生成式AI在信息科技學(xué)科“教學(xué)評(píng)”一致性的應(yīng)用

【摘 要】本文探討了生成式AI在學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用的可能性和實(shí)踐方法，特別是針對(duì)生成式AI在信息科技學(xué)科“教學(xué)評(píng)”一致性的應(yīng)用研究，真正將教學(xué)、學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)完整的教學(xué)體系，提高教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，合力推動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。

【關(guān)鍵詞】生成式AI；信息科技學(xué)科；教學(xué)評(píng)一致性

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）010-061-03

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）評(píng)價(jià)建議中明確指出：要樹(shù)立正確的評(píng)價(jià)觀念，堅(jiān)持以評(píng)促教、以評(píng)促學(xué)，體現(xiàn)“教學(xué)評(píng)”一致性。作為信息科技學(xué)科教師，理應(yīng)結(jié)合時(shí)代背景和教育需求，分析學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)要求，從實(shí)際出發(fā)，探索新的教學(xué)技術(shù)和教學(xué)方法。

生成式AI自ChatGPT問(wèn)世以來(lái)持續(xù)更新，生成式AI大語(yǔ)言模型在國(guó)內(nèi)也如雨后春筍般出現(xiàn)。但目前針對(duì)生成式AI在教育領(lǐng)域的研究大多還處在宏觀角度看“變革”，很少落實(shí)于一線教學(xué)。教師需要通過(guò)仔細(xì)研讀新課標(biāo)的評(píng)價(jià)建議，發(fā)現(xiàn)新課標(biāo)重視“教學(xué)評(píng)”一致性的教學(xué)模式，即把學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度的測(cè)評(píng)鑲嵌于教學(xué)活動(dòng)之中，依據(jù)課堂評(píng)價(jià)的信息對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和平衡，達(dá)到學(xué)促師教、教中有評(píng)，最終落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。而生成式AI的核心能力可以實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂的實(shí)時(shí)評(píng)測(cè)、智能分析及反饋，對(duì)教師進(jìn)行過(guò)程評(píng)價(jià)及調(diào)整教學(xué)有很大的幫助。因此，教師可從生成式AI在信息科技學(xué)科“教學(xué)評(píng)”一致性的應(yīng)用展開(kāi)研究，總結(jié)出相應(yīng)的模式和策略，進(jìn)而促進(jìn)教育教學(xué)的變革。

生成式AI在信息科技學(xué)科“教學(xué)評(píng)”一致性的應(yīng)用方向

在當(dāng)前教育改革的趨勢(shì)下，“教學(xué)評(píng)”一致性教學(xué)模式日漸成為信息科技學(xué)科教學(xué)過(guò)程中不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。而生成式AI在教育領(lǐng)域能夠深度融入教育教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)_{79907cd0626b2efbbaa00488709404ba8751f73466670b99a51ba1985efaea2f}，從教學(xué)設(shè)計(jì)到學(xué)習(xí)實(shí)踐再到評(píng)價(jià)反饋，為教育帶來(lái)了前所未有的智能化、個(gè)性化和高效化的內(nèi)容生成服務(wù)，是提高“教學(xué)評(píng)”一體化精準(zhǔn)性的技術(shù)支持。生成式AI所具備的啟發(fā)性內(nèi)容生成、對(duì)話情境理解、序列任務(wù)執(zhí)行、程序語(yǔ)言解析四項(xiàng)核心能力，從教、學(xué)、評(píng)三個(gè)環(huán)節(jié)，梳理了不同核心能力可支持的教育應(yīng)用，其不同核心能力對(duì)應(yīng)的教學(xué)評(píng)三位一體應(yīng)用方向見(jiàn)圖1。

圖1 生成式AI不同核心能力對(duì)應(yīng)的教學(xué)評(píng)三位一體應(yīng)用

在“教”的方面，生成式AI可為教師教學(xué)提供多種形態(tài)的幫助和服務(wù)，如在輔助教師生成個(gè)性化教學(xué)方案的過(guò)程中，生成式AI可以依據(jù)教師的教學(xué)需求，分步驟生成多種適切的教學(xué)設(shè)計(jì)，為教師備課提供思路啟發(fā)與多種備選方案，提高教師的備課效率與授課質(zhì)量。在“學(xué)”的方面，生成式AI也可為學(xué)習(xí)過(guò)程提供良好的支持和服務(wù)，如在支持學(xué)生學(xué)科知識(shí)問(wèn)答的過(guò)程中，生成式AI可以基于多輪對(duì)話，為學(xué)生提供現(xiàn)象分析、知識(shí)點(diǎn)講解、應(yīng)用影響等多層次服務(wù)。在“評(píng)”的方面，生成式AI還可針對(duì)性完成教育評(píng)價(jià)的多項(xiàng)任務(wù)，如在對(duì)學(xué)生的程序代碼評(píng)價(jià)中，生成式AI可以通過(guò)自動(dòng)識(shí)別程序語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)類(lèi)型與代碼結(jié)構(gòu)，整體評(píng)價(jià)算法程序的編寫(xiě)正誤，并提供關(guān)于代碼規(guī)范性、復(fù)雜性等多個(gè)維度的反饋與評(píng)價(jià)。

