摘要：随着智能时代的来临，人类本身的认知能力已无法满足处理海量信息的需求，需借助智能认知工具来拓展人类的认知边界以顺应时代变化。未来课堂教学也将融入智能认知工具，以促进教育发展。智能认知工具的加入，会导致课堂教学结构发生变革，其关键要素变革为教师、学生、教学内容、智能认知工具，形成新的课堂教学结构指导教学实践。在这种教学结构下，由于将智能认知工具所提供的信息转化为内在认知具有挑战性，因此应当利用智能认知工具形成一种以素养发展为核心的深度教学模式，从而促进教育教学发展，培养出更多有助于未来社会发展的新型人才。
关键词：智能认知工具；教学结构；教学模式；核心素养导向的深度教学
随着智能时代的来临，我们的社会经历巨变，从宏观架构到微观生活都将被重塑。一方面，新型人工智能技术正蓬勃发展，深度学习算法、强化学习模型、自然语言处理系统等技术，在数据处理、策略优化、人机交互等方面已展现出远超人类认知能力的强大实力，深刻改变着人类的认知边界与行为模式。另一方面，知识信息正在呈爆炸式增长，然而，人脑受限于自身记忆、注意力与处理速度，仅依靠自身难以很好地甄别、整合和运用海量且复杂的知识信息，以满足社会需求。而人工智能工具所蕴含的内容能够作为人类大脑的延伸，因此，面对这些变化，将人工智能工具作为认知工具用于增强人们的认知能力已经成为必然。[1]在未来的教育教学工作中，应当融入智能认知工具，从而促进人机协同学习，[2]以应对时代的变化。伴随着智能认知工具逐渐纳入课堂教学当中，原本的课堂教学结构以及教学理念也将发生变革，只有把握好这些新的改变，才能够更好地顺应时代变化，利用智能技术赋能教育教学。
我们该如何认识智能认知工具
智能认知工具是指能够支撑人类认知能力拓展的工具。智能认知工具通常包括智能技术、智能装备及智能设备。[3]其作为个体获取外部知识信息的中介，将内部的知识信息网络与外部的知识信息形成新的连接，实现认知能力的延伸。在教育教学中，智能认知工具通过引导学生深度解析知识信息、精准提炼关键要点、推动创新性思维转化，并以科学标准为学生提供客观的学习评估机制，从而提升其认知能力并促进思维发展，其作用体现在支持学生进行问题建模、提供思维支架、实现思维连接、推动思维整合与延展，全面赋能教育教学。
问题建模：打造真实情境与规律认知。智能认知工具可通过生成贴合实际世界的仿真情境，构建科学化的数据环境，让学生通过实验性探索和反馈了解事物间的关系，帮助学生掌握系统性问题解决的方法。通过持续的情境体验，学生能够逐步理解并内化真实问题的内在规律，提升自主解决复杂问题的能力。此外，智能认知工具拥有的机器学习与自适应能力，不仅能够优化与学生的互动体验，还能自主积累并迁移知识模型。
思维支架：个性化的认知支持。通过实时采集学生在学习过程中的数据，智能认知工具能够生成动态的学习者画像，针对学生的认知难点提供多样化的思维支架，包括问题引导支架、概念强化支架和案例分析支架等，并根据学生的学习进度和反馈，动态调整支架的复杂度与内容形式，确保学习支持始终适应学生的能力水平。
思维连接：跨领域信息整合与意义建构。单一领域的知识掌握已无法满足未来人才的需求。智能认知工具通过整合多模态资源（如文本、图像、音频、视频等），激发学生跨领域发现、联系的能力。同时，在面对复杂问题时，为学生提供多维度的解析，从而推动其批判性、综合性思维的发展。这种基于技术赋能的认知网络，既强化了学生的外部信息连接能力，也助力其内部认知网络的组织与优化。
思维整合：构建深度理解与创新思维。智能认知工具的高效反馈与多样化资源支持能够通过跨领域知识整合启发学生从多角度思考，从宏观与微观两个层面洞悉问题，为构建具有实践价值的创新方案提供支持。同时，智能工具通过自身的学习与演化，能够辅助学生实现认知框架的迭代更新，帮助其在多维度上重新定义和解决问题。
