生成式人工智能在跨學(xué)科教學(xué)中的運用

〔摘" "要〕" 信息科技是一門具有創(chuàng)新性、知識性和實踐性特點的學(xué)科，從跨學(xué)科教學(xué)視角開展小學(xué)信息科技教育，可促進(jìn)學(xué)生運用學(xué)科知識、技能與方法，進(jìn)一步內(nèi)化信息科技課程內(nèi)容，從而帶動其在信息科技乃至多學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和發(fā)展。但跨學(xué)科教學(xué)實踐并非一蹴而就，特別對于小學(xué)信息科技而言。因此，研究以生成式人工智能的應(yīng)用作為基礎(chǔ)，從問題導(dǎo)學(xué)、在線生成資源、分層跨學(xué)科活動、項目式教學(xué)等方面著手，探尋小學(xué)信息科技跨學(xué)科教學(xué)實踐路徑，有望為增強信息科技跨學(xué)科育人效果，為實現(xiàn)“跨域融合”目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

〔關(guān)鍵詞〕" 信息科技；生成式人工智能；跨學(xué)科教學(xué)

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）21" " 0136-03

隨著《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》的出臺，信息科技成為一門獨立學(xué)科，可見國家對信息科技教育的重視程度日益提高。該方案強調(diào)應(yīng)加強跨學(xué)科主題教學(xué)，各門課程應(yīng)利用不少于10%的課時展開跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。在此背景下，如何從跨學(xué)科教學(xué)視角開展信息科技學(xué)科教育，成為教師需要思考的問題。生成式人工智能也被稱為生成式AI，屬于人工智能系統(tǒng)的一種，主要結(jié)合深度學(xué)習(xí)與機器學(xué)習(xí)技術(shù)生成新的內(nèi)容，該內(nèi)容包含視頻、圖像、文本、音頻等多種展現(xiàn)形式。將生成式人工智能應(yīng)用至小學(xué)信息科技跨學(xué)科教學(xué)中，可在豐富教學(xué)資源的同時，促進(jìn)信息科技與其他學(xué)科的融合，為增強信息科技教學(xué)質(zhì)量與效率奠定基礎(chǔ)。

一、基于問題導(dǎo)學(xué)視角，啟發(fā)學(xué)生跨學(xué)科思維

從跨學(xué)科教學(xué)視角落實信息科技教育，可在提高育人效果的基礎(chǔ)上，豐富現(xiàn)有信息科技內(nèi)容，但從以往跨學(xué)科教學(xué)情況分析，部分教師僅從簡單的學(xué)科知識疊加層面開展跨學(xué)科活動，難以深化不同學(xué)科與信息科技之間的聯(lián)系，致使跨學(xué)科教學(xué)無法實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。問題是啟發(fā)學(xué)生思維的重要基礎(chǔ)，從問題導(dǎo)學(xué)視角開展小學(xué)信息科技跨學(xué)科教學(xué)活動，更能輔助學(xué)生進(jìn)行高效學(xué)習(xí)，快速進(jìn)入跨學(xué)科學(xué)習(xí)狀態(tài)。同時，問題也能有機聯(lián)系多學(xué)科與信息科技內(nèi)容，構(gòu)建相對完整的跨學(xué)科教學(xué)體系，為促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。為此，教師有必要結(jié)合生成式人工智能，從信息科技跨學(xué)科育人視角提取問題，基于問題導(dǎo)學(xué)視角發(fā)展小學(xué)生跨學(xué)科思維能力。

