引言

在人工智能赋能现代教育的时代背景下，生成式人工智能在教育领域的应用与研究已成为新研究潮流。随着《教育强国建设规划纲要（2024-2035年）》提出“打造人工智能教育大模型”，教育智能体作为具备感知、行动、目标导向和自主交互能力的计算机系统，正成为推动教学模式创新的重要载体。智能体（Agent）是指可以感知环境然后采取行动以实现特定目标的计算机系统，具备感知能力、行动能力、目标导向、自主特性和环境交互能力。其“交互性”“适应性”与“沉浸感”的显著优势为教学提供了新路径。与此同时，作为中国园林造园理念的核心实践，叠石技艺融合造型艺术、空间思维与文化意趣，却面临教学材料成本高、学生空间感知工具缺失、教师难以因材施教等现实困境，限制了其美育价值与文化传承效能。尽管国内外已涌现如Khanmigo、ChemCrow、“北大问学”“地理智友”等教育智能体应用案例，该领域研究仍处于初步阶段。因此，本研究以建构主义学习理论为指导，以“叠石技艺”这一课程为研究对象，开发叠石技艺教学智能体并构建叠石技艺课程框架，策划可操作的课程实施规划方案，以解决当前初中美术课程教学里面存在的问题，增进教学成效。

一、智能体概述

作为拥有智能属性的实体，智能体拥有感知环境与自主决策的能力，完成信息处理、逻辑分析、策略制定和任务执行等一连串操作。其关键特性主要呈现于自主运转、同环境交流、动态调适以及群体协同等方面。其进程可划分为三个关键阶段：最初是基于逻辑规则和符号推理的初级阶段，接着是把自然语言理解、图像识别等技术融合起来的中期阶段，如今则步入了依托大语言模型来实现自主智能与群体智能的全新阶段。

教育教学里智能应用的演进是从通用大模型到教育专用大模型，再到教育智能体。教育智能体又称“教学代理”，它是借助生成式人工智能通用大模型开发而成的教育应用程序，是一种掺合了人工智能技术、专为教育特定领域量身设计，旨在辅助教学、促进学生学习的个性化智能软件。通用大模型可依照用户需求智能产出资源素材，帮助人们完成资料检索、语言翻译、文案修改、数据分析等工作，明显提升了工作跟学习效率，但通用大模型的服务呈现出普适性，内容多样却无法深度聚焦，当解答教育教学具体问题之际，一般内容空淡，针对性欠佳。尽管如GPT-4.0以及DeepSeek等模型在内容深度上有显著进步，但它们依然无法完全达到教育领域对精确性和专业性的高要求标准。教育智能体作为在通用大语言模型和专用模型基础上开发的进阶形态，把建构主义理论和差异化教学原则深度纳入交互逻辑，达成教育学、心理学与人工智能技术的结合，在精准赋能教育教学优化方面具备独特优势。

作为智能体这一范畴的重要分支，教育智能体具备与人类相仿的认知能力，囊括思维推导、记忆保存和情感模拟功能。尤为关键的是，教育智能体主要聚焦于处理教育教学过程里面临的实际问题，采用教育智能体，不需要学校和教师自己去训练通用大模型。只要充分利用国家有关部门审查批准的国产大模型，通过简易的设定描述，每位教师都可在短时间内创建一个辅助自己授课的智能体。

二、教育智能体的开发框架

（一）需求分析与智能体架构

智能体作为本研究的核心主体，是借助人工智能技术的教学辅助系统。教师可借助国家有关部门审批核准的国产大模型，创建辅助自己教学的智能体。本文以“扣子”智能体开发平台为例进行说明，展示如何搭建初中美术叠石技艺教育智能体，为初中美术叠石技艺教学的创新与实践给予技术支撑。

依照初中美术教学的实际需求，“叠石技艺”的教学内容既要有文化深度，也需有实践层面要求，传统的教学方式难以满足学习者在审美偏好和动手能力上的个性化需求。教育智能体在这门课程里的创新性应用途径，能利用实时解惑和学习资料推送，激发学生的学习积极性，同时借助对学生作品的智能点评和即时反馈，增进教师的教学成效。智能体还能根据学习者的知识掌握程度智能推送个性化学习任务，符合学生差异化的学习渴望，突破传统课堂时间与空间的约束。