思维延展：认知增强驱动的内外网络协同拓展。智能认知工具能够无缝连接海量的外部知识流，为个体的思维发展提供持续支持。通过智能算法的精准分析和实时响应，工具能够快速筛选并推送与学生需求高度契合的知识内容，这种以效率为导向的认知增强机制，赋予了学生跨领域知识整合与迁移的能力。此外，智能认知工具可以模拟复杂的真实情境，帮助学生在动态学习环境中培养前瞻性的认知能力，从而实现思维的深度延展。同时，其具备的团队协作与共享认知功能，还能提升集体智慧在解决复杂问题中的效能。
智能认知工具带来教学结构变革
当前的课堂教学结构主要为“主导—主体”教学结构，包括4个关键要素，分别是教师、学生、教学媒体、教学内容。随着未来智能认知工具逐渐融入课堂教学之中，课堂的教学结构整体仍要遵循“主导—主体”教学结构的要求，即将教师教学与学生学习进行有机融合，但是课堂教学结构的关键要素与要素间的相互作用关系会产生一定的变革。
一方面，是指教学结构要素的作用变革。
教师教学的变革。教师在课堂中仍然要起到一定的主导作用，即组织学生的学习过程，促进学生的知识建构，培育学生的良好情操。在教学设计方面，将知识与真实情境相结合，发展学生的真实情境问题解决能力；在教学活动规划方面，将智能认知工具嵌入到课堂教学活动中，让学生开展具身性、创造性的深度认知活动，实现人机协同教学；在教学评价方面，合理利用智能认知工具设计评价任务，并对学生的学习交互数据进行多维度分析，优化与改进教学行为，实现教学评一体化闭环。
学生学习的变革。学生在课堂中仍然处于主体地位，即对知识信息进行主动建构，成为学习活动、信息加工以及情感体验的主体。智能认知工具能够使学生获取到更加丰富的知识信息，但是其仅能为学生承担检索、计算以及分析等非思维创造性任务。学生在利用智能认知工具提供的内容进行信息加工时，必须明确自身“主心骨”的角色，以高度的自主意识与能动意识进行引导决策、价值判断和意义生成等高阶认知活动。
教学内容的变革。在智能时代，应以真实问题为核心设计教学内容，构建跨学科问题情境，使学生在多样化的学习背景中发展系统思维、批判性思维和创造性思维。教学内容的革新需充分依托智能认知工具的支持，帮助学生快速建立对复杂问题的整体理解，培养学生深层次的认知技能、跨文化视野及全球化思维，从而实现思维能力和核心素养的双重发展。
智能认知工具在课堂中取代教学媒体是必然。智能认知工具不仅具备教学媒体的功能特性，还能够承担部分教师的工作。学生利用智能认知工具的强大功能，可以探索发现数据背后的科学规律，建立出解决问题的模型。智能认知工具在与学生协同解决问题的过程中，也会收集与学生的交互数据，并进行分析与评估，促进其反思与提升，最终实现问题的解决。
另一方面，是指教学结构要素间相互作用关系的变革。
随着智能认知工具融入课堂，课堂教学结构的关键要素变为教师、学生、教学内容、智能认知工具。智能认知工具作为新的关键要素不仅直接变革了其与其他三个要素之间相互作用的关系，也使教师、学生、教学内容之间的关系发生了一定的变革。
智能认知工具与学生之间相互促进。智能认知工具为学生提供了更加先进的自学以及协作学习的平台，通过实时的个性化认知支持，使学生实现自身高阶思维的发展；协同解决问题时，机器自身的学习算法，也在丰富其内在知识信息网络，为学生提供更加精准的交互体验。
教师与智能认知工具协作互补。教师需要结合教学目标将智能认知工具嵌入到合适的教学活动之中；智能认知工具本身具备的强大交互能力，将承担部分教师的教学工作，实现个性化教学支持。此外，也能够为教师的教学设计、教学活动规划以及教学评价提供强有力的帮助。
智能认知工具与教学内容相互依赖。智能认知工具的使用依赖于教学内容；智能认知工具为学生所提供的交互信息需要结合教学内容进行生成；情境化、跨学科、问题化的教学内容需要通过智能认知工具才能得以更好地呈现。
教师与学生仍应保持教学相长。新的教学结构中，教师不仅是学生学习的促进者、指导者，教学活动的组织者与实施者，还应当作为学生使用智能认知工具的规范者。学生通过与教师进行交流获取反馈，不仅能实现自身学习的进步，也能令教师更加了解学生的学习情况，并思考如何改进教学。
