人工智能赋能智慧微课的教学实践探究

【摘要】在当前人工智能在教育领域广泛应用、赋能数字教育的背景下，人工智能赋能智慧微课成为重要的教学改革和创新内容。尤其伴随着生成式人工智能AIGC日趋成熟，教育数智人成为当下AI数智平台极具代表性的开发和应用热点。基于此，本文通过探讨以教育数智人为代表的人工智能技术在智慧微课中的实践应用，以提升智慧课堂教学效率和教学质量，推动智慧微课相关教学实践创新，为人工智能赋能智慧教育打好基础。

【关键词】人工智能；智慧微课；教育数智人

【中图分类号】G420【文献标志码】A【文章编号】1004—0463（2024）16—0079—05

2024世界数字教育大会指出，人工智能具有塑造认知、拓展认知和转换认知的作用，它对教育领域产生了重要影响，改变了知识的生产方式和传播方式，使知识获取的手段、方法、效率、质量得以升级，使人和人之间的交流可以在虚拟环境下顺畅地进行。未来，在教育教学领域，人工智能带来的教学方式和内容创新将更多地影响教师的教与学生的学，学生可以与虚拟教师实时交互、协作交流，开展个性化学习[1]。而教育数智人正是人工智能赋能教育的时代产物，本文从理论与实践研究两方面对教育数智人在智慧微课中的应用进行探索，通过结合虚拟数智人技术，创新微课构建样态，采用因材施教的教学方法，为学生提供符合认知发展水平且能自主选择的学习形式和内容，从而有效提升学生的学科核心素养[2]，以期为人工智能赋能智慧微课提供更多实践思路。

一、人工智能赋能智慧微课的背景及优势作用

（一）背景分析

数字人研究起源于1989年美国国立医学图书馆建立的“可视人体计划”，数字人也被称为“虚拟人”或“数字虚拟人”，通常是指具有拟人形象且能通过语言表达、互动的高度拟人化的虚拟人物[3]。数字人在当前很多领域得到应用，在教育领域的应用推广中，借助相关技术开展教育教学活动，需要考虑教师、学生和教育媒介之间的多样化因素，如师生交互、教学情境和技术实现等方面。随着技术更迭和时代发展，教育数字人可以发挥其虚拟仿真的特点，使师生的交流活动发生在虚拟场景中，成为激发师生教与学动机的双向催化剂，以此推动人机协同育人的改革。

当前，“线上+线下”的混合学习模式逐步成熟，微课已经在教学一线得到普遍应用并广受师生好评。在课前导学、课中教学和课后辅导等不同的教学阶段，微课都发挥出了提质增效、个性化辅导的显著优势。然而，在具体的微课设计中，有的讲授者由于语言表达、场景选择和内容呈现存在短板和差异，影响微课的教学效果。对此，应用虚拟技术的智慧微课能进一步改善传统PPT和电子白板讲授、教具模型演示、个别学生展示分享的微课现状，可以生成多样化的知识经验学习形式，有效打造学生能力素养提升的平台，为教学提供高质量、智能化、个性化的精准辅助。

具体来说，AI数智平台从“虚拟人”外观的数字化，逐渐深入到行为交互化和思想智能化，真正实现了数字人向数智人的升级。在教育领域，AI数智平台不仅为教育数智人提供支撑，提供基于大数据的广泛知识积累，而且在动作仿真技术、微表情合成技术和镜头优化技术的加持下，带来更多语义思考、情感互通等方向的探索[4]。在此基础上，教育数智人可以为相关微课教学实践提供关键技术支撑，这得益于AI数智平台将线上线下应用场景打通、实现资源共享的“超能力”。

（二）数字化优势

AI数智平台拥有大量的教学资源和数据群，基于平台研发的教育数智人模型制作精良、仿真度高，将其逐步应用于教育领域，能够发挥教育数智人在虚拟场景中的交互优势作用。笔者在此逐一阐述教育数智人在具体教学中的实现原理，分析其在智慧微课中的数字化优势。

1.具有动作仿真技术优势。在动作仿真技术的应用中，首先，通过计算机技术、多媒体技术等手段，使用传感器和摄像头等设备采集教师的动作、面部表情等特征数据；其次，使用计算机图形技术等，基于采集的数据，打造仿真数智人动作模型，基于人工智能模块生成的虚拟数智人能够学习教师的行为、动作、表情等特征；再次，对数智人模型进行智能控制，如特征识别和处理、行为决策和控制等，使虚拟数智人具备一定的行为能力，可以通过肢体表达，与师生交互沟通[5]，这一技术原理反映出教育数智人高效的非语言表达能力。可以说，AI数智平台依靠动作仿真技术，基于对数据规律及生成机制的把握，使平台结合大数据的特点，使教育数智人具备丰富的肢体动作与行为等，从而在各类教学场景中，能够适应各种复杂的教学场景，辅助完成多元化学习任务，能与师生积极交互。

