一、选题背景与意义

（一）选题背景

随着科技的飞速发展，生成式AI技术逐渐崭露头角，其在教育领域的应用也日益受到关注。在高中历史教学中，传统的教学方式往往难以让学生深刻理解历史事件的全貌和内涵。历史实验教学作为一种创新的教学方式，能够为学生提供更加直观、生动的学习体验。而生成式AI多模态复原技术可以将历史场景、人物等以多种形式进行呈现，如图片、视频、音频等，结合具身交互技术，让学生身临其境地感受历史，从而重构学生的沉浸式认知。

（二）选题意义

本研究旨在探索生成式AI多模态复原与具身交互在高中历史实验教学中的应用，具有重要的理论和实践意义。在理论方面，丰富了历史教学的理论体系，为历史教育的发展提供了新的视角和思路。在实践方面，能够改善高中历史教学的现状，提高学生的学习兴趣和学习效果，培养学生的历史思维和综合素养。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

1. 技术应用潜力探索：本研究致力于系统剖析生成式AI多模态复原与具身交互技术在教育领域的独特价值。重点考察该技术在历史场景重建、文物数字化复原、历史人物模拟等方面的技术特性，深入分析其在突破时空限制、创设沉浸式学习环境、促进具身认知等方面的教学优势。通过技术解构与教育需求匹配，全面评估其在高中历史教学中的适用性和创新潜力。

2. 教学模式创新构建：基于建构主义理论和具身认知理论，构建"AI复原-多模态呈现-具身交互-认知建构"四位一体的新型历史实验教学模式。该模式将实现三个突破：一是打破传统历史教学的时空壁垒，通过三维场景重建实现历史情境的沉浸式还原；二是改变单向知识传递模式，通过自然交互实现学生与历史要素的深度对话；三是重构认知路径，通过多感官协同刺激促进深度学习。模式设计将特别关注与历史学科核心素养培养目标的有机衔接。

3. 教学效果科学验证：建立多维度的效果评估体系，实证检验该教学模式对学生历史学习的促进作用。重点评估三个维度：知识掌握维度（历史事实记忆、概念理解深度）；能力发展维度（历史时空观念、史料实证能力）；素养养成维度（历史解释能力、家国情怀）。通过严格的对比实验和长期跟踪研究，验证教学模式在提升学习成效、培养历史思维、促进综合发展方面的有效性，为教育技术创新提供科学依据。

（二）研究内容

1. 技术应用现状研究：采用文献研究与实地考察相结合的方法，系统梳理生成式AI多模态复原与具身交互技术的发展现状。重点研究：三维场景生成技术在历史遗址复原中的应用；虚拟数字人在历史人物模拟中的实现路径；多模态交互设备在历史情境体验中的技术支持。通过专家访谈和技术分析，识别当前教育应用中存在的主要技术瓶颈，如历史真实性与技术表现力的平衡问题、交互设计的自然性问题等，为后续模式构建提供技术参考。

2. 实验教学模式构建：基于历史学科大概念，构建包含四大系统的教学模式框架：目标系统（三维目标设定：知识、能力、素养）；内容系统（历史节点选择、场景要素设计）；交互系统（多模态输入输出、自然交互设计）；评价系统（过程性数据采集、多维能力评估）。模式将突出三个特色：一是开发"历史场景生成器"，支持重要历史事件的动态复原；二是设计"历史角色扮演"模块，实现学生与历史人物的对话交互；三是构建"时空穿越"体验系统，促进历史思维的培养。模式设计将充分考虑不同历史主题（如政治变革、经济发展、文化交融等）的差异化实施方案。

3. 教学效果实证研究：采用准实验设计，设置实验组（AI具身教学）和对照组（传统教学），通过前测-干预-后测的研究流程，收集量化与质性数据。研究工具包括：历史知识测试卷、历史思维能力量表、学习体验问卷、课堂行为分析系统等。重点分析：技术介入对学生历史时空观念形成的影响；具身交互对史料实证能力培养的作用；多模态刺激对历史解释能力提升的效果。通过眼动追踪、生理信号监测等技术手段，深入探究学习过程中的认知机制，为模式优化提供科学依据。同时开展纵向追踪研究，评估教学效果的持续性和迁移性。

三、研究方法与步骤

（一）研究方法

1. 文献研究法：本研究将系统搜集和分析国内外关于生成式AI教育应用与历史教学改革的文献资料。重点关注三个研究方向：一是生成式AI多模态技术的最新发展，包括三维场景重建、虚拟数字人、自然语言处理等技术在教育中的应用；二是具身交互理论在认知科学和教育技术领域的研究进展；三是信息技术与历史教学深度融合的创新实践案例。

