《互聯(lián)網(wǎng)搜索新發(fā)展》教學(xué)案例

案例背景

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在教學(xué)建議中明確提出“自覺(jué)適應(yīng)信息科技的快速更迭”，因此在設(shè)計(jì)本課時(shí)，筆者結(jié)合當(dāng)下人工智能在搜索領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，如人們?cè)谒阉骺蛑休斎雰?nèi)容時(shí)，不僅僅會(huì)獲得全文搜索結(jié)果，也能得到智能回答，對(duì)《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南》七年級(jí)“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊第三單元“便捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)”第14課內(nèi)容進(jìn)行了二次開發(fā)，將人工智能（以下稱“AI\"）搜索引入到互聯(lián)網(wǎng)搜索學(xué)習(xí)中，通過(guò)對(duì)比分析傳統(tǒng)搜索與AI搜索，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)不同技術(shù)背后的原理開展“科”與“技”并重的學(xué)習(xí)。

內(nèi)容分析

本課主要對(duì)應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新”模塊內(nèi)容要求：通過(guò)在線活動(dòng)，分析互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特征，認(rèn)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新價(jià)值和潛力；能夠根據(jù)學(xué)習(xí)和交流的需要，使用互聯(lián)網(wǎng)搜索、遴選、管理并貢獻(xiàn)有價(jià)值的數(shù)據(jù)和資源，能夠創(chuàng)建具有特色的作品。

筆者基于人工智能的搜索技術(shù)發(fā)展，對(duì)教學(xué)指南中的內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，去掉分詞活動(dòng)，增加了AI搜索（如圖1）。自的主要是探究搜索引擎和大語(yǔ)言模型的基本原理，感受互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展及其帶來(lái)的高效、智能信息檢索服務(wù)。本課是本單元的重要內(nèi)容，對(duì)深入理解互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和發(fā)展起著重要的作用。

學(xué)情分析

本次授課對(duì)象為七年級(jí)的學(xué)生。在知識(shí)上，他們具備一定的信息科技基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用能力，能夠熟練進(jìn)行在線搜索。在興趣上，他們對(duì)人工智能等新技術(shù)具有濃厚興趣，愿意嘗試，但缺乏原理認(rèn)知。在認(rèn)知上，他們處于從形象思維向抽象思維過(guò)渡的階段，還不能理解復(fù)雜的技術(shù)原理，因此需要具身體驗(yàn)，借助探究實(shí)驗(yàn)和游戲活動(dòng)來(lái)理解。

教學(xué)目標(biāo)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，了解搜索引擎基本原理，知道搜索引擎的簡(jiǎn)單工作過(guò)程。

教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：理解搜索引擎和大語(yǔ)言模型的特點(diǎn)，體悟互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的高效、智能的搜索服務(wù)。

難點(diǎn)：通過(guò)文字接龍游戲，初步感知大語(yǔ)言模型的基本原理，體驗(yàn)AI搜索帶來(lái)的個(gè)性化交互回答。

教學(xué)策略

1.主題引領(lǐng)，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)

以“家鄉(xiāng)宜昌”為學(xué)習(xí)主題，引入“展示宜昌方言”“介紹三游洞”“設(shè)計(jì)文旅宣傳語(yǔ)”等任務(wù)活動(dòng)（如下頁(yè)圖2）。通過(guò)對(duì)應(yīng)的核心概念問(wèn)題，串聯(lián)起新知的學(xué)習(xí)，從“分析搜索結(jié)果”到“理解基本原理”再到“應(yīng)用解決問(wèn)題”，突出知識(shí)與思維的“聯(lián)結(jié)”“建構(gòu)”“遷移”，同時(shí)也深化了學(xué)生對(duì)家鄉(xiāng)的認(rèn)識(shí)與熱愛(ài)，落實(shí)課程思政。

2.實(shí)驗(yàn)探究，原理認(rèn)知

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引領(lǐng)學(xué)生主動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)知識(shí)。一方面通過(guò)“場(chǎng)景分析—原理認(rèn)知一應(yīng)用遷移”完成對(duì)互聯(lián)網(wǎng)搜索的探究；另一方面通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，分析、修改簡(jiǎn)易搜索系統(tǒng)，理解搜索引擎的基本原理。

3.游戲活動(dòng)，演繹原理

通過(guò)小組文字接龍游戲，演繹詞語(yǔ)聯(lián)想的過(guò)程，類比AI搜索背后大語(yǔ)言模型生成文本的過(guò)程。

本節(jié)課用到的教與學(xué)方法有：實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、游戲教學(xué)法、主題學(xué)習(xí)法、小組合作法。

