素养成长型数智化课堂生态的理论建构与实践路径

/素养成长型数智化课堂生态的理论建构与实践路径【摘要】教育数字化转型、智能化升级正成为加快教育强国建设、深化素养导向课程教学改革、推进大规模课堂变革的新质驱动力。数智技术深度重塑教育教学底层逻辑，加快推动课堂从“知识本位”向“素养本位”转型发展，迫切需要与之相适配的技术融合课堂教学理论为引领。在突破以往课堂研究存在的理想化、单向度、扁平化思维基础上，立足复杂系统视角，扎根中国本土课堂教学实践，融合现代教学理论与学习科学研究成果，以技术赋能课堂教学生态优化为发展理念，提出“素养成长型数智化课堂生态”理论。该理论以学生核心素养发展为根本目标，以技术服务于高质量课堂创生为主线，以“教学关系重构性、课程内容结构化、学习活动高阶化”为内在逻辑，形成本体论、知识观与方法论相统一的“连续谱”实践框架，是技术作为内生性要素的课堂教学理论系统重构，彰显数智时代大规模课堂变革的深层次、系统性、结构化特征，揭示我国主体性教学范式的协同演化规律。基于此，构建“教学评价体系化重塑、教研实践循证化转型、教师发展变革性创新、组织文化整体性建设”四位一体的协同实践路径，以课堂生态新理论与新路径互构性发展为合力，回应“人的整全发展”的教育元命题。【关键词】教育强国；课堂变革；数智化；素养成长型课堂生态

以教育数字化转型与智能化升级推动大规模课堂变革是教育强国背景下课堂理论构建与实践创新的应然选择。[1]当前，世界正迈入以核心素养为目标引领的教育新时代，学生素养培育已成为全球教育发展的共同主张，并深刻影响中国课程教学改革的实践进程——从“素质教育”到“素养育人”，再到面向“教育现代化2035”实现班级授课制环境下的因材施教与个性化教育，课堂教学逐渐走向以学生为中心、服务学生全面发展与个性成长的新阶段。[2]与此同时，以生成式人工智能(GenerativeArtificialIntelligence，以下简称GAI)为代表的新一代信息技术(如ChatGPT、DeepSeek)正成为引领教育教学思维模式、运行机制、场域关系重构的新质驱动力，催生着数智时代“和合共生”的课堂新样态。[3]从技术演进引发社会变迁进而实现教育变革的历史规律可以洞见，仅以“人力之功”难以实现教育教学大规模、高质量发展这一目标。[4]而以数智技术赋能新质生产力来助推大规模课堂变革，正成为深化数智时代基础教育课程教学改革、加速教育强国建设的同济共生线。[5] 然而，已有研究多聚焦技术工具的表层应用，过于强调新技术、新模式的融入而否定以往的教学方式，缺乏对经典理论与多元实践经验的兼容性思维积淀、容涵性本质把握与系统性本质观照。[6]这导致技术赋能课堂教学面临角色认识不清、深度融入泛化、负向效应隐忧的现实桎梏。为此，亟待对已有课堂理论与实践进行理性反观，形成推动现代化课堂变革的新理论、新路径。本研究突破以往课堂理论研究存在的理想化、单向度、扁平化思维，从复杂系统视角出发，以“实践为本、本土为基、体系为方”为切入点，以课堂的“生态优化”取向为着力点，提出“素养成长型数智化课堂生态”(Digital-IntelligentClassroomEcologyforCompetenceDevelopment)理论及协同路径，旨在系统诠释技术作为课堂“内生性要素”赋能教与学的内在机理和实践路向，构建扎根中国本土实践的现代化课堂教学研究学术话语，形成课堂理论与实践路径互构性发展的合力，助力教育强国建设背景下的大规模课堂变革。 一、素养成长型数智化课堂生态理论的核心要义 (一)内涵旨意：技术作为内生性要素的课堂教学理论系统重构 素养成长型数智化课堂生态植根于现代教学理论、学习科学等理论的发展，是扎根于中国本土课堂教学实践并服务于技术赋能课堂教学的生成性理论。