生成式人工智能优化备课需重塑四大思维框架
人工智能推动教育进步的关键在哪里？显然不是单纯协助师生快速处理教学中的具体难题，而是教导学生掌握解决问题的能力。要实现这一赋能目标，必须让人工智能同时支持教学与学习，并促进两者深度融合。人工智能辅助教学的一个重要方向，是运用其技术优化教师常规备课，引导课堂教学科学运行。当前备课过程中，普遍存在教师耗费大量精力却难以深入把握课程精髓、高效融合教学资源的“投入大产出小”困境。生成式人工智能（简称“GenAI”）的出现，凭借其“高效语义处理与多模态信息整合”的技术优势，为解决备课“高耗低效”难题带来契机。然而，GenAI是“强则更强、弱则更弱”的工具，要求教师重新构建教学导向、资源解读、教学规划与智能运用等四大逻辑，厘清常规备课“做什么”“怎样做”以及“为何这样做”等根本性问题，才能让GenAI准确完成备课指令、产出优质教学方案，从而克服备课“高耗低效”困境及“目标模糊、内容零散”等问题。
一、重塑教学导向逻辑：知识获取转向能力培养
常规备课的核心任务，是完成课堂教学活动的规划与设计（即制定课堂教学执行方案），以此指导课堂教学活动的实施与运行。而课堂教学方案的制定，受到教师教学导向（指教师持有的教学理念、价值观念及教学行为倾向）的制约。因此，借助GenAI辅助教师常规备课，教师首先需确立正确的教学导向。《义务教育化学课程标准（2022年版）》（简称“初中化学新课标”）指出：化学教学应紧扣发展学生核心素养的核心，深入理解核心素养内涵，科学设定化学教学目标，积极推行科学探究与实践活动，充分体现化学课程的育人功能，落实立德树人根本使命。这样的教学实施指引，其关键在于推行核心素养导向的化学教学，将学生核心素养发展作为课堂追求。因此，善用GenAI助力备课，首要强调教师转变“知识获取”的教学追求、树立“能力培养”的教学导向。即常规备课时，坚持课堂教学促进学生核心素养的理念，科学制定课堂教学实施方案，引导教学从辅助学生掌握知识向推动能力发展的转变。
如何发挥GenAI的特长，助力做好“素养导向教学”的常规备课呢？这就需要教师区分知识获取的教学（即知识中心的教学）与能力发展的教学（即素养导向的教学）。知识中心的教学具有如下特征：①以知识作为教学的起点与终点，体现“源于知识、经由知识、为了教学”的特性；②以讲授为主要教学方式，强调“教为主导”、突出教师主导地位、学生被动接受；③学习后学生获得的是基础知识和解题能力，难以培养自主学习的品质与创新思维；等等。而素养导向的教学，正如《义务教育化学课程标准（2022年版）》所强调：①发挥大概念统领的多维课程内容的能力发展价值，注重基于大概念的构建，整体设计和合理施行单元教学；②强调创设教学情境、设计多样的学习任务，推动学生自主学习和深度思考；③积极推行科学探究与实践活动，引导学生“做中学”“用中学”“创中学”；④引导学生在解决化学问题的同时，掌握学科知识、形成思路与方法、培养科学态度和价值观。
教师只有重塑“知识获取向能力培养”的课堂教学逻辑，日常教学才能从知识中心教学（立足学科、强调知识灌输）转向素养导向教学，注重强化课程育人功能，重视课程内容结构规划和学习方式的变革，以学科大概念、学科思维、学习实践作为发展学生核心素养的突破口。而扎实推行素养导向的教学，需要教师在常规备课时借助GenAI辅助如下几个关键方面：①教学单元主题核心素养发展价值的揭示；②单元课程内容（大概念、核心知识、思路方法、态度责任及学科实践）及其结构化的探究；③单元课程内容的组织展现方式、形成发展逻辑、探究建构过程的分析；④驱动学科实践的教学情境与问题任务的开发；⑤基于表现证据诊断评价素养发展水平的教学评价设计。在此基础上，进一步做好教学方案的规划与优化，确保情境任务线、问题解决线、知识逻辑线和素养发展线紧密结合，确保学生在情境任务驱动下的问题解决过程，有效实现核心知识习得、关键能力发展、学科思维建构、态度责任养成的自然融合，并在结构化构建中发展核心素养。
二、重塑资源解读逻辑：揭示课程内容要素结构
