數字化工具支持下的信息科技教學設計與實踐

摘要： 當前小學信息科技教學面臨學生前課遺忘、設備配置低、科技倫理教育缺失等問題，限制了教學效果和學生核心素養的培養。由數字化工具支持的信息科技教學模式包括復用數字資源喚醒前課記憶、善用數字化工具賦能新知學習、利用數字化評測鼓勵人機協作、樂用新工具轉變學習方式等環節。以“初識人工智能”為例，該模式可有效提升學生的學習興趣和參與度，幫助學生全面認識人工智能的利弊，并初步學會利用人工智能工具解決問題。數字化工具與信息科技教學深度融合，能夠有效提升教學效果，培養學生的數字化學習與創新能力，并幫助他們建立正確的科技倫理觀。

關鍵詞：遺忘現象；人機協作；人工智能；科技倫理教育

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確指出，信息科技課程應注重開發文本、數據、圖片、音頻、視頻（動畫）等多媒體類型的數字資源，重視建設支持信息科技教學實驗環境的實驗室，豐富資源類型^[1]。然而，當前信息科技課時較少，實驗室軟硬件不完善，缺乏統一的數字化學習平臺解決學生在使用各類數字化工具時的數字身份認證等問題，導致學生在線學習和協作的效果大打折扣。隨著人工智能技術的快速發展，如何在教學中篩選適合小學生認知水平的人工智能案例，以及如何應對人工智能帶來的安全與倫理問題，成為信息科技課面臨的挑戰。目前，信息科技教師缺乏可參考的教學模式與實施路徑。在此背景下，教師應自覺適應信息科技的快速迭代，及時關注發展動態，注重將最新成果融入教學，優化教學內容，更新教學手段，創新教學模式^[2]。

筆者以《義務教育信息科技教學指南》和人教版《義務教育課程信息科技學生學習手冊》三年級下冊第28課“初識人工智能”的教學實踐為例，探討如何利用人教信息科技數字資源平臺和國內主流人工智能應用平臺，實現數字化工具與信息科技教學內容的深度融合，探索信息科技教學的新路徑。

一、信息科技教學中遇到的主要問題

（一）前課遺忘現象突出

當前小學信息科技課程每周僅一課時，學生遺忘前課內容的現象普遍存在。課前問答統測結果顯示，僅有7%的學生可以回答出上節課的核心知識。課時有限，加上學生缺乏復習習慣，勢必導致課程內容吸收有限，教學目標難以達成。

（二）低配置設備限制數字資源選材

一些學校低配置的設備已跟不上信息科技的發展步伐，實驗條件遠遠落后于學科內容。一些學校的計算機教室建于十年前，軟件、硬件和網絡都落后于當下主流數字工具應用的需要，學生機操作體驗較差。這成為相當一部分信息科技教師面臨的教學困境，嚴重限制了教師備課時選擇數字資源的空間。

（三）科技倫理教育日趨緊迫

人工智能是信息科技課程知識體系中的六條邏輯主線之一，相關技術日益強大，使用門檻降低，隨之而來的安全問題增多，道德倫理問題也日益凸顯。人工智能倫理問題越早介入越易解決，建立相關責任意識的成本也越低。因此，在三年級學生初識人工智能階段，教師的引導至關重要。教學內容所選擇的人工智能案例需要兼顧多方面因素，既要鼓勵學生積極探索，又要提醒學生謹慎使用；既要讓學生看到技術的兩面性，又要避免學生因負面案例而拒絕使用。這對教師整理、篩選、加工處理及整合人工智能相關事件的能力提出了更高的要求。

二、數字化工具支持的信息科技教學模式

數字化工具正在深刻改變著教育，為教與學帶來了前所未有的革新與機遇。而目前小學生的學習生活還多停留在教師講授和完成紙筆任務的傳統學習方式之中。與其他課程相比，信息科技是最具條件讓學生盡早接觸并適應新技術、實踐并體驗全新學習方式的課程。因此，信息科技教學應充分利用學科實驗室的教學優勢，引入數字化工具，為學生打開一扇通往全新學習方式的窗口，讓他們有機會體驗人機協作帶來的學習樂趣。筆者結合學生反饋，探索出了基于數字化工具的信息科技教學模式，如圖1所示。

（一）復用數字資源，喚醒前課記憶

信息科技教學中，針對前課重難點的復習環節往往被教師忽視。然而，前后課知識并非孤立存在，它們指向共同的單元主題，構建出相互關聯的邏輯框架。因此，教師應在課前把握復習的良機，幫助學生將新舊知識在自己的認知結構中構建成一個整體。復用數字資源是一個有效的復習手段，可以達到事半功倍的效果，具體步驟如下。