信息科技學(xué)科的“教學(xué)評(píng)”一致性以學(xué)習(xí)目標(biāo)為統(tǒng)領(lǐng)，關(guān)注學(xué)生個(gè)性化、多樣化的學(xué)習(xí)需求，課程邏輯以學(xué)生經(jīng)驗(yàn)貫穿教學(xué)各要素的設(shè)計(jì)，利用生成式AI將教學(xué)活動(dòng)和評(píng)價(jià)活動(dòng)融合，以目標(biāo)指導(dǎo)學(xué)生的“學(xué)”、教師的“教”和學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)，將其視為一個(gè)整體，合力推動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成。以浙教版四年級(jí)下冊(cè)第三單元中“數(shù)據(jù)可視化”一課為例，“教學(xué)評(píng)”每一步的推進(jìn)，最終都為了達(dá)成“認(rèn)識(shí)數(shù)據(jù)可視化及其應(yīng)用；根據(jù)主題需要，用合適的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化”的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

生成式AI在信息科技學(xué)科“教學(xué)評(píng)”一致性的應(yīng)用實(shí)踐

為了切實(shí)推進(jìn)新課標(biāo)中提倡的教學(xué)與評(píng)價(jià)的一致性，開(kāi)展對(duì)“教學(xué)評(píng)”一體化實(shí)施的研究。筆者選取了生成式AI部分核心能力，具體研究思路如圖2。

1.教：“雙師課堂”協(xié)同教學(xué)

基于“教學(xué)評(píng)”一致性中“教”的部分，生成式AI具有補(bǔ)充教學(xué)內(nèi)容的作用。生成式AI可以依據(jù)教學(xué)框架和教學(xué)目標(biāo)，生成新的教學(xué)資料，幫助教師開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。AI在充分學(xué)習(xí)新課標(biāo)、教學(xué)材料的基礎(chǔ)上，主要利用生成式AI的“序列任務(wù)執(zhí)行”能力協(xié)助教師設(shè)計(jì)課程方案、生成教學(xué)資源、提供評(píng)估反饋等。另外在“雙師”教學(xué)中，可以考慮人類(lèi)教師做主導(dǎo)進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃和教學(xué)調(diào)控，利用生成式AI的“對(duì)話情境理解”能力讓生成式AI（虛擬數(shù)字教師）參與課堂授課、智能解答和實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)。

以“數(shù)據(jù)可視化”一課為例，教師首先制定一個(gè)基礎(chǔ)教學(xué)框架，包括課程主題、學(xué)習(xí)目標(biāo)、主要教學(xué)步驟、核心內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中具體教學(xué)步驟如下。（1）主題引入：教師通過(guò)一段視頻引入主題，展示數(shù)據(jù)可視化在日常生活中的應(yīng)用實(shí)例，如天氣預(yù)報(bào)圖、交通流量熱力圖等。（2）感知與發(fā)現(xiàn)：利用AI大語(yǔ)言模型“文心一言”，教師設(shè)計(jì)一個(gè)互動(dòng)問(wèn)答環(huán)節(jié)，AI根據(jù)預(yù)設(shè)的知識(shí)點(diǎn)庫(kù)，提出問(wèn)題并根據(jù)學(xué)生的回答提供即時(shí)反饋。（3）初探與建構(gòu)：AI根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，生成一系列數(shù)據(jù)可視化案例，包括圖表、圖形和地圖，幫助學(xué)生初步了解數(shù)據(jù)可視化的概念和方法。（4）應(yīng)用與深挖：教師引導(dǎo)學(xué)生使用“文心一言”進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，AI根據(jù)學(xué)生選擇的數(shù)據(jù)集提供定制化的可視化建議和步驟指導(dǎo)，學(xué)生通過(guò)實(shí)踐深入探索數(shù)據(jù)可視化技術(shù)。（5）對(duì)比與延伸：AI自動(dòng)生成不同數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的對(duì)比分析，幫助學(xué)生理解不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限，同時(shí)提供拓展材料，引導(dǎo)學(xué)生思考數(shù)據(jù)可視化在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。（6）課堂小結(jié)與知識(shí)延伸：利用“文心一言”，教師總結(jié)本課的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，并生成一系列相關(guān)問(wèn)題，通過(guò)小測(cè)驗(yàn)的形式，評(píng)估學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)可視化概念的掌握程度。（7）愛(ài)國(guó)主義教育融入：結(jié)合愛(ài)國(guó)主義教育，“文心一言”生成了關(guān)于國(guó)家發(fā)展數(shù)據(jù)的可視化案例，如GDP增長(zhǎng)、人口變化等，讓學(xué)生在了解數(shù)據(jù)可視化的同時(shí)，增強(qiáng)國(guó)家意識(shí)和民族自豪感。

