本研究聚焦高等数学学习中的深层认知障碍，构建生成式 AI 驱动的动态认知诊断模型，精准刻画学习者知识理解、思维模式及典型错误倾向。创新设计人机协同教学闭环机制，通过 AI 赋能课前诊断、课中精准干预与课后个性化支持，释放教师高阶思维引导潜力。多维度实证验证表明，该模式显著提升学生高阶思维能力与过程性学习品质，并有效增强教师决策精度。研究成果为智能技术深度融入复杂学科教学提供了理论参照与实践路径，有力推动个性化教育数字化转型。