【摘要】随着人工智能技术的快速发展，其在教育领域的应用日益广泛。本文聚焦于人工智能支持下互动式课堂教学策略的研究，通过文献综述、案例研究、问卷调查与访谈法探讨了人工智能技术在课堂互动中的应用现状、构建互动教学模式，形成适合我校学生的人工智能互动式课堂教学策略，研究结果表明，人工智能技术能够显著提升课堂互动质量，促进学生的主动学习和全面发展。

【关键词】人工智能；互动式教学；课堂互动；教学策略

一、引言

随着信息技术的飞速发展，人工智能作为新时代的重要技术力量，正逐步融入教育领域。课堂互动作为教育过程中的重要环节，对于提高教学质量和培养学生的综合素质具有重要作用。然而，传统课堂互动模式存在互动形式单一、学生参与度低等问题，难以满足现代教育的要求。因此，探索人工智能支持下互动式课堂教学策略，对于深化教育改革、优化教学策略具有重要意义。

二、文献综述

国内，关于人工智能在教育教学中的应用，余胜泉在论文“人工智能教师的未来角色”1中，将未来人工智能教师的功能与角色分为十二个方面并进行了说明，如人工智能可以成为自动出题和自动批改作业的助教、成为学习障碍的自动诊断与及时反馈的分析师，帮助教师、家长发现学生学习中隐含的问题，并及时给予反馈与解决；又如利用人工智能可以在教学中实现因人而异、因情景而异的个性化智能教学，结合行为数据和认知数据形成知识地图，实现精准的个性化推荐等，还有如利用人工智能作为精准教研中的互动同伴，实现同伴之间教学发现与互助改进。

互动是课堂教学中师生关系的基本行为状态，师生互动是一种特殊的人际互动，指在师生之间发生的一切交互作用和影响。具体地说，“师生互动就是拥有知识的教师和希望获得知识的学生在特定情境中的相互影响、相互作用的不断适应和随时调整的过程。”2

在关于互动式课堂的建立上，高浩等在“浅谈人工智能基础教学改革”关于互动教学方面曾提到“在课堂上针对所学内容对学生进行有针对性的提问与解答，以关键知识点和难度恰当的扩展内容为出发点”“充分利用多媒体课件和网络资源，激发学生对于该门课程的好奇心和学习兴趣”。3安宇在“试论课堂教学中的师生互动与学生创造能力的培养”中，认为课堂讨论是促进师生双向交流、培养学生创造能力的有效教学形式，组织课堂讨论要抓住三个环节，包括教师要设计出富有启发性的问题、学生在教师的指导下读书、研究，教师在讨论中要有意识地引导学生形成对立观点，诱导争论等。4

安晓杰、保艳梅，在“互动式教学模式在实践中的运用”5中对互动教学模式的理论基础、含义以及在课堂实践中具体的实施进行了阐释，但在关于人工智能在互动课堂的建立方面阐释相对较少。

在关于互动式课堂的建立上，国外学者美国学者弗兰德斯在师生互动分类分析体系 （FIAC） 中指出，课堂提问仅仅是师生互动中教师语言的间接影响之一，而绝不是课堂教学中师生互动的全部。

“学者艾雪黎 （Ashley，BJ） 根据社会体系的观点，把师生课堂互动行为分为三种类型：教师中心式、学生中心式和知识中心式。”6“教师中心式”即课堂师生互动行为的目标是把社会文化价值与规范灌输在所有学生的思想观念中，把学生培养成社会所需要的人才。“学生中心式”即课堂师生互动行为的目标是充分发展学生的身心素质，学生处在教学活动的中心，以平等的主体身份与教师互动。“知识中心式”即课堂师生互动行为是建立在强调系统知识 重要性的基础之上的，以有效地传授和获得知识，为学生升入高一级学校或取得更高资格，将来从事理想工作为目标。师生课堂互动行为仅仅是实现目标的手段。

国内学者吴康宁等人根据不同的标准对课堂师生互动类型进行了划分，根据教师行为对象的不同，把课堂师生互动分为师个互动、师组互动、师班互动；根据师生行为的属性把课堂师生互动分为控制—服从型、控制—反控制型、相互磋商型。7学者王家瑾运用系统工程分析方法，构建了课堂师生互动行为类型模型为正向互动和反向互动。正向互动即良好的师生沟通：良好的教学效果；反向互动即不良的师生沟通：不良的教学效果。8

从当前已有研究来看，关于互动式课堂的建立以及人工智能技术在教育领域的应用方面，更多侧重的是互动式课堂理论层面的分析，在人工智能关于教育领域的应用上也更多的是从学生个性的培养精准教研方面进行阐释，从总体上在利用人工智能技术推动互动式课堂建立的研究层面研究相对较少，且层次较浅。

三、研究方法

（一）文献分析法

首先，通过查阅相关文献，了解人工智能在教育领域的应用现状、互动式课堂的教学模式以及两者的结合点。这有助于我们明确研究方向，避免重复劳动。

（二）案例研究法

选取已经成功应用人工智能技术的互动式课堂案例进行深入分析，总结其成功经验和存在的问题，为本研究提供实践支撑。

（三）问卷调查与访谈法

通过问卷调查和访谈的方式，收集教师、学生和家长对互动式课堂的看法和需求，为设计更符合实际需求的互动式课堂提供依据。

四、人工智能支持下互动式课堂教学策略的构建

（一）基于问卷调查的传统课堂互动现状，构建课题开展研究基础

前期通过对学生在传统课堂上的互动现状的问卷调查，形成了本校学生的互动式课堂情况调查报告，得出数据统计，为后期课题的研究与开展打下基础。

调查报告结果显示，在传统课堂互动上，有51.15%的学生知只是在课堂上偶尔回答问题，参与课堂互动，而12.84%和3.07%的学生几乎不参与课堂互动，结果显示，在传统课堂形态下，学生整体上参与课堂互动的频次还比较低，这一方面与学生的性格特征、学习情况有关系，另一方面，也反映出课堂的互动形式，对于学生的吸引度和调动度方面还需提升。

经调查，对于传统的课堂互动参与频次较低的原因，学生们认为有互动形式单一，比较枯燥、互动机会不均等，这些数据说明一方面，大部分同学认为，在传统的课堂互动中，互动形式存在单一和枯燥的问题，另外一方面是互动机会不均等的问题等，这是传统课堂中互动的现状及问题，因此在人工智能支持下寻求新的课堂互动教学模式则显得至关重要。

（二）形成适合我校学生的人工智能互动式课堂教学策略

结合前期的调查情况，依托于智能研修平台，通过深入研究与实践，我们梳理出涵盖课前、课中、课后三个阶段的策略集合。

在课前阶段，利用人工智能分析学生的学习历史数据，为教师提供精准的学生学情分析报告，帮助教师制定更具针对性的教学计划和互动环节设计。

我们每次的课程都会上到两次或三次，在上新的课程之前，我们会对上一节课呈现的数据进行细致分析，尤其侧重在课堂互动方面存在的优缺点，在进行课例研讨之后，为新的课堂教学提供数据支撑，以此类推。课中阶段，我们构建了多样化的互动策略。借助人工智能的实时反馈功能，开展虚拟人物对话，进行智能问答互动、小组知识竞赛等。如在讲解《卖炭翁》一文时，教师融入人工智能互动元素，借助虚拟人物对话的方式开展教学，课堂开始，教师通过多媒体设备展示虚拟人物形象，虚拟人物以生动的语言自我介绍，再通过虚拟人物有感情地朗读课文，让学生在聆听中感受诗歌的韵律和节奏，初步体会诗歌的情感基调，再课中，虚拟人物会提出一些关于诗歌字词解释、句子翻译的基础问题，如“‘伐薪烧炭南山中’的‘薪’是什么意思？”“‘翩翩两骑来是谁？黄衣使者白衫儿’这句话怎么翻译？”鼓励学生积极回答；同时虚拟人物扮演卖炭翁，与学生进行角色扮演对话。例如，虚拟人物（卖炭翁）说：“孩子们呀，我天天在这南山中伐薪烧炭，就盼着能卖个好价钱，可这日子过得太苦啦！”然后引导学生提问，如“您为什么这么辛苦地烧炭呀？”“您遇到过什么困难吗？”通过这种对话方式，让学生更深入地了解卖炭翁的内心世界和人物形象。通过虚拟人物构建历史场景或文学情境，学生能够与角色进行实时对话，打破时空限制。例如，学生可直接向“卖炭翁”提问其生活困境，或与“唐代官吏”辩论社会不公，这种沉浸式互动使学生身临其境感受文本情感，深刻理解人物命运与社会背景，增强学习沉浸感与情境代入感。AI生成的卖炭翁形象与实时对话功能，不仅能够有效调动学生参与讨论人物性格的积极性，也提升了语文教学的趣味性与深度。

