生成式人工智能（AIGC）賦能小學(xué)信息科技課堂教學(xué)實(shí)踐研究

【摘要】生成式人工智能（AIGC）作為人工智能技術(shù)的突破性發(fā)展方向，正在重塑小學(xué)信息科技課堂教學(xué)范式。本研究剖析了AIGC在小學(xué)信息科技課堂的應(yīng)用現(xiàn)狀，借助不同的教學(xué)案例，分析其在增強(qiáng)認(rèn)知效能、激活學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力、支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑等維度的作用機(jī)制，并提出教學(xué)策略及可落地的實(shí)施方案。研究表明，AIGC在小學(xué)信息科技教學(xué)中潛力巨大，能提升教學(xué)質(zhì)量、提供個(gè)性化學(xué)習(xí)體驗(yàn)，隨著技術(shù)發(fā)展，其應(yīng)用將更廣泛深入，助力推動(dòng)教育信息化與教學(xué)改革創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】生成式人工智能（AIGC）；小學(xué)信息科技教學(xué)；現(xiàn)狀分析；應(yīng)用實(shí)踐

小學(xué)信息科技課程作為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)與創(chuàng)新能力的核心環(huán)節(jié)，教學(xué)質(zhì)量的高低將直接決定學(xué)生在未來(lái)社會(huì)中的競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)能力。傳統(tǒng)教學(xué)模式一般偏重于知識(shí)技能傳授，未能兼顧學(xué)生個(gè)性化需求與創(chuàng)新能力培養(yǎng)，生成式人工智能技術(shù)憑借強(qiáng)大的內(nèi)容生成能力為教學(xué)創(chuàng)新開(kāi)辟了新的可能路徑。故而，將AIGC技術(shù)引入小學(xué)信息科技課程，已成為提升教學(xué)質(zhì)量、滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化需求的重要手段。

本文將聚焦于生成式人工智能（AIGC）賦能小學(xué)信息科技課堂教學(xué)的實(shí)踐研究，具體目標(biāo)涵蓋：剖析AIGC技術(shù)在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀；探究生成式人工智能（AIGC）在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐；借助不同的教學(xué)案例，分析其在增強(qiáng)認(rèn)知效能、激活學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力、支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑等維度的作用機(jī)制。

一、生成式人工智能概述及教育應(yīng)用可行性

生成式人工智能（AIGC）作為機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，通過(guò)算法模型實(shí)現(xiàn)多模態(tài)內(nèi)容生產(chǎn)，輸出形態(tài)覆蓋文本、圖像、音頻及視頻等全媒體領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于藝術(shù)、設(shè)計(jì)、教育及數(shù)字娛樂(lè)等領(lǐng)域。在教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，借助AIGC可構(gòu)建智能教學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)分析學(xué)生數(shù)據(jù)定制學(xué)習(xí)方案，提供習(xí)題解答與資源推送，優(yōu)化學(xué)習(xí)效率，還能輔助任務(wù)管理、激發(fā)創(chuàng)作靈感（如編程、設(shè)計(jì)等），幫助學(xué)生提升實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

二、生成式人工智能（AIGC）賦能海南省小學(xué)信息科技課堂教學(xué)現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，國(guó)家對(duì)義務(wù)教育階段信息科技教育的重視程度已躍升至全新維度，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確要求將人工智能納入小學(xué)課程核心模塊，強(qiáng)調(diào)通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，著力培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與創(chuàng)新思維。2024年11月，教育部辦公廳印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育的通知》，針對(duì)不同學(xué)段制定了清晰目標(biāo)，低年級(jí)著重引導(dǎo)學(xué)生感知人工智能技術(shù)，高年級(jí)則強(qiáng)調(diào)技術(shù)應(yīng)用，鼓勵(lì)將人工智能納入地方課程和校本課程，積極推動(dòng)課程體系完善與教學(xué)資源建設(shè)。

