小學(xué)信息科技教學(xué)中應(yīng)用生成式聊天機(jī)器人的實踐研究

黃麗

（昆山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)世茂小學(xué)，江蘇 蘇州 2153000）

小學(xué)生正處于知識和技能的快速積累期，信息技術(shù)的應(yīng)用有助于提高他們的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，促進(jìn)教與學(xué)的“數(shù)字化”。而生成式聊天機(jī)器人作為人工智能技術(shù)的重要應(yīng)用之一，模擬人類的對話方式，可以讓學(xué)生更自然地表達(dá)自己的想法和感受，它能理解學(xué)生的意圖，并能生成相應(yīng)的回復(fù)。不僅如此，它還可以根據(jù)學(xué)生的歷史對話，實現(xiàn)多輪次的對話式交流，自動生成更準(zhǔn)確的回復(fù)。將生成式聊天機(jī)器人引入小學(xué)信息科技課堂，有助于學(xué)生適應(yīng)人工智能時代的學(xué)習(xí)。生成式聊天機(jī)器人通過自我學(xué)習(xí)和生成自然語言形成回答，并沒有真實的理解能力。如果它無法清楚地表達(dá)我們的問題或者意圖，機(jī)器人可能無法正確理解我們的意思，那就可能給出錯誤的回答。通過清晰、簡潔和明確的提問，機(jī)器人可以更好地理解我們的需求，并更準(zhǔn)確地回答我們的問題。因此，學(xué)生和生成式聊天機(jī)器人成功對話的關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生的提問能力，這就促使學(xué)生必須積極展開思考并發(fā)現(xiàn)問題、分析問題。同時，恰當(dāng)?shù)奶釂栆部梢詭椭墒搅奶鞕C(jī)器人更好地理解和回答問題。本文以“用數(shù)據(jù)說話”一課為例，通過具體的教學(xué)實踐探討在生成式聊天機(jī)器人課堂中培養(yǎng)學(xué)生的提問能力。

一、小學(xué)信息科技課堂引入生成式聊天機(jī)器人的可行性分析

（一）小學(xué)信息科技課堂的理論訴求

《義務(wù)教育小學(xué)信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》提出了許多教學(xué)建議，其中強(qiáng)調(diào)了學(xué)生需要“自覺適應(yīng)信息科技的快速更迭”，及時關(guān)注信息科技的發(fā)展動態(tài)，增強(qiáng)學(xué)生的積極應(yīng)變意識，更新教學(xué)手段。這些建議與江蘇省朱國明網(wǎng)絡(luò)名師工作室的“惠創(chuàng)”理念高度契合，這一理念強(qiáng)調(diào)教育要惠及全體學(xué)生，并通過創(chuàng)新的教學(xué)方式促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。生成式聊天機(jī)器人是目前最具代表性的信息科技之一，作為教師，我們應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生了解這一最新技術(shù)的重要性和應(yīng)用價值。這種技術(shù)能夠為人們的生活帶來諸多便利，也能推動社會的發(fā)展。同時，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參與生成式聊天機(jī)器人的實踐活動，讓他們在實踐中不斷提高自己的信息科技應(yīng)用能力，獲得實際的幫助和益處，從而更好地適應(yīng)信息科技的快速變化。這樣，學(xué)生才能更好地掌握信息科技這一領(lǐng)域的知識和技能，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。

（二）小學(xué)信息科技課堂的實踐訴求

1.對話界面簡潔。在課堂教學(xué)中使用傳統(tǒng)搜索引擎，檢索結(jié)果中廣告的數(shù)量繁多，這可能會分散學(xué)生的注意力，導(dǎo)致他們錯過重要的信息。相比之下，生成式聊天機(jī)器人通過簡單的對話窗口和自然語言的方式，可以快速獲取所需信息，避免學(xué)生被廣告干擾，提高學(xué)生的信息檢索效率。