1. 理论指导

在人机互动开展美术教学的情境里，叠石技艺智能体承担着认知引导者的角色，通过营造“最近发展区”提升学生的美术核心素养水平。智能体采用“苏格拉底教学法”，按照学生对叠石技法的实际认知水平，准确规划递进式发问，指导学生凭借自主探究或小组协作解决叠石创作过程中的实际问题，记录学生堆叠操作、构思草图这类过程性数据，精准把握其认知堵点。在理解叠山掇石哲学的同时，提高空间想象、跨学科水平归并等能力，达成技术赋能与文化浸润的双向育人成效。

2. 知识深化

叠石技艺智能体试图突破传统教学里技艺知识碎片化的瓶颈，参考初中美术课程标准及叠石技艺理论研究，借助大语言模型构建“宏观—中观—微观”三级知识图谱，实现技艺知识的结构化、可视化呈现：宏观层整合江南园林叠石的文化核心要素，涵盖文人山水观、所蕴含的哲学内涵及审美体系；中观层聚焦技法体系与教材的相互融合，把选石、堆叠、布局等核心内容予以拆解，并与初中美术教材当中的“设计·应用”“综合·探索”领域产生关联；微观层细化具体技法的操作流程。

3. 学情整合

叠石技艺智能体由三大核心模块协同运作，形成了以“需求感知—任务响应—反馈优化”为流程的教学闭环，适应初中美术课堂多样化场景需求：

• 任务分配智能体：功能：基于学生课前测试数据（《叠石技法前测问卷》）与课堂交互情况，识别认知层级，实施差异化任务推送。应用场景：对新手阶段的学生推送“跟做式”任务；向高阶学生发布“主题创作”相关任务。
• 答疑解惑智能体：功能：用图文交互、语音解疑、案例类比等途径，即时解答学生进行叠石操作时的具体问题，挑出学生问题里的关键词，从知识库中匹配对应的知识点。多模态解答：文字解答借比喻简化复杂的专业术语；图片展示推送类似问题正确操作跟错误操作的对比图。
• 诊断评价智能体：功能：结合图像识别技术对学生的实体作品或虚拟方案展开分析，然后借助自然语言处理（NLP）产出评价报告，针对“技法准确性”“文化表达”“创新思维”三个维度提供改进方案。

4. 系统优化

智能体采用设计相匹配的极简按钮，快捷触发学习任务，添加园林元素，为促成整体功能的协调并顺应新学情，叠石技艺智能体在经过机器自测评、教育专家评价和学生评价后，依托多维反馈数据进行进一步的优化与调整。

（二）流程编排与功能模块设计

1. 人设与回复逻辑

配置智能体的第一步就是编写提示词，也就是智能体的人设与回复逻辑。智能体的人设及回复逻辑给智能体基本人设下了定义，此人设会不断影响智能体在全部会话中的回复成效。于人设和回复逻辑里指定模型的角色、设计回复的言语风格、限制模型的回答界限，让对话更贴合用户预期。

（1）角色：你是“叠石智能导师”，定位为初中美术叠石技艺教学专家。掌握掇山理论、叠石技法。教学上提供技法分步讲解、作品三维度评价、个性化学习建议。既能扮演“虚拟匠师”演示传统技艺，又能作为“智能学伴”陪练互动。回复需满足以下要求：语言风格：专业术语通俗化，搭配生动比喻。内容边界：仅回答叠石技艺相关问题，包括技法教学、文化解读、虚拟实践指导、作品评价等。教学逻辑：采用苏格拉底教学法，先让学生描述操作或想法，再针对性拆解难点，避免直接给答案。

（2）工作流程：

步骤一：问题理解与需求分析。信息提取：解析用户输入中的关键词，判断需求类型。追问策略：若问题模糊，则分层引导。

步骤二：知识库匹配与内容生成。知识无关处理：若问题与叠石技艺无关，回复：“我们专注于初中美术叠石学习哦～请提问相关问题吧！”知识相关响应：技法讲解：调用叠石技艺知识库，生成图文解析。答疑解惑：根据学生操作中的具体问题，从“常见错误案例库”和“技法库”调取解决方案，生成个性化操作指引。文化拓展：关联诗词意境，生成“诗画叠石”创作主题。作品评价：基于“三维度评价指标库”，分析学生提交的作品，生成带改进建议的可视化报告。

