义教阶段信息科技生成式人工智能教学实践探索

郝文

摘要：本文以“我是节水小标兵”主题为例展开教学实践，结合生活实际创设问题情境，引导学生思考并寻找数字化工具解决生活中的问题，并采用任务驱动法，注重合作学习和自主评价，培养学生信息素养和创新能力，最后总结生成式人工智能与数据的关系。

关键词：义务教育；信息科技；生成式人工智能

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）07-0032-04

义教生成式人工智能教学实施背景

随着科技的迅猛发展，AI技术的应用在各个领域日渐广泛，对社会和经济发展产生了深远影响。为培养具有AI素养的新一代人才，使其适应未来社会的发展需求，需要在中小学开展AI教学实践。在中小学开展AI教学实践具有以下几个方面的现实意义：①满足时代需求。中小学开展AI教学可让学生从小就接触和了解这一前沿技术，为未来科技创新培育人才。②推动教育改革。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）提倡注重培养学生的创新能力、实践能力和信息素养，AI教学能为学生提供实践和探索的机会，激发学生的学习兴趣，培养他们的创新思维和问题解决能力。③适应社会发展。尽早在中小学开展AI教育，能让学生更好地适应社会发展需求。④促进学科融合。在中小学开展AI教学，有利于促进不同学科间的融合，提高学生的综合素养。

义教生成式人工智能相关教学策略

如何借助AI教学，让学生更好地了解并掌握这一前沿技术，提高其信息素养和创新能力，为未来发展做好准备？针对这一问题，通过教学实践与反思，笔者总结出以下教学策略。

①接触并利用生成式人工智能，辅助学生进行知识学习。教师可采用“小组合作”策略，让学生分组合作，共同利用AI工具查询、学习知识，培养团队合作精神。此外，还可采用“实践应用”策略，让学生将查询到的知识应用于实际问题的解决，加深对知识的理解。

②使用生成式人工智能，帮助学生验证理解概念与原理。教师可让学生用自然语言与生成式人工智能对话，以验证对某个概念的理解；也可利用生成式人工智能创建一些实验指导探究科学原理，以及生成测验或练习题，供学生自我测试。此外，学生还可通过与AI进行角色扮演或模拟实验，验证对概念与原理的掌握程度。

③探索生成式人工智能，辅助学生解答疑问。学生可通过与生成式人工智能实时对话，获取问题答案；教师可引导学生使用自然语言向AI提问，提高其提问能力，同时，鼓励学生对AI的回答进行讨论和评价，培养批判性思维。

实践案例——“我是节水小标兵”项目

1.指向核心素养的学习目标

新课标指出，信息科技要培养的学科核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。本节课在实施的过程中，力图通过体验、认识、内化、应用等过程让学生逐步形成相对稳定的思维方法。为达成培养学生学科核心素养的教学目的，笔者根据学生的身心发展特点和知识储备制订了本节课指向核心素养的学习目标（如下表）。

2.教学过程

（1）情境导入

教师出示一组有关水资源的图片，如干旱的土地、缺水的城市等，引导学生思考：当地的水资源状况如何？可以用什么方法来爱护水资源？

设计意图：用贴近学生生活实际的水资源问题导入新课，引导学生思考并寻找数字化工具解决生活中的问题，激发学生的兴趣和学习积极性。

（2）搜索本地饮用水资源情况，体验AIGC与搜索引擎的异同点

教师活动：出示活动主题“查询本地饮用水资源现状”，询问学生准备用什么工具。（学生回答：搜索引擎）接着，介绍AI工具的使用方法，引导学生使用AI工具，并提出有关本地自来水资源的问题，如“本地自来水的水质如何”“自来水的处理过程”等。

学生活动：先完成对AI工具的初步体验，再分组讨论使用搜索引擎和AI工具两种查询方式的不同之处，每个小组选派一名代表分享讨论结果。

设计意图：通过本环节，让学生了解本地饮用水相关信息，体验搜索引擎和AI工具的不同特点，培养信息检索和分析能力。同时，引导学生在日常生活和学习中正确使用信息科技工具，提高信息素养。

（3）用AI写作，争做“节水小标兵”

活动1：教师先引导学生思考如何向AI提问，猜想AI会如何回答，接着和学生一起向AI第一次输入指令：“请帮我写一篇题为‘我是节水小标兵的作文。”