2.提供個性回答。生成式聊天機(jī)器人可以與學(xué)生進(jìn)行對話，并根據(jù)學(xué)生的回答提出跟進(jìn)問題，幫助學(xué)生更好地理解內(nèi)容，并為他們提供量身定制的回答。在使用傳統(tǒng)搜索引擎時，對于語言表達(dá)能力較弱的學(xué)生，他們可能無法快速確定問題的核心，即關(guān)鍵詞，這在很大程度上降低了信息的獲取效率。而生成式聊天機(jī)器人對自然語言的理解能力比較強(qiáng)，能夠識別自然語言交流中的觀點和前后聯(lián)系，從而理解學(xué)生的需求，生成個性化的教育內(nèi)容。通過這種方式，學(xué)生可以更輕松地獲取所需信息，提高學(xué)習(xí)效率。此外，生成式聊天機(jī)器人還可以通過具體的案例和實例，幫助學(xué)生更好地理解知識點，從而輕松掌握知識。

3.獲得即時反饋。傳統(tǒng)搜索引擎基于關(guān)鍵詞的相關(guān)性對檢索結(jié)果進(jìn)行排序，這種方式可能會使學(xué)生浪費時間和精力尋找所需信息。這種學(xué)習(xí)體驗可能會使學(xué)生失去課堂學(xué)習(xí)的興趣，尤其是對于那些在學(xué)習(xí)材料上遇到困難的學(xué)生來說。然而，生成式聊天機(jī)器人可以根據(jù)學(xué)生的問題提供給他們篩選后的信息，并直接呈現(xiàn)給學(xué)生。這種自動化的文本呈現(xiàn)方式可以為學(xué)生和教師減負(fù)增效，使他們能夠?qū)⒏嗟恼n堂時間用來理解所學(xué)內(nèi)容。

雖然傳統(tǒng)搜索引擎長期以來一直被用作獲取信息，但聊天機(jī)器人在課堂教學(xué)方面提供了更具互動和吸引力的體驗，這一技術(shù)的誕生將促使學(xué)習(xí)方式從“搜索就是學(xué)習(xí)”逐步轉(zhuǎn)向?qū)υ捠綄W(xué)習(xí)。憑借其簡潔對話界面、個性回答和即時反饋，生成式聊天機(jī)器人適合幫助學(xué)生理解復(fù)雜的觀念并更有效地提取信息，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和認(rèn)知加工。

二、小學(xué)信息科技教學(xué)中應(yīng)用生成式聊天機(jī)器人的策略

（一）以真實問題引導(dǎo)，構(gòu)建知識體系

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》指出，要創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實問題引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷數(shù)字化工具應(yīng)用過程，構(gòu)建知識體系，提升問題解決能力。因此，在教學(xué)設(shè)計過程中，教師要善于從學(xué)生的家庭生活、社區(qū)生活或者學(xué)校生活情境中發(fā)現(xiàn)真實問題，并根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計好與生成式聊天機(jī)器人對話的相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對話，讓學(xué)生在對話中更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識，從而幫助學(xué)生關(guān)注、思考和探究真實問題。

（二）鼓勵生成個性化對話，提高聊天深度

在基于生成式聊天機(jī)器人的課堂中，教師不僅僅承擔(dān)了釋疑解惑的任務(wù)，同樣生成式聊天機(jī)器人也承擔(dān)了一部分的釋疑解惑任務(wù)。生成式聊天機(jī)器人提供了一個相對安全的聊天環(huán)境，學(xué)生不需要擔(dān)心自己的提問是否合適，也不需要擔(dān)心因為缺乏勇氣而錯過問題的反饋，從而更加具有私人性。因此，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生積極和生成式聊天機(jī)器人進(jìn)行對話，并就反饋的內(nèi)容再次提問機(jī)器人，從而提高聊天的深度。這樣，學(xué)生可以在更加放松和自由的環(huán)境中學(xué)習(xí)，并且能夠更好地理解和掌握所學(xué)知識。

（三）生成問題的大概念，解決相關(guān)問題

當(dāng)人們在現(xiàn)實生活中遇到問題時，可以通過分析和歸納總結(jié)問題，從而得到解決問題的方法，也就是大概念。反過來，當(dāng)人們理解了這個“大概念”，就可以運用這個概念來解決相關(guān)的問題。所以教師從真實情境中提煉問題后，引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題展開教學(xué)，通過一種具體的、明確的現(xiàn)象，上升到對一些普遍性概念的認(rèn)知，從而幫助學(xué)生更輕松地應(yīng)對更加復(fù)雜的問題。

