［摘要］随着人工智能与教育教学的融合不断深入，打造未来课堂成为打通人工智能教育应用"最后一公里"、重塑未来教育形态的核心议题。文章旨在回答"人工智能+"背景下未来课堂发展的新定位和新内涵，以及如何充分发挥人工智能引擎作用创构未来课堂。文章基于"互联网+"到"人工智能+"的技术演进视角，梳理了未来课堂的创构逻辑、体系重构和典型实践，提出未来课堂创构"是何—缘何—依何—如何"的四维底层逻辑，探讨未来课堂七要素升级规律和五层次技术迭代创新，构建未来课堂生态体系及"大循环—中循环—小循环"三级运行机制，并讨论了典型的实践案例，为人工智能时代的未来课堂发展提供理论与实践参考。
［关键词］未来课堂；人工智能+；技术演进；生态体系；运行机制
一、引言
未来课堂是面向未来人才培养，基于新兴技术打造的新型课堂[1]。构建未来课堂是教育变革长期探讨的话题，也是技术飞速发展、社会加速转型、培养新质人才的必然要求。在新一轮科技革命推动下，人工智能成为教育变革的核心驱动力，为未来学习和教学变革提供了新的契机。随着技术战略从"互联网+"走向"人工智能+"，教育数字化发展从连接共享走向推动育人模式的系统性变革[2]。因此，探索人工智能创构未来课堂，实现大规模因材施教，全面提升课堂育人质量[3]，成为打通人工智能教育应用的"最后一公里"[4]。
当前，国外以欧洲的未来课堂实验室（Future Classroom Lab）、新西兰的创新学习环境（Innovative Learning Environments）、美国的未来准备就绪学校（Future Ready Schools）等为代表的未来课堂和未来学校实践项目，主要聚焦未来学习和教学进行学习空间与环境创建，探索技术赋能学习和教学，创新课程和教学模式，促进教师专业发展等研究[5]。在我国，随着教育信息化的推进，深入开展了智慧教室、智慧课堂、未来课堂、融智课堂、生成式课堂等的价值理念革新、内涵特征分析、教学模式构建、环境空间建设和发展演进逻辑[6]等相关研究。纵观已有研究，虽然取得了诸多创新性成果，但仍然未能破解"技之强""技之智"与"人之慧"深度融合的困境[7]，突破智能时代"应然"变革要求和课堂变革"实然"规模化落地的瓶颈[8]，以及如何以变应变[9]等问题。为此，本研究基于"是何—缘何—依何—如何"的逻辑思路，探讨"人工智能+"背景下未来课堂的创构与典型实践。
二、未来课堂创构的底层逻辑
未来课堂面向未来教学和学习，需要从底层逻辑思考其发展问题，探讨其内涵、目标、理论和技术发展转向，形成未来课堂创构的本体逻辑、动因逻辑、理论逻辑和实践逻辑。
（一）内涵维度：从技术赋能环境和活动到课堂生态重构
理清未来课堂的核心内涵是创构未来课堂、把握其发展定位的前提。文献分析表明，学界针对面向未来的课堂形态研究已形成较为丰富的概念表述，依据研究重点的差异可将具有代表性的概念大致归纳为课堂环境改造类、课堂教学融合类、协同生态重构类三种类型。课堂环境改造类研究以智慧教室、智慧学习环境等为代表，主要关注技术进入课堂后对教学环境与资源支持方式的改变，强调通过数字技术和设备突破传统课堂的时空限制，构建更加开放、联通的学习场域。课堂教学融合类研究以智慧课堂、未来课堂等为代表，强调技术赋能课堂育人主阵地，赋能学情分析、课堂互动、即时反馈、精准评价等教学场景，推进新型教学方式变革。协同生态重构类研究以融智课堂、生成式课堂等为代表，强调人机协同、知识共创、意义生成与生态打造，关注教师、学生与人工智能（Artificial Intelligence，AI）之间的互动关系及课堂生态的重塑。综上所述，未来课堂是一个随着教学理论、教学技术、应用模式不断发展而动态演进的概念，研究的重心正从技术支撑环境改造、课堂教学融合应用，转向关注技术赋能课堂生态重构。本研究将人工智能时代的未来课堂界定为基于新兴智能技术打造的课堂教学新生态。具体来说，未来课堂是以生成主义等现代学习理论为指导，利用新一代人工智能技术打造虚实融合的教学环境，重塑课堂教学要素和运行机制，创新人机共生的未来教学模式，有目的、有组织地促进学习者深度学习，发展高阶思维和创新能力。