课程标准、学科教材、学生认知经验是极为重要的教学资源，深化对其的研究，是备课的关键工作、提升教学效果的前提。如何开展这些教学资源的分析研究呢？《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》指出：课程内容结构化是学生核心素养形成和发展的重要路径，是推动学生从学科知识向核心素养转化的关键。初中化学新课标进一步强调充分发挥大概念实现知识结构化与素养化功能，提出“构建大概念统领的化学课程内容体系”的课程理念和“积极探索大概念引领的课堂教学改革”的教学建议，并构建了大概念（B)统领的核心知识（C）、基本思路与方法（M）、重要态度（A）、重要实践活动（P）等多维度课程内容的“BCMAP”课程内容体系，描绘了课程内容结构化图景和课堂教学结构化的愿景。因此，GenAl辅助教学重要资源分析的常规备课活动，关键在于揭示课程内容要素的结构关系、学生在新课学习前已达成的课程内容结构化发展水平。下面针对课程标准、学科教材两个方面进行分析。
利用GenAl辅助备课活动中的课程标准分析，首先要让GenAl学习初中化学新课标的“内容要求”栏目，从而准确把握该教学单元的大概念、核心知识、基本思路与方法、重要态度、重要实践活动等多维度课程内容。在此基础上，进一步结合初中化学新课标的“学业要求”和“教学提示”等栏目，准确揭示大概念如何统摄学科核心知识、思路方法与态度责任等方面。最后，还需结合初中化学新课标“教学提示”的栏目，分析实践活动强调从怎样的角度、按照怎样的思考路径开展相关问题任务的解决，从而学习核心知识、发展学科思维、养成科学态度、培育责任担当等。通过这样的课程内容要素的结构分析，有利于强化教师对大概念统领的单元课程内容理解、完善单元课程内容的“BCMAP”结构体系。毫无疑问，强化与完善单元课程内容的上述理解，有利于教学时将大概念的建构、思路方法的形成、态度责任的养成与化学核心知识的学习、科学实践活动的开展有机融合，从而对研制核心素养发展的教学方案奠定良好的基础。
学科教材是学科课程重要的物化形态与文本素材，是实现课程目标的重要载体、实施学科教学的主要资源。加强学科教材这一教学资源的深入分析，不仅能更好地增进课程标准前述方面的理解，而且对如何开展课堂教学提供了可参考借鉴的一种活动支架。知识为本教学的教材分析，侧重在于知识点的梳理和知识逻辑的分析。对于素养导向教学的教材分析，仅仅开展知识梳理与逻辑分析是不够的，需要重塑分析逻辑、实现课程内容的整合理解。即前面课程标准分析基础上，驱动GenAI开展如下工作：①阅读教材文本，梳理学科知识，并根据知识先后顺序，揭示知识间的内在逻辑；②识别教材安排的学习活动（常以栏目呈现），明晰以何情境任务驱动、立足怎样的角度和路径进行分析思考与探究实践，期望学生掌握哪些核心知识、建构怎样的学科思维等；③基于问题解决学习活动的开展，期望学生增进对科学·技术·社会·环境关系的怎样理解，建立怎样的责任担当；④对前述方面进行梳理总结，指引学生建立单元课程内容“BCMAP”的结构化和整体性认识。
三、重塑教学规划逻辑：关注情境任务驱动学习
教学规划是备课的核心环节，其目的是将教学资源分析结果转化清晰、具体的教学目标，并以教学目标指引课堂教学实施方案。在前面的“重塑课堂教学逻辑”中已明确指出：知识为本的教学，注重以教师为中心、强调知识的灌输和技能的训练，忽视学生的自主建构与学习体验，难于有效培育与发展核心素养；素养导向的教学，强调以学生为中心，关注情境任务驱动学习，引导学生在完成任务的过程实现学科知识、思路方法、态度责任等方面的自主构建并达成整合性理解。因此，GenAl辅助教师常规备课，需要重塑“关注情境任务驱动学习”的教学规划逻辑，落实初中化学新课标强调的“有针对性地选择学习情境素材，引导学生从真实的学习情境中发现问题、展开讨论，在解决化学问题的同时，形成和发展认识化学知识的思路与方法，以及科学态度和价值观”的核心素养导向的教学要求。此外，素养导向的教学还强调重视评价的育人功能，准确诊断学生核心素养发展水平，并合理运用评价结果改进教、促进学。
实施素养导向的教学，初中化学新课标不仅强调创设学习情境以发挥其在激发学习兴趣、引发学生思考、助力概念建构等的教学价值，而且强调发挥学习任务以连接核心知识与具体知识、基于认识视角显性化和结构化组成与呈现教学内容等的教学功能。因此，用好GenAl辅助教学规划，就是要在教学目标指引下，利用好GenAI的强大搜索和逻辑推进等功能，创设学习情境、设置学习任务。具体工作和要求为：①基于促进单元课程内容结构化、整合性理解的需要，引导GenAI结合初中化学新课标“教学策略建议”“情境素材建议”等创设适合的“大情境”与“大任务”（单元学习后需要解决的综合性任务）；②根据“大任务”解决的需要，参考教材中的相关栏目，对“大任务”进行分解，形成支撑“大任务”解决的多个支撑性任务；③根据单元知识的逻辑发展、学生学习的认知进阶，规划支撑性学习任务序列，以引导教与学的有序开展，并最终达成统摄性任务的解决。这样的情境任务，对学生的学习具有“目标凸显、活动定向、激疑驱探”等功能。