以蘇科版信息科技三年級上冊“在線信息獲取”教學(xué)為例。本單元教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生了解信息的來源，掌握在線信息搜索方式和信息保存方法。對此，教師可從信息科技與語文融合視角展開教學(xué)活動，并引入《夜書所見》一詩作為基礎(chǔ)，結(jié)合生成式人工智能，展現(xiàn)作者創(chuàng)作作品時看到的場景，打造一種詩詞情境，即“凄涼”“孤寂”氛圍。隨后，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合信息科技所學(xué)知識，搜索與詩詞相關(guān)的信息，獲得更多關(guān)于古詩詞的學(xué)習(xí)內(nèi)容?；谛W(xué)生認(rèn)知特點分析不難發(fā)現(xiàn)，其帶有較強的直觀化和形象化特征，因此，僅組織學(xué)生圍繞信息科技與語文搜索信息，難免導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)理解和操作偏差。這就需要教師從問題導(dǎo)學(xué)層面實現(xiàn)引導(dǎo)，如實踐中教師可利用生成式人工智能，獲取一些與詩詞相關(guān)的問題，如，題目中的“書”表達(dá)哪些含義？作者在詩詞中主要表達(dá)哪些內(nèi)容？詩詞的大意是什么？秋風(fēng)究竟為作者送來什么？此情此景又讓作者聯(lián)想到什么？大家會選擇哪些關(guān)鍵字詞完成信息的搜索？是否還有其他的中國古詩詞與本作品的情感和意境相連？如何保存這些古詩詞內(nèi)容？等等。這些問題隱性地指向?qū)W生需要在線獲取的知識內(nèi)容，有效聯(lián)結(jié)了語文與信息科技學(xué)科，啟發(fā)了學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)思維。同時，生成式人工智能的應(yīng)用還能有效提高問題的合理性，節(jié)約教師的備課時間，教師可結(jié)合學(xué)情選擇更適于學(xué)生發(fā)展需求的問題，在助力學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，促進(jìn)語文與信息科技的深層次融合，推動學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

二、活用在線生態(tài)資源，促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)

為促進(jìn)學(xué)生的多元化發(fā)展，信息科技教師也嘗試在課堂上開展跨學(xué)科教學(xué)活動，但實踐效果并未達(dá)到理想狀態(tài)。究其原因，課堂教學(xué)以教師為主導(dǎo)，學(xué)生只能被動地學(xué)習(xí)。而信息科技學(xué)科涵蓋諸多抽象的知識內(nèi)容，特別是在跨學(xué)科學(xué)習(xí)背景下，學(xué)生不僅需要內(nèi)化信息科技內(nèi)容，還需掌握其他學(xué)科的知識，在此過程中，如過于突出學(xué)生主體地位，讓學(xué)生過多地自主學(xué)習(xí)，也易導(dǎo)致學(xué)生因知識難度過大產(chǎn)生思維阻礙問題。生成式人工智能是一種在模仿人類創(chuàng)造性思維方面，取得明顯進(jìn)步與突破的技術(shù)，該技術(shù)主要通過對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，生成新的包含圖像、文本、音頻等多種展現(xiàn)形式的內(nèi)容。在生成式人工智能輔助下，教師可運用在線生成資源輔助學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)。具體來說，教師可圍繞信息科技課程，設(shè)計具有跨學(xué)科特點的主題活動，并組織學(xué)生從跨學(xué)科視角在線生成相關(guān)資源，以解決信息科技跨學(xué)科實踐中遇到的問題，這樣，既能為學(xué)生預(yù)留足夠的自主學(xué)習(xí)空間，又能依托生成式人工智能優(yōu)勢，確保信息科技跨學(xué)科教學(xué)實踐效果。

