(shù)智平臺(tái)之上扮演虛擬教師、虛擬學(xué)生、虛擬助教等多元角色，在教育場(chǎng)景中作為師生溝通的紐帶，在一定的劇情串聯(lián)中發(fā)揮情境教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，從而創(chuàng)新知識(shí)傳遞形式，促進(jìn)學(xué)生能力素養(yǎng)提升，這也是智慧教育的重要內(nèi)容。筆者基于上述理論和實(shí)踐思考，為強(qiáng)化AI數(shù)智平臺(tái)對(duì)人工智能技術(shù)的深入應(yīng)用，推進(jìn)教育數(shù)智人在智慧微課的應(yīng)用，在分析學(xué)情與明確方向、內(nèi)容規(guī)劃與素材制作、創(chuàng)設(shè)腳本與細(xì)節(jié)優(yōu)化、數(shù)智選擇與視頻導(dǎo)出、互動(dòng)設(shè)計(jì)與微課優(yōu)化等方面，進(jìn)行具體教學(xué)實(shí)踐。

（一）分析學(xué)情與明確方向

1.進(jìn)行學(xué)情分析。設(shè)計(jì)和制作智慧微課之前，教師首先需要了解學(xué)生的個(gè)性差異、認(rèn)知水平以及對(duì)于微課的觀看習(xí)慣和學(xué)習(xí)偏好，確保制作的智慧微課符合學(xué)生的認(rèn)知特征。當(dāng)前，很多學(xué)校已初步完成智慧校園建設(shè)，信息化水平達(dá)到一定程度。在這樣的情況下，積極推進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，用微課教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生先學(xué)后教，可以有效提高學(xué)生的自主探究能力。在研究準(zhǔn)備階段，筆者采用問卷星在線發(fā)布、回收問卷的形式，分析學(xué)情，此外抽取部分學(xué)生對(duì)話訪談，了解學(xué)生對(duì)于教育數(shù)智人的接受態(tài)度，以有效充實(shí)調(diào)查資料。

2.明確指導(dǎo)方向。教師需要立足課改要求，把握教材內(nèi)容，選擇教學(xué)主題。具體來說，教師應(yīng)深入分析課程特點(diǎn)、課程難度層次、教學(xué)重難點(diǎn)以及智慧微課的知識(shí)技能目標(biāo)和能力素養(yǎng)目標(biāo)，明確智慧微課的指導(dǎo)方向。這樣能為學(xué)生借助數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，為學(xué)生打造融合新內(nèi)容、新問題、新情境的教學(xué)場(chǎng)景。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，教師需要把智慧微課的教學(xué)理念融入微課設(shè)計(jì)，完善教育數(shù)智人的應(yīng)用策略。對(duì)此，筆者圍繞“將教育數(shù)智人融入微課設(shè)計(jì)的相關(guān)思考”，與授課教師談話，為智慧微課的設(shè)計(jì)探索更多思路。

（二）內(nèi)容規(guī)劃與素材制作

在智慧微課的設(shè)計(jì)中，教師需要整體把握素材的選擇與微課內(nèi)容的契合度。教師對(duì)相關(guān)素材的采集、選擇越全面細(xì)致，生成的智慧微課內(nèi)容與教學(xué)主題越貼合。在這一環(huán)節(jié)中，教師應(yīng)對(duì)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)進(jìn)行層級(jí)關(guān)系歸納，明確智慧微課的知識(shí)點(diǎn)范圍，梳理智慧微課的主題脈絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，編輯整合多媒體資源素材，整理出教學(xué)演示文稿、活動(dòng)規(guī)劃、課后檢測(cè)等教學(xué)資源。同時(shí)，教師可以拍攝、視頻剪輯等途徑獲取相關(guān)素材，還可以利用生成式人工智能等大數(shù)據(jù)、大模型的文生圖模型，輸入關(guān)鍵詞得到細(xì)節(jié)更貼近主題的AI繪畫等素材。基于此，筆者從學(xué)生參與度、學(xué)習(xí)興趣等方面比較分析可知，相較于常規(guī)微課，借助生成式人工智能技術(shù)應(yīng)用的智慧微課，在教學(xué)內(nèi)容和素材展示方面，更有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生更好地掌握知識(shí)點(diǎn)。

（三）創(chuàng)設(shè)腳本與細(xì)節(jié)優(yōu)化

大模型的文本生成功能可以輔助教師策劃、制作智慧微課的腳本，以提升內(nèi)容的豐富性和劇情的貼合性。對(duì)于這一點(diǎn)，教師需要在此基礎(chǔ)上，借助人工智能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化學(xué)科的融合，以問題為導(dǎo)向創(chuàng)新理論方法，促使人工智能更好地賦能教育。因此，在智慧微課腳本的制作中，教師需要以人為本，以學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)為中心，做足教學(xué)準(zhǔn)備，做好各種教育資源的統(tǒng)籌調(diào)配、運(yùn)用。具體來說，教師可以將教學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)入AI數(shù)智平臺(tái)，根據(jù)學(xué)習(xí)活動(dòng)規(guī)劃，按照步驟設(shè)置相關(guān)視頻要素，選擇智慧微課的模板與類型、設(shè)定智慧微課的長度與結(jié)構(gòu)、劃分智慧微課的時(shí)間與鏡頭順序等，依次完成步驟。

