義教階段信息科技生成式人工智能教學(xué)實踐探索

郝文

摘要：本文以“我是節(jié)水小標兵”主題為例展開教學(xué)實踐，結(jié)合生活實際創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生思考并尋找數(shù)字化工具解決生活中的問題，并采用任務(wù)驅(qū)動法，注重合作學(xué)習(xí)和自主評價，培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，最后總結(jié)生成式人工智能與數(shù)據(jù)的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：義務(wù)教育；信息科技；生成式人工智能

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）07-0032-04

義教生成式人工智能教學(xué)實施背景

隨著科技的迅猛發(fā)展，AI技術(shù)的應(yīng)用在各個領(lǐng)域日漸廣泛，對社會和經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。為培養(yǎng)具有AI素養(yǎng)的新一代人才，使其適應(yīng)未來社會的發(fā)展需求，需要在中小學(xué)開展AI教學(xué)實踐。在中小學(xué)開展AI教學(xué)實踐具有以下幾個方面的現(xiàn)實意義：①滿足時代需求。中小學(xué)開展AI教學(xué)可讓學(xué)生從小就接觸和了解這一前沿技術(shù)，為未來科技創(chuàng)新培育人才。②推動教育改革?！读x務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提倡注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力和信息素養(yǎng)，AI教學(xué)能為學(xué)生提供實踐和探索的機會，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力。③適應(yīng)社會發(fā)展。盡早在中小學(xué)開展AI教育，能讓學(xué)生更好地適應(yīng)社會發(fā)展需求。④促進學(xué)科融合。在中小學(xué)開展AI教學(xué)，有利于促進不同學(xué)科間的融合，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

義教生成式人工智能相關(guān)教學(xué)策略

如何借助AI教學(xué)，讓學(xué)生更好地了解并掌握這一前沿技術(shù)，提高其信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，為未來發(fā)展做好準備？針對這一問題，通過教學(xué)實踐與反思，筆者總結(jié)出以下教學(xué)策略。

①接觸并利用生成式人工智能，輔助學(xué)生進行知識學(xué)習(xí)。教師可采用“小組合作”策略，讓學(xué)生分組合作，共同利用AI工具查詢、學(xué)習(xí)知識，培養(yǎng)團隊合作精神。此外，還可采用“實踐應(yīng)用”策略，讓學(xué)生將查詢到的知識應(yīng)用于實際問題的解決，加深對知識的理解。

②使用生成式人工智能，幫助學(xué)生驗證理解概念與原理。教師可讓學(xué)生用自然語言與生成式人工智能對話，以驗證對某個概念的理解；也可利用生成式人工智能創(chuàng)建一些實驗指導(dǎo)探究科學(xué)原理，以及生成測驗或練習(xí)題，供學(xué)生自我測試。此外，學(xué)生還可通過與AI進行角色扮演或模擬實驗，驗證對概念與原理的掌握程度。

③探索生成式人工智能，輔助學(xué)生解答疑問。學(xué)生可通過與生成式人工智能實時對話，獲取問題答案；教師可引導(dǎo)學(xué)生使用自然語言向AI提問，提高其提問能力，同時，鼓勵學(xué)生對AI的回答進行討論和評價，培養(yǎng)批判性思維。

實踐案例——“我是節(jié)水小標兵”項目

1.指向核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)目標

新課標指出，信息科技要培養(yǎng)的學(xué)科核心素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任。本節(jié)課在實施的過程中，力圖通過體驗、認識、內(nèi)化、應(yīng)用等過程讓學(xué)生逐步形成相對穩(wěn)定的思維方法。為達成培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)目的，筆者根據(jù)學(xué)生的身心發(fā)展特點和知識儲備制訂了本節(jié)課指向核心素養(yǎng)的學(xué)習(xí)目標（如下表）。

2.教學(xué)過程

（1）情境導(dǎo)入

教師出示一組有關(guān)水資源的圖片，如干旱的土地、缺水的城市等，引導(dǎo)學(xué)生思考：當(dāng)?shù)氐乃Y源狀況如何？可以用什么方法來愛護水資源？