海南省緊緊圍繞“國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)應(yīng)用試點(diǎn)”建設(shè)，出臺(tái)了《海南省推進(jìn)國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)深化應(yīng)用行動(dòng)計(jì)劃》，計(jì)劃到2025年，實(shí)現(xiàn)國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)在全域范圍內(nèi)的深度應(yīng)用，確保教師數(shù)字素養(yǎng)達(dá)標(biāo)率超過(guò)85%。通過(guò)“城鄉(xiāng)結(jié)對(duì)幫扶”以及“雙師課堂”等有效舉措，努力縮小區(qū)域間教育差距。同步推進(jìn)鄉(xiāng)村小學(xué)信息技術(shù)教室建設(shè)，積極打造貼合本地特色的AI教學(xué)場(chǎng)景。

目前，生成式人工智能（AIGC）在海南小學(xué)信息科技教學(xué)中已開(kāi)始進(jìn)行多方面的應(yīng)用實(shí)踐。教師借助生成式人工智能工具，快速生成編程案例，還設(shè)計(jì)生成“椰雕工藝與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)”跨學(xué)科項(xiàng)目。400所實(shí)驗(yàn)校試點(diǎn)“AI學(xué)伴+雙師課堂”項(xiàng)目，探索基于人工智能技術(shù)的分層教學(xué)策略，AI分析作業(yè)數(shù)據(jù)，為精準(zhǔn)教學(xué)提供支持，在省級(jí)培訓(xùn)中注重提升教師的Prompt設(shè)計(jì)能力，加強(qiáng)技術(shù)倫理教育。

不過(guò)，也存在一些突出問(wèn)題。城鄉(xiāng)資源差異明顯，農(nóng)村地區(qū)硬件設(shè)施匱乏，教師運(yùn)用生成式人工智能（AIGC）的能力較弱，與城市的“AI+雙師”教學(xué)模式形成較大差距。所生成內(nèi)容有時(shí)不夠準(zhǔn)確，可能誤導(dǎo)教學(xué)，學(xué)生過(guò)度依賴(lài)AI會(huì)抑制創(chuàng)造力。教師高階應(yīng)用能力欠缺，本土化案例庫(kù)建設(shè)進(jìn)展緩慢。此外，各平臺(tái)之間缺乏良好的互通性，部分學(xué)校數(shù)據(jù)未能有效整合，影響了教學(xué)決策的精準(zhǔn)度。

三、生成式人工智能（AIGC）在小學(xué)信息科技課堂教學(xué)中的應(yīng)用

生成式人工智能（AIGC）正悄然重塑小學(xué)信息科技課堂的全周期教學(xué)形態(tài)—從動(dòng)態(tài)學(xué)情診斷、人機(jī)協(xié)同授課到智能輔導(dǎo)反饋，技術(shù)深度融入教育的每個(gè)環(huán)節(jié)。這種技術(shù)賦能的實(shí)踐探索，構(gòu)建起以學(xué)生認(rèn)知發(fā)展為中心的智慧教育新生態(tài)。

1.課前精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，生成式人工智能（AIGC）支持教學(xué)預(yù)研與個(gè)性化適配

（1）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)情畫(huà)像。教師依托AI智能分析系統(tǒng)，生成可視化學(xué)情報(bào)告。例如，在“動(dòng)畫(huà)編程”課上，學(xué)生用積木塊制作角色動(dòng)畫(huà)，學(xué)生常犯兩種錯(cuò)誤：觸發(fā)錯(cuò)誤（如點(diǎn)擊角色后無(wú)反應(yīng)），循環(huán)錯(cuò)誤（如角色轉(zhuǎn)圈停不下來(lái)）。相較于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判斷方式，AI的介入使得學(xué)情分析更精準(zhǔn)，教師在設(shè)計(jì)分層式教學(xué)時(shí)可分為：基礎(chǔ)，用“當(dāng)點(diǎn)擊時(shí)”積木讓青蛙跳起；進(jìn)階，用“重復(fù)直到”積木控制飛船繞行星飛行；創(chuàng)意，制作龜兔賽跑動(dòng)畫(huà)，兔子跑到一半睡覺(jué)（需條件判斷積木）。實(shí)施分層教學(xué)后，學(xué)生編程邏輯錯(cuò)誤率下降50%，且85%的學(xué)生能成功實(shí)現(xiàn)交互式動(dòng)畫(huà)創(chuàng)作。