小组竞赛式互动根据学生的学习能力和特点进行智能分组，设置与教学内容紧密相关的竞赛任务，激发学生的竞争意识和团队合作精神，如在《集体生活邀请我》一课中，教师通过人工智能技术搭建线上竞赛平台，进行题目展示、学生答题、实时计分、排名显示，每个小组轮流答题，题目类型包括选择题、判断题和简答题，涵盖《集体生活邀请我》的基础知识点，例如，“集体的联结度越高，个体感知到的集体温暖就（ ）A. 越多 B. 越少 C. 不变”。小组讨论后，由组长或指定成员在平台上提交答案。学生答题结束后，教师利用智能竞赛平台即时显示各小组的答题情况，并对答案进行详细解析。对于回答正确的小组，按照规则给予相应积分；对于回答错误的小组，分析错误原因，引导学生进一步理解知识点，教师还通过在平台上设置答题时间限制，增强竞赛的紧张感和趣味性。同时，利用自然语言处理技术，对学生的回答进行初步分析，判断其正确性和完整性，这样也能够为教师评分提供参考。通过这样的互动方式，既能够营造紧张刺激的竞赛氛围，同时也增强了课堂的互动性与趣味性，同时结合小组互评和教师总结，帮助学生从多角度巩固知识，避免浅层学习，即时反馈深化知识理解。

课后阶段，我们形成基于人工智能的个性化辅导和巩固策略。通过分析学生在课堂上的表现和作业完成情况，为学生提供个性化的学习建议和拓展资源。同时，利用智能辅导系统为学生进行一对一的答疑解惑，帮助学生巩固所学知识。

3.借用平台进行数据收集与分析，建立完善的学生学习数据收集与分析体系

其中涵盖了教师教学行为分布、课堂学情数据、师生行为分析、S-T曲线教学模型分析等多个维度。通过智能教学平台和学习终端设备，实时采集学生的学习数据，并利用大数据分析技术进行深入挖掘。例如，分析学生在不同知识点上的学习时长和互动频率，找出学生学习的难点和薄弱环节，评估教学效果的动态变化。

以语文学科组《卖炭翁》一课为例，基于中央电化教育馆智能研修平台AI数据报告，第一次授课时，系统评价为“偏对话型特征的混合型”课堂，其中，教师行为占有率Rt值为41%和37%，通常新课的Rt在0.35～0.6之间，既保证老师指导作用，也保证学生的学习主体地位，由此可以看到两堂课的时间安排合理。学生行为占有率St值第一次为59%，第二次为63%，可以看到，在对第一次数据的分析基础上，教师在教学设计和教学策略上发生了明显的进步和变化，使得学生的互动行为在两次课堂上逐步提升。教师行为占有率Rt值由41%降低到37%，学生行为占有率St值由59%增加到63%，师生行为转化率Ch值32%，学生在课堂中的角色更加积极，既保证了学生的主体地位，又有效地发挥了教师的引导作用。

因此在整个课题的实施过程中，我们通过客观全面基于数据分析结果，构建客观全面的教学效果评估模型。该模型综合考虑了学生的学习过程数据和学习结果数据，通过采用多维度指标对教学效果进行量化评估。教师通过及时了解教学中存在的问题，针对性地调整教学策略和方法。当评估结果显示学生在某个知识点上的掌握度较低时，教师会增加该知识点的讲解时间和练习量，或者采用不同的教学方法、课堂互动方式进行强化教学。这种基于数据的教学调整能够显著提升教学质量和教学效果，使教学更加符合了学生的学习需求。

4.课题整体的研究方法与路径

研究过程中，我们遵循“问题提出—理论分析—实践探索—策略构建—效果评估”的研究路径。首先，通过对当前课堂教学中存在问题的分析，提出研究课题。然后，从教育学、心理学、人工智能等多学科角度进行理论分析，为研究提供理论支持。接着，在实际教学环境中开展实践探索，不断尝试和优化人工智能互动式课堂教学的策略和方法。在实践的基础上，构建一套完整的教学策略体系，并通过教学效果评估验证策略体系的有效性和可行性。这种研究路径保证了研究的系统性和科学性，为课题研究的顺利开展提供了保障。同时我们的课题采用了混合研究方法，将定量研究与定性研究相结合，运用大数据分析技术对学生的学习数据进行深入挖掘和分析，深入了解教师和学生对人工智能互动式课堂教学的感受和体验，收集他们的意见和建议。这种混合研究方法能够全面、深入地揭示人工智能互动式课堂教学的规律和特点，为策略体系的构建提供更加科学、可靠的依据。