在智慧微課腳本生成后，教師需要對(duì)文字內(nèi)容細(xì)化調(diào)整，對(duì)分鏡頭優(yōu)化處理，對(duì)個(gè)別素材替換調(diào)配，對(duì)畫面構(gòu)圖合理布局。經(jīng)過導(dǎo)入素材等一系列操作之后，教師依靠AI模型的輔助功能，使腳本迭代優(yōu)化，能夠符合“以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的教學(xué)活動(dòng)流程要求。分析學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋情況可知，智慧微課教學(xué)模式下，通過腳本與細(xì)節(jié)優(yōu)化，學(xué)生的注意力更持久，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性更高，效果更好。

（四）數(shù)智選擇與視頻導(dǎo)出

在智慧微課的進(jìn)階生成環(huán)節(jié)，教師可以根據(jù)教學(xué)場(chǎng)景需要，選擇適合的教育數(shù)智人模型，如講述者、演繹者或知識(shí)主播等不同教育數(shù)智人類型。教師還需要為學(xué)生設(shè)計(jì)教育數(shù)智人選擇環(huán)節(jié)，對(duì)教育數(shù)智人的音色特點(diǎn)、語言風(fēng)格進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，對(duì)語速、走動(dòng)頻率實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)把控。而在視頻導(dǎo)出的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，智慧微課的片頭、片尾、視頻分辨率、格式等具體參數(shù)要滿足教師的日常需要，以確保生成高質(zhì)量智慧微課。再加上問卷星掃碼答題的在線學(xué)習(xí)形式，以及與之匹配的數(shù)據(jù)分析、教學(xué)反饋等數(shù)字化管理優(yōu)勢(shì)，使智慧微課成為教學(xué)評(píng)一體的個(gè)性化、數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)。比如圍繞“社會(huì)中的人工智能”智慧微課掃碼答題，在“知識(shí)與技能”課后檢測(cè)中，根據(jù)學(xué)生的反饋情況可知教學(xué)效果較好。

（五）互動(dòng)設(shè)計(jì)與微課優(yōu)化

AI數(shù)智平臺(tái)生成的智慧微課導(dǎo)出后，教師可以借助視頻剪輯軟件，進(jìn)一步進(jìn)行互動(dòng)設(shè)計(jì)和微課優(yōu)化。由于現(xiàn)有平臺(tái)技術(shù)的有限性，短期內(nèi)并不能實(shí)現(xiàn)多角色互動(dòng)，因此現(xiàn)階段的單一角色講授形式略顯單調(diào)。對(duì)此，教師可以將自身與學(xué)生的多元角色置入微課場(chǎng)景中，與教育數(shù)智人互動(dòng)交流，不僅豐富了智慧微課的呈現(xiàn)，還可以有效引發(fā)學(xué)生思考、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使情境教學(xué)的真實(shí)性、實(shí)踐性與互動(dòng)性價(jià)值最大化。此外，教師需要通過教研組集體備課等活動(dòng)，多次審核智慧微課，包括音樂、字幕等內(nèi)容，保障高質(zhì)量微課生成，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

在“社會(huì)中的人工智能”智慧微課學(xué)習(xí)評(píng)估中，結(jié)合“能力與素養(yǎng)”課后檢測(cè)的研究中，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的信息意識(shí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任三個(gè)維度的總體得分情況優(yōu)于對(duì)照班。以下是筆者借助SPSSAU軟件統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)班總體測(cè)評(píng)結(jié)果，對(duì)比對(duì)照班的情況，如表1所示。

筆者分析表1呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)評(píng)估結(jié)果，在課后檢測(cè)答卷全部完成后，經(jīng)過完整的教學(xué)實(shí)驗(yàn)效果測(cè)評(píng)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)校六年級(jí)8個(gè)班（4個(gè)實(shí)驗(yàn)班和4個(gè)對(duì)照班）的368名學(xué)生的問卷測(cè)評(píng)及訪談前后測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析，對(duì)照班學(xué)生在學(xué)習(xí)評(píng)估表現(xiàn)中沒有顯著變化，而實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的總體得分呈現(xiàn)出穩(wěn)步提升的態(tài)勢(shì)，充分說明引入教育數(shù)智人、運(yùn)用人工智能賦能智慧微課的必要性。由此可見，在情境教學(xué)理念的引領(lǐng)下，將教育數(shù)智人和智慧微課相結(jié)合，有助于打造AI新生態(tài)下融合多種技術(shù)的教育教學(xué)實(shí)踐新范式，能更好地為學(xué)生打造實(shí)現(xiàn)自我成長的個(gè)性化學(xué)習(xí)平臺(tái)，打破課堂與虛擬世界、現(xiàn)實(shí)生活的認(rèn)知和實(shí)踐界限，真正實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、思維進(jìn)階，促使學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升。

綜上所述，隨著AI數(shù)智平臺(tái)技術(shù)的進(jìn)步及其在教育教學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，以教育數(shù)智人為代表的人工智能技術(shù)賦能智慧微課的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯，具有極大的開發(fā)空間。教師需要與時(shí)俱進(jìn)，借助AI大數(shù)據(jù)處理和視頻生成技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生逐步適應(yīng)以教育數(shù)智人為創(chuàng)新點(diǎn)的教學(xué)活動(dòng)模式，提升學(xué)生運(yùn)用所學(xué)解決實(shí)際問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)新能力，進(jìn)一步發(fā)揮教育數(shù)智人在智慧微課應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)作用，實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同育人的人工智能教育新生態(tài)。

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（本文系2023年度甘肅省“十四五”教育科學(xué)規(guī)劃課題“融入虛擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)的小學(xué)圖形化編程教學(xué)策略研究”的研究成果，課題立項(xiàng)號(hào)：GS[2023]GHB0561）

編輯：彭雪亮