三、應(yīng)用生成式聊天機(jī)器人的教學(xué)案例

筆者所在江蘇省朱國明網(wǎng)絡(luò)名師工作室團(tuán)隊通過“用數(shù)據(jù)說話”一課帶領(lǐng)小學(xué)五年級學(xué)生走進(jìn)生成式聊天機(jī)器人世界，在課堂中通過與生成式聊天機(jī)器人的對話培養(yǎng)學(xué)生的提問能力。

設(shè)計思路：本節(jié)課將國家體質(zhì)健康測試中利用BMI數(shù)值判斷胖瘦等級作為情境，教師利用情境引導(dǎo)學(xué)生生成對主題的問題，并引導(dǎo)他們和生成式聊天機(jī)器人就這些問題進(jìn)行對話，獲取所需信息，從而體驗如何與生成式聊天機(jī)器人展開對話。

（一）再現(xiàn)真實生活情境，提出問題

首先，說明每學(xué)期體育教師測量學(xué)生的身高和體重數(shù)據(jù)，是為了判斷胖瘦等級。接著，呈現(xiàn)一位男生和一位女生的身高和體重數(shù)據(jù)，讓學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗判斷。學(xué)生判斷的是否正確，教師并未給出直接回復(fù)，學(xué)生也很好奇體育教師是如何判斷大家的胖瘦等級的，于是帶著好奇心走進(jìn)課堂，為后面和生成式聊天機(jī)器人進(jìn)行對話埋下伏筆。

（二）對話生成式聊天機(jī)器人，解決問題

問題1：什么是BMI？教師展示了《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)（2014 年修訂）》，學(xué)生仔細(xì)閱讀判斷胖瘦等級的表格，指出BMI 是陌生的專業(yè)詞語。于是，教師打開生成式聊天機(jī)器人（本課授課基于AI EDU 平臺，后文簡稱AI）網(wǎng)頁端登錄界面，向?qū)W生推薦這個課堂學(xué)習(xí)小助手AI。由于學(xué)生是初次接觸AI，教師邊講解邊演示。學(xué)生提出第一個要解決的問題就是明確BMI 是什么，教師根據(jù)學(xué)生的回答在輸入框里輸入第一個問題“什么是BMI？”演示之后，讓學(xué)生親自輸入，并且教師給予語言提示，問題的表達(dá)不一定要和教師輸入的一模一樣，可以按照自己習(xí)慣的自然語言表達(dá)方式進(jìn)行提問。在教師巡視過程中，發(fā)現(xiàn)有的學(xué)生輸入和教師一模一樣的提問，有的驚訝于自己沒有輸入“？”，但是AI 竟然能識別出問題，還有的學(xué)生直接輸入“BMI”。教師提示小組成員之間互相查閱提問方式和AI 給出的反饋，對提問問題的多樣性有更加深刻的認(rèn)識。

問題2：我的BMI 是多少？學(xué)生通過提問得知身體質(zhì)量指數(shù)BMI 是衡量身體胖瘦等級的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，并且BMI 的計算公式是體重（公斤）除以身高（米）的平方。很多學(xué)生看到BMI 的計算公式后，便開始在學(xué)習(xí)單上計算自己的BMI，于是，教師請其中一位學(xué)生告知大家用紙筆處理數(shù)據(jù)的感受。學(xué)生指出處理過程麻煩，教師引導(dǎo)其思考還可以用什么工具得出自己的BMI 數(shù)據(jù)。一些學(xué)生提出用計算器，教師指出計算器是數(shù)學(xué)課上常用的數(shù)據(jù)處理工具，并且要輸入正確的計算關(guān)系才能得出BMI 數(shù)據(jù)。此時，學(xué)生又提出，可以向AI 提問，輸入我們的身高和體重數(shù)據(jù)，讓AI 回答，這樣，我們就不需要自己動腦筋考慮公式中各個數(shù)值的單位是什么，甚至都不需要知道BMI 計算公式是什么。身高和體重數(shù)據(jù)屬于學(xué)生的隱私數(shù)據(jù)，于是以教師的身高和體重數(shù)據(jù)為例，讓學(xué)生思考如何提問。學(xué)生提出自己的提問方式，教師根據(jù)課堂中學(xué)生的提問進(jìn)行點評。點評后，讓學(xué)生親自向AI 提問，驗證自己的提問方式。