教學(xué)評(píng)價(jià)（如下表）

教學(xué)準(zhǔn)備

教師上課PPT學(xué)習(xí)單、UMU教學(xué)平臺(tái)、簡(jiǎn)易搜索軟件。

教學(xué)過(guò)程

1.問(wèn)題引入：兩種類型的搜索結(jié)果

教師用宜昌話和同學(xué)們打招呼，展示宜昌的風(fēng)土人情，并提問(wèn)：“老師是通過(guò)什么方式了解宜昌的？”學(xué)生結(jié)合已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回答。教師邀請(qǐng)一名學(xué)生演示在線搜索“宜昌方言”，其他學(xué)生分析搜索結(jié)果頁(yè)面中都有哪些形式的內(nèi)容。教師結(jié)合搜索結(jié)果引人全文搜索和AI回答，并提出本課驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：“這兩種技術(shù)呈現(xiàn)結(jié)果本質(zhì)上有什么不同？這些‘搜索結(jié)果'是如何被查找呈現(xiàn)出來(lái)的？”

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)以宜昌方言親切開場(chǎng)，在拉近師生距離的同時(shí)引出信息搜索這一常見(jiàn)應(yīng)用；通過(guò)學(xué)生觀察搜索結(jié)果的不同呈現(xiàn)形式，自然關(guān)聯(lián)對(duì)兩種“搜索”結(jié)果的原理探究，引入本課課題。

2.實(shí)驗(yàn)探究：搜索引擎的基本原理

教師簡(jiǎn)單介紹簡(jiǎn)易搜索引擎及其使用方法，在演示中故意設(shè)障：先運(yùn)行簡(jiǎn)易搜索引擎進(jìn)行內(nèi)容搜索，但無(wú)呈現(xiàn)內(nèi)容，接著查找問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)Web文件夾為空，進(jìn)行內(nèi)容更新并再次搜索，此時(shí)可以呈現(xiàn)搜索結(jié)果。教師結(jié)合“故障”提問(wèn)“為什么第二次操作可以搜到內(nèi)容？”，由此引入第一次實(shí)驗(yàn)探究（如下頁(yè)圖3），為學(xué)生分發(fā)不同的實(shí)驗(yàn)文件夾（不同點(diǎn)是Web文件夾中的網(wǎng)頁(yè)數(shù)不同），學(xué)生參考學(xué)習(xí)單，完成實(shí)驗(yàn)并記錄，并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果（如下頁(yè)圖4）。教師追問(wèn)“搜到的信息、Web文件夾中網(wǎng)的頁(yè)數(shù)、Pages表中的行數(shù)三者之間是否有關(guān)系？”，并順勢(shì)引入第二次實(shí)驗(yàn)并記錄（如下頁(yè)圖5），學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果（如下頁(yè)圖6。師生結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析并梳理搜索引擎的工作原理（如下頁(yè)圖7）。

教師指導(dǎo)學(xué)生保存新網(wǎng)頁(yè)到Web文件夾，同時(shí)修改Pages文件內(nèi)容，理解搜索系統(tǒng)從互聯(lián)網(wǎng)上獲取信息、保存并建立索引的過(guò)程，感受搜索引擎通過(guò)耗費(fèi)大量存儲(chǔ)空間換來(lái)對(duì)查詢需求快速響應(yīng)的機(jī)制，即典型的空間換時(shí)間的思維。學(xué)生登錄UMU教學(xué)平臺(tái)，梳理搜索引擎的工作流程（如圖8）。師生繼續(xù)分析工作過(guò)程，發(fā)現(xiàn)其中存在人工處理不高效的地方，從而引出爬蟲技術(shù)，并嘗試運(yùn)用爬蟲技術(shù)自動(dòng)獲取網(wǎng)頁(yè)并更新索引庫(kù)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高效檢索功能（如下頁(yè)圖9）。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、對(duì)比數(shù)據(jù)與分析結(jié)論，由表及里逐步了解搜索引擎中關(guān)鍵詞搜索的基本原理。在具身體驗(yàn)中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)網(wǎng)絡(luò)爬蟲在高效信息檢索中的作用。