2.具有微表情合成技术优势。在具体的实践应用中，需要保障数智人在场景中的视觉特效。因此，在数智人的表情制作中，不仅需要考虑表情细节特征，还需要模拟微表情变化，让数智人有更真实的表情呈现。在具体制作中，可以结合3D人脸扫描设备，完整重塑人脸3D模型，同步采集人脸表情过程，精准还原人脸的微表情变化，而3D人脸扫描设备采集到的表情数据可作为制作教育数智人表情的参考。该技术优势可提升教育数智人表情的生动性，实现与师生自然沟通表达，营造良好的课堂教学氛围。

不仅如此，教育数智人在具体的应用中，还体现出了卓越的语言表达优势。AI数智平台通过模拟人类的神经网络结构，展现出教育数智人出色的微表情合成技术，可以通过互联网大数据支撑，使数智人能够精准表达相关词汇，还能迅速调整数智人的表情变化特征，传递出情绪变化特点。在智慧微课中，教育数智人以优秀的表达能力，表述出复杂问题，提升人机交互过程中的真实感、现场感和有效性。

3.具有镜头优化技术优势。在智慧微课中，特写、中景、全景的合理切换，可以突出教学重点，帮助学生更深入地理解和感受教育数智人所传达的信息，增强自主学习的专注度和记忆效果。比如在镜头脚本的规划设计中，需要注重个性化教学与多种信息交互，完成自然发生、联系紧密的整体剧情串联。教师对主题情境的可视化整合，可以帮助学习者深化知识理解，更好地解决问题，让学生的认知发展不断升级，从而保障智慧教育的连贯性与完整性。由此可知，AI数智平台结合数据库已有的镜头切换视角和分类应用实例，能够合理运镜、精准表现剧情走向和文本结构，使智慧微课能更好地传递教师潜在的教学意图，不仅包括镜头特写或优化转场等，还能涵盖更广泛的表现形式，如教学场景中的细节刻画和意象呈现，实现对镜头语言的精确表达，提升语言和非语言表达效果，实现更深层次的智慧化教学。

二、人工智能赋能智慧微课的教学实践

依据认知结构理论、视听教学理论等，结合相关领域的研究成果，针对当前教育数智人在微课教学中的应用现状，分析可知，教育数智人是在AI数智平台之上扮演虚拟教师、虚拟学生、虚拟助教等多元角色，在教育场景中作为师生沟通的纽带，在一定的剧情串联中发挥情境教学的优势，从而创新知识传递形式，促进学生能力素养提升，这也是智慧教育的重要内容。笔者基于上述理论和实践思考，为强化AI数智平台对人工智能技术的深入应用，推进教育数智人在智慧微课的应用，在分析学情与明确方向、内容规划与素材制作、创设脚本与细节优化、数智选择与视频导出、互动设计与微课优化等方面，进行具体教学实践。

（一）分析学情与明确方向

1.进行学情分析。设计和制作智慧微课之前，教师首先需要了解学生的个性差异、认知水平以及对于微课的观看习惯和学习偏好，确保制作的智慧微课符合学生的认知特征。当前，很多学校已初步完成智慧校园建设，信息化水平达到一定程度。在这样的情况下，积极推进翻转课堂教学，用微课教学引导学生先学后教，可以有效提高学生的自主探究能力。在研究准备阶段，笔者采用问卷星在线发布、回收问卷的形式，分析学情，此外抽取部分学生对话访谈，了解学生对于教育数智人的接受态度，以有效充实调查资料。

2.明确指导方向。教师需要立足课改要求，把握教材内容，选择教学主题。具体来说，教师应深入分析课程特点、课程难度层次、教学重难点以及智慧微课的知识技能目标和能力素养目标，明确智慧微课的指导方向。这样能为学生借助数字化学习平台学习打好基础，为学生打造融合新内容、新问题、新情境的教学场景。在具体的教学实践中，教师需要把智慧微课的教学理念融入微课设计，完善教育数智人的应用策略。对此，笔者围绕“将教育数智人融入微课设计的相关思考”，与授课教师谈话，为智慧微课的设计探索更多思路。

（二）内容规划与素材制作

在智慧微课的设计中，教师需要整体把握素材的选择与微课内容的契合度。教师对相关素材的采集、选择越全面细致，生成的智慧微课内容与教学主题越贴合。在这一环节中，教师应对教学内容结构进行层级关系归纳，明确智慧微课的知识点范围，梳理智慧微课的主题脉络。在此基础上，编辑整合多媒体资源素材，整理出教学演示文稿、活动规划、课后检测等教学资源。同时，教师可以拍摄、视频剪辑等途径获取相关素材，还可以利用生成式人工智能等大数据、大模型的文生图模型，输入关键词得到细节更贴近主题的AI绘画等素材。基于此，笔者从学生参与度、学习兴趣等方面比较分析可知，相较于常规微课，借助生成式人工智能技术应用的智慧微课，在教学内容和素材展示方面，更有助于激发学生的学习兴趣，促使学生更好地掌握知识点。

