摘要：本文圍繞生成式人工智能潛在課堂教學(xué)優(yōu)勢(shì)，在分析生成式人工智能與信息科技核心素養(yǎng)的關(guān)聯(lián)性、常見生成式人工智能工具教學(xué)應(yīng)用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出生成式人工智能課堂應(yīng)用需要遵循兼顧群體與個(gè)體需求差異、協(xié)調(diào)興趣激發(fā)與投入度保持、平衡預(yù)設(shè)性與生成性關(guān)系、聚焦人機(jī)互動(dòng)的有效性、甄別生成內(nèi)容的真實(shí)性與準(zhǔn)確性、增強(qiáng)安全與隱私保護(hù)意識(shí)等基本原則，同時(shí)，結(jié)合信息科課堂教學(xué)，進(jìn)一步探討了生成式人工智能在講授教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式下的具體應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：生成式人工智能；信息科技；課堂應(yīng)用策略

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）17-0000-05

聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）于2023年9月發(fā)布《教育與研究領(lǐng)域生成式人工智能指南》。[1]這一舉措被視為對(duì)生成式人工智能在教育領(lǐng)域合理應(yīng)用的國(guó)際級(jí)回應(yīng)，體現(xiàn)了對(duì)人工智能教育應(yīng)用發(fā)展的深思熟慮與規(guī)范引導(dǎo)?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）聚焦了學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的培育。在教學(xué)方式上，新課標(biāo)倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，在多樣化學(xué)習(xí)場(chǎng)景中學(xué)習(xí)和應(yīng)用信息科技知識(shí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性與參與度。[2]然而在實(shí)踐中，數(shù)字技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)的結(jié)合常浮于表層的“堆砌”[3]，人機(jī)協(xié)同層次較淺，師生關(guān)系和教學(xué)方式未能有效適應(yīng)“師—機(jī)—生”三元互動(dòng)的新格局。

因此本文提出，新課標(biāo)背景下的教學(xué)實(shí)踐應(yīng)充分利用生成式人工智能等智能技術(shù)，探索落實(shí)新課標(biāo)要求的教學(xué)創(chuàng)新；信息科技教師需要深入理解生成式人工智能賦能信息科技課堂教學(xué)的耦合點(diǎn)，把握技術(shù)賦能課堂教學(xué)的發(fā)力點(diǎn)。

生成式人工智能賦能課堂教學(xué)應(yīng)用分析

1.生成式人工智能特點(diǎn)與信息科技核心素養(yǎng)的關(guān)聯(lián)性

生成式人工智能具有創(chuàng)新內(nèi)容生成、深度理解、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等特點(diǎn)，與義務(wù)教育階段的信息科技核心素養(yǎng)密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

（1）人機(jī)交互促進(jìn)信息意識(shí)發(fā)展

學(xué)生通過與生成式人工智能進(jìn)行互動(dòng)，獲取豐富的信息意識(shí)發(fā)展實(shí)踐機(jī)會(huì)，并學(xué)習(xí)如何有效提問生成式AI，甄別和評(píng)估生成的信息內(nèi)容，提升信息加工能力[4]，從而培養(yǎng)和提高信息意識(shí)。

（2）問題解決策略強(qiáng)化計(jì)算思維

生成式人工智能在問題分解、模式識(shí)別、抽象思維、算法設(shè)計(jì)、邏輯推理和優(yōu)化策略等方面表現(xiàn)出卓越能力。學(xué)生通過觀察和學(xué)習(xí)生成式人工智能的推理過程，可以深化對(duì)計(jì)算思維的理解，并在實(shí)際問題解決中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高批判能力和問題解決能力。[5]

（3）動(dòng)態(tài)生成性釋放學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

生成式人工智能憑借高效整理和創(chuàng)造性生成的特點(diǎn)，為學(xué)生提供了新的學(xué)習(xí)資源和工具，有助于學(xué)生有效管理學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。學(xué)生可以利用其優(yōu)勢(shì)自主學(xué)習(xí)和協(xié)同工作，發(fā)揮原創(chuàng)性思維，推動(dòng)知識(shí)的創(chuàng)新和應(yīng)用。

