《互聯(lián)網(wǎng)搜索新發(fā)展》教學案例

案例背景

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》在教學建議中明確提出“自覺適應信息科技的快速更迭”，因此在設計本課時，筆者結合當下人工智能在搜索領域的技術創(chuàng)新應用，如人們在搜索框中輸入內容時，不僅僅會獲得全文搜索結果，也能得到智能回答，對《義務教育信息科技教學指南》七年級“互聯(lián)網(wǎng)應用與創(chuàng)新”模塊第三單元“便捷的互聯(lián)網(wǎng)服務”第14課內容進行了二次開發(fā)，將人工智能（以下稱“AI\"）搜索引入到互聯(lián)網(wǎng)搜索學習中，通過對比分析傳統(tǒng)搜索與AI搜索，幫助學生認識不同技術背后的原理開展“科”與“技”并重的學習。

內容分析

本課主要對應“互聯(lián)網(wǎng)應用與創(chuàng)新”模塊內容要求：通過在線活動，分析互聯(lián)網(wǎng)應用的特征，認識互聯(lián)網(wǎng)對社會發(fā)展的創(chuàng)新價值和潛力；能夠根據(jù)學習和交流的需要，使用互聯(lián)網(wǎng)搜索、遴選、管理并貢獻有價值的數(shù)據(jù)和資源，能夠創(chuàng)建具有特色的作品。

筆者基于人工智能的搜索技術發(fā)展，對教學指南中的內容進行了重構，去掉分詞活動，增加了AI搜索（如圖1）。自的主要是探究搜索引擎和大語言模型的基本原理，感受互聯(lián)網(wǎng)技術的創(chuàng)新發(fā)展及其帶來的高效、智能信息檢索服務。本課是本單元的重要內容，對深入理解互聯(lián)網(wǎng)服務和發(fā)展起著重要的作用。

學情分析

本次授課對象為七年級的學生。在知識上，他們具備一定的信息科技基礎知識和應用能力，能夠熟練進行在線搜索。在興趣上，他們對人工智能等新技術具有濃厚興趣，愿意嘗試，但缺乏原理認知。在認知上，他們處于從形象思維向抽象思維過渡的階段，還不能理解復雜的技術原理，因此需要具身體驗，借助探究實驗和游戲活動來理解。

教學目標

通過實驗活動，了解搜索引擎基本原理，知道搜索引擎的簡單工作過程。

教學重難點

重點：理解搜索引擎和大語言模型的特點，體悟互聯(lián)網(wǎng)帶來的高效、智能的搜索服務。

難點：通過文字接龍游戲，初步感知大語言模型的基本原理，體驗AI搜索帶來的個性化交互回答。

教學策略

1.主題引領，問題驅動

以“家鄉(xiāng)宜昌”為學習主題，引入“展示宜昌方言”“介紹三游洞”“設計文旅宣傳語”等任務活動（如下頁圖2）。通過對應的核心概念問題，串聯(lián)起新知的學習，從“分析搜索結果”到“理解基本原理”再到“應用解決問題”，突出知識與思維的“聯(lián)結”“建構”“遷移”，同時也深化了學生對家鄉(xiāng)的認識與熱愛，落實課程思政。

2.實驗探究，原理認知

通過實驗教學，引領學生主動探索和發(fā)現(xiàn)知識。一方面通過“場景分析—原理認知一應用遷移”完成對互聯(lián)網(wǎng)搜索的探究；另一方面通過實驗活動，分析、修改簡易搜索系統(tǒng)，理解搜索引擎的基本原理。

3.游戲活動，演繹原理

通過小組文字接龍游戲，演繹詞語聯(lián)想的過程，類比AI搜索背后大語言模型生成文本的過程。

本節(jié)課用到的教與學方法有：實驗教學法、游戲教學法、主題學習法、小組合作法。

教學評價（如下表）

教學準備

教師上課PPT學習單、UMU教學平臺、簡易搜索軟件。

教學過程

1.問題引入：兩種類型的搜索結果

教師用宜昌話和同學們打招呼，展示宜昌的風土人情，并提問：“老師是通過什么方式了解宜昌的？”學生結合已有知識和經驗進行回答。教師邀請一名學生演示在線搜索“宜昌方言”，其他學生分析搜索結果頁面中都有哪些形式的內容。教師結合搜索結果引人全文搜索和AI回答，并提出本課驅動性問題：“這兩種技術呈現(xiàn)結果本質上有什么不同？這些‘搜索結果'是如何被查找呈現(xiàn)出來的？”

設計意圖：本環(huán)節(jié)以宜昌方言親切開場，在拉近師生距離的同時引出信息搜索這一常見應用；通過學生觀察搜索結果的不同呈現(xiàn)形式，自然關聯(lián)對兩種“搜索”結果的原理探究，引入本課課題。

2.實驗探究：搜索引擎的基本原理

教師簡單介紹簡易搜索引擎及其使用方法，在演示中故意設障：先運行簡易搜索引擎進行內容搜索，但無呈現(xiàn)內容，接著查找問題，發(fā)現(xiàn)Web文件夾為空，進行內容更新并再次搜索，此時可以呈現(xiàn)搜索結果。教師結合“故障”提問“為什么第二次操作可以搜到內容？”，由此引入第一次實驗探究（如下頁圖3），為學生分發(fā)不同的實驗文件夾（不同點是Web文件夾中的網(wǎng)頁數(shù)不同），學生參考學習單，完成實驗并記錄，并匯報實驗記錄結果（如下頁圖4）。教師追問“搜到的信息、Web文件夾中網(wǎng)的頁數(shù)、Pages表中的行數(shù)三者之間是否有關系？”，并順勢引入第二次實驗并記錄（如下頁圖5），學生匯報實驗記錄結果（如下頁圖6。師生結合實驗數(shù)據(jù)分析并梳理搜索引擎的工作原理（如下頁圖7）。

教師指導學生保存新網(wǎng)頁到Web文件夾，同時修改Pages文件內容，理解搜索系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)上獲取信息、保存并建立索引的過程，感受搜索引擎通過耗費大量存儲空間換來對查詢需求快速響應的機制，即典型的空間換時間的思維。學生登錄UMU教學平臺，梳理搜索引擎的工作流程（如圖8）。師生繼續(xù)分析工作過程，發(fā)現(xiàn)其中存在人工處理不高效的地方，從而引出爬蟲技術，并嘗試運用爬蟲技術自動獲取網(wǎng)頁并更新索引庫，引導學生認識互聯(lián)網(wǎng)技術的高效檢索功能（如下頁圖9）。

設計意圖：本環(huán)節(jié)學生通過實驗觀察、對比數(shù)據(jù)與分析結論，由表及里逐步了解搜索引擎中關鍵詞搜索的基本原理。在具身體驗中，讓學生認識網(wǎng)絡爬蟲在高效信息檢索中的作用。

3.游戲接龍：大語言模型的基本原理

教師組織學生繼續(xù)探究另一種“搜索”結果（大語言模型支持的AI回答），并提問：“大語言模型是怎樣根據(jù)我們的提問給出回答的呢？”之后，組織學生以小組為單位進行文字接龍游戲（如下頁圖10），學生將小組接龍答案粘貼到黑板上（如下頁圖11）。教師分析游戲過程，繼續(xù)追問：“大語言模型是怎么被構建出來的？”教師類比學生讀書學習獲得知識的過程，介紹大語言模型是通過對大量文本數(shù)據(jù)進行訓練得來，并梳理大語言模型的一般工作過程（如下頁圖12）。

教師介紹國內幾種常見的大語言模型，讓學生任選其一進行體驗，以“請你介紹宜昌三游洞”為提示詞，將獲得的生成結果上傳到UMU平臺。師生查看提交結果，圍繞“為什么不同模型生成不同內容？”進行討論，類比接龍游戲中大家不同的結果，進一步理解大語言模型的基本原理。

設計意圖：通過文字接龍游戲，直觀類比展示大語言模型文本生成的過程，再以學生答案多樣性的原因剖析，類比大語言模型因訓練數(shù)據(jù)和模型不同導致回答內容的差異性，進而幫助學生掌握AI搜索技術背后大語言模型的基本原理。

4.創(chuàng)新應用：人機協(xié)同設計宣傳語

結合前面的學習，教師引出創(chuàng)新任務：人機協(xié)同設計宣傳語，介紹家鄉(xiāng)宜昌。（教師分析優(yōu)秀案例，關注宣傳語的設計要點，要突出特色，響亮吸引人）

學生通過小組合作，從歷史文化、人文美食或自然景觀等主題入手，選用搜索引擎或大語言模型協(xié)同創(chuàng)作宣傳語，并上傳到UMU平臺。學生在平臺上相互瀏覽并進行評價，教師針對特色作品進行點評。

設計意圖：在培養(yǎng)學生運用所學知識進行創(chuàng)新應用的同時，進一步引導學生提升合理使用技術進行協(xié)同創(chuàng)作的意識，同時也增強學生對家鄉(xiāng)的熱愛和宣傳意識。

5.知識建構：互聯(lián)網(wǎng)搜索技術的發(fā)展

師生總結并理解“傳統(tǒng)”搜索與AI搜索的特點及應用場景（如圖13）。

設計意圖：本環(huán)節(jié)主要進行知識的關聯(lián)與系統(tǒng)化建構，以增強學生對技術適用場景的理解，實現(xiàn)舉一反三。

教學反思

在本案例中，筆者聚焦于“科”與“技”并重的信息科技教學，著重引領學生在互聯(lián)網(wǎng)搜索的具體場景中，探究技術應用背后的原理方法。在教學中，筆者以“家鄉(xiāng)宜昌”為主題情境，試圖通過學生熟識的話題拉近師生間的距離。從課堂實施看，由問題驅動學生參與到具身的活動體驗中，能有效提升他們的學習參與度和學習深度。例如，學生通過親自操作簡易搜索引擎以及對比實驗結果等活動，鍛煉了科學探究能力，促進了對搜索引擎工作過程的理解；而文字接龍游戲，也讓學生在輕松愉悅的學習氛圍中，了解了大語言模型技術背后的原理。當然，在現(xiàn)場授課中筆者也留有一些遺憾，如對學情把握不夠準確、教學節(jié)奏處理不夠靈活、最后的“人機協(xié)同設計宣傳語”活動只有部分學生完成展示，這些問題都反映了筆者自身教學經驗的不足。