（三）创设脚本与细节优化

大模型的文本生成功能可以辅助教师策划、制作智慧微课的脚本，以提升内容的丰富性和剧情的贴合性。对于这一点，教师需要在此基础上，借助人工智能培养学生的创新意识，强化学科的融合，以问题为导向创新理论方法，促使人工智能更好地赋能教育。因此，在智慧微课脚本的制作中，教师需要以人为本，以学生的学习活动为中心，做足教学准备，做好各种教育资源的统筹调配、运用。具体来说，教师可以将教学设计导入AI数智平台，根据学习活动规划，按照步骤设置相关视频要素，选择智慧微课的模板与类型、设定智慧微课的长度与结构、划分智慧微课的时间与镜头顺序等，依次完成步骤。

在智慧微课脚本生成后，教师需要对文字内容细化调整，对分镜头优化处理，对个别素材替换调配，对画面构图合理布局。经过导入素材等一系列操作之后，教师依靠AI模型的辅助功能，使脚本迭代优化，能够符合“以学生为主体、教师为主导”的教学活动流程要求。分析学生的学习反馈情况可知，智慧微课教学模式下，通过脚本与细节优化，学生的注意力更持久，学生的学习积极性更高，效果更好。

（四）数智选择与视频导出

在智慧微课的进阶生成环节，教师可以根据教学场景需要，选择适合的教育数智人模型，如讲述者、演绎者或知识主播等不同教育数智人类型。教师还需要为学生设计教育数智人选择环节，对教育数智人的音色特点、语言风格进行个性化设置，对语速、走动频率实现精准把控。而在视频导出的关键环节，智慧微课的片头、片尾、视频分辨率、格式等具体参数要满足教师的日常需要，以确保生成高质量智慧微课。再加上问卷星扫码答题的在线学习形式，以及与之匹配的数据分析、教学反馈等数字化管理优势，使智慧微课成为教学评一体的个性化、数字化学习平台。比如围绕“社会中的人工智能”智慧微课扫码答题，在“知识与技能”课后检测中，根据学生的反馈情况可知教学效果较好。

（五）互动设计与微课优化

AI数智平台生成的智慧微课导出后，教师可以借助视频剪辑软件，进一步进行互动设计和微课优化。由于现有平台技术的有限性，短期内并不能实现多角色互动，因此现阶段的单一角色讲授形式略显单调。对此，教师可以将自身与学生的多元角色置入微课场景中，与教育数智人互动交流，不仅丰富了智慧微课的呈现，还可以有效引发学生思考、激发学生的学习兴趣，使情境教学的真实性、实践性与互动性价值最大化。此外，教师需要通过教研组集体备课等活动，多次审核智慧微课，包括音乐、字幕等内容，保障高质量微课生成，从而全面培养学生的学科核心素养。

在“社会中的人工智能”智慧微课学习评估中，结合“能力与素养”课后检测的研究中，实验班学生的信息意识、数字化学习与创新、信息社会责任三个维度的总体得分情况优于对照班。以下是笔者借助SPSSAU软件统计分析实验班总体测评结果，对比对照班的情况，如表1所示。

笔者分析表1呈现的学习评估结果，在课后检测答卷全部完成后，经过完整的教学实验效果测评，结合实验校六年级8个班（4个实验班和4个对照班）的368名学生的问卷测评及访谈前后测评数据统计对比分析，对照班学生在学习评估表现中没有显著变化，而实验班学生的总体得分呈现出稳步提升的态势，充分说明引入教育数智人、运用人工智能赋能智慧微课的必要性。由此可见，在情境教学理念的引领下，将教育数智人和智慧微课相结合，有助于打造AI新生态下融合多种技术的教育教学实践新范式，能更好地为学生打造实现自我成长的个性化学习平台，打破课堂与虚拟世界、现实生活的认知和实践界限，真正实现虚实结合、思维进阶，促使学生综合素养的提升。

综上所述，随着AI数智平台技术的进步及其在教育教学领域的广泛应用，以教育数智人为代表的人工智能技术赋能智慧微课的应用优势逐渐凸显，具有极大的开发空间。教师需要与时俱进，借助AI大数据处理和视频生成技术，引导学生逐步适应以教育数智人为创新点的教学活动模式，提升学生运用所学解决实际问题的综合能力，培养学生的发散思维、创新能力，进一步发挥教育数智人在智慧微课应用中的优势作用，实现人机协同育人的人工智能教育新生态。

参考文献

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[4]李洋.从数字人到数智人还有多远[N].中国高新技术产业导报，2023-07-31.

[5]朱宏涛.AI大模型驱动下的教学短视频开发与实践[J].电视技术，2024（05）：82-85.

[6]陈丁雷.基于地方文化资源的开源硬件项目式教学实践与思考——以“大爱滨江”主题为例[J].中国信息技术教育，2022（22）：18-20.

（本文系2023年度甘肃省“十四五”教育科学规划课题“融入虚拟科学实验的小学图形化编程教学策略研究”的研究成果，课题立项号：GS[2023]GHB0561）

编辑：彭雪亮