其核心在于超越以“知识传递”为核心的多媒体教学理论，系统揭示技术作为内生性要素赋能课堂学习的内在机理，即以支持记忆与理解为起点，驱动教学关系重构与学习发展，催化学习活动设计与学习支持，最终指向(跨)学科概念的深度建构与复杂问题的解决，从而推动课堂实现从“知识传递”到“素养育人”的生态全域发展与整体转型升级。 由此可见，素养成长型数智化课堂生态是一个以学生核心素养发展为根本目标，以师生同向发展为价值指向，以课堂教学“生态优化”为发展理念，以数智技术赋能教与学为内在机理的课堂协同发展复合系统。该理论属于复杂系统视域下课堂教学的发展性范畴，取课堂大规模、高质量改进之意，其本质是技术支持多元教学实践范式协同发展的连续统一体，遵循教育教学变革可生长性、发展性和改进性的基本属性。[7]需要指出的是，教学实践范式是指教育共同体所共享的价值观、理论体系和操作规范的多维结构。[8]由于课堂变革的多维复杂性，目前课堂教学呈现出“教为中心”“变教为学”“学为中心”“素养导向”等多元教学实践范式并存的局面。素养成长型数智化课堂生态理论整合我国主体性教学实践范式，强调以师生同向协同进化作为课堂变革的内在动力，通过整合技术的学科教学知识(TechnologicalPedagogicalContentKnowledge，TPACK)来解构课堂生态中各层级的结构化特征，整体揭示我国主体性教学范式的协同演化规律，推动数智时代大规模课堂变革的有组织、持续性、韧性化发展。 (二)机理揭示：课堂教学变革的深层次、结构化、系统性特征 素养成长型数智化课堂生态理论是对现代化课堂教学创新实践这一复杂客体演化机理进行的解构与重构，系统揭示了课堂教学在变革过程中所呈现的深层次、结构化、系统性等多重规律性特征。 深层次是其目标特征，强调教学内容、教学法与技术的动态耦合，旨在形成结构与价值功能相统一的多元课堂形态，实现数智技术对深度学习的有效赋能，推动学生知识建构与素养生成的一体化。其具体表现为，数智技术推动素养导向教学(如大单元教学、大概念教学、项目化学习)走向极致精准，使“和合共生”课堂新样态成为可能。学生得以在课堂中置身生活情境、体验探究实践、解决复杂问题，历经知识内化、能力迁移、思维创新与情感联结的完整过程，从而实现概念的批判性理解、知识的深层次建构以及素养的螺旋式发展。 结构化是其内在特征，一方面表现为教学关系的重构——推动课堂从“教为中心”向“变教为学”“学为中心”及“和合共生”转变，使数智化课堂生态呈现出进阶连贯性与广泛适用性；另一方面，其体现为教学内容的统整性，通过课程内容结构化推动学生学习经验的结构化[9]，引导学生建立对“学科—知识”“活动—经验”的多维联结，加速课堂学习的网络型意义重建、生态型关系重组、情境性活动重置与生长性素养重构。 系统性是其过程特征，表现为数智技术逐步推动教与学的全流程、全要素重塑，并以“学习活动”为课堂发展的中心指向。教师从注重“有效教学”转向“学习设计”，经由深度教学引导学生达成深度学习。同时，教师致力于如何将学习科学理论有效融入深度学习体验的设计，重视“课前—课中—课后”的贯通性、“教—学—评”的一致性以及“教师—学生—技术”的协同性，充分发挥智能技术和数据科学在任务辅助、思维发展、协同创新、认知增强等方面的作用，即发挥丰富学习环境、支持学习建构、连接课堂内外、建构真实情境以及共享融合智能等功能[10]，推动课堂教学从知识传递向认知建构与认知增强转型。 