初中化学新课标指出：核心素养发展是一个学生自主建构的过程。这一过程，需要教师设计多样化学习任务，驱动学生开展高阶思维活动。因此，教师在日常备课活动中，需要在前述设计情境任务基础上，指引GenAl分析学习任务的类型与要求（如概括关联、分析解释、推论预测、方案设计、科学议题决策论证等），进而设计与之相匹配的学习活动（如理解辨析、分类概括、证据推理、模型解释、符号表征、探究实践、价值判断等），导引学生在课堂学习时独立思考、合作学习、总结反思等，从而掌握知识、培育能力、发展思维、建立价值观念等。学习活动的展开，不同的学生将会展现出不同的行为表现与结果。教师必须结合学生课堂学习表现证据，科学诊断学生的素养发展水平。因此，教师在日常教学规划时，还需结合学习任务要求以及化学新课标的“学业要求”，指引GenAI制定各学习任务的评价参考。对于一些开放性、综合性学习任务，还应结合作答要素及其逻辑、行为表现及其水平等制定分层的评价量规，以便课堂教学根据学生的学习行为表现及其结果，科学地开展诊断评价，并为诊断评价后的调整教、改进学提供决策依据。
四、重塑工具运用逻辑——既关注生成又强化评估
KIMI、DeepSeek等许多GenAI工具都具有联网搜索、推理思考等功能，同时拥有强大理解、迅捷反应和全面输出等能力，广泛应用于集体备课等教研活动中。然而，要确保GenAI生成的资源符合教师预期，有赖于合适的提示指令，实现人机有效互动而驱动GenAI有效联网搜索与思考推理。研究者还发现，即便提示指令准确、清晰，因GenAI自身的局限，生成的资源也可能存在陈旧、单一、失真等问题，或者缺乏深度和广度、甚至出现偏差或误导的问题。如果教师过度信任与依赖、不加以分析评估便予以应用，将会带来相关的教学风险。因此，使用GenAI赋能教学规划等备课互动，需要重塑GenAI的应用逻辑——既要关注如何指引GenAI科学运作以生成符合预期的资源，又要分析评估GenAI生成资源的可靠性和价值性，以便进行合理的筛选、调整和优化。显然，备课时只有落实好这两方面的工作，才能充分发挥GenAI的辅助作用，生成准确可靠、有效指引素养导向教学的课堂教学实施方案。
关注GenAI资源生成方面，强调备课时老师们需要开展如下工作：①前置研讨，明确让GenAI执行什么任务及其生成什么资源（即前面的一到三的分析）；②规划工作流程（如图1，本文未深入开展学生认知分析，故用虚线框表示），明晰GenAI按怎样的程序与要求开展工作；③根据工作流程设计指引GenAI运作的提示指令（可利用KIMI的“提示词专家”自动生成）。备课时，将提示指令输入GenAI的对话框，就能指引其按要求开展工作，并能快速地生成课堂教学方案。
对于生成的教学方案，还可以用KIMI、DeepSeek等GenAI来进一步评估优化与更新迭代（提示指令为：你是化学教学设计分析师，请评估优化教学方案。要求如下：1.教学目标是否体现并涵盖课程标准、教材的“内容要求”；2.教学方法及学习活动是否落实课程标准的“教学策略建议”；3.教学过程的“情境素材-问题任务-学习活动-评价参考”一致性如何，能否达成预设的教学目标；4.课堂练习是否覆盖教学重点难点。如果存在问题，请修改并说明理由。）还可利用GenAI自创教学设计分析智能体对教学设计开展评估优化活动。如有研究者创建构建“教学设计智能分析师”智能体，围绕“任务分解与规划、内容存贮与记忆、功能实现与拓展、决策准确与可信”等环节对教学方案进行分析评估，取得不错的效果。此外，前面已经指出，GenAI生成的资源（如课堂教学方案），可能会存在相关方面的问题，因而需要开展核查生成资源的可靠性、论证生成资源的合理性等评估工作。
在日常教研活动中，只有做好三维逻辑的重塑，才能充分发挥生成式人工智能辅助备课活动的作用。通过重塑教材分析逻辑，教师能够更深入地理解教材，揭示课程内容要素结构；通过重塑教学规划逻辑，教师可以设计出更具情境性和任务驱动性的教学方案，激发学生的学习兴趣和主动性；通过重塑智能应用逻辑，教师能够更有效地利用生成式人工智能，结合人机互动进行思考和推理，提升备课的效率和质量。这些努力将有助于优化教学设计，做实素养导向教学，从而更好地培育学生的核心素养，推动教育教学的高质量发展。