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生成式人工智能在跨学科项目式学习中的应用研究

摘要：本文在总结生成式人工智能在跨学科项目式学习中发挥的作用的基础上，设计与实施了“蛇口当下与未来”项目，旨在探索如何利用生成式人工智能技术，在跨学科项目式学习中帮助学生解决问题，以提升学生的综合素养和创新能力。结果表明，生成式人工智能能够提高项目式学习效率，为学生带来更加个性化的指导，提高学生的学习动机。

中图分类号：G434文献标识码：A论文编号：1674-2117（2024）21-0049-04

跨学科项目式学习现状与困境

跨学科项目式学习旨在通过解决真实世界的问题促进学生的深度学习和核心素养的发展。这种学习方式强调在解决复杂问题的过程中，综合运用不同学科的知识和技能培养学生的创新思维、批判性思维和团队合作能力。但在一线教学中，跨学科项目式学习的开展阻力重重，出现这一问题的原因如下：

1.项目跨学科难度大

跨学科项目式学习涉及多个学科知识的学习，然而，在项目开展过程中学生无法识别和理解目标概念背后蕴含的特定领域的表征和方法，学生完成项目的难度增大。[2]

2.学习目标细化不足

在跨学科项目式学习中，教师事先设计项目式学习目标，但项目式学习的综合性太强，学生无法在短时间内基于大量的信息和要求细化项目目标。[2]学生在理解和细化项目目标时如果出现困难，必将拖慢项目进度。

3.跨学科对教师提出更高要求

跨学科项目式学习对教师提出了更高的要求，在项目开展过程中若是单一教师，则需要教师具有多学科背景以提供更专业的指导，否则需要多学科教师合作，而多学科教师合作则容易出现项目指导割裂等问题。[3]在跨学科项目式学习中，若教师专业性不足会导致出现项目深度不够、项目成果不显著等问题。

生成式人工智能及其教育应用

生成式人工智能强大的启发性内容生成、理解情景对话、解析程序语言的能力，为其在跨学科项目式学习中提供了广泛应用的可能性。综合而言，在跨学科项目式学习中，它能在以下教学场景中提供支持：①头脑风暴。项目式学习，倡导学生进行创新性构思，学生可以向人工智能提出问题，获取关于该主题的大量信息和观点，从而激发创造性思维，拓展思维广度。②个性化辅导。生成式人工智能通过回答学生提出的问题、解释复杂概念、提供实例等方式，帮助学生更好地理解知识点，填补学生个体在学习中的差异。③项目指导。学生可以向人工智能咨询有关项目的相关问题，包括方法论、文献综述、数据分析等方面的建议，帮助学生更好地完成任务，弥补教师在跨学科项目指导中学科背景缺失的不足。④创作辅助。在以信息科技学科为主的跨学科项目式学习中，学生可以就程序编写、3D打印设计图纸、激光切割图等设计创作等问题寻求人工智能的帮助，降低项目完成的难度，提高项目开展效率。

生成式人工智能在跨学科项目中的应用

生成式人工智能在跨学科项目式学习中承担着重要角色，笔者提出了基于生成式人工智能的项目式学习教学结构，具体如下图所示。下面，以“蛇口当下与未来”项目为例，参照魏羽飞等人提出的跨学科项目式学习的理念[8]，从主题选择与课程整合、团队建设与任务分工、项目实施与方案迭代、成果展示与评价策略四个方面进行介绍。

1.主题选择与课程整合

（1）主题选择

在选择主题时，教师可以先进行市场调研，了解学生的兴趣、社会热点以及与新课标相关的重要议题。[8]“蛇口当下与未来”是一个基于深圳蛇口地域文化，以“未来城市”为主题展开的跨学科项目式学习课程，通过认识蛇口历史发展、城市形态、自然环境、人文环境等，让学生像设计师和工程师一样，从城市规划、社区生活、自然环境、工业区发展和城市地标性建筑等方面出发，围绕一个可持续发展的议题如“电能驱动的城市”，思考未来蛇口的城市特色。该主题兼顾了广度和深度，能够贯穿多个学科领域，同时也需要足够深入，以确保学生有足够的深度学习空间。

（2）课程整合

2.团队建设与任务分工

学生具有不同的兴趣和技能，在团队建设时应考虑将具有不同专长的学生组成一个多元化的团队，本案例加入生成式人工智能，教师引导学生将人工智能作为团队合作的伙伴和辅导者。例如，学生可以从不同角度对蛇口进行调研，最后汇总为蛇口的介绍，确保每位学生都在项目中有所贡献，同时每位学生又可以与人工智能协作，讨论调研结果。

3.项目实施与方案迭代

（1）项目实施

“蛇口当下与未来”项目分为了解蛇口、调查电能技术、设计未来城市、制作城市模型四个环节。

了解蛇口指了解蛇口的自然人文等，驱动性问题包括“蛇口的地理样貌是怎样的”“蛇口的历史文化是什么”等，其中涉及地理、历史等学科。在此环节，教师引导学生采用“关键词表达”和“信息修正”的方式与人工智能对话。在这个环节中，生成式人工智能发挥了信息有哪些信誉好的足球投注网站和整合的作用，帮助学生快速整理蛇口的自然与人文信息。

调查电能技术指从可再生能源利用、智能电网系统、能源储存技术、