二、素养成长型数智化课堂生态理论的实践框架 研究从实践框架与内在逻辑两个方面对该理论进行深化：一方面，通过多层次、立体化的框架设计，揭示课堂从知识传递到素养生成的进阶路径；另一方面，从本体论、知识观与方法论三重逻辑出发，阐明教学关系重构、课程内容结构化与学习活动高阶化的协同作用机制，为推进数智时代大规模课堂变革提供学理依据与实践路向。 (一)实践框架：基于数智化课堂生态理论的“连续谱”结构 素养成长型数智化课堂生态理论突破传统还原论方法局限，秉持以“生态优化”为核心的技术赋能课堂教学发展理念，将技术作为驱动课堂进阶演进的内生性因素，并通过整合典型教学实践范式作为主体结构，形成课堂协同发展的“连续谱”实践框架(见图1)。该框架兼容多元现代教学理念、包容多样教学实践范式、适配多层课堂生态位“最近发展区”需求，其整体关联、价值共生、复杂进化的内涵与课堂变革的机理相统一。其具体包括“教为中心奠基知识结构的基础层(LevelA)、变教为学促进学习延展的重组层(LevelB)、学为中心支持意义生成的重构层(LevelC)、和合共生深化素养落地的重塑层(LevelD)”四个课堂生态位层级(LevelA—D)。每一层级不仅体现了教学关系的重构性、课程内容的结构化和学习活动的高阶化，还对应技术整合教学“替代—增强—重构—重塑”的进阶价值性[11]，彰显数智技术在课堂教学中超越“信息呈现”的工具属性，转向“流程优化、认知支持、认知增强”等内生性、结构化育人价值。 图1素养成长型数智化课堂生态理论的“连续谱”实践框架 该框架为现代化课堂进阶发展的复杂本质提供了一个综合性视角(见表1)，积极回应数智时代素养导向的课堂育人要求，也揭示了教学中素养目标的有效落地需要以“变教向学、以学定教”的教学关系转变为前提。在纵向维度上，将课堂生态位按教学关系划分为从“教为中心”到“变教为学”再到“学为中心”的连续谱，并与“和合共生”——全要素协同重塑进行有机联结，最终形成包含“基础层、重组层、重构层、重塑层”的立体化课堂生态。每一层级可外显为教与学所占教学总时间的比例，如“学为中心”课堂生态位的学生学习时间明显多于“教为中心”；并内隐为师生同向发展的深层要义，体现了数智技术对课堂教学要素与结构的逐步渗透。在横向维度上，将每一课堂生态位(教学实践范式)与该层级的核心教学目标以及整合技术的教学要素(教学内容、教学法与技术)进行有机关联，共同指向学习活动有效设计、实施与评价的教学知识系统。由此，横纵一贯形成课堂演进的有机体，彰显了课堂教学从“知识本位”向“素养本位”的课堂转型。 基础层是工业时代标准化的课堂形态，多媒体技术支持的集体学习、知识习得、效率导向及学生的主体性缺失成为课堂变革的批判性起点。重组层则开启网络化时代课堂教学流程解构进程，重视“课前—课中—课后”的贯通性与学习指向性，标志着从“教”到“学”的范式过渡，如翻转课堂通过微课或导学案、助学单将知识传递前置，课堂时间转向学生的知识应用。重构层基于建构主义学习理论，以技术支持课堂教学模式创新为主要特征，强调学科性工具支持学生知识建构，重视以评价量规开展表现性评价，使学生通过自主、合作、探究学习成为主动的意义建构者，其突破性在于实现从“教”到“学”的范式转换。重塑层表征“全要素和合”(教学关系和合、教学评和合、人机主体和合)，以及素养导向的课堂教学价值共生的课堂新样态，注重数据和GAl支持素养导向的教与学方式的有效开展，强调依托概念地图构建大概念体系，培养学生的跨学科素养。 此外，借鉴认知发展的层次互动主义(HierarchicInteractionalism)[12]，可以理解不同课堂生态位如何动态适应“师生共进”的演变。