迈向未来的AI教学实验

清华大学新闻学院 人工智能学院@新媒沈阳团队2025年3月迈向未来的AI教学实验（该报告为2023-2024团队师生作业集）获取更多PPT资源，请关注“清新研究”二维码团队简介沈阳为清华大学新闻学院/人工智能学院教授、博导，清华大学新闻学院元宇宙文化实验室主任，清华大学新闻学院新媒体研究中心主任。从事多个教学科研领域，包括新闻传播学、计算机科学、信息管理学 、医学。领导学术研究团队近40人。指导AI元宇宙和机器人两个产业团队。团队已有众多大模型产业化和AIGC实施案例，有需要可留言联系。团队坚持：整体主义的跨学科整合力，实证主义的实践导向，社会建构的产学研结合，进步主义的先锋探索精神，科学服务于大众的社会责任。邮箱：124739259@qq.com；微博：@新媒沈阳元宇宙大模型产业化大数据新媒体与网络舆论AI诊疗AI文艺六大研究方向@新媒沈阳该报告为沈阳教授与学生们在“迈向未来的AI教学实验”中，通过科学创见、理论创新、艺术创作、知识创造和数据创能5个主题板块，27个典型案例，系统性地探索人机共生教学模式。AI教育实验作业集体现三大突破性探索：一是以突破常规思想实验为驱动，开拓认知新疆域；二是以跨学科对话重构学习范式，打破传统学科壁垒；三是以能力跃迁为导向，构建面向未来教育新图景。教育实验的核心在于沈阳教授提出的“四能教育”理论框架，揭示在AI赋能下学习者能力的跃进路径：从低能到高能的个性化学习，从单能到多能的跨学科融合，从多能到超能的深度学习，从超能到异能的创新思维模式。在AI教学中，角色产生变化。教师是启发者，AI是赋能者，而学生将成为真正的"认知突围者"。这种三位一体的新型教学关系，为智能时代的教育变革提供了重要范式参考。本作业集收录了我们团队过去两年的工作成果。鉴于当时人工智能技术尚未达到现今的发展水平，以当前视角审视，部分作业或许略显青涩，但均蕴含着独特的创意与趣味性。报告介绍目录AI for Science 科学创见AI for Theory 理论创新用AI自动实施生物医学实验基于AI的文明冲突仿真实验AI分析远程办公的趋势及影响围绕科学议题的智能体在线讨论模拟理论构建学：用AI构建理论框架用AI论证素数位数关系理论用AI构建和实证逆向满足理论基于AI对话的学术灵感激发研究AI分析人机关系及主体性问题AI助力新汉字创造目录AI for Arts 艺术创作AI for Knowledge 知识创造一个美术门外汉的VR创作体验基于“影界”世界观的异维度艺术实验AI分析顶尖人物与普通人的思想AI分析哲学文本微表情的AI分析及应用用AI分析“种草式”消费的用户心理及信任迁移分析AI是否具有幽默感AI分析个体的恋爱关系用AI分析标题的力量目录AI for Data 数据创能用AI研究经济波动与陌生人社交趋势用AI研究双寡头市场的博弈美国总统新闻发布会的AI数据挖掘关于“Met Gala 2024”的舆论数据AI分析AI分析全球电动汽车市场的增长趋势AI分析消费者对VR头盔和智能穿戴设备的接受度AI分析弹幕数据与情感的关系网络热点的舆论传播AI分析教育的基本逻辑和目标价值教育目的传授知识塑造人格培养技能教育的基本逻辑是通过传授知识、培养技能、塑造价值观和促进个人全面发展，来准备个体在社会和职业生活中的有效参与和贡献。教育的目标价值在于促进学习者的认知发展、情感成熟和社会适应，激发创新思维和批判性思考，以及培养终身学习的能力和良好的道德品质，最终促进个人的自我实现与社会的进步和繁荣。