學(xué)生利用AI 計算出來的BMI 數(shù)據(jù)和《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)（2014 年修訂）》中的判斷胖瘦等級的表格進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，AI 在回答“什么是BMI”或“計算BMI”時，給出的胖瘦等級并不符合我們中國小學(xué)生的實際情況。在此，教師引導(dǎo)學(xué)生思考我們在和生成式聊天機(jī)器人對話時，要注意到“人工智能幻覺”這一現(xiàn)象，避免因問題表述不全面而導(dǎo)致回答不完整。使用者可以根據(jù)回答進(jìn)一步展開對話，通過提問完善認(rèn)知。

問題3：小學(xué)生如何保持BMI 正常？在人工智能時代，更重要的是讓學(xué)生學(xué)會如何批判性地思考和解決問題。當(dāng)學(xué)生分析出自己的胖瘦等級后，再次讓學(xué)生思考如何在日常生活中保持BMI 正常？學(xué)生積極思考，提出自己的想法。由教師進(jìn)行歸納總結(jié)，再引導(dǎo)學(xué)生思考如何借助AI，更全面地總結(jié)可行建議。問題1 采取的教師講解演示方法來展開，問題2 是教師帶領(lǐng)學(xué)生分析后再讓他們驗證，問題3 的提問則放手由學(xué)生自己探究。學(xué)生通過嘗試發(fā)現(xiàn)，問題表述為“如何保持BMI 正?！焙汀靶W(xué)生如何保持BMI 正?！?，AI 回答的答案也不同。針對這個課堂現(xiàn)象，教師指出，在提問時給予生成式聊天機(jī)器人合適的提示語和清晰明確的問題，這樣，AI 將會提供更具針對性的回答。當(dāng)學(xué)生掌握了判斷胖瘦等級的正確方法后，教師提出繼續(xù)解決課堂開始那個懸而未決的問題。學(xué)生通過自己的提問方式進(jìn)行判斷，進(jìn)一步嘗試和AI 對話。

（三）提煉大概念，感悟科學(xué)決策

本節(jié)課的主題是“用數(shù)據(jù)說話”。在課堂中，教師通過出示國家統(tǒng)計局統(tǒng)計的我國近10 年新生兒出生率數(shù)據(jù)折線圖，向?qū)W生展示了國家基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計在2016 年1月1 日全面實施“二孩”政策的例子。這個例子表明，國家決策需要基于數(shù)據(jù)，才能做出更加科學(xué)合理的決策。在此基礎(chǔ)上，教師向?qū)W生提出問題：“基于數(shù)據(jù)的國家決策還有哪些？”通過這個問題，學(xué)生可以感受到數(shù)據(jù)存在于各行各業(yè)，無處不在。從“如何判斷胖瘦”到“用數(shù)據(jù)來判斷胖瘦”，再到“用數(shù)據(jù)來科學(xué)決策”，通過本節(jié)課逐漸引導(dǎo)學(xué)生理解“我們要學(xué)會用數(shù)據(jù)來看待問題”的重要性。同時，通過一系列的課堂對話教學(xué)，學(xué)生也能感受到“提問是和AI 對話的關(guān)鍵能力”，明白提問的重要性。

根據(jù)課堂教學(xué)實踐反饋可以看出，小學(xué)生對于生成式聊天機(jī)器人引入課堂持開放歡迎的態(tài)度。他們對能夠接觸到新型的輔助學(xué)習(xí)工具感到欣喜，并且在第一次和生成式聊天機(jī)器人接觸后就開始認(rèn)識到提問的重要性，因為他們意識到要想獲取所需數(shù)據(jù)，必須學(xué)會提問。這種積極的態(tài)度表明小學(xué)生對于新技術(shù)的接受能力很強(qiáng)，并且愿意在課堂上積極嘗試和探索。雖然一節(jié)課時間有限，沒能充分讓每位學(xué)生都能深入地進(jìn)行提問，但本節(jié)課堂實踐成功地讓學(xué)生邁出了走進(jìn)生成式聊天機(jī)器人世界的第一步。這對于小學(xué)生來說是一次難得的機(jī)會，使他們有機(jī)會接觸到先進(jìn)的人工智能技術(shù)，并且學(xué)會了如何與生成式聊天機(jī)器人進(jìn)行對話交流。這種交流能力是小學(xué)生成長過程中必須掌握的，無論是與人對話還是與人工智能對話，都能幫助他們更好地表達(dá)自己的想法和情感，提高人際交往能力和社會適應(yīng)能力。