其核心在于师生共生发展寻找到适当的课堂生态位[13]，并与教育理论、整合技术的教学法深度融合以发挥最大效用，以此回应课堂教学高质量发展的多重思维转向，即学习思维从被动式接受思维转向主动式学习思维，课程思维从分立式解构思维转向关系式整合思维，教学思维从点状式分析思维转向整体式系统思维，评价思维从结果式测验思维转向循证式发展思维[14]，注重以师生共进发展为“支点”，撬动大规模课堂变革立体化图景的实现。 (二)内在逻辑：“本体论—知识观—方法论”的辩证统一 从内在逻辑来看，素养成长型数智化课堂生态以师生的主体性和学习的深刻性为基本原则，体现为在本体维度重视教学关系的重构，在知识维度关注课程内容的统整，在方法维度超越传统教学要素结构主义分析范式，强调以学习设计为导向变革学习方式，从而创设高阶化学习活动，实现学生的深度学习，形成课堂进阶发展“本体论—知识观—方法论”三维同在的育人逻辑闭环，推动课堂实现从“知识传递”到“素养生成”的范式转型，回应数智时代“人的整全发展”的教育元命题。 1.教学关系的重构性：以“师生共进”为旨归的本体逻辑 “本体”是把握事物普遍性和内在规律的根本途径。[15]在关系本体论视域下，教学关系从根本上决定了课堂教学的存在及本质[16]，在课堂变革中具有原理性、基础性意义。从其本质规定性来看，素养成长型数智化课堂生态强调教与学关系的辩证统一。但从课堂教学关系的发展历程来看，传统课堂“先教后学、以教为主”的教学关系虽历经“教师主导主体论”“学生主体论”“师生双主体论”“主体间性”等认识论的演变，[17]但始终未走出“主客对立”的二重性窠臼。为破解这一本体论困境，素养成长型数智化课堂生态从哲学和技术双重视角重构课堂教学关系。其一，基于“机体”哲学的共生存在论[18]和“他者性”哲学的非对称性关系论[19]，该课堂生态理论强调以学生核心素养发展为根本目标，以“师生共进”为课堂发展的本体逻辑，使自身成为涵盖“教为中心、变教为学、学为中心、和合共生”多元关系并存的连续谱。具体来看，“机体”哲学侧重共生互依师生关系间的动态平衡，即教师和学生的内在构成性；而“他者性”哲学超越主客对立的二元论和个人中心主义，强调为他者负责和服务的非对称伦理关系，即教师对学生的责任优先性。据此，素养成长型数智化课堂生态的发展以“学生与教师同向发展(学生学习力与教师教学胜任力)的互构性”为前提，通过课堂教学全要素协同重塑，使课堂真正指向人的全面发展和自由完满，成为师生内生底蕴及主体精神共同成长的“实践场”，复归课堂生态中教学关系求真、向善、趋美的本质特征。其二，技术作为课堂变革的充要条件，为课堂教学全要素协同重塑提供了重要驱动力。这体现在技术为教学关系转变提供动能，使课堂生态空间视域由“二维”拓展至“三维”，如多模态大模型驱动海量学科型工具为教学创新提供全方位支持，数据互联加速素养导向的教学模式走向极致精准。此外，当前GAI技术正以强自主性、认知性、生成性特征重组教学关系[20]，使其从课堂中的客体变为“主体”，推动教学关系从“师—生”二元结构向“师—生—机”三元结构转变，促进课堂追求更高层次的思维提升、情感交流、价值引导与品格培养。[21] 2.课程内容的结构化：以“概念地图”为依托的知识逻辑 课程内容结构化作为素养导向课堂变革的知识逻辑，核心在于重构知识与素养发展的意义联结，指向课堂教学中知识存在形态与组织方式的根本性变革。[22]传统知识观以实体性知识为旨趣，挤压学生知识迁移、运用的空间，容易导致知识建构与素养生成出现断裂。而破解这一症结的关键在于站在“主体人”立场来理解学生知识结构的发生与建构过程，需要转变“知识本位”与“素养本位”的对立观念，建立“知识建构与素养生成一体化”的新知识观。