以蘇科版信息科技三年級下冊“創(chuàng)作數(shù)字作品”教學(xué)為例。為從跨學(xué)科教學(xué)視角實現(xiàn)教學(xué)指導(dǎo)，教師可嘗試將信息科技與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化相融合，并從如下幾個方向開展信息科技跨學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)：首先，以微課的形式向?qū)W生介紹中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化內(nèi)容，輔助學(xué)生建立對跨學(xué)科主題的初步認(rèn)識。其次，將學(xué)生分為不同小組，并確定小組名稱，如“書法組”“美術(shù)組”“戲曲組”等。要求學(xué)生以小組為單位，利用生成式人工智能，收集并匯總與中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化相關(guān)的材料。如：“書法組”學(xué)生可結(jié)合在線生成資源，提取書法歷史演變、技藝特點等相關(guān)材料；“美術(shù)組”學(xué)生可嘗試探索剪紙的發(fā)展和起源；“戲曲組”學(xué)生則可著重分析京劇的文化內(nèi)涵與表演藝術(shù)等。最后，引導(dǎo)學(xué)生將所收集的在線生成資源，以數(shù)字作品的形式呈現(xiàn)出來。要求作品中需要涵蓋所選領(lǐng)域的歷史背景、技藝特點和文化價值等元素，并加入圖片、文字等內(nèi)容。這種方式不僅弱化了教師的過度干預(yù)，也為學(xué)生提供了更自由與個性化的學(xué)習(xí)和實踐空間。同時，以生成式人工智能為基礎(chǔ)的在線生成資源，能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程提供資源、技術(shù)上的支持，學(xué)生可結(jié)合自身個性化需求，圍繞自己的創(chuàng)意想象力，借助生成式人工智能實現(xiàn)信息科技跨學(xué)科學(xué)習(xí)目標(biāo)，創(chuàng)作出更具個人特色的作品，實現(xiàn)高效、高質(zhì)量學(xué)習(xí)。

三、尊重個體差異，制定分層跨學(xué)科活動

學(xué)生之間存在個體差異，這種差異決定了學(xué)生的學(xué)習(xí)與思維能力有所不同。傳統(tǒng)小學(xué)信息科技跨學(xué)科教學(xué)更多地以統(tǒng)一指導(dǎo)為基礎(chǔ)，不能充分滿足每位學(xué)生個性化需求，影響了學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力的提升。從分層視角設(shè)計信息科技跨學(xué)科活動，能夠兼顧到不同階段和能力學(xué)生的興趣、認(rèn)知等需求。同時，在生成式人工智能支持下，教師還可有針對性地為學(xué)生提供跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源和設(shè)備，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)，以此滿足各層次的不同需求，確?？鐚W(xué)科教學(xué)活動的順利實施。

以蘇科版信息科技六年級下冊“人工智能的應(yīng)用”教學(xué)為例。在信息化時代，人工智能產(chǎn)品已經(jīng)逐漸進(jìn)入人們生活、工作與學(xué)習(xí)，本課教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生體驗人工智能的應(yīng)用，在了解其原理的基礎(chǔ)上，為發(fā)展學(xué)生人工智能作品創(chuàng)作能力奠定基礎(chǔ)。教師可創(chuàng)設(shè)“模擬小型系統(tǒng)”跨學(xué)科教學(xué)主題，并結(jié)合學(xué)生個體差異，從能力、思維、興趣等方面進(jìn)行分層指導(dǎo)。如：一些學(xué)生對游戲的興趣度較為濃厚，教師可運用生成式人工智能技術(shù)，向?qū)W生提供“棋類比賽中人工智能技術(shù)的表現(xiàn)”相關(guān)材料，并鼓勵學(xué)生參考人工智能下棋機器人的程序算法，自主設(shè)計一種帶有博弈特點的游戲程序；一些對閱讀和音樂較感興趣的學(xué)生，教師可講解智能軟件原理，如自動文字識別、聽歌識曲、自動語音識別等，輔助學(xué)生在自身感興趣的領(lǐng)域中了解人工智能的應(yīng)用，以此進(jìn)一步內(nèi)化信息科技知識內(nèi)容，實現(xiàn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力的有效提升。以生成式人工智能作為輔助，提高信息科技跨學(xué)科教學(xué)精準(zhǔn)性，也從分層的視域滿足不同學(xué)生學(xué)習(xí)需求，有效增強信息科技跨學(xué)科教學(xué)的效率和效果。