2.學(xué)：“人機(jī)課堂”自主探究

學(xué)生的“學(xué)”是一個(gè)過(guò)程，是無(wú)法一蹴而就的。小學(xué)階段的學(xué)生，認(rèn)知和理解能力稍弱，而生成式AI 具備對(duì)話界面簡(jiǎn)潔、提供個(gè)性化回答、獲得即時(shí)反饋的特點(diǎn)，可為學(xué)生提供更具啟發(fā)性的學(xué)習(xí)思路和素材，且人機(jī)協(xié)作互動(dòng)的方式，為學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容和專(zhuān)業(yè)知識(shí)提供了便利。在人機(jī)課堂中，學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)建構(gòu)、積極探究提出問(wèn)題，利用生成式AI的“對(duì)話情境理解”能力與虛擬數(shù)字教師主動(dòng)交流，不斷建構(gòu)、重構(gòu)和優(yōu)化自己的知識(shí)體系，從而更好地理解知識(shí)的本質(zhì)和核心，在學(xué)習(xí)、理解、論證、反思的過(guò)程中達(dá)到培育學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

以“數(shù)據(jù)可視化”一課為例，學(xué)生的“學(xué)”可以細(xì)化成以下“兩步三任務(wù)”。第一步，教師播放一段由AI生成的視頻，介紹數(shù)據(jù)可視化的基本概念和應(yīng)用場(chǎng)景。視頻通過(guò)動(dòng)畫(huà)和圖表，生動(dòng)地展示數(shù)據(jù)可視化的不同呈現(xiàn)形式，如條形圖、餅圖、折線圖等。第二步，針對(duì)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)進(jìn)行深度解析，由教師具體展示如導(dǎo)航圖、熱力圖、動(dòng)畫(huà)等豐富多彩的可視化實(shí)例，并布置探究性任務(wù)。任務(wù)一是數(shù)據(jù)解讀與案例分析。學(xué)生選擇一個(gè)實(shí)例，使用“文心一言”進(jìn)行深入分析。如學(xué)生選擇了一個(gè)關(guān)于全球氣候變化的熱力圖，AI提供了該圖表的數(shù)據(jù)來(lái)源、制作步驟和解讀指南，引導(dǎo)學(xué)生理解圖表背后的數(shù)據(jù)含義。任務(wù)二是可視化需求探索。學(xué)生根據(jù)自己感興趣的研究領(lǐng)域，使用“文心一言”探索數(shù)據(jù)可視化的實(shí)際需求。AI根據(jù)學(xué)生的興趣和所提供的數(shù)據(jù)集，推薦合適的可視化方法，并提供相應(yīng)的教程和指導(dǎo)。任務(wù)三是自動(dòng)生成可視化圖表。學(xué)生使用“文心一言”自動(dòng)生成可視化圖表，探索不同的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式。AI根據(jù)學(xué)生選擇的數(shù)據(jù)和指定的圖表類(lèi)型，生成圖表并提供圖表的詳細(xì)解釋?zhuān)瑤椭鷮W(xué)生理解其與電子表格軟件的異同。

3.評(píng)：“反饋課堂”實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)

在“教學(xué)評(píng)”一致性教學(xué)模式中，“評(píng)”是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。為使學(xué)習(xí)目標(biāo)和評(píng)價(jià)任務(wù)能夠匹配且達(dá)到預(yù)期，真正實(shí)現(xiàn)“教學(xué)評(píng)”三位一體，需要在教學(xué)活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)師生、生生的充分交流、分析、測(cè)試與評(píng)價(jià)，在不斷地反饋與調(diào)節(jié)教學(xué)中解決問(wèn)題。如生成式AI的對(duì)話理解能力，可以評(píng)價(jià)學(xué)生的表達(dá)能力、表達(dá)水平，更加細(xì)致地分析學(xué)生的語(yǔ)言組織能力，針對(duì)學(xué)生表達(dá)和描述情況，給出相應(yīng)的反饋意見(jiàn)；生成式AI的任務(wù)執(zhí)行能力，則可以考查學(xué)生的試卷完成情況，通過(guò)自動(dòng)篩選和多種備選的方式，為學(xué)生提供智能化試卷，讓學(xué)生可以更好地在測(cè)試中掌握自己的情況，教師也能了解學(xué)情。