正如“胡塞尔—皮亚杰”(Husser-Piaget)认识论所揭示的“知识与素养生成具有同构性”[23]，素养培育需要知识在学生认知结构中形成具有生命力的意义网络，即通过“我”的思维过程实现知识、思维与素养发展的关联。[24]这要求教学内容突破知识表层符号形态，着眼于“大概念”重组课程内容，以“概念地图”重组知识逻辑，推动课程内容结构化。概念地图一般由概念、观念、案例、本质问题和大概念组成，统筹事实性知识、方法性知识和价值性知识，表现为包含具体概念、核心概念、学科大概念、跨学科大概念逐级抽象的层级网络。[25]教师在以主题单元(大情境、大任务、大问题)为内容载体的课堂教学中，从空间的创生、时间的延展和世界的联结来重构教学的本真意蕴，引导学生历经“具体现象→学科本质→认知图式”的思维进阶，形成具体与抽象协同交错的复杂认知结构[26]，从而释放知识整体性、关联性、发展性的育人潜力。 值得关注的是，GAI正在深度重构概念地图的建构方式与知识生产方式。一方面，GAI可以生成“跨学科大概念—学科大概念—知识模块—知识单元—知识元”不同粒度的知识图谱[27]，助力教师突破学科壁垒，生成跨学科概念地图，提高跨学科教学胜任力。另一方面，GAI通过多模态交互支持学生生成性学习[28]，基于选择、组织、整合生成性学习框架[29]，开展“课前导学启智—课中研学生智—课后固学迁智”的人机共创学习，引导学生在探究、行动、反思的多轮迭代中深化对核心概念和学科本质的理解，从而实现课堂“知识学习”到“思维提升”再到“素养生成”的学习升维。 3.学习活动的高阶化：以“学习设计”为路径的方法逻辑 素养导向的课堂变革加速教学实践从面向教师“有效教学”的“教学设计”向促进学生“深度学习”的“学习设计”(learningdesign，又称designforlearning)转型。“学习设计”始于20世纪90年代[30]，是一种基于学习者的教学设计理念与方法，倡导有效的学习必须建立在学习者的知识、经验、兴趣、动机、元认知等基础之上，其本质是课堂教学要注重学习者的主体性及其经验世界，以学习者为中心开展动态生成的学习活动设计，其设计主体是学习体验，设计形式是学习活动。[31] 这一转向提供了数智时代核心素养落地的方法路向，即以面向深度学习的高阶化学习活动推动知识与素养的教学转化。基于ICAP学习分类理论[32]，学习设计应遵循学习认知参与的进阶规律，即被动性学习(PassiveLearning，P)—主动性学习(ActiveLearning，A)—建构性学习(ConstructiveLearning，C)—交互性学习(InteractiveLearning，I)。具体而言，被动性学习通过教师主导的知识结构化输入建立认知锚点，其设计要求聚焦知识表征的清晰性与问题提出的关联性；主动性学习以任务驱动激发学生自主思考与知识重组，其设计关键在于任务复杂度与学习者认知负荷的动态匹配；建构性学习则超越传统信息加工，通过劣构性问题驱动学生自主建构概念网络，其设计要求为设置引发概念冲突的任务情境以开展探究学习；交互性学习的关键在于构建社会认知网络，借助表现性评价量规、角色分工等学习支架实现社会性知识建构。 数智时代素养导向的课堂变革要求重构学习活动分类以适应当前蓬勃发展的课堂实践创新需求。学习科学中的具身认知理论(EmbodiedCognitionTheory)强调认知、身体、环境的互动是认知发展的核心机制，具有具身性、情境性和生成性特征。[33]基于此，本研究对ICAP框架进行适应性扩展，一是增加“真实性(Authentic，A)学习”，以应对我国新课标对有关实践性、综合性、整体性的学习要求。