四、設(shè)計項目式教學(xué)，拓展跨學(xué)科實踐活動

實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。良好的實踐活動能幫助學(xué)生進(jìn)一步內(nèi)化并遷移信息科技學(xué)科知識。但分析小學(xué)信息科技課堂實踐活動，尚存在資源有限、形式單一等問題，制約了跨學(xué)科實踐的有序?qū)嵤?。項目式教學(xué)是一種以特定項目主題為核心，驅(qū)動學(xué)生經(jīng)歷項目計劃制定、項目策略實施的一種教學(xué)形式，在生成式人工智能技術(shù)支持下，學(xué)生在項目式教學(xué)中可經(jīng)歷系統(tǒng)的實踐過程。具體實施中，教師可設(shè)計信息科技跨學(xué)科實踐項目，鼓勵學(xué)生結(jié)合生成式人工智能收集項目材料，利用數(shù)字化設(shè)備等輔助實踐過程，在拓展跨學(xué)科實踐范圍與方向的同時，促進(jìn)學(xué)生在信息科技領(lǐng)域的多元化發(fā)展。

以蘇科版信息科技四年級下冊“數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)”教學(xué)為例，本課教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生把握數(shù)據(jù)的多樣化表達(dá)方式，了解數(shù)據(jù)圖表的呈現(xiàn)特點，并經(jīng)歷數(shù)據(jù)可視化表達(dá)過程。雖然大多數(shù)學(xué)生在接觸本課前，已具備了一定信息科技學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，但本課中涉及諸多抽象化的概念內(nèi)容，小學(xué)生處于直觀化思維階段，面對復(fù)雜的理論內(nèi)容時常出現(xiàn)概念混淆的情況，并且較難系統(tǒng)實現(xiàn)知識的內(nèi)化和有效遷移。為此，教師可嘗試將信息科技與科學(xué)內(nèi)容相融合，以拓展跨學(xué)科實踐為目的，從如下幾個方向開展項目式教學(xué)。首先，確立信息科技與科學(xué)跨學(xué)科項目式教學(xué)主題，即“探索植物的生長”。其次，以一個月為項目式活動的實踐周期，為學(xué)生提供一種植物，要求學(xué)生在一個月內(nèi)，觀察并記錄植物的生長條件、周期、營養(yǎng)需求等。除此之外，為幫助學(xué)生獲得更多跨學(xué)科知識，教師可鼓勵學(xué)生結(jié)合生成式人工智能收集該植物的相關(guān)信息，如養(yǎng)護方法、種植條件等，更全方位地了解植物的生長特點。最后，鼓勵學(xué)生將收集和記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，嘗試以可視化的方式展示數(shù)據(jù)圖表。在此過程中，教師帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷不同的學(xué)習(xí)實踐環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)從跨學(xué)科視角幫助學(xué)生建立信息科技與科學(xué)之間的關(guān)系，讓學(xué)生全面了解信息科技的應(yīng)用方向，促進(jìn)其跨學(xué)科學(xué)習(xí)意識的形成；第二環(huán)節(jié)為學(xué)生提供足夠的項目實踐空間、時間，讓學(xué)生結(jié)合生成式人工智能，把握更多科學(xué)與信息科技知識，為增強學(xué)生認(rèn)知儲備奠定基礎(chǔ)；第三環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生信息科技的應(yīng)用能力，帶領(lǐng)學(xué)生從科學(xué)研究視角展開信息科技實踐，促進(jìn)學(xué)生多學(xué)科領(lǐng)域知識的發(fā)展，為提升小學(xué)生綜合學(xué)習(xí)水平提供助力。

總而言之，信息科技是小學(xué)教育體系的重要組成部分，跨學(xué)科教學(xué)能夠借助多學(xué)科資源、內(nèi)容與方法，輔助信息科技學(xué)科教育的有效實施。信息科技跨學(xué)科教學(xué)涉及多個流程與環(huán)節(jié)，如何將信息科技與不同學(xué)科知識融為一體，形成完整的跨學(xué)科育人體系，是教師需要思考的問題。為此，信息科技教師有必要從問題導(dǎo)學(xué)視角，啟發(fā)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)思維。同時，活用在線生成資源，設(shè)計分層跨學(xué)科活動，滿足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求，適應(yīng)學(xué)生的個體差異。最終，結(jié)合項目式教學(xué)拓展跨學(xué)科實踐，助力學(xué)生在信息科技跨學(xué)科學(xué)習(xí)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。

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