人工智能如何重塑未来课堂？最近，清华大学国家优秀中小学教师培养计划（以下简称国优计划）学生付立群正进行一项关于智能教学系统MAIC在中小学应用情况的调查。这个由清华大学自主设计的智能教学系统，构建出一个生动的未来学习场景：AI教师随时响应学生疑问，AI同学化身讨论伙伴……生成式人工智能对教育教学的深刻变革，在此变得具体可感。

作为教师教育创新机制改革试点单位，清华大学正依托其顶尖理工科优势，以国优计划为核心载体，系统推进教师教育改革，将科技教育理念与人工智能技术全面融入师资培养全过程，着力破解理工科人才向优秀基础教育教师转型的难题。

打造科技教育与AI融合课程矩阵

学生课堂注意力监测系统、中考体育实心球运动智能训练系统……在清华大学教育学院副教授郭菲开设的“教育大数据与学习行为分析”课上，学生一边学习教育大数据知识和数据挖掘技术，一边自主设计一套面向未来教与学的智能系统。

“人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术，加强中小学阶段的科技教育与AI教育是全球共识，而当前我国能胜任这两种教学的中小学教师还存在较大缺口。”清华大学教育学院副院长李锋亮表示，将科技教育与AI理念及技术系统性地融入师资培养体系，是关乎国家未来人才竞争力的战略选择，具有极强的紧迫性。

为此，清华大学将教师教育纳入“双一流”建设全局，成立分管副校长牵头的专项领导小组，联动研究生院、校团委、学生职业发展指导中心等多部门及18个理工科院系，定期研判试点难题；组建30余人的专家培养委员会，涵盖科技教育领域国家级教学名师、教育学科教授及清华附中、清华附小一线特级教师，为学生提供高水平的专业指导。

在课程建设上，学校构建了科技教育与AI深度融合的课程矩阵，将相关课程纳入教师教育必修课组，同步开设“未来教育与学习前沿”“未来教育与学习评价”等交叉创新选修课，形成“必修+选修+实践”模块化结构。

同时，以“教育形势与政策”课程为载体，教育学院邀请国际学者围绕“生成式AI与科技教育融合”开展专题讲座与短期课程，拓宽学生国际视野。

课程内容注重实践导向

一把复合弓的背后有着怎样的科学原理？在清华大学航天航空学院教授高云峰开设的“科学教育教具的设计与制作”这门课上，学生以木板为原材料，利用激光切割机、CAD制图软件等工具，完成了一把弓身与轮组相结合的现代复合弓。在高云峰的指导下，学生们还开发了电磁感应箱等多样化的科学教具。

“这些教具的设计融合了力学、材料学、电磁学等多学科知识，学生在设计过程中加深了对科学原理的理解，也锻炼了工程设计和动手实践能力。”长期投身科普教育的高云峰发现，工程教育是中小学教育体系中的薄弱环节，学生动手实践机会普遍不足。

“在科学技术与工程高度融合的趋势下，学生不能只掌握科学知识，还需要深入了解工程技术方法，鼓励学生动手制作简单的小装置小道具就是很好的切入点。”高云峰说。

围绕国优计划教育实践要求，清华大学教育学院优化教学组织和实践环节，创新教学模式，开展项目式、跨学科主题教学等活动，课程内容注重实践导向，如“人工智能与教育”课程结合生成式AI在课堂教学中的应用场景，指导学生开发智能教学辅助工具；针对基础教育阶段的教学实操能力，开设“教学基本功训练”课程，聘请北京大学、首都师范大学等高校专家授课。

破解跨领域培养难题

2025年，付立群在清华附中高研实验室完成了一学期的教育实践。在实践导师、清华附中信息技术教师白鑫鑫的指导下，她设计了一门“制作输入法”的项目课程，引导学生掌握编程的核心逻辑和简单概率模型设计，最终实现一个能将拼音转化为汉字的程序。

“对于刚接触大语言模型的初中生来说，课程内容有些晦涩，实践导师建议我融入学生身边感兴趣的元素。”于是，她在课程计划中增设制作智能体环节，学生们化身“代码工程师”，尝试打造了辩论智能体，让两个智能体展开辩论，点燃了学生的学习热情。

为系统破解跨学科培养难题，清华构建“三导师制+双班主任制”协同模式，提供个性化指导。“三导师制”为每名学生配备理工科院系专业导师（负责学科知识深化）、教育学院教育学科导师（负责教育理论与方法）、中小学名师实践导师（负责教学实操指导），三类导师共同制定培养计划。“双班主任制”由理论班主任（教育学科教师）与实践班主任（中小学骨干教师）共同管理班级，定期组织主题研讨。

目前，2025届10名国优计划毕业生有4人进入中小学校从事科技教育相关工作。

“下一步，清华大学将继续深化科技教育与人工智能课程建设，探索国优计划拔尖科学教师本研贯通培养，完善从教就业及职业发展支持，弘扬科学家精神与教育家精神，为基础教育输送‘懂专业、会教学、善创新’的高素质师资，为教育强国建设贡献清华力量。”清华大学教育学院院长石中英表示。