5.学生参与度与课堂互动积极性显著提高

经过近一年的课题研究与实施过程，通过对学生开展的人工智能支持下互动式课堂教学效果及后测调查问卷分析，可以了解到，有48.57%的学生参与互动的频率相比传统课堂有明显的增加，38.57%的同学略有增加，这说明人工智能支持下互动式课堂教学较为有效的提升了学生参与课堂互动的频率与积极性，但还有11.79%的学生没有变化，1.07%的学生认为略有减少，这些数据说明，仍有部分同学不习惯于人工智能下互动式课堂学习模式，但这也可能与部分同学的性格与学习习惯有关，但是从整体上来看，人工智能互动式课堂还是在较大程度上提高了学生参与课堂互动的频率。

从课堂上使用人工智能工具进行互动学生的参与积极性可以看出，分别有46.79%和36.43%的同学的参与积极性是比较高的，比如在具体的互动式课堂上，我们通过希沃易课堂、Class AI等智能教学助手等，不仅能够使教学形式更加的生动形象，而且也能随时发起提问，让学生通过答题器或移动设备进行抢答、投票等互动，增加课堂的趣味性和参与度。

五、存在问题及展望

本课题的研究核心为人工智能支持下的互动式课堂，因此在整个研究的过程中，依赖于大量教学数据的收集与分析。但课题组在数据处理方面面存在数据收集的渠道和方式不够完善，另一方面，现有的数据分析工具和方法无法充分挖掘数据背后的潜在信息，有时不能较好的根据数据分析结果精准地调整教学策略，为个性化教学提供有力支持，如在学生举手情况统计中，研修平台呈现出的数据与现实的情况存在一定的误差，不能及时全方位的捕捉到学生的课堂互动情况，此外在课堂实际教学中，教师可能需要同时使用多个教学工具，但这些工具之间常常出现数据无法共享、界面切换卡顿等现象。而且，部分智能系统在运行过程中稳定性较差，容易出现死机、数据丢失等问题，打乱教学节奏，降低教学效率。

对此，一方面我们我们要加强对于数据分析与处理能力的提升，如我们定期会进行的通过专业渠道，学习人工智能的数据分析，如“量表评分+AI分析”的集体学习，对如何解读AI数据、对S-T曲线与Rt-Ch（课堂模式）数据案例解读、以及对围绕AIGC（生成式人工智能）的技术特点以及在教学中的应用方法等，同时也要加强不同人工智能教学软件和硬件设备之间的兼容性加强对智能系统的测试和维护，提高其稳定性和可靠性。例如，定期对教学平台进行更新和升级，修复系统漏洞，确保教学过程中不会出现技术故障。

另外，从教师教学的角度看， 教学理念转变滞后传统的教学理念在教师中仍存在，部分教师难以适应人工智能支持下的互动式课堂教学模式。他们习惯于以教师为中心的讲授式教学，在课堂上占据主导地位，忽视了学生的主体地位和个性化需求。在引入人工智能技术后，虽然教学环境发生了变化，但教师的教学观念没有及时转变，仍然按照传统的方式进行教学设计和课堂管理，导致人工智能技术的优势无法得到充分发挥，学生的参与度和积极性不高。

对此，我们要鼓励教师积极探索人工智能与教学融合的新模式和新方法，将互动式课堂教学理念贯穿于教学的全过程。再次，从学生的层面看，部分学生能够快速适应人工智能教学工具的使用，积极参与课堂互动；而一些数字素养较低的学生则在操作智能设备、理解人工智能辅助教学内容等方面存在困难，导致他们在课堂互动中参与度不高，学习效果不佳。此外，在人工智能支持的互动式课堂教学中，学生需要具备较高的学习自主性，能够主动参与课堂讨论、积极完成学习任务。然而，实际教学中发现，部分学生缺乏学习的主动性和自觉性，习惯于被动接受知识，对教师布置的互动学习任务敷衍了事，影响了互动式教学的整体效果。

对此，我们在不断帮助学生提高数字素养水平，使他们能够更好地适应人工智能支持的互动式课堂教学。在课前课中或课后，会对本堂课程使用的人工智能技术进行专门简短的分析，以使学生有所了解，另一个方面我们在教学过程中，在不断注重培养学生的学习自主性。在设计课堂互动环节时，我们会通过设计具有挑战性和趣味性的学习任务，引导学生主动参与课堂互动，同时，通过建立合理的学习激励机制，激发学生的学习动力和积极性。

总之，作为21世纪最具革命性的技术之一，人工智能正在深刻的影响着我们的生活，对于教育教学也具有重要的影响，人工智能数据已介入教学研究。作为一线教师，我们要既要保持教育理性状态，使教育群体具有积极的反思能力。更要树立起问题及课题，教学及研究，成长及成果的意识，通过人工智能数据不断的审视教学、认识教学、完善教学，助力自身专业成长，提升学生的课堂效果。

六、参考文献

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