設(shè)計意圖：用貼近學(xué)生生活實際的水資源問題導(dǎo)入新課，引導(dǎo)學(xué)生思考并尋找數(shù)字化工具解決生活中的問題，激發(fā)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性。

（2）搜索本地飲用水資源情況，體驗AIGC與搜索引擎的異同點

教師活動：出示活動主題“查詢本地飲用水資源現(xiàn)狀”，詢問學(xué)生準備用什么工具。（學(xué)生回答：搜索引擎）接著，介紹AI工具的使用方法，引導(dǎo)學(xué)生使用AI工具，并提出有關(guān)本地自來水資源的問題，如“本地自來水的水質(zhì)如何”“自來水的處理過程”等。

學(xué)生活動：先完成對AI工具的初步體驗，再分組討論使用搜索引擎和AI工具兩種查詢方式的不同之處，每個小組選派一名代表分享討論結(jié)果。

設(shè)計意圖：通過本環(huán)節(jié)，讓學(xué)生了解本地飲用水相關(guān)信息，體驗搜索引擎和AI工具的不同特點，培養(yǎng)信息檢索和分析能力。同時，引導(dǎo)學(xué)生在日常生活和學(xué)習(xí)中正確使用信息科技工具，提高信息素養(yǎng)。

（3）用AI寫作，爭做“節(jié)水小標兵”

活動1：教師先引導(dǎo)學(xué)生思考如何向AI提問，猜想AI會如何回答，接著和學(xué)生一起向AI第一次輸入指令：“請幫我寫一篇題為‘我是節(jié)水小標兵的作文。”

教師指導(dǎo)學(xué)生分組閱讀生成的結(jié)果，并引導(dǎo)學(xué)生評價結(jié)果，說一說生成的結(jié)果怎樣、是否符合自己的預(yù)期。

預(yù)估：學(xué)生可能會認為生成的作文內(nèi)容比較簡單，沒有具體提到水資源的現(xiàn)狀和節(jié)約用水的做法，需要更詳細和具體的信息。

活動2：學(xué)生第二次輸入指令：“請幫我寫一篇題為‘我是節(jié)水小標兵的作文。內(nèi)容要包含水資源的現(xiàn)狀和節(jié)約用水的做法?！?/p>

師生討論本次生成的結(jié)果，得出結(jié)果更符合預(yù)期。

活動3：師生第三次改進指令：“請幫我寫一篇題為‘我是節(jié)水小標兵的作文。內(nèi)容要包含水資源的現(xiàn)狀和節(jié)約用水的做法。文中要用上好詞好句，最好能引用一下古詩詞。”

對于本次生成結(jié)果，學(xué)生會關(guān)注生成的作文中是否使用了好詞好句和引用了古詩詞，以及這些元素的運用是否恰當(dāng)。同時，學(xué)生也會評價生成結(jié)果的質(zhì)量和與主題的相關(guān)性。

活動4：學(xué)生進行多種嘗試，如節(jié)約用水廣告語、標語、宣傳單等。

教師引導(dǎo)學(xué)生小組合作，分組展示AI生成作品，并請一組學(xué)生演示AI生成相應(yīng)作品的過程，其他組學(xué)生對操作方法進行評價。

通過這樣的逐步提問和評價過程，學(xué)生可以更好地了解如何向 AI提出明確和具體的問題，以及如何評估生成結(jié)果的質(zhì)量。這樣的互動有助于提高學(xué)生的提問技巧和對 AI生成內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。在練習(xí)鞏固環(huán)節(jié)，采用小組合作方式，給學(xué)生提供節(jié)水廣告語、標語、宣傳單等多種選項，讓學(xué)生協(xié)作創(chuàng)新，讓學(xué)習(xí)內(nèi)容更生動、更有吸引力。