2. 调查研究法：设计多维度调研工具，面向历史教师和学生开展调查。教师问卷侧重了解：对AI技术的接受度、历史教学中的痛点需求、技术支持期望等；学生问卷主要调查：学习方式偏好、技术使用体验、历史学习困难等。采用分层抽样方法，确保样本的代表性。

3. 实验研究法采用准实验设计，在实验学校选取平行班级作为实验组和对照组。实验组采用基于生成式AI多模态复原与具身交互的教学模式，对照组采用传统讲授式教学。通过前测确保两组基线水平一致，在相同教学周期后实施后测。测评工具包括：历史知识测试、历史思维能力量表、学习动机问卷等。

4. 行动研究法：按照"计划-行动-观察-反思"的循环模式开展教学实践。每轮行动研究聚焦一个历史主题（如"丝绸之路"、"工业革命"等），设计完整的AI具身教学方案。通过课堂观察、学生作品分析、教学反思日志等方式收集数据。定期组织教研活动，分析技术应用效果，解决实施中的问题，持续优化教学模式。

（二）研究步骤

1. 准备阶段（第1-2个月）：成立课题组，明确研究分工；查阅相关文献，制定研究方案和调查问卷；与学校和教师沟通，确定实验班级和教学内容。

2. 调查研究阶段（第3-6个月）：发放调查问卷，对高中历史教师和学生进行调查；对调查结果进行统计和分析，了解当前历史教学的现状和需求。

3. 模式构建阶段（第7-8个月）：结合调查结果和相关理论，构建基于生成式AI多模态复原与具身交互的高中历史实验教学模式；邀请专家进行论证和评估，对教学模式进行修改和完善。

4. 实验研究阶段（第9-15个月）：按照实验方案，在实验组和对照组开展教学实验；收集学生的学习数据和反馈信息，对教学效果进行评估和分析。

5. 总结阶段（第16-17个月）：对研究结果进行总结和归纳，撰写研究报告和论文；召开课题结题会，对课题研究进行全面总结和评价。

四、关键问题与创新点

（一）关键问题

1. 如何将生成式AI多模态复原与具身交互技术与高中历史实验教学有机结合，构建科学合理的教学模式。

2. 如何保证生成式AI多模态复原的历史场景和内容的准确性和客观性，避免对学生产生误导。

3. 如何在教学过程中充分发挥具身交互的作用，让学生真正实现沉浸式认知的重构。

（二）创新点

1. 技术应用创新：将生成式AI多模态复原与具身交互技术引入高中历史实验教学，为历史教学提供了新的技术手段和教学模式。

2. 教学模式创新：构建了基于生成式AI多模态复原与具身交互的高中历史实验教学模式，实现了学生从被动学习到主动参与、从抽象认知到沉浸式体验的转变。

3. 研究视角创新：从认知重构的角度出发，研究生成式AI多模态复原与具身交互对学生历史学习的影响，为历史教育研究提供了新的视角和思路。

五、预期成果与效益

（一）预期成果

1. 研究报告：详细阐述生成式AI多模态复原与具身交互在高中历史实验教学中的应用研究过程和结果。

2. 教学案例集：收集和整理基于生成式AI多模态复原与具身交互的高中历史实验教学案例，为一线教师提供教学参考。

3. 教学模式：构建一套科学合理、可操作性强的基于生成式AI多模态复原与具身交互的高中历史实验教学模式。

（二）效益分析

1. 教学效益：通过本研究，提高高中历史教学的质量和效果，激发学生的学习兴趣和学习动力，培养学生的历史思维和综合素养。

2. 社会效益：为高中历史教育的改革和发展提供有益的借鉴和参考，推动教育信息化的进程，促进教育公平和优质教育资源的共享。

3. 学术效益：丰富历史教育的理论和实践研究，为相关领域的研究提供新的思路和方法，促进学术交流和合作。

六、研究基础与保障

（一）研究基础

课题组成员具有丰富的历史教学经验和教育科研能力，对生成式AI多模态复原与具身交互技术有一定的了解和研究。同时，学校拥有先进的教学设施和实验设备，为课题研究提供了良好的硬件条件。

（二）保障措施

1. 组织保障：成立课题领导小组，负责课题研究的组织、协调和指导工作；明确课题组成员的分工和职责，确保研究工作的顺利进行。

2. 经费保障：学校将为课题研究提供必要的经费支持，确保研究所需的设备、资料等费用的落实。

3. 时间保障：合理安排课题研究的时间，确保研究工作按计划有序进行。课题组成员将合理安排教学和科研时间，保证有足够的时间和精力投入到课题研究中。