3.游戲接龍：大語(yǔ)言模型的基本原理

教師組織學(xué)生繼續(xù)探究另一種“搜索”結(jié)果（大語(yǔ)言模型支持的AI回答），并提問(wèn)：“大語(yǔ)言模型是怎樣根據(jù)我們的提問(wèn)給出回答的呢？”之后，組織學(xué)生以小組為單位進(jìn)行文字接龍游戲（如下頁(yè)圖10），學(xué)生將小組接龍答案粘貼到黑板上（如下頁(yè)圖11）。教師分析游戲過(guò)程，繼續(xù)追問(wèn)：“大語(yǔ)言模型是怎么被構(gòu)建出來(lái)的？”教師類比學(xué)生讀書學(xué)習(xí)獲得知識(shí)的過(guò)程，介紹大語(yǔ)言模型是通過(guò)對(duì)大量文本數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練得來(lái)，并梳理大語(yǔ)言模型的一般工作過(guò)程（如下頁(yè)圖12）。

教師介紹國(guó)內(nèi)幾種常見(jiàn)的大語(yǔ)言模型，讓學(xué)生任選其一進(jìn)行體驗(yàn)，以“請(qǐng)你介紹宜昌三游洞”為提示詞，將獲得的生成結(jié)果上傳到UMU平臺(tái)。師生查看提交結(jié)果，圍繞“為什么不同模型生成不同內(nèi)容？”進(jìn)行討論，類比接龍游戲中大家不同的結(jié)果，進(jìn)一步理解大語(yǔ)言模型的基本原理。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)文字接龍游戲，直觀類比展示大語(yǔ)言模型文本生成的過(guò)程，再以學(xué)生答案多樣性的原因剖析，類比大語(yǔ)言模型因訓(xùn)練數(shù)據(jù)和模型不同導(dǎo)致回答內(nèi)容的差異性，進(jìn)而幫助學(xué)生掌握AI搜索技術(shù)背后大語(yǔ)言模型的基本原理。

4.創(chuàng)新應(yīng)用：人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)宣傳語(yǔ)

結(jié)合前面的學(xué)習(xí)，教師引出創(chuàng)新任務(wù)：人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)宣傳語(yǔ)，介紹家鄉(xiāng)宜昌。（教師分析優(yōu)秀案例，關(guān)注宣傳語(yǔ)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，要突出特色，響亮吸引人）

學(xué)生通過(guò)小組合作，從歷史文化、人文美食或自然景觀等主題入手，選用搜索引擎或大語(yǔ)言模型協(xié)同創(chuàng)作宣傳語(yǔ)，并上傳到UMU平臺(tái)。學(xué)生在平臺(tái)上相互瀏覽并進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師針對(duì)特色作品進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

設(shè)計(jì)意圖：在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用的同時(shí)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生提升合理使用技術(shù)進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)作的意識(shí)，同時(shí)也增強(qiáng)學(xué)生對(duì)家鄉(xiāng)的熱愛(ài)和宣傳意識(shí)。

5.知識(shí)建構(gòu)：互聯(lián)網(wǎng)搜索技術(shù)的發(fā)展

師生總結(jié)并理解“傳統(tǒng)”搜索與AI搜索的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景（如圖13）。

設(shè)計(jì)意圖：本環(huán)節(jié)主要進(jìn)行知識(shí)的關(guān)聯(lián)與系統(tǒng)化建構(gòu)，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)技術(shù)適用場(chǎng)景的理解，實(shí)現(xiàn)舉一反三。

教學(xué)反思

在本案例中，筆者聚焦于“科”與“技”并重的信息科技教學(xué)，著重引領(lǐng)學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)搜索的具體場(chǎng)景中，探究技術(shù)應(yīng)用背后的原理方法。在教學(xué)中，筆者以“家鄉(xiāng)宜昌”為主題情境，試圖通過(guò)學(xué)生熟識(shí)的話題拉近師生間的距離。從課堂實(shí)施看，由問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生參與到具身的活動(dòng)體驗(yàn)中，能有效提升他們的學(xué)習(xí)參與度和學(xué)習(xí)深度。例如，學(xué)生通過(guò)親自操作簡(jiǎn)易搜索引擎以及對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果等活動(dòng)，鍛煉了科學(xué)探究能力，促進(jìn)了對(duì)搜索引擎工作過(guò)程的理解；而文字接龍游戲，也讓學(xué)生在輕松愉悅的學(xué)習(xí)氛圍中，了解了大語(yǔ)言模型技術(shù)背后的原理。當(dāng)然，在現(xiàn)場(chǎng)授課中筆者也留有一些遺憾，如對(duì)學(xué)情把握不夠準(zhǔn)確、教學(xué)節(jié)奏處理不夠靈活、最后的“人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)宣傳語(yǔ)”活動(dòng)只有部分學(xué)生完成展示，這些問(wèn)題都反映了筆者自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的不足。