AI赋能高阶思维发展的课堂教学实践探索——北京市“全域教研”生化分论坛(生物、AP化学)
4月17日下午，主题为“人工智能赋能高阶思维发展的课堂教学实践”的北京市春季学期“全域教研”活动在我校举行，生物、化学分论坛通过课例展示、专家点评等环节针对AI赋能实验教学开展研讨。活动由生物学科组长刘晓燕老师主持，特邀北京教科院基教研中心副主任乔文军老师、化学教研员李伏刚老师、北京大学汪琼教授与会指导。
方龄老师展示AP化学《测定苯甲酸的电离平衡常数》研究课。在老师的引导下，学生选择不同的实验方法，自主设计实验方案并进行实验操作，测定苯甲酸的电离平衡常数。本节课在课堂学习中引入人工智能工具的使用，学生不仅运用AI工具查询测定苯甲酸电离常数的多种原理，并对其可行性进行研判，还在撰写实验方案后，选用AI工具评价实验方案，并分析AI提出的改进建议的必要性和可行性，在教学实践中发展学生科学探究和模型认知的化学学科核心素养和批判性思维。
冯懿老师带来初二年级生物展示课《利用智能体设计并模拟生态瓶》，课上学生借助教师自行搭建的智能体和模拟实验平台，进行智能评价诊断与方案的模拟运行。学生结合智能体诊断反馈与模拟实验平台反馈的运行数据，不断调整生物配比、环境参数，逐步完成从生态瓶设计方案1.0 到3.0 的迭代优化。本节课深度融合人工智能技术，深化了学生对生态系统结构与稳定条件的理解，助力其科学思维与科学探究的素养发展，引导学生树立生态保护意识并学会辩证看待智能工具。
与会专家对两节课给予了充分肯定，并给出专业指导。李伏刚老师指出，课堂上，AI扮演“隐形教师”的角色，在学生思维过程中存在不足时给予细致提示，支持学生连续提问、验证思考，培养学生主动思考、解决问题的能力。同时，AI为学生提供丰富的学习素材、个性化建议与鼓励，助力学生拓展方法、补充新知识。学生在使用AI过程中主动思考、发展批判性思维。此外，在教学过程中设置开放性问题，AI辅助学生思考和解决问题，有效拓宽学生思维，促进其创造性思维的发展。
乔文军老师首先阐述了好课、好的学科课、好的AI赋能课的特点。他指出，一节好课要回归学科属性，指向素养目标的达成。结合这两节实验课，乔老师提出做题、做实验、做事，指向解决问题，课程的定位要从浅层次应用转向项目式学习设计，教学的价值在于引导学生分析问题、形成思路、提出方案，核心目标在于育人。同时对AI赋能学科教学给出了三个层次的应用：智能搜索、智能分析、智能预测。AI应用要从简单问答走向归因分析、辅助探究，或是让课堂高效以至于更有应用价值地对实际未发生事情的预测，这对教师提出了更高的要求。
汪琼教授对两节课在实施过程中引导学生先想后做、避免AI使用带来的认知懒惰予以充分肯定，并从科学思维的质疑与循证、科学探究规范性、提升学生科学素养等方面给予了指导。提出虽然人工智能可以给学生提供更自由和宽泛的探索空间，让学生探究问题的角度更多样化，但仍然需要向学生强调探究的规范性，如变量的单一性，让学生的探究结果更有序。同时对两节课中有关小组合作学习、探究学习等教法方面存在的问题给出了建议与专业指导。
点评环节后，与会教师进行了充分交流，专家们对老师们提出的问题进行了解答。生物、化学分论坛以两个学科教学中常见且重要的实验教学为切入点，尝试并探讨如何利用AI技术赋能实验教学，从实验方案撰写、评价、开展真实实验之前进行模拟等角度进行了探索。此次活动让与会教师对AI赋能教学中挑战性任务的设计与实施、AI赋能实现课堂的高效、促进学生高阶思维发展等有了新的认识与思考，为后续研究奠定了良好基础。
夜雨聆风