（4）生成節(jié)水宣傳畫，使用文生圖

教師展示文生圖的操作方法。學(xué)生自定主題，嘗試生成圖片。

活動5：教師出示部分節(jié)水宣傳畫作品，并出示要求——使用AI生成節(jié)水宣傳畫，同時引導(dǎo)學(xué)生對生成結(jié)果進行基本評價，并思考當(dāng)AI生成的結(jié)果不符合預(yù)期時，要采取什么樣的辦法提高生成結(jié)果的滿意度。

活動6：教師引導(dǎo)學(xué)生改進輸入指令：“幫我生成一幅節(jié)約用水宣傳畫。畫中有沙漠和一棵孤獨的綠色植物。中國畫風(fēng)格。”同時，提醒學(xué)生可以對生成結(jié)果進行重新生成，以獲取更多結(jié)果，從中選取符合要求的圖片，并及時進行評價。

通過開展體驗文生圖教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生了解利用AI生成圖片這一新技術(shù)，能夠快速、便捷地生成符合需求的圖片，提高學(xué)習(xí)效率。在使用AI生成圖片的過程中，教師鼓勵學(xué)生多次嘗試，及時對AI工具進行反饋，并從中選取符合要求的圖片。這種方式既能促進AI工具的自主學(xué)習(xí)和升級迭代，也能引導(dǎo)學(xué)生勇于探索，通過觀察、分析和比較，找到符合任務(wù)要求的結(jié)果。

（5）拓展視野，了解AI生成視頻

教師拓展AI生成視頻或音頻的方法，并讓學(xué)生了解AI在生成視頻方面還很難達到令人滿意的結(jié)果，這也是多模態(tài)AI未來的發(fā)展方向。

（6）師生小結(jié)，生成式人工智能與數(shù)據(jù)的關(guān)系

學(xué)生展示本節(jié)課的學(xué)習(xí)成果。教師闡明結(jié)論：生成式人工智能以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，是一種產(chǎn)生數(shù)據(jù)的新方式。

設(shè)計意圖：通過本環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅能夠更好地理解生成式人工智能與數(shù)據(jù)的關(guān)系，還能夠?qū)ι墒饺斯ぶ悄艿奈磥戆l(fā)展有更為清晰的認識。

教學(xué)反思

在本節(jié)課中，筆者以“我是節(jié)水小標兵”為主題，設(shè)計了查詢當(dāng)?shù)厮Y源信息、撰寫節(jié)水小標兵作文、創(chuàng)作節(jié)水宣傳畫等一系列教學(xué)活動，旨在引導(dǎo)學(xué)生了解生成式人工智能技術(shù)，并培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和探索精神。學(xué)生通過經(jīng)歷網(wǎng)上搜索、AI寫作、文生圖等問題的解決過程，了解了本地飲用水的情況，體驗了AIGC與搜索引擎的異同，掌握了AI工具的基本使用方法，并對生成式人工智能技術(shù)有了初步的認識。在AI寫作環(huán)節(jié)，學(xué)生能夠根據(jù)教師的提示和要求，逐步完善問題，最終生成符合預(yù)期的作文。這說明學(xué)生具備了一定的信息分析和處理能力，能夠運用AI工具解決生活問題。

在體驗文生圖教學(xué)環(huán)節(jié)，筆者引入新技術(shù)工具，提高學(xué)生的實踐操作能力，培養(yǎng)他們的審美和批判性思維，并鼓勵他們深入理解節(jié)水主題，進行創(chuàng)新和探索。

在拓展視野環(huán)節(jié)，學(xué)生對通過AI工具生成的音頻、視頻，能夠積極表達自己的觀點和感受，展現(xiàn)出對藝術(shù)和科技的興趣和好奇心。

本節(jié)課的教學(xué)活動采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，通過設(shè)置一系列與學(xué)生生活實際緊密相連的任務(wù)，來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生在完成任務(wù)的過程中，不管是自主嘗試，還是小組協(xié)作，都敢于分享自己的觀點和經(jīng)驗，主動探索、勇于創(chuàng)新，提高了信息素養(yǎng)和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]李鋒.新版課程標準解析與教學(xué)指導(dǎo)·初中信息科技[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]中華人民共和國教育部，義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.