AI教育：借势发力 内外兼修➢ AI会把“过程性”的学习体验给消灭➢ 需要把AI的结果当作新的起点➢ 结果过程化，认知外包的创新内源化➢ 用1%的人力撬动99%的AI教育力➢ 从天人合一最终达到天人智一背景：人机课堂 敢想敢做➢ 做没做过的事情，以思想实验驱动认知拓展。➢ 在跨学科对话与多元作业中，重塑学习边界。➢ 以能力升级为路径，开启通向超能的教育想象。传 统 教 育 的战 略 性 调 整教学内容的更新和调整 内容整合与拓展 跨学科内容创建培养目标的战略性调整 技术技能 批判性思维 创新和解决问题的能力教学技术的应用 智能教学系统 虚拟实验室 分析和反馈工具遵循伦理和包容性原则 伦理教育和意识 确保包容性教学环境的优化 技术支持环境 协作友好空间教学方法的创新 基于项目的学习 翻转课堂 协作学习教学主体的角色变化 教师角色 学生角色持续的专业发展和教师支持 教师培训 资源和技术支持③多能到超能深度学习与高阶思维能力提升➢ 通过深度学习和高阶思维能力培养，AI技术用于帮助学习者从具备多种技能状态发展到超高能力状态。➢ AI可以提供高质量的学习资源，引导学习者深入研究特定领域，提高他们的创新能力、批判性思维和解决问题的能力。AI辅助学习与个性化教育➢ 通过个性化教育，AI技术用于帮助学习者从低能力状态迅速提升到高能力状态，即AI根据每个学习者的需求和优势定制教学内容和方法。②单能到多能跨学科学习与综合技能培养➢ 通过跨学科学习和综合技能培养，AI技术用于帮助学习者从具备单一技能状态发展到拥有多个成熟技能。➢ AI可以整合各种领域的知识，为学习者提供更广泛的学习资源，帮助他们掌握多种技能。④超能到异能拓展认知边界与创新思维模式➢ 通过拓展认知边界和创新思维模式，AI技术用于帮助学习者从超高能力状态发展到异能状态。➢ AI可以协助学习者挖掘潜在的认知能力，开发出前所未有的思维方式，以应对未来社会的挑战和变革。AI四能教育0 1040 20 3以AI为基础，旨在帮助人们从低能到高能、单能到多能、多能到超能、超能到异能的教育模式① 低能到高能AI四能教育：能力跃升 认知突围主动深度通过个性化的有效互动和反馈机制，学习体验是主动、深度的，以实现从低能到高能的状态转换和学习兴趣培养。去中心化在这个阶段，大模型作为工具，不仅替换了传统的教学工具，更改变了以教师为中心的知识传递方式。适应性学习通过分析学习者的学习习惯、知识掌握情况和反馈，AI 能够提升教材适应性、定制适合每个学生的学习内容和教学策略。AI 技术用于帮助学习者从低能力状态迅速进入到高能力状态。迅速跃升第一阶段：低能到高能第二阶段：单能到多能 AI 技术用于帮助学习者从具备单一技能状态发展到拥有多种成熟技能。 AI 整合各种领域的知识，为学习者提供更广泛的学习资源，帮助他们掌握多种技能，发展综合性技能。 在这个阶段，学生利用大模型促进协作学习的边界拓展，实现跨学科异构知识的融合、拓展技能知识树、广泛涉猎“人类百科全书”。第三阶段：多能到超能•通过深度学习和高阶思维能力培养，AI 技术用于帮助学习者从具备多种成熟技能状态发展到超高能力状态。•通过提供高质量、专业化的知识体系，引导学习者深入研究特定领域。通过大模型技术的应用，AI 还可以模拟真实世界的复杂问题让学生进行解决。•AI 开始改变教学的本质。更多地专注于学生深度主动参与教学实践，关注学生深度学习和思考能力与跨学科协作思维。最终阶段：超能到异能•这是一个远未来的设想。AI 用于帮助学习者从超能力状态发展到异能状态。前者是建立在人类已有知识体系下的能力获取、满足和提升