（2）智能教案生成。AIGC支持一鍵生成多版本教案，教師可靈活選擇或二次編輯。例如，在“計(jì)算機(jī)硬件”單元中，系統(tǒng)結(jié)合海南本土文化特色，生成“椰雕工藝與計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)”的跨學(xué)科項(xiàng)目教案，將黎族傳統(tǒng)圖案設(shè)計(jì)與3D建模結(jié)合，既強(qiáng)化知識(shí)應(yīng)用，又激發(fā)學(xué)生文化認(rèn)同感。這種“AI+本土化”的教案設(shè)計(jì)模式，突破了傳統(tǒng)教學(xué)的單一性，實(shí)現(xiàn)了課程內(nèi)容與地域特色的深度融合。

2.課中場(chǎng)景化互動(dòng)，技術(shù)賦能的沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)

（1）動(dòng)態(tài)生成式課件與虛實(shí)融合。AIGC工具可將抽象概念轉(zhuǎn)化為可交互的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。例如，在“網(wǎng)絡(luò)安全”課程中，教師利用AI生成虛擬黑客攻擊模擬程序，學(xué)生通過(guò)防御操作（如設(shè)置防火墻、識(shí)別釣魚(yú)鏈接）實(shí)時(shí)體驗(yàn)攻防對(duì)抗。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生操作反饋，動(dòng)態(tài)調(diào)整攻擊難度，實(shí)現(xiàn)“學(xué)中做、做中學(xué)”的沉浸式學(xué)習(xí)。

（2）人機(jī)協(xié)同的即時(shí)反饋機(jī)制。課堂中引入AI助手作為“第二教師”，支持實(shí)時(shí)答疑與個(gè)性化指導(dǎo)。例如，在“Scratch動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)”課上，學(xué)生遇到“角色運(yùn)動(dòng)軌跡卡頓”問(wèn)題時(shí)，AI助手自動(dòng)分析代碼邏輯，提供優(yōu)化建議（如調(diào)整幀率參數(shù)或簡(jiǎn)化循環(huán)嵌套），并同步推送微課視頻輔助理解。這種“雙師協(xié)同”模式既緩解了教師一對(duì)一指導(dǎo)的壓力，又提升了學(xué)生的自主探究能力。

（3）情境化學(xué)習(xí)模式與創(chuàng)新素養(yǎng)培養(yǎng)。生成式人工智能（AIGC）通過(guò)智能交互設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)情境化學(xué)習(xí)模式創(chuàng)新，將學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為趣味實(shí)踐任務(wù)，有效促進(jìn)認(rèn)知遷移與技能內(nèi)化。例如，在小學(xué)“數(shù)字繪畫(huà)”課程中，教師可以利用AIGC搭建“魔法調(diào)色盤(pán)”工具：學(xué)生通過(guò)拖拽圖形化指令塊（如“混合顏色”“添加紋理”）創(chuàng)作數(shù)字畫(huà)作，系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析學(xué)生操作，動(dòng)態(tài)生成個(gè)性化挑戰(zhàn)，根據(jù)創(chuàng)作軌跡生成AR互動(dòng)畫(huà)廊。這種模式讓學(xué)生從技術(shù)操作升華為藝術(shù)探索，85%的學(xué)生主動(dòng)嘗試復(fù)雜配色方案，創(chuàng)作時(shí)長(zhǎng)較傳統(tǒng)課堂增加2倍，有效激發(fā)創(chuàng)新思維與技術(shù)融合能力。

3.課后學(xué)習(xí)路徑定制，生成式人工智能（AIGC）分析實(shí)現(xiàn)分層學(xué)習(xí)干預(yù)

（1）智能作業(yè)分層與自適應(yīng)推送。AIGC通過(guò)動(dòng)態(tài)評(píng)估學(xué)生認(rèn)知水平與學(xué)習(xí)軌跡，自適應(yīng)推送分層作業(yè)。例如在“圖形化編程”課后，可以生成基礎(chǔ)層：推送“小貓回家”指令拖拽練習(xí)；進(jìn)階層：設(shè)計(jì)“校園噪音監(jiān)測(cè)儀”項(xiàng)目，要求結(jié)合聲音傳感器數(shù)據(jù)；創(chuàng)新層：開(kāi)發(fā)“AI垃圾分類(lèi)小助手”，用攝像頭掃描實(shí)物圖片，通過(guò)條件判斷積木控制虛擬垃圾桶動(dòng)作。AI的智能分層避免了“一刀切”作業(yè)的弊端，讓每個(gè)學(xué)生都能在適合的挑戰(zhàn)中成長(zhǎng)。

（2）虛擬實(shí)驗(yàn)與跨時(shí)空協(xié)作。通過(guò)AIGC搭建的虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可隨時(shí)開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)。例如，在“校園氣象站”項(xiàng)目中，學(xué)生使用圖形化指令塊采集虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)，低年級(jí)組：拖拽“溫度計(jì)”“風(fēng)向標(biāo)”積木記錄數(shù)據(jù)；高年級(jí)組：編寫(xiě)“天氣警報(bào)”邏輯；系統(tǒng)自動(dòng)生成氣象報(bào)告，對(duì)比各組數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。這種突破時(shí)空限制的協(xié)作模式，培養(yǎng)了學(xué)生的工程思維與團(tuán)隊(duì)合作能力。

（3）多模態(tài)評(píng)價(jià)與成長(zhǎng)追蹤。AIGC系統(tǒng)可評(píng)估多個(gè)維度，生成可視化報(bào)告。在“互動(dòng)故事創(chuàng)作”課中，學(xué)生用拖拽積木制作故事，AIGC評(píng)估邏輯、互動(dòng)和創(chuàng)意，生成評(píng)分卡，優(yōu)秀作品可生成3D動(dòng)畫(huà)。教師可根據(jù)報(bào)告調(diào)整教學(xué)策略，學(xué)生也能清晰感知自身進(jìn)步，形成良性學(xué)習(xí)循環(huán)。

4.生成式人工智能（AIGC）賦能跨學(xué)科校本課程創(chuàng)新

海南省萬(wàn)寧市某小學(xué)設(shè)計(jì)的跨學(xué)科校本課程《萬(wàn)寧小海生態(tài)系統(tǒng)探索與保護(hù)》，AIGC與科學(xué)跨學(xué)科融合，建構(gòu)“智慧生態(tài)守護(hù)者”學(xué)習(xí)框架，以“萬(wàn)寧小海濕地生態(tài)保護(hù)”為真實(shí)議題，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，借助人工智能技術(shù)，開(kāi)展生態(tài)監(jiān)測(cè)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并制定切實(shí)可行的保護(hù)方案。在課程實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生借助人工智能工具，對(duì)各類(lèi)科學(xué)概念有了更為深入的理解。作為新興技術(shù)，AIGC與各學(xué)科的有機(jī)融合，為教育領(lǐng)域注入了全新活力，帶來(lái)了無(wú)限發(fā)展契機(jī)。

5.綜合效果分析

生成式人工智能（AIGC）通過(guò)全周期教學(xué)重構(gòu)，推動(dòng)了小學(xué)信息科技課堂的深度變革。課前階段，基于數(shù)據(jù)畫(huà)像的學(xué)情分析與跨學(xué)科智能教案生成，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容精準(zhǔn)適配與文化傳承創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)課堂的同質(zhì)化局限。課中環(huán)節(jié)，動(dòng)態(tài)課件、人機(jī)協(xié)同反饋與游戲化任務(wù)，將抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為沉浸式場(chǎng)景化學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生自主探究與創(chuàng)造性思維。課后延伸階段，分層作業(yè)推送、虛擬實(shí)驗(yàn)室協(xié)作及多模態(tài)成長(zhǎng)追蹤，形成個(gè)性化學(xué)習(xí)閉環(huán)。典型案例“萬(wàn)寧小海生態(tài)系統(tǒng)探索與保護(hù)”更凸顯AIGC的跨學(xué)科價(jià)值，AIGC通過(guò)“精準(zhǔn)診斷—場(chǎng)景互動(dòng)—多維拓展”的智慧教學(xué)模式，構(gòu)建了以學(xué)生認(rèn)知發(fā)展為中心的教學(xué)生態(tài)，為核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教育改革提供了可復(fù)制的創(chuàng)新路徑。