（二）目标维度：从"人力资本"培育转向更本质的"人类繁荣"
育人目标始终是引导课堂发展方向的核心遵循，是未来课堂发展的根本动因。以标准化、可复制性为特征的工业革命催生了现代学校和教室的初始形态，其核心培育目标是将人塑造成符合社会生产需要的"人力资本"，人的价值被窄化为工具价值[10]。"互联网+"时代，育人目标从生存能力提升转变为实现能力持续发展、提高生活品质等多元需求[11]。"人工智能+"战略为育人目标转向更本质的"人类繁荣"提供了契机。OECD发布《教育促进人类繁荣：概念框架》，教育目标从狭隘的"人力资本"培养，转向更宏大、更本质的"人类繁荣"，培养学生适应性解决问题、伦理判断能力、理解世界、欣赏世界、行动于世界五大素养[12]。WEF发布《新经济技能：解码人类的优势》报告，明确新经济的人类竞争力是"以人为中心的技能""AI、数据与数字技能""绿色与可持续发展技能""贸易与职业技能""商业技能"的协同体系[13]。怀进鹏部长强调，智能时代要让学生怀揣推动社会进步、增进人类福祉的信念与追求，在时代变局和技术演进中主动承担责任[14]。可见，"人工智能+"时代育人目标将发生深刻的价值追求转变，从"为生产而教""为生存而学习"转向"为生活而学""为人类繁荣而学"。
（三）理论维度：从知识建构转向自我驱动的意义生成
现代学习理论是课堂变革的科学指引，是未来课堂的先导性力量和根本依据。"互联网+"时代，联通主义学习理论重新定义了"知识"和"学习"，认为知识存在于由节点与连接构成的网络之中，强调学习不仅要建立与已有节点之间的连接，还要在学习过程中创造新的节点，并与之建立连接，促进知识的生长[15]。进入智能时代，学习主体需转变观念，从根本上重塑对知识与学习的认知。祝智庭提出意义主义学习理论，认为学习是"在不确定性螺旋中不断为自我导航的动态过程"，倡导"学习即变化，变化即意义，教育即促变"，揭示了学习作为复杂系统的涌现特性[16]。Pratschke提出生成主义学习理论，旨在构建与生成式人工智能（Generative Artificial Intelligence，GAI）协同共生的教与学范式，基于将学习视为过程的原则，思考设计个性化、GAI支持的学习体验，重视合作、社区及通过主动学习构建知识和技能[17]。黄荣怀指出，智能时代的知识具有显著的群智性，是人和人工智能通过与所处环境的交互而获得的信息或进行的生成性意义建构。学习者应从"被动接受"转向"自我驱动"，通过主动与同伴、教师以及各类智能体的协同建构活动，来获取知识和技能[18]。因此，未来课堂要以人工智能赋能为核心，促进智慧生成和智能涌现[19]，构建人机协同的未来课堂新生态。
（四）技术维度：从资源工具使用转向更系统化的底层重构
技术作为推进教学变革的关键力量，是驱动课堂走向未来的核心引擎。自实施"互联网+"行动计划以来，技术应用发展历经"十三五"期间推动互联网、大数据等信息技术与教育教学深度融合[20]，到"十四五"期间利用云计算、大数据、人工智能等数字技术，激活数据要素潜能，推进教育数字化转型[21]。进入"十五五"，把握数字化、网络化、智能化发展大势，充分发挥我国数据资源优势，全方位推进数智技术赋能，促进人工智能助力教育模式变革[22]。可见，"人工智能+"与"互联网+"不是替代关系，"互联网+"为"人工智能+"奠定了良好的发展基础，"互联网+""人工智能+""数据要素×"将进一步融合发展[23]，通过打造数据底座、智能底座等新型基础设施，促进教育教学深层次变革。在课堂教学实践中，"人工智能+"致力于课堂生态系统要素升级与关系重构，促进课堂教学工具智能升级和创新应用，形成AI学伴、智能助教、AI教研助手、AI实验助手、学科专用智能体等创新教学应用，深化人机对话式学习、个性化学习、项目化探究学习、精准教学、智能辅导等教学模式，驱动教学数智化转型和教学范式革新，真正实现课堂的底层重构。
三、未来课堂的要素升级
底层逻辑为未来课堂创构提供了方向指引，但要进一步探讨和把握其具体形态，还需对课堂教学系统的构成要素进行分析。李秉德先生提出的教学系统七要素理论，从目的、学生、教师、教学环境、课程、方法、反馈等方面揭示了课堂教学的基本构成[24]，为分析未来课堂的要素升级提供了基础框架。从目的看，实现从注重知识学习到关注学生个性发展的转变，大规模、深层次地落实因材施教，让学生成为适应未来社会需要的人才。从学生看，实现从被动学习到自主建构的角色转变，学生不再是知识的被动接受者，而是成为意义建构主体。从教师看，实现从组织者、指导者向设计者、引导者、促进者转变，与人工智能形成优势互补、协同创生的关系。从教学环境看，线上线下混合空间进一步升级为物理空间、数字空间，构建虚实结合、跨界融合的智能空间。从内容看，实现从优质资源和课程的平台化建设到新型教学资源和智慧课程的多模态、智能化开发。从方法看，在混合式教学、翻转课堂等教学模式基础上，进一步丰富对话、探究、体验、游戏等个性化学习，实现教学方法的多元、适切发展。从评价看，实现从数据化、即时化诊断到伴随式、全过程、个性化反馈的转变，具体见表1。
表1 从"互联网+课堂"到"人工智能+课堂"的要素升级
四、未来课堂的技术迭代
互联网和人工智能作为不同时代的典型技术代表，是推动课堂变革的重要引擎[29]。"互联网+"时代的课堂主要形成了以"云—网—端""云—台—端"为核心的网络化、信息化、智能化平台架构[30]，"人工智能+"时代，利用数智技术和数据要素促进课堂环境迭代升级，构建一体化、数智化未来课堂技术创新体系[7]。未来课堂的技术特征在纵向层级上体现为基础层、数据层、平台层、应用层和交互层，在横向发展上体现为从连接共享向融合共生演进，见表2。
表2 从"互联网+"到"人工智能+"的课堂技术迭代升级
（一）基础层：向融合化数智基础设施演进
基础层是未来课堂技术系统的基础设施，为课堂运行提供技术底座。"互联网+"时代是以网络、计算、存储、硬件设备为核心的信息基础设施，随着人工智能、大数据技术的发展，算力、算法、数据供给不断强化，基础层向数据基础设施、算力基础设施、智能终端等一体化、融合化课堂数智基础设施迭代升级。在课堂算力整合方面，通过推进云边端协同发展，异构AI算力引擎可实现云端大规模算力、边侧低延迟算力和终端轻量算力的统筹管理和智能调度，如集成了AI算力的课堂OPS。在终端智能提升方面，基于芯片升级、AI微能力嵌入、软硬一体化、云端一体化等技术策略，可实现课堂终端智能计算和智能服务能力增强，从而提升课堂智能感知、设施互联、数据互通能力，并为数据层提供实时数据流。
（二）数据层：向多模态高质量数据服务演进
数据层是课堂数据分析和应用的关键，体现数据要素的核心驱动作用。"互联网+"时代主要对课堂教学结构化数据进行数据挖掘、教学分析和学习分析等，人工智能赋能下可实现多模态教学场景和教育知识等结构化和非结构化数据伴随式采集、存储、融合、分析和可视化应用。在多模态高质量教学语料库和数据集建设方面，通过对图像、文本、音视频等多模态数据的标准化集成整合，实现跨模态数据对齐和语义理解，获取不同数据类型之间的内在联系[31]，如构建知识图谱，实现知识的推荐、检索和问答。同时，通过价值数据回流，夯实数据要素基础，并建立严格的安全防护机制，提供更全面、更准确、更可信的教育教学数据支持。在教学数据应用方面，面向教师可提供科学决策、流程分析、行为分析、归因分析等，面向学生可提供学业分析和能力分析，从而实现数据驱动的课堂教学变革和个性化学习。
（三）平台层：向一体化智能集成中枢演进
平台层是课堂技术系统的核心中枢和"智能大脑"，提供课堂教学智能化服务。"互联网+"时代课堂数字化平台主要提供资源、数据、教学、测评等服务，人工智能赋能的课堂智能平台集数据管理、资源管理、大模型调用和应用开发等于一体[32]，提供通用大模型、专业教育大模型及智能体应用服务，支持智能工具调用，切实赋能课堂教学场景。在智能体开发方面，学校可结合校本知识库与工具调用，建成校本教学智能体，支持问答、推荐、对话、内容生成、专家系统、决策系统等。在提供模型服务和应用赋能方面，API接口为上层应用提供便捷调用方式，使各种教育应用场景轻松接入模型服务，还能使用学生知识、能力和素质图谱等公共产品，提高课堂效能和多场景智能化、自动化水平。
（四）应用层：向精准化、个性化应用演进
应用层是课堂场景应用与智能技术深度融合，实现未来课堂教学模式创新。"互联网+"时代基于课堂应用系统实现教学、学习、评价和管理多场景应用，形成了多媒体教学、翻转课堂教学、在线教学等教学模式。人工智能赋能教学全过程、全场景、全要素，实现智能学伴、智能助教等智能教学系统创新，深化精准教学、个性化学习、智能批改、智能辅学等应用，探索项目式、探究式、场景式等课堂教学方式，优化学生学习体验，创新人机协同教学模式，支撑规模教育下的个性化学习，提升课堂育人质效[4]。例如，智能助教在科学课教学中可以通过实时分析学习者的推理过程，动态分析实验假设，提供有针对性的反馈，并引入不可预见的变量或反论点等提供智能化、个性化的学习支持与服务[33]。
（五）交互层：向更高水平的智能互动演进
交互层是课堂信息沟通和交流互动的关键，实现未来课堂多主体高水平交互。"互联网+"时代，课堂交互主要基于易用的用户界面[34]，实现全时空、立体化互动。"人工智能+"背景下，课堂发展为"师—生—机"三元协同教学结构，课堂互动发展为师生交互、生生交互和新型人机交互[7]，交互界面向语音、手势、触摸、视觉甚至脑信号等更自然、直观和高效的实时交互转变[35]。在课堂交互体验提升方面，支持沉浸式和跨空间的协作互动，极大地丰富教学与学习的体验。在课堂交互质量提升方面，融合多模态数据，在语音识别、文本理解、智能问答与交互响应等方面实现更高水平的智能互动[36]，如智能助教可助力辩论模拟、批判性提问和解决问题协作等场景，以创新且变革性的方式促进学生更主动、深入地参与课堂。
五、未来课堂的生态重构
未来课堂是一个多主体、多要素、多维度的动态开放生态系统，其要素之间联系复杂，决定了未来课堂教学生态体系是一个较为复杂的层级结构，需要依据教育生态理论、人机协同理论等对其体系框架和运行机制进行探讨分析。
（一）未来课堂生态体系总体框架
根据教育生态理论，未来课堂作为嵌入更大社会环境中的开放性教育生态系统，需适应社会转型对教育发展的影响和要求[37]，课堂内部生态主体之间、生态主体与生态环境之间应形成良性动态关系，实现课堂内部生态因子之间协同运作[38]。智能时代的未来课堂不是教学要素的机械叠加，而是在智能技术支持下各要素围绕育人目标有序组织、深度耦合，进而形成包容开放、动态生成、协同发展的课堂生态体系。人工智能创构的未来课堂生态体系总体框架如图1所示。
图1 "三级循环"驱动的未来课堂生态体系
未来课堂生态体系的构成包括社会环境、技术支撑、未来课堂教学七要素、课堂智能大脑与课堂运行机制等。其中，社会环境是未来课堂创构与演化的重要外部驱动条件；技术支撑通过工具赋能、服务共享、主体协同等方式为课堂教学各要素提供支持；教学七要素即"目的""教师""学生""教学环境""内容""方法""反馈"，它们在课堂教学运行中各司其职、协同作用，共同支撑课堂生态的有序实施和发展；课堂智能大脑是智能技术嵌入课堂的关键载体，为课堂感知、分析、反馈和调适提供智能支持；课堂运行机制是连接和驱动课堂内外部、协同各个要素的运行逻辑。未来课堂生态运行机制可概括为"大循环—中循环—小循环"三级运行机制，三者层层嵌套、彼此联动，共同推动未来课堂成为开放、生成、交互的教学生态体系。
（二）未来课堂生态体系运行机制
1. 课堂生态大循环：环境驱动机制
大循环是指课堂与外部环境之间的整体循环与持续演进，揭示了外部环境驱动下未来课堂生态生成、演化与更新的运行机制。从系统输入的视角看，社会环境包括社会人才需求、经济发展水平、国家教育战略与文化价值导向等因素，从不同层面驱动着课堂育人方向与价值定位。这些驱动因素主要由"目的"要素承接和转译，转化为课堂教学中具体可落地、可量化的教学目标，并引领教师、学生、内容、方法、反馈等要素运行。同时，技术支撑对课堂系统的嵌入影响，是通过教学环境智能升级和课堂智能大脑的支持，为课堂运行提供条件支撑和发展动力，同时也会影响和推动"目的"要素与其他要素的调整更新。从系统输出和发展的视角看，课堂生态运行所形成的输出，既包含学生发展与人才培养结果，也包括教学过程中的数据、评价与反馈信息。这些输出不仅可以检验课堂"目的"的实现程度与适切性，还可沉淀为教育决策、课程改革、技术迭代的重要依据，成为外部环境的新输入。基于上述过程，未来课堂在外部环境持续驱动下，通过内部转化、结果输出与反馈校准，将零散、孤立的各个课堂要素聚合并引领它们朝着共同的方向运行，推动课堂逐步形成开放有序、系统化的运行状态。
2. 系统调适中循环：反馈迭代机制
中循环是课堂内部各要素依托数据反馈进行调节与迭代形成的动态闭环，揭示了教学系统的调试优化和迭代改进机制。在这一过程中，"反馈"要素是课堂内部运行的关键枢纽，数据则是课堂动态调节的重要依据。具体而言，中循环主要通过"评价—反馈—改进"三个层次展开。在评价层，课堂环境依托数据感知与分析功能，对学生学习状态、教师教学实施、课程内容组织、教学方法适切性以及环境支持状况进行持续诊断，使评价由结果判定转向过程导航与发展追踪；在反馈层，评价结果转化为对课堂各要素的调适信号，作用于教师和学生的行为，以及教学内容的组织、教学方法的选择、课堂环境的支持；在改进层，教师与学生根据反馈信息对教学与学习行为进行及时调整，课程内容得以补充、重组与拓展，教学方法得以优化与适配，课堂环境也据此重新配置支持条件，由此推动课堂进入新一轮运行。通过以上流程，"教师""学生""教学环境""内容""方法""反馈"等要素在持续感知、即时诊断与动态调适中形成有机联动，突破了传统课堂单向推进、结果后置的线性流程，推动教学运行由静态实施转向自适应优化。
3. 主体协同小循环：人机共生机制
小循环是指课堂内部核心主体围绕意义生成所展开的多轮互动与协同共促，揭示了人工智能时代"师—生—机"三元协同的人机共生机制。在课堂教学中，技术不再仅仅是外部赋能工具，而是以课堂智能大脑为核心载体深度赋能教学过程，与"教师""学生"共同构成未来课堂的三元主体协同结构。其中，教师主要承担价值引导、教学设计与决策、情感支持等育人职责，学生通过主动探究、合作学习、多元交互等实现意义建构，课堂智能大脑则依托智能诊断、数据反馈、自适应资源推送和多角色交互等功能，为教与学提供支持。在主体协同过程中，应始终遵循"人在回路"的原则，即以育人目标为导向，课堂智能大脑的参与和输出始终嵌入教师的专业判断、教学调控与价值引导，教师作为连接学生与人工智能系统的关键纽带，人工智能则连接并深化师生互动[39]，共同促进学生发展。三者通过多元协同，共同推动课堂智慧生成，不断完成人类智能与机器智能的循环互补，实现教学过程中个体智慧的互促共生[40]。
六、未来课堂的典型实践
为验证未来课堂运行逻辑在具体教学实践中的实际样态，本研究根据课程相关性、技术融合度、教学过程完整性、师生机协同程度等，选择了八节国家及地方人工智能课程教学公开课课例，从环境驱动、教学调适和主体协同三个层面进行案例分析。
（一）环境驱动：AI课程目标聚焦未来社会人才智能素养培养
随着人工智能持续重构社会生产方式、职业形态与知识结构，未来社会对人才的要求已不再局限于既有知识掌握和单一技能训练，而更加注重创造力、批判性思维、复杂问题解决能力、人机协作能力以及技术伦理意识。基于教学课例分析，AI课程普遍以学生可感知的生活场景和技术应用为切入点，如图像识别、语音交互、智能分类、模型训练等，引导学生在具体任务中理解人工智能的基本原理、应用价值和社会影响。这些课例中的教学目标并未仅仅停留在认识AI、体验AI工具的浅层阶段，而是将智能时代对人才的能力要求转化为课堂中可操作的学习任务与课程目标。在多重环境因素驱动下，AI课程的目标承接了智能时代人才培养的现实诉求，将社会对创新型、复合型、面向未来人才的需求转化为学校教育中的具体育人任务。在课程落地实施过程中，AI课程的目标在内容选择、活动设计和评价方式等方面具体呈现，并进一步引领整个课程体系的建构与实施。
（二）教学调适：AI课程内容优化与教学方法创新
当前AI课程仍处于探索阶段，其实施方式也在持续试验与不断完善之中，需要在教学实践中不断总结经验、生成反馈并迭代优化。分析课例可以发现，AI课程在实施过程中已逐步形成较具代表性的调适路径。在课程内容呈现与资源支持上，数字教材、微课、动态演示工具、虚拟仿真环境、教学智能体等资源共同构成了新型内容支持体系，让课程内容的展示方式从静态呈现转向动态生成。在教学方法上，课堂更多采用项目式、任务式、问题式的教学方式和方法，引导学生在理解、实操、反思与改进中深化学习。平台会实时采集与分析学生学习行为、任务进展、互动情况和学习成果等数据，使师生能够依据反馈及时调整课程内容难度、呈现形式、教学方法、学习路径等。按照"内容优化—方法创新—反馈调适—实践迭代"的实施逻辑，经过多轮实践迭代，可沉淀和归纳出具有可推广性的新型教学模式，促进课程实践经验的持续积累与教学模式的不断优化。
（三）主体协同："师—生—机"协同深度学习和智慧生成
在AI课程教学中，人工智能不仅是教学的内容，也是赋能教学过程的技术支撑，还是以智能教学平台、教学智能体等形态深度参与教学过程的课堂主体之一，与教师、学生共同构成三元协同结构。基于对课例的归纳分析，"师—生—机"协同贯穿情境导入、原理探究、实践操作、成果评价与拓展应用全过程，如图2所示。三者在AI课程教学的不同环节中各有分工又相互促进，教师始终承担方向把控、过程调控、关注学生、价值引导的职责，学生在探究、实践、表达、思辨等学习活动中实现自主建构，AI则通过场景构建、数据分析、过程指导等方式连接并深化师生互动，共同推动学习活动开展和意义生成。
图2 人工智能课程教学中的师生机协同机制
七、结束语
本研究基于"互联网+"到"人工智能+"的技术演进视角，分析了未来课堂创构的底层逻辑、要素升级、技术迭代和生态体系，初步探讨了走向智能时代课堂变革发展的规律和趋势。随着"人工智能+教育"战略全面实施、深化发展，以智能体、移动智能终端、具身智能为代表的新技术快速迭代，正在重塑学习观、知识观、教学观，推动教学、学习、评价场景持续演变，为未来课堂创新发展带来了更多可能。当下，如何面向未来把握人工智能发展的新机遇，还需在课堂生态重塑的视角下，开展人机共教、共学、共生的理论、技术和应用一体化研究，积极探索育人范式深层次变革创新，使得课堂教学真正做到"以变应变"，促进未来课堂生态的持续创新。
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