真实性学习强调依托现实生活世界的真实情境[34]，开展以大概念为锚点、以复杂问题解决为主线、以项目式学习为载体、以数据联通为支撑的教学评一致性实践活动。二是融入“智能生成性(GAI-Generative，G2)学习”，以回应数智时代“人机协同、人机共创”的学习新范式。智能生成性学习强调开展个性化、自我导向与自我调节学习，通过开放性、复杂性任务激发学生与多智能体协同进行意义建构。[35]由此，本研究形成的新学习分类框架(G2A-ICAP)，为数智时代课堂教学提供了一个全面揭示学习本质、促进有效学习的分类框架。这种主动的、建构的、协作的、真实的和生成的学习过程将导向深度学习的发生，促进学习者“认知—身体—环境—技术”的融合交织，让课堂学习真正成为意义创生的生命历程。 三、素养成长型数智化课堂生态理论的实践路径 本研究以素养成长型数智化课堂生态理论为基石，进一步提出“以评价体系为驱动，以循证教研为载体，以变革性教师发展为路径，以组织文化为支撑”的“四位一体”协同路径。该路径旨在通过创新课堂评价体系，形成课堂诊断与优化机制；依托循证教研，推动数据智能与教师智慧深度耦合；基于教师专业发展变革性创新，激活教育主体的转型动能；强化组织文化整体性建设，营造可持续变革的共生环境，以此形成覆盖课堂教学全链路的支撑体系，为数智时代大规模课堂变革提供可落地的闭环支持。 (一)教学评价体系化重塑驱动课堂生态优化 大规模课堂变革旨在促进课堂教学高质量发展。而要实现这一目标，为教师提供精准化的课堂反馈和个性化的改进策略是优化课堂生态的重要驱动力。当前，主流的弗兰德斯互动分析方法(FlandersInteractionAnalysisSystem，FIAS)虽能实现课堂师生行为的量化[36]，却限于低阶行为识别与线性统计逻辑，难以揭示课堂的整体育人价值及动态情境意义，导致评价结果出现“数据丰富而洞见贫乏”的弊端。为此，需要创新课堂评价理论，构建面向素养成长型数智化课堂生态的评价体系，以引领性指标、聚合性指标、关键性指标为分析框架，形成对课堂多维层次特征(行为事件—学习活动—教学生态)的透视。引领性指标聚焦课堂生态层级定位，诊断课堂形态与师生发展的适配性与改进方向；聚合性指标关注教学诸特征的关联网络，解析提问理答、活动设计、情感激发等的耦合机制；关键性指标则依托多模态数据分析提取“有效教学”的结构化特征。最终通过人机协同评价的映射，揭示素养成长型数智化课堂生态优化改进的循证实践需求。 (二)教研实践循证化转型促进课堂生态升级 传统教研存在的决策依据模糊、论证过程薄弱、改进实效不足等困境表现为“研”的本质性缺失[37]，往往停留于经验性、程式化的研讨层面，制约教师实践智慧的生成，进而影响课堂生态的改进升级。随着大数据、人工智能等数智技术的发展，通过引入智能课堂评价系统，传统教研逐渐走向精准化、循证化，一般遵循“问题聚焦(Ask)—获取证据(Access)—评价证据(Appraise)—整合应用(Apply)—效果评估(Assess)”的“5A”实践范式。[38]但目前，循证教研面临“循什么”“如何循”的失焦与失序挑战，须超越传统“5A”循证逻辑，构建面向课堂生态进阶式发展的循证教研模式，形成“理解现代课堂生态→定位目标课堂层级→明确教学问题→适配课堂循证变量→开展多轮课堂循证实践→评估课堂循证效果”的人机协同循证路径，实现证据收集、分析与应用的体系化与协同化发展。这标志着教研范式从经验直觉转为证据导向，催发教师实践性知识的结构化创生，为素养成长型数智化课堂生态的升级与重塑提