（3）步骤三：内容结构化输出。格式规范：知识讲解：采用“标题+要点+案例”结构（例：选石技巧｜瘦透漏皱怎么看？①瘦：石形挺拔……②透：孔洞贯通……（案例：留园冠云峰））。实践任务：分“认知—模拟—创作”三阶段输出。多轮生成：若内容超过输出限制，分部分生成并提示：“内容较长，已生成第一部分，输入‘继续’获取后续指导。”

（4）步骤四：教学效果追踪。反馈收集：在输出内容末尾附简短问卷（“本次指导是否帮你解决问题？①非常有帮助②需进一步讲解”）。数据记录：自动保存学生提问历史、实践操作日志、作品修改轨迹，用于后续个性化推荐。

2. 知识库设计

扣子知识库可对文本、表格、照片等进行支持，本案例所采用的知识库均为本地文档，归并三类核心数据资源，形成初中美术叠石技艺教学数字基座。教材体系对初中美术教材里“园林艺术”单元的具体内容进行整合，结构化拆解“叠石技艺”知识点，收入叠石技艺的理论资料及案例图解（表1）。

技艺资源库	技法动态	非遗传承人叠石操作视频、石材模型。
	错误案例	整理学生常见操作问题，附修正方案图。
教学应用库	任务模板	设计“基础型—进阶型—创新型”三级任务。
	评价量表	构建“技法—文化—创新”量化评分表，配套教师评语。
	多模态整合	将文本、3D模型、视频、图片等资源关联存储。

3. 工作流

工作流是一整套可执行指令的聚集，用以达成业务逻辑或完成特定事项，为智能体的数据流通和任务处理搭建一个结构化框架。依靠“扣子”平台画布工具，架设“需求解析—知识库检索—内容生成—质量校验”四步工作流（表2）。

需求解析节点	识别用户指令中的等关键词，判断需求类型（知识类/实践类/评价类）。
知识库检索节点	先调用“技法库”中实物操作指南，再匹配“任务模板库”中对应难度的实物任务包。
内容生成节点	采用“豆包·1.5·Pro·256k”等专业模型，基于知识库素材生成交互内容，确保其原创性与规范性。
	规则	知识类内容：结构：定义+案例+应用场景。
		实践类内容：结构：步骤拆解+错误提示+互动引导。
		评价类内容：结构：评分+优点分析+改进建议+参考案例。
质量校验节点	知识准确性：核查是否存在技法错误、文化错误。若发现错误，自动调用知识库权威内容进行替换。 教学适配性：核查内容难度是否匹配学生认知水平。 技术稳定性：核查图片或视频链接是否可访问、文字描述是否简洁易懂。校验通过后，生成带“教师审核”标记的内容包，含学生端交互界面预览图。

（三）调试与功能优化

通过对比“豆包·1.5·Pro·深度思考”“DeepSeek-R1”等大模型在图像识别、美学逻辑分析等方面的表现，最终选定“豆包·1.5·Pro·深度思考”作为核心生成模型，其在传统叠石案例剖析与问题解答上的呈现，更符合初中美术叠石技艺教学需求。

（四）发布部署

通过“扣子”平台的一键发布功能，把“叠石智能导师”投放至Web端和移动端，支持凭借API接口对接学校教务系统或在线学习平台。智能体同样可以发布到豆包、微信小程序等，图2为商店发布后的界面。

三、基于智能体开发的初中美术叠石技艺课程设计

课程依托叠石技艺智能体构建“认知—模拟—创作—评价”四阶段教学体系，采用动画叙事、虚拟仿真、虚实结合等办法，将叠石技艺转变为契合初中生的学习内容，借助智能工具让探究难度降低，实现文化传承跟技术赋能进行育人实践，课程的初步框架见表3。