例如，在“數(shù)據(jù)可視化”一課的結(jié)尾階段，教師采用“文心一言”大模型來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。以下是具體的應(yīng)用和真實(shí)效果。（1）智能出題。假設(shè)學(xué)生小明正在學(xué)習(xí)如何將銷(xiāo)售數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化圖表。“文心一言”根據(jù)小明的學(xué)習(xí)進(jìn)度和能力水平，生成了一個(gè)包含過(guò)去一年內(nèi)各地區(qū)銷(xiāo)售情況的數(shù)據(jù)集，并提出任務(wù)：“請(qǐng)將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為能夠清晰展示各地區(qū)銷(xiāo)售趨勢(shì)的圖表。”（2）實(shí)時(shí)進(jìn)度跟蹤。當(dāng)小明開(kāi)始任務(wù)時(shí)，“文心一言”通過(guò)集成在學(xué)生作業(yè)平臺(tái)上的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)度。系統(tǒng)顯示小明正在嘗試創(chuàng)建一個(gè)堆疊條形圖來(lái)展示不同地區(qū)的銷(xiāo)售量。（3）準(zhǔn)確率分析與反饋。小明提交了他的可視化作品后，“文心一言”分析圖表的準(zhǔn)確性和設(shè)計(jì)質(zhì)量。AI發(fā)現(xiàn)雖然數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正確，但圖表的配色方案不夠直觀，于是提供了改進(jìn)建議?！皣L試使用顏色漸變來(lái)區(qū)分不同地區(qū)的銷(xiāo)售量，以提高圖表的可讀性?！保?）學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)時(shí)反饋。教師通過(guò)AI的分析報(bào)告了解到小明在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面表現(xiàn)良好，但在視覺(jué)設(shè)計(jì)上需要加強(qiáng)。教師決定在下一節(jié)課上重點(diǎn)講解數(shù)據(jù)可視化的設(shè)計(jì)原則。（5）學(xué)業(yè)發(fā)展記錄。AI記錄了小明在課程中的所有作業(yè)和討論，包括他如何一步步改進(jìn)他的可視化技能。這些記錄幫助教師和家長(zhǎng)了解小明的學(xué)習(xí)進(jìn)展和需要額外關(guān)注的領(lǐng)域。（6）跨學(xué)科能力的評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)小明的最終項(xiàng)目時(shí)，“文心一言”不僅分析了他在數(shù)據(jù)可視化方面的表現(xiàn)，還評(píng)估了他如何將數(shù)學(xué)知識(shí)和設(shè)計(jì)原則應(yīng)用到圖表制作中，提供了一個(gè)全面的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。（7）反饋與自我反思的促進(jìn)。收到AI的評(píng)價(jià)報(bào)告后，小明意識(shí)到了自己在設(shè)計(jì)上的不足，并根據(jù)反饋調(diào)整了他的圖表。他還寫(xiě)下自我反思日志，記錄了自己在項(xiàng)目中學(xué)到的知識(shí)和需要改進(jìn)的地方。

生成式AI在學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用不僅提高了評(píng)價(jià)的效率和質(zhì)量，還通過(guò)提供個(gè)性化反饋促進(jìn)了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)。同時(shí)，教師也能夠根據(jù)AI的評(píng)價(jià)結(jié)果，更好地理解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)更有效的教學(xué)。學(xué)生在與AI交流學(xué)習(xí)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如AI在回答一些問(wèn)題時(shí)，提供的結(jié)果并不一定完全符合我們的需求，這時(shí)教師需要提醒學(xué)生與AI交流時(shí)提的問(wèn)題要更詳盡，以便獲得更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

結(jié) 語(yǔ)

“教學(xué)評(píng)”一致性本質(zhì)是在課堂教學(xué)系統(tǒng)中，力求教師的教（學(xué)習(xí)目標(biāo)）、學(xué)生的學(xué)（學(xué)習(xí)任務(wù)）和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)三要素協(xié)調(diào)配合、目標(biāo)一致。依托生成式AI的信息科技教學(xué)，可將課堂的靈活性交給學(xué)生，通過(guò)個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和任務(wù)，促使學(xué)生更深入地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，從而提升他們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣。