小學信息科技教學中應用生成式聊天機器人的實踐研究

黃麗

（昆山經濟技術開發區世茂小學，江蘇 蘇州 2153000）

小學生正處于知識和技能的快速積累期，信息技術的應用有助于提高他們的學習興趣、培養信息素養和創新能力，促進教與學的“數字化”。而生成式聊天機器人作為人工智能技術的重要應用之一，模擬人類的對話方式，可以讓學生更自然地表達自己的想法和感受，它能理解學生的意圖，并能生成相應的回復。不僅如此，它還可以根據學生的歷史對話，實現多輪次的對話式交流，自動生成更準確的回復。將生成式聊天機器人引入小學信息科技課堂，有助于學生適應人工智能時代的學習。生成式聊天機器人通過自我學習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我們的問題或者意圖，機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，機器人可以更好地理解我們的需求，并更準確地回答我們的問題。因此，學生和生成式聊天機器人成功對話的關鍵在于培養學生的提問能力，這就促使學生必須積極展開思考并發現問題、分析問題。同時，恰當的提問也可以幫助生成式聊天機器人更好地理解和回答問題。本文以“用數據說話”一課為例，通過具體的教學實踐探討在生成式聊天機器人課堂中培養學生的提問能力。

一、小學信息科技課堂引入生成式聊天機器人的可行性分析

（一）小學信息科技課堂的理論訴求

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

（二）小學信息科技課堂的實踐訴求

1.對話界面簡潔。在課堂教學中使用傳統搜索引擎，檢索結果中廣告的數量繁多，這可能會分散學生的注意力，導致他們錯過重要的信息。相比之下，生成式聊天機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，避免學生被廣告干擾，提高學生的信息檢索效率。

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

3.獲得即時反饋。傳統搜索引擎基于關鍵詞的相關性對檢索結果進行排序，這種方式可能會使學生浪費時間和精力尋找所需信息。這種學習體驗可能會使學生失去課堂學習的興趣，尤其是對于那些在學習材料上遇到困難的學生來說。然而，生成式聊天機器人可以根據學生的問題提供給他們篩選后的信息，并直接呈現給學生。這種自動化的文本呈現方式可以為學生和教師減負增效，使他們能夠將更多的課堂時間用來理解所學內容。

雖然傳統搜索引擎長期以來一直被用作獲取信息，但聊天機器人在課堂教學方面提供了更具互動和吸引力的體驗，這一技術的誕生將促使學習方式從“搜索就是學習”逐步轉向對話式學習。憑借其簡潔對話界面、個性回答和即時反饋，生成式聊天機器人適合幫助學生理解復雜的觀念并更有效地提取信息，促進學生的深度學習和認知加工。

二、小學信息科技教學中應用生成式聊天機器人的策略

（一）以真實問題引導，構建知識體系

《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》指出，要創新教學方式，以真實問題引導學生經歷數字化工具應用過程，構建知識體系，提升問題解決能力。因此，在教學設計過程中，教師要善于從學生的家庭生活、社區生活或者學校生活情境中發現真實問題，并根據教學目標和教學內容，設計好與生成式聊天機器人對話的相關問題，引導學生進行對話，讓學生在對話中更好地理解和應用所學知識，從而幫助學生關注、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器人的課堂中，教師不僅僅承擔了釋疑解惑的任務，同樣生成式聊天機器人也承擔了一部分的釋疑解惑任務。生成式聊天機器人提供了一個相對安全的聊天環境，學生不需要擔心自己的提問是否合適，也不需要擔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，教師應鼓勵學生積極和生成式聊天機器人進行對話，并就反饋的內容再次提問機器人，從而提高聊天的深度。這樣，學生可以在更加放松和自由的環境中學習，并且能夠更好地理解和掌握所學知識。

（三）生成問題的大概念，解決相關問題

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

三、應用生成式聊天機器人的教學案例

筆者所在江蘇省朱國明網絡名師工作室團隊通過“用數據說話”一課帶領小學五年級學生走進生成式聊天機器人世界，在課堂中通過與生成式聊天機器人的對話培養學生的提問能力。

設計思路：本節課將國家體質健康測試中利用BMI數值判斷胖瘦等級作為情境，教師利用情境引導學生生成對主題的問題，并引導他們和生成式聊天機器人就這些問題進行對話，獲取所需信息，從而體驗如何與生成式聊天機器人展開對話。

（一）再現真實生活情境，提出問題

首先，說明每學期體育教師測量學生的身高和體重數據，是為了判斷胖瘦等級。接著，呈現一位男生和一位女生的身高和體重數據，讓學生根據經驗判斷。學生判斷的是否正確，教師并未給出直接回復，學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課堂，為后面和生成式聊天機器人進行對話埋下伏筆。