《石语江南——智能体辅助下的叠石技艺探秘》
第一阶段：认知启蒙（2课时）
课时1：叠石技艺的文化溯源	学习目标		1.理解园林叠石的文化内涵
			2.识别核心叠石理念
	智能体应用		动画叙事：AI播放自制动画《园冶掇山记》，讲解叠石的布局原则及工艺过程，穿插著名叠石案例片段。
			知识问答：学生通过智能体对话框输入关键词获取图文解析
	学生活动		观看动画并记录《文化关键词笔记》。
			小组讨论“为何说叠石是‘立体的山水画’”，智能体提供《说园》中“山贵有脉，水贵有源”的原文片段辅助辩论。
课时2：叠石技法的可视化解构	学习目标		1.掌握3-4种基础叠石技法名称
			2.理解技法与美学的关联
	智能体应用		图解生成：智能体根据“选石-基底-堆叠-调整”四步骤，自动生成拆解图：用不同颜色标注基底石、承重石、压槎石，演示堆叠顺序。
			互动测试：学生完成AI“技法连连看”游戏，拖拽技法名称至对应示意图，即时反馈正误。
	学生活动		绘制《技法分解图》，标注“选石→基底→堆叠→调整”四步骤要点。
			用智能体生成的《技法对比表》，完成基础技法认知测试。
第二阶段：虚拟模拟（2课时）
课时3：数字工坊初体验：独石成峰	学习目标		1.熟悉叠石虚拟仿真平台及智能体交互逻辑。
			2.运用一技法完成单石堆叠。
	智能体应用		叠石技艺虚拟仿真平台搭建：学生选择不同类型的石材，通过直观的拖放操作进行叠石堆叠，并实时获得物理反馈和技法指导。
			实时反馈：智能体通过上传的虚拟叠石堆叠作品，进行评价反馈。
	学生活动		完成3次虚拟堆叠尝试，记录《操作日志》。
			对比智能体推荐方案与自主方案，截图保存最佳作品。
课时4：创意挑战：自定义叠石主题	学习目标		1.结合诗词、自然现象等元素设计个性化叠石主题。
			2.运用智能体创意库突破传统技法限制。
	智能体应用		灵感生成：学生输入主题关键词，智能体从《叠石案例库》中推荐参考方案。
			AI辅助设计：学生勾勒草图后，智能体自动生成模型并优化结构。
	学生活动		完成《创意设计稿》，标注主题寓意及技法创新点。
			提交方案至智能体云端，获取《可行性分析报告》。
第三阶段：实体创作（2课时）
课时5：材料认知与方案落地		学习目标	1.识别真实石材特性，选择适配材料。
			2.将虚拟方案转化为实体模型，初步掌握粘接、堆叠技巧。
		智能体应用	智能体提示结构安全要点，教师巡回指导材料使用安全。
		学生活动	分组领取石材包，对照智能体建议进行初步堆叠。
			拍摄堆叠过程视频，用智能体“前后对比”功能分析实体与虚拟方案的差异。
课时6：细节雕琢与文化叙事		学习目标	1.通过配石、植物、小品强化主题表达。
			2.运用造园手法提升作品意境。
		智能体应用	智能体分析作品照片，提出“文化寓意增强方案”。
		学生活动	完善实体模型，撰写《石景故事卡》。
			录制1分钟作品阐释视频。
第四阶段：评价优化（1课时）
课时7：石景工坊展评与反思		学习目标	1.基于智能体评价报告与多元反馈改进作品
			2.总结叠石技艺学习中的跨学科收获
		智能体应用	三维评价报告：智能体扫描实体作品，生成《技法准确性评分表》《文化表达分析图》《结构创新性指数》。
		学生活动	根据评价报告调整作品，提交最终版《迭代记录》。
			开展“石匠论坛”，分享学习心得。
			完成《课程素养自评表》，对比前测数据。

（一）认知阶段

本阶段主要聚焦叠石技艺文化内涵以及基础技法认知，经由智能体的可视化呈现，打破传统教学中“抽象概念不易理解”的瓶颈。课程先借助动画作为叙事载体，诠释叠石的布局要领，辅助学生领悟“叠石是立体山水画”的文化核心。学生可通过关键词问答获取技法解析，提升对叠石理念的认识水平。在技法学习中，智能体将“选石—基底—堆叠—调整”流程拆解为彩色标注图，配合“技法连连看”互动游戏强化记忆水平，引导学生去绘制分解图、结束对比测试，建立技法与美学关联方面的认知。