四、生成式人工智能（AIGC）賦能小學(xué)信息科技課堂教學(xué)的挑戰(zhàn)與對(duì)策

1.挑戰(zhàn)

AIGC技術(shù)為小學(xué)信息科技課堂教學(xué)帶來(lái)了新契機(jī)，但在實(shí)際應(yīng)用中，也面臨著一系列挑戰(zhàn)。從資源層面看，城鄉(xiāng)資源差異顯著，農(nóng)村地區(qū)硬件設(shè)施匱乏，海南農(nóng)村在開(kāi)展AI教學(xué)時(shí)，缺乏足夠的設(shè)備支撐，與城市“AI+雙師”模式差距大，嚴(yán)重阻礙教學(xué)推進(jìn)。從技術(shù)角度，AIGC生成的內(nèi)容存在準(zhǔn)確性問(wèn)題，一些信息可能存在偏差甚至錯(cuò)誤，若教師和學(xué)生不加甄別就用于教學(xué)，極易造成誤導(dǎo)，在應(yīng)用過(guò)程中一旦學(xué)生習(xí)慣依賴(lài)AIGC提供的答案，就會(huì)逐漸喪失主動(dòng)思考和創(chuàng)造的能力，這與信息科技教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的初衷背道而馳。師資力量也是一大短板。許多教師對(duì)AIGC技術(shù)僅停留在基礎(chǔ)認(rèn)知，缺乏高階應(yīng)用能力，難以將其優(yōu)勢(shì)充分融入教學(xué)環(huán)節(jié)。同時(shí)，本土化案例庫(kù)建設(shè)進(jìn)展緩慢，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與本地實(shí)際情況脫節(jié)，無(wú)法引起學(xué)生的共鳴與興趣。另外，不同教學(xué)平臺(tái)間缺乏有效的數(shù)據(jù)互通機(jī)制，數(shù)據(jù)分散且難以整合，使得教師無(wú)法基于全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)做出科學(xué)的教學(xué)決策。

2.對(duì)策

要解決這些問(wèn)題，需要多方共同努力。政府和教育部門(mén)應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)農(nóng)村教育資源的投入，完善農(nóng)村小學(xué)信息技術(shù)教室的建設(shè)，為AIGC教學(xué)提供硬件保障。對(duì)于AIGC技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)和教育機(jī)構(gòu)需加強(qiáng)審核與優(yōu)化，確保生成內(nèi)容的準(zhǔn)確性；教師也要引導(dǎo)學(xué)生正確使用，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣。在師資培訓(xùn)方面，要開(kāi)展系統(tǒng)、深入的培訓(xùn)課程，提升教師AIGC高階應(yīng)用能力，鼓勵(lì)教師結(jié)合本地文化、生活實(shí)際，加快本土化案例庫(kù)建設(shè)。各平臺(tái)開(kāi)發(fā)商應(yīng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，助力教師進(jìn)行精準(zhǔn)教學(xué)決策，讓AIGC更好地服務(wù)小學(xué)信息科技課堂。

五、結(jié)語(yǔ)

本研究剖析了AIGC在小學(xué)信息科技課堂的應(yīng)用現(xiàn)狀，借助不同的教學(xué)案例，分析其在增強(qiáng)認(rèn)知效能、激活學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力、支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑等維度的作用機(jī)制。AI深度賦能小學(xué)信息科技教學(xué)，從編程基礎(chǔ)到算法思維培養(yǎng)，再拓展至跨學(xué)科實(shí)踐，既能有效提升課堂教學(xué)質(zhì)量，又能為學(xué)生提供更加個(gè)性化和互動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。期待未來(lái)教育研究者、實(shí)踐者與技術(shù)開(kāi)發(fā)者在AI技術(shù)賦能教育的前沿領(lǐng)域繼續(xù)探索應(yīng)用范式的革新路徑，協(xié)同繪制信息科技教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的指揮圖譜。

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