第一步，問題驅動。教師明確告知學生，課前會針對前課內容提問，以激發學生的復習動機。

第二步，積極復習。利用課前預備階段或者開課最初1～2分鐘，學生自主復習或者在教師的引導下復習。學生重新查看前課的數字學習任務單，或者觀看前課內容的短視頻，以喚醒對前課核心知識的記憶。

第三步，完成問答。教師利用1～2分鐘，針對前課核心知識提問。

（二）善用數字化工具，賦能新知學習

以人工智能為代表的新技術深刻改變了知識的呈現方式，傳統需要死記硬背的知識，現在可以通過數字化工具輕松獲取。為了幫助學生盡早適應這種變化，教師在設計學習活動時，應選擇恰當的數字化工具作為切入點，以確保信息科技知識與技能的有效內化與遷移。

以“初識人工智能”一課為例，如果設計的學習活動無法讓學生獲得真實的應用體驗，那么人工智能對學生而言便如同鏡中花水中月，難以在課堂之外產生持續影響，從而背離了課程設置的初衷。因此，教師應及時更新人工智能工具箱，選擇適合課堂體驗且具有課后應用價值的工具。通過這種方式，學生能夠找到認識人工智能的錨點。這種基于具象體驗和切身感受的學習方式，能夠使人工智能在學生真實的學習生活中煥發生命力。

（三）利用數字化工具評測，鼓勵人機協作

利用數字化平臺進行測評，教師能夠即時獲得每個任務的評價反饋，高效地實現過程性評價。另外，教師引導學生利用數字化工具測評，不僅可以讓他們即時了解到自己的學習狀況，培養他們自我管理的能力，還能讓他們接觸到前沿科技，激發其創新思維。

（四）樂用新工具，轉變新方式

在信息科技課程中，學生使用的數字化工具不僅是學習內容的一部分，更是他們后續學習的得力工具。通過課程積累數字工具的使用經驗，學生逐步提升數字化學習與創新能力。這不僅為學生的信息科技學科學習提供助力，更有助于他們將這些能力遷移、應用到其他學科，從而推動學習方式的整體變革。

三、數字化工具支持的信息科技教學實踐

（一）教學內容分析

人教版《義務教育課程信息科技學生學習手冊》三年級課程共設置有八個單元，從第一單元至第七單元，人工智能如同一條循序漸進的暗線伴隨學生體驗各種在線學習與生活。第八單元第2課“初識人工智能”將這條暗線明朗化。學生開始從課程的角度正式深入學習和探索人工智能，對人工智能的認識也開始進入螺旋上升階段。因此，這一課不僅應是人工智能知識技能含量最高的一節課，更應從安全角度上充分展現人工智能雙刃劍的特性，引導學生全面、客觀地認識和理解人工智能的利與弊。

（二）學情分析

課前的問卷調查結果顯示，盡管96%的學生接觸過智能音箱等常見人工智能應用，但關注過人工智能前沿技術及社會影響的學生不足1%。這表明，三年級學生對人工智能的認知尚淺。因此，在課程設計中融入生成式人工智能的實例，可以為學生帶來新穎的學習體驗。此外，學生雖能熟練操作鼠標，但文字輸入速度較慢，故任務的設計應簡化操作以降低技術門檻，讓學生聚焦人工智能應用體驗，確保學習效率。

（三）教學目標和重難點

教師結合教學內容和學情分析確定的教學目標和重難點如下。

1.教學目標

（1）了解人工智能在社會各領域的應用，以及為人們帶來的便利。

（2）初步體驗生成式人工智能。

（3）了解人工智能帶來的安全風險。

（4）學習使用人工智能解決生活中的問題。

2.教學重難點

（1）重點：知道人工智能技術存在兩面性，樹立科技向善的價值觀，初步形成人工智能科技倫理。

（2）難點：能夠用人工智能解決真實問題。

（四）教學實施

1. 前課復盤，承前啟后

教師引導學生利用上節課的數字任務單回顧重點“在線社會帶來便利，也存在安全隱患”，為本節課教學人工智能技術的兩面性做鋪墊。

2. 新知學習，全面認知

教師通過刷臉支付實例，指出其中運用的人臉識別技術屬于人工智能，并以問題“你知道的人工智能還有哪些”導入，明確本節課的主題。接下來教師利用人教信息科技數字資源平臺構建數字學習任務單，并在學習活動中融合多種數字化工具，尤其是人工智能工具，以此拓寬學生視野，引導他們全面認識人工智能。該環節包括以下四個學習活動。

