義教階段信息科技生成式人工智能教學實踐探索

郝文

摘要：本文以“我是節水小標兵”主題為例展開教學實踐，結合生活實際創設問題情境，引導學生思考并尋找數字化工具解決生活中的問題，并采用任務驅動法，注重合作學習和自主評價，培養學生信息素養和創新能力，最后總結生成式人工智能與數據的關系。

關鍵詞：義務教育；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實施背景

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

義教生成式人工智能相關教學策略

如何借助AI教學，讓學生更好地了解并掌握這一前沿技術，提高其信息素養和創新能力，為未來發展做好準備？針對這一問題，通過教學實踐與反思，筆者總結出以下教學策略。

①接觸并利用生成式人工智能，輔助學生進行知識學習。教師可采用“小組合作”策略，讓學生分組合作，共同利用AI工具查詢、學習知識，培養團隊合作精神。此外，還可采用“實踐應用”策略，讓學生將查詢到的知識應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，幫助學生驗證理解概念與原理。教師可讓學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建一些實驗指導探究科學原理，以及生成測驗或練習題，供學生自我測試。此外，學生還可通過與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，輔助學生解答疑問。學生可通過與生成式人工智能實時對話，獲取問題答案；教師可引導學生使用自然語言向AI提問，提高其提問能力，同時，鼓勵學生對AI的回答進行討論和評價，培養批判性思維。

實踐案例——“我是節水小標兵”項目

1.指向核心素養的學習目標

新課標指出，信息科技要培養的學科核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。本節課在實施的過程中，力圖通過體驗、認識、內化、應用等過程讓學生逐步形成相對穩定的思維方法。為達成培養學生學科核心素養的教學目的，筆者根據學生的身心發展特點和知識儲備制訂了本節課指向核心素養的學習目標（如下表）。

2.教學過程

（1）情境導入

教師出示一組有關水資源的圖片，如干旱的土地、缺水的城市等，引導學生思考：當地的水資源狀況如何？可以用什么方法來愛護水資源？

設計意圖：用貼近學生生活實際的水資源問題導入新課，引導學生思考并尋找數字化工具解決生活中的問題，激發學生的興趣和學習積極性。

（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狀”，詢問學生準備用什么工具。（學生回答：搜索引擎）接著，介紹AI工具的使用方法，引導學生使用AI工具，并提出有關本地自來水資源的問題，如“本地自來水的水質如何”“自來水的處理過程”等。

學生活動：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果。

設計意圖：通過本環節，讓學生了解本地飲用水相關信息，體驗搜索引擎和AI工具的不同特點，培養信息檢索和分析能力。同時，引導學生在日常生活和學習中正確使用信息科技工具，提高信息素養。

（3）用AI寫作，爭做“節水小標兵”

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

教師指導學生分組閱讀生成的結果，并引導學生評價結果，說一說生成的結果怎樣、是否符合自己的預期。

預估：學生可能會認為生成的作文內容比較簡單，沒有具體提到水資源的現狀和節約用水的做法，需要更詳細和具體的信息。

活動2：學生第二次輸入指令：“請幫我寫一篇題為‘我是節水小標兵的作文。內容要包含水資源的現狀和節約用水的做法。”

師生討論本次生成的結果，得出結果更符合預期。

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

對于本次生成結果，學生會關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。同時，學生也會評價生成結果的質量和與主題的相關性。

活動4：學生進行多種嘗試，如節約用水廣告語、標語、宣傳單等。

教師引導學生小組合作，分組展示AI生成作品，并請一組學生演示AI生成相應作品的過程，其他組學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果的質量。這樣的互動有助于提高學生的提問技巧和對 AI生成內容的理解和應用能力。在練習鞏固環節，采用小組合作方式，給學生提供節水廣告語、標語、宣傳單等多種選項，讓學生協作創新，讓學習內容更生動、更有吸引力。

（4）生成節水宣傳畫，使用文生圖

教師展示文生圖的操作方法。學生自定主題，嘗試生成圖片。

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

活動6：教師引導學生改進輸入指令：“幫我生成一幅節約用水宣傳畫。畫中有沙漠和一棵孤獨的綠色植物。中國畫風格。”同時，提醒學生可以對生成結果進行重新生成，以獲取更多結果，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活動，引導學生了解利用AI生成圖片這一新技術，能夠快速、便捷地生成符合需求的圖片，提高學習效率。在使用AI生成圖片的過程中，教師鼓勵學生多次嘗試，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工具的自主學習和升級迭代，也能引導學生勇于探索，通過觀察、分析和比較，找到符合任務要求的結果。

（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，并讓學生了解AI在生成視頻方面還很難達到令人滿意的結果，這也是多模態AI未來的發展方向。

（6）師生小結，生成式人工智能與數據的關系

學生展示本節課的學習成果。教師闡明結論：生成式人工智能以大數據為基礎，是一種產生數據的新方式。

設計意圖：通過本環節，學生不僅能夠更好地理解生成式人工智能與數據的關系，還能夠對生成式人工智能的未來發展有更為清晰的認識。

教學反思

在本節課中，筆者以“我是節水小標兵”為主題，設計了查詢當地水資源信息、撰寫節水小標兵作文、創作節水宣傳畫等一系列教學活動，旨在引導學生了解生成式人工智能技術，并培養學生的信息素養和探索精神。學生通過經歷網上搜索、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有了初步的認識。在AI寫作環節，學生能夠根據教師的提示和要求，逐步完善問題，最終生成符合預期的作文。這說明學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。

在體驗文生圖教學環節，筆者引入新技術工具，提高學生的實踐操作能力，培養他們的審美和批判性思維，并鼓勵他們深入理解節水主題，進行創新和探索。

在拓展視野環節，學生對通過AI工具生成的音頻、視頻，能夠積極表達自己的觀點和感受，展現出對藝術和科技的興趣和好奇心。

本節課的教學活動采用任務驅動教學法，通過設置一系列與學生生活實際緊密相連的任務，來激發學生的學習積極性。學生在完成任務的過程中，不管是自主嘗試，還是小組協作，都敢于分享自己的觀點和經驗，主動探索、勇于創新，提高了信息素養和解決問題的能力。

參考文獻：

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

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