学生与教学内容互动共进。在智能认知工具的支持下，学生所能获取到的教学内容远超从前，需要通过更多的内在思考，甄别出可靠的知识信息，并将知识进行连接、整合，在实现深度认知发展的同时促进自身的思维能力发展与核心素养提升。
教师与教学内容相辅相成。教师要为学生筛选、整合各类知识信息，同时挖掘跨学科知识信息间的关联性，并将这些知识进行情境化、问题化、规范化和结构化处理，形成课堂的教学内容，保障这些教学内容不仅能够使学生实现思维与核心素养的双重发展，还能够为智能认知工具提供一定的有效信息支撑。
在智能认知工具的参与下，课堂的教学结构将发生巨大变革，在未来的课堂教学中，教师应充分利用智能认知工具的作用，尊重每名学生的独特性，结合智能认知工具获取学生认知状态，为学生带来最佳的学习体验。
智能认知工具推进核心素养导向的深度教学
智能认知工具本身蕴含着海量的信息，但是如何将这些信息转换为个体的内在认知具备挑战性。因此，在智能时代变革后的课堂教学结构的指导下，应当以智能认知工具为载体推进学生进行深度学习，形成核心素养导向的深度教学模式。
借助智能认知工具推进核心素养导向的深度教学。深度教学的核心要求是要在对知识本身进行深刻理解的基础上，深度参与体验学习过程，增强学生的实际问题解决能力、协作能力以及信息素养，从而实现更深层次的教学目标。在深度教学中，学生需要一直进行思考，基于自己的经验，对知识信息进行加工处理，形成属于自己的假设、推演，甚至获得部分创新性的思想，并通过某种方式对其进行验证，实现深度学习。[4]教师个体的精力难以为每名学生进行深度教学，而智能认知工具能够实时为学生提供思维支架，协助教师实现深度教学。
利用智能认知工具推进核心素养导向的深度教学模式形成。形成核心素养导向的深度教学模式，需要教师进一步优化课堂的教学活动、教学流程设计。教师应当立足于真实存在的宏观情境，从中拆解项目化问题情境，进行课堂教学活动设计，并借助智能认知工具开展教学活动，使学生在项目学习的过程中，通过教师传授、同伴协作以及智能认知工具所提供的知识信息，实现该情境知识的自主探索发现与创生，完成从知识到能力到素养的转化。
利用智能认知工具达成核心素养导向的教学目标。学科能力指标体系包含“学习理解”“应用实践”与“迁移创新”三个进阶的过程，[5]应基于学科能力指标体系，探究具体如何利用智能认知工具优化教学活动设计，形成核心素养导向的教学目标。在智能认知工具的配合下，教师能够依据该学科能力指标体系分阶段设置对应的教学活动，从而在新的课堂教学结构下形成核心素养导向的深度教学模式。在这种教学模式下，学生逐步拓展认知边界，学会如何将所学知识迁移到真实情境，并且与智能认知工具协同探索发现解决路径，实现自身高阶思维的发展，达成教学目标。
在未来，智能认知工具融入课堂已成为必然。借助智能认知工具，教学过程应实现一系列转变，教学重点将从关注知识结论转向重视知识解析，从单纯教授具体概念深入到帮助学生构建知识观念体系，从培养学生的认知能力提升至着重发展学生的综合素养。教学的侧重点也需逐步调整，从碎片化知识传授向整体化、结构化的知识体系构建转变，从以知识结论为核心转向强调学生思维过程的深度参与认知活动以及直观呈现思维过程，从以习题练习为主转变为依托真实问题情境开展教学。
参考文献：
[1][3]余胜泉，汪凡淙.人工智能教育应用的认知外包陷阱及其跨越[J].电化教育研究，2023（12）.
[2]余胜泉，汤筱玙.智能时代的人才培养模式改革与创新[J].开放教育研究，2024（03）.
[4]张建伟，陈琦.简论建构性学习和教学[J].教育研究，1999（05）.
[5]王磊.学科能力构成及其表现研究——基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型[J].教育研究，2016（09）.
责任编辑：徐杨