【學習活動1】感受人工智能的應用

教師通過播放在線視頻展示人工智能在各領域的應用，讓學生感受人工智能對社會發展的推動作用，并引導他們發現身邊的人工智能案例，討論如何利用人工智能工具解決問題。學生使用語音輸入功能完成數字任務單。該環節旨在讓學生通過多場景積極感受人工智能的應用，拉近學生與人工智能的距離，鼓勵他們使用人工智能工具解決問題。

【學習活動2】體驗生成式人工智能

教師使用兩款生成式人工智能工具演示生成一幅畫的過程（若條件有限，可播放預錄視頻）。學生在觀看教師操作后，選擇一種生成式人工智能工具獨立或小組合作生成一幅畫，并填寫數字學習任務單。該環節旨在讓學生通過體驗總結生成式人工智能的特點和優勢，在直觀感受前沿科技的同時，經歷根據不同情境選擇合適的數字化工具解決問題的過程。

【學習活動3】了解人工智能帶來的安全問題

教師播放兩條歌曲片段，讓學生判斷哪一個是人工智能歌手的聲音，播放相關新聞報道揭曉答案，并組織討論安全問題。接著，教師通過演示人工智能如何在10秒內克隆他人音色、播放“AI換臉”詐騙案例，引導學生思考如何防范詐騙及使用人工智能工具的道德倫理。學生在活動中深刻認識到人工智能技術被惡意利用的負面后果，安全防范意識得以增強。

【學習活動4】我能用人工智能做什么

教師播放一首由人工智能生成的歌曲（歌詞為學生學習過的古詩）。在演示生成過程后，教師引導學生參考數字學習任務單中的案例，嘗試完成類似任務，或規劃自己如何應用人工智能工具。只有使用數字化工具解決自己面對的問題，才能提升應用該工具的積極性和熟練度。該環節旨在通過展示成功案例，鼓勵學生大膽嘗試人工智能工具，學會人機協作解決實際問題。例如，面對需要背誦的文章，學生利用人工智能工具編曲以幫助記憶。這拓寬了他們應用數字化工具的思路，豐富了他們的體驗，激發了他們應用人工智能工具的積極性。

3. 總結評價，數字化工具助力

最后，教師總結人工智能的兩面性，強調其高效性與潛在風險，引導學生在道德和法律約束下使用人工智能。在操作演示后，教師鼓勵學生使用人工智能工具出題檢驗學習效果并邀請他人參與答題。該環節旨在通過身份轉換，讓學生從“答題人”變為“出題人”，激發他們的積極性與主動性，引導他們深入思考與回顧所學內容，指揮人工智能工具設計有意義的題目。相較于學生自評或互評，家長或老師作為答題人的參與對學生具有更大的吸引力。這不僅激發了學生參與人機協作的動力，也極大地豐富了他們的數字化工具應用體驗，使評價環節成為課程的延續與拓展。另外，人工智能工具出題的同時會提供答案解析，當出題過程成為學習過程，學習的趣味性與效果得以提升。

四、教學實踐反思

（一）創造條件調高課堂數字化濃度

通過課堂觀察，筆者發現高年級學生在操作計算機的能力上已經存在顯著的個體差異。原因在于一部分學生在離開信息科技課堂后便幾乎沒有機會再接觸數字設備。這一現象表明，數字化學習的經驗積累和習慣養成對學生的數字素養與技能發展至關重要。這要求教師從低年級開始就重視使用數字化工具開展教學、豐富學生的數字化工具應用經歷，以便為學生積累盡可能多的數字化學習經驗，縮小個體差異，提升學生整體數字素養水平。

（二）便捷入口讓數字化工具價值最大化

數字資源平臺中的數字化工具豐富，其應用價值遠不止于課堂上的短暫演示與練習，應融入學生的日常學習生活，成為他們改變學習方式的重要推力。因此，教師應當用不同的方式提醒學生數字化工具的獲取方式或應用入口，方便他們應用課堂所學，讓數字化工具在課堂以外也可以發揮最大效用。

五、結語

人工智能正深刻地影響著時代的發展并驅動其變革，同時也為教育領域帶來了革命性的變化，為學習者開辟了全新的學習途徑。作為基礎教育中最早接觸科技前沿的群體，信息科技教師應當積極擁抱人工智能技術，借助人工智能實現自身的數字化轉型。當數字化工具與信息科技教學深度融合并成為教學常態時，其賦能作用將通過教師傳遞給學生，激勵他們積極接納數字化工具，轉變學習方式。此外，在學生接觸數字化工具之初，教師應及時糾正偏差，引導他們關注技術背后的安全隱患，建立適當的技術道德倫理觀念，培養與時代需求相符的數字素養和技能。

參考文獻

[1][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.

（作者系首都師范大學附屬回龍觀育新學校信息科技教師）

責任編輯：李媛