（二）對話生成式聊天機器人，解決問題

問題1：什么是BMI？教師展示了《國家學生體質健康標準（2014 年修訂）》，學生仔細閱讀判斷胖瘦等級的表格，指出BMI 是陌生的專業詞語。于是，教師打開生成式聊天機器人（本課授課基于AI EDU 平臺，后文簡稱AI）網頁端登錄界面，向學生推薦這個課堂學習小助手AI。由于學生是初次接觸AI，教師邊講解邊演示。學生提出第一個要解決的問題就是明確BMI 是什么，教師根據學生的回答在輸入框里輸入第一個問題“什么是BMI？”演示之后，讓學生親自輸入，并且教師給予語言提示，問題的表達不一定要和教師輸入的一模一樣，可以按照自己習慣的自然語言表達方式進行提問。在教師巡視過程中，發現有的學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識。

問題2：我的BMI 是多少？學生通過提問得知身體質量指數BMI 是衡量身體胖瘦等級的一個重要標準，并且BMI 的計算公式是體重（公斤）除以身高（米）的平方。很多學生看到BMI 的計算公式后，便開始在學習單上計算自己的BMI，于是，教師請其中一位學生告知大家用紙筆處理數據的感受。學生指出處理過程麻煩，教師引導其思考還可以用什么工具得出自己的BMI 數據。一些學生提出用計算器，教師指出計算器是數學課上常用的數據處理工具，并且要輸入正確的計算關系才能得出BMI 數據。此時，學生又提出，可以向AI 提問，輸入我們的身高和體重數據，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。身高和體重數據屬于學生的隱私數據，于是以教師的身高和體重數據為例，讓學生思考如何提問。學生提出自己的提問方式，教師根據課堂中學生的提問進行點評。點評后，讓學生親自向AI 提問，驗證自己的提問方式。

學生利用AI 計算出來的BMI 數據和《國家學生體質健康標準（2014 年修訂）》中的判斷胖瘦等級的表格進行對比發現，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生的實際情況。在此，教師引導學生思考我們在和生成式聊天機器人對話時，要注意到“人工智能幻覺”這一現象，避免因問題表述不全面而導致回答不完整。使用者可以根據回答進一步展開對話，通過提問完善認知。

問題3：小學生如何保持BMI 正常？在人工智能時代，更重要的是讓學生學會如何批判性地思考和解決問題。當學生分析出自己的胖瘦等級后，再次讓學生思考如何在日常生活中保持BMI 正常？學生積極思考，提出自己的想法。由教師進行歸納總結，再引導學生思考如何借助AI，更全面地總結可行建議。問題1 采取的教師講解演示方法來展開，問題2 是教師帶領學生分析后再讓他們驗證，問題3 的提問則放手由學生自己探究。學生通過嘗試發現，問題表述為“如何保持BMI 正常”和“小學生如何保持BMI 正常”，AI 回答的答案也不同。針對這個課堂現象，教師指出，在提問時給予生成式聊天機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。當學生掌握了判斷胖瘦等級的正確方法后，教師提出繼續解決課堂開始那個懸而未決的問題。學生通過自己的提問方式進行判斷，進一步嘗試和AI 對話。

（三）提煉大概念，感悟科學決策

本節課的主題是“用數據說話”。在課堂中，教師通過出示國家統計局統計的我國近10 年新生兒出生率數據折線圖，向學生展示了國家基于數據統計在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據，才能做出更加科學合理的決策。在此基礎上，教師向學生提出問題：“基于數據的國家決策還有哪些？”通過這個問題，學生可以感受到數據存在于各行各業，無處不在。從“如何判斷胖瘦”到“用數據來判斷胖瘦”，再到“用數據來科學決策”，通過本節課逐漸引導學生理解“我們要學會用數據來看待問題”的重要性。同時，通過一系列的課堂對話教學，學生也能感受到“提問是和AI 對話的關鍵能力”，明白提問的重要性。

根據課堂教學實踐反饋可以看出，小學生對于生成式聊天機器人引入課堂持開放歡迎的態度。他們對能夠接觸到新型的輔助學習工具感到欣喜，并且在第一次和生成式聊天機器人接觸后就開始認識到提問的重要性，因為他們意識到要想獲取所需數據，必須學會提問。這種積極的態度表明小學生對于新技術的接受能力很強，并且愿意在課堂上積極嘗試和探索。雖然一節課時間有限，沒能充分讓每位學生都能深入地進行提問，但本節課堂實踐成功地讓學生邁出了走進生成式聊天機器人世界的第一步。這對于小學生來說是一次難得的機會，使他們有機會接觸到先進的人工智能技術，并且學會了如何與生成式聊天機器人進行對話交流。這種交流能力是小學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自己的想法和情感，提高人際交往能力和社會適應能力。