教师指导学生分组阅读生成的结果，并引导学生评价结果，说一说生成的结果怎样、是否符合自己的预期。

预估：学生可能会认为生成的作文内容比较简单，没有具体提到水资源的现状和节约用水的做法，需要更详细和具体的信息。

活动2：学生第二次输入指令：“请帮我写一篇题为‘我是节水小标兵的作文。内容要包含水资源的现状和节约用水的做法。”

师生讨论本次生成的结果，得出结果更符合预期。

活动3：师生第三次改进指令：“请帮我写一篇题为‘我是节水小标兵的作文。内容要包含水资源的现状和节约用水的做法。文中要用上好词好句，最好能引用一下古诗詞。”

对于本次生成结果，学生会关注生成的作文中是否使用了好词好句和引用了古诗词，以及这些元素的运用是否恰当。同时，学生也会评价生成结果的质量和与主题的相关性。

活动4：学生进行多种尝试，如节约用水广告语、标语、宣传单等。

教师引导学生小组合作，分组展示AI生成作品，并请一组学生演示AI生成相应作品的过程，其他组学生对操作方法进行评价。

通过这样的逐步提问和评价过程，学生可以更好地了解如何向 AI提出明确和具体的问题，以及如何评估生成结果的质量。这样的互动有助于提高学生的提问技巧和对 AI生成内容的理解和应用能力。在练习巩固环节，采用小组合作方式，给学生提供节水广告语、标语、宣传单等多种选项，让学生协作创新，让学习内容更生动、更有吸引力。

（4）生成节水宣传画，使用文生图

教师展示文生图的操作方法。学生自定主题，尝试生成图片。

活动5：教师出示部分节水宣传画作品，并出示要求——使用AI生成节水宣传画，同时引导学生对生成结果进行基本评价，并思考当AI生成的结果不符合预期时，要采取什么样的办法提高生成结果的满意度。

活动6：教师引导学生改进输入指令：“帮我生成一幅节约用水宣传画。画中有沙漠和一棵孤独的绿色植物。中国画风格。”同时，提醒学生可以对生成结果进行重新生成，以获取更多结果，从中选取符合要求的图片，并及时进行评价。

通过开展体验文生图教学活动，引导学生了解利用AI生成图片这一新技术，能够快速、便捷地生成符合需求的图片，提高学习效率。在使用AI生成图片的过程中，教师鼓励学生多次尝试，及时对AI工具进行反馈，并从中选取符合要求的图片。这种方式既能促进AI工具的自主学习和升级迭代，也能引导学生勇于探索，通过观察、分析和比较，找到符合任务要求的结果。

（5）拓展视野，了解AI生成视频

教师拓展AI生成视频或音频的方法，并让学生了解AI在生成视频方面还很难达到令人满意的结果，这也是多模态AI未来的发展方向。

（6）师生小结，生成式人工智能与数据的关系

学生展示本节课的学习成果。教师阐明结论：生成式人工智能以大数据为基础，是一种产生数据的新方式。

设计意图：通过本环节，学生不仅能够更好地理解生成式人工智能与数据的关系，还能够对生成式人工智能的未来发展有更为清晰的认识。

教学反思

在本节课中，笔者以“我是节水小标兵”为主题，设计了查询当地水资源信息、撰写节水小标兵作文、创作节水宣传画等一系列教学活动，旨在引导学生了解生成式人工智能技术，并培养学生的信息素养和探索精神。学生通过经历网上搜索、AI写作、文生图等问题的解决过程，了解了本地饮用水的情况，体验了AIGC与搜索引擎的异同，掌握了AI工具的基本使用方法，并对生成式人工智能技术有了初步的认识。在AI写作环节，学生能够根据教师的提示和要求，逐步完善问题，最终生成符合预期的作文。这说明学生具备了一定的信息分析和处理能力，能够运用AI工具解决生活问题。

在体验文生图教学环节，笔者引入新技术工具，提高学生的实践操作能力，培养他们的审美和批判性思维，并鼓励他们深入理解节水主题，进行创新和探索。

在拓展视野环节，学生对通过AI工具生成的音频、视频，能够积极表达自己的观点和感受，展现出对艺术和科技的兴趣和好奇心。

本节课的教学活动采用任务驱动教学法，通过设置一系列与学生生活实际紧密相连的任务，来激发学生的学习积极性。学生在完成任务的过程中，不管是自主嘗试，还是小组协作，都敢于分享自己的观点和经验，主动探索、勇于创新，提高了信息素养和解决问题的能力。

参考文献：

[1]李锋.新版课程标准解析与教学指导·初中信息科技[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]中华人民共和国教育部，义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.