（二）模拟阶段

该阶段借助数字手段，引导学生在仿真环境大胆探索新创意，3D虚拟平台给予多种石材的选择机会，学生以拖放操作的形式完成单石堆叠，学生记录多次尝试的操作日志，把智能体推荐方案和自主设计作对比。在主题创意阶段，学生把关键词输入后，智能体从案例库推送参考方案，进而按照草图生成模型以优化结构，按照可行性分析报告的反馈内容，学生的创意设计实现系统化优化，为实体创作做好基础铺垫。

（三）创作阶段

实体创作阶段实现从虚拟至现实的转化，由全息投影投射的虚拟方案轮廓，引领学生对比挑选真实石材。“双师指导”模式中，智能体提示结构安全的关键要点，教师则聚焦材料使用规范，学生分组进行初步堆叠操作完成后，利用智能体分析实体与虚拟方案的差异，调整石材搭配。针对实体作品，智能体进一步给出配石、植物点缀等优化意见，提升意境表达。学生采用撰写《石景故事卡》、录制阐释影片，把叠石技艺跟文化寓意全面融合。

（四）评价阶段

评价优化阶段通过多维反馈促进深度学习，实体作品上传至智能体，随后生成技法准确性、文化表达等量化报告，指明优化方向。学生参考报告迭代作品，交上《迭代记录》对改进思路进行梳理，在“石匠论坛”之中，师生围绕创作心得展开交流，回顾学习成效收获。不仅巩固了叠石技艺，更形成对传统美学跟现代技术融合的深度认知，达成从技能掌握到文化传承的素养进阶。

四、总结

生成式人工智能在赋能初中美术叠石技艺教学创新与学生核心素养培养方面展现出显著的应用潜力，为传统技艺的传承与教育革新开辟了全新路径。

对技术基础进行深度构建是后续研究的首要点，未来研究可依托成熟的开源大模型框架，系统搭建含有传统叠石技法、文化内涵及创新案例的专属知识库。该知识库不只要收录历代叠石大师的经典技法图谱，还得融入针对不同地域叠石风格文化背景的解读，以及当代艺术家在进行叠石创作时的创新实践例子。经由对这些多元数据进行深度整合与结构化梳理，为初中美术叠石技艺专用智能体的训练提供扎实的知识底座，确保智能体能够精准把握叠石技艺的精髓与文化脉络。后续将进一步聚焦智能体的技术适配性与教育融合度，着重强化智能体解读叠石技艺文化的专业素养，让其可以结合具体的教学场景，以初中生容易搞懂的语言解释叠石中的审美标准与传统文化寓意。增强智能体对学生创作过程的动态指导本领，通过实时考察学生的叠石草图、材料的挑选及堆叠方式，给出具有针对性的改进意见，如调整石块的重心分布以增强稳定性，或优化石块组合以凸显意境表达，还需持续提高智能体的交互响应速度与个性化适配的水平，使其能根据不同学生的学习进度与创作风格提供差异化支持，切实成为学生学习过程中的“智能伴学助教”。

其次，创建智能化教学模式可增强教学的沉浸感与互动性，依靠生成式人工智能技术，可打造虚拟叠石创作空间，使学生凭借VR设备沉浸式体验不同环境下叠石创作进程，就像模拟园林、庭院这类场景的空间布局对叠石效果产生的影响。搭建线上互动社群，支持学生上传自己的叠石作品，智能体可以自动生成对作品的点评，同时匹配风格相仿的传统佳作进行对比分析，助力学生彼此的互评互学进程。这种现实与虚拟融合、多方面互动的教学模式，可有效激起学生的创作热情，打破传统教学中时间与空间的限制，让叠石技艺的学习更具趣味性与探索性。

数字化转型的最终目标是实现叠石文化的传承与创新，生成式人工智能赋能的初中美术叠石技法教学，不仅能让学生更高效地掌握传统技法，更可以引导他们在把握文化内涵的基础上开展创新实践。智能体可生成多种不同的叠石设计方案供学生借鉴，启发他们把现代审美观念同传统叠石技艺整合起来，创作出具有时代特色的作品。这种靠技术赋能的教学模式，既守护了传统技艺的根脉，还为其赋予了新的活力，使学生在触摸传统技艺之美的同时，成长为叠石文化的传承者与创新者。

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