（4）信息安全與倫理問題引發(fā)信息社會(huì)責(zé)任發(fā)展

學(xué)生在使用生成式人工智能工具時(shí)，會(huì)直接面對(duì)諸如信息準(zhǔn)確性、個(gè)人隱私泄露等數(shù)據(jù)安全與倫理問題，通過課前培訓(xùn)和課中使用引導(dǎo)，能逐步明確使用規(guī)則，有助于形成正確的信息價(jià)值觀，成為具有責(zé)任感的數(shù)字公民。

2.生成式人工智能潛在教學(xué)優(yōu)勢(shì)

第一，扮演多種智能角色，輔助教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)。第二，優(yōu)化教學(xué)模式，在促進(jìn)教育公平的同時(shí)提升教育質(zhì)量。第三，促進(jìn)深度人機(jī)協(xié)同。第四，提升學(xué)生高階思維。

3.常見生成式人工智能工具的教學(xué)應(yīng)用分析

目前，生成式人工智能大模型主要分為文本生成、圖像生成、音頻生成和視頻生成四大類。上述分類并不完全獨(dú)立，眾多大模型具有跨模態(tài)生成的能力。常見的生成式人工智能工具的特色功能與教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景如下表所示，教師可結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)選擇適合的工具。

生成式人工智能課堂應(yīng)用原則

為減小技術(shù)帶來的負(fù)面影響，教師在課堂教學(xué)中應(yīng)用生成式人工智能可以參考以下原則。

1.兼顧群體與個(gè)體學(xué)習(xí)需求

人工智能技術(shù)具備分析學(xué)情數(shù)據(jù)的能力，能夠準(zhǔn)確診斷每位學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)和需求。該技術(shù)為定制化學(xué)習(xí)體驗(yàn)提供了可能，也為教師備課工作帶來了新的挑戰(zhàn)：如何在班級(jí)授課中設(shè)計(jì)出既能滿足集體學(xué)習(xí)又能適應(yīng)個(gè)體學(xué)習(xí)的活動(dòng)。教師應(yīng)明確，人工智能技術(shù)應(yīng)作為面向全體學(xué)生教學(xué)的輔助工具，而不是完全取代課堂教學(xué)中的“生—師”互動(dòng)。同時(shí)，為了確保教學(xué)活動(dòng)的連貫性和系統(tǒng)性，應(yīng)深入分析教學(xué)大綱，制訂分層教學(xué)目標(biāo)，并適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上，合理且恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用人工智能技術(shù)。只有這樣，才能既保障班級(jí)教學(xué)活動(dòng)的順利進(jìn)行，又促進(jìn)學(xué)生高效地進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。

2.協(xié)調(diào)興趣激發(fā)與投入度保持的關(guān)系

個(gè)性化助學(xué)功能是人工智能技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)，能激發(fā)學(xué)生興趣，但倘若在課堂上濫用技術(shù)，可能會(huì)剝奪部分學(xué)生的主動(dòng)思考能力[6]，或讓學(xué)生過于沉浸在人機(jī)互動(dòng)中，從而導(dǎo)致注意力分散，無法緊跟教師的教學(xué)節(jié)奏。所以，教師在課堂中需要謹(jǐn)慎把握使用技術(shù)的時(shí)機(jī)和頻率，確保技術(shù)使用符合教學(xué)大綱、教學(xué)目標(biāo)的要求，對(duì)個(gè)性化學(xué)習(xí)活動(dòng)過程有細(xì)致的預(yù)設(shè)，如使用技術(shù)的生機(jī)比例、人機(jī)互動(dòng)時(shí)長(zhǎng)、指令詞示范等。

3.平衡預(yù)設(shè)性與生成性的比重

將生成式人工智能技術(shù)引入課堂，會(huì)為課堂生成性內(nèi)容增添許多不可控因素。教師需精心策劃預(yù)設(shè)性教學(xué)內(nèi)容與生成性學(xué)習(xí)活動(dòng)的比重，以確保教學(xué)的有序進(jìn)行。對(duì)于低年級(jí)的學(xué)生，可以提高課堂預(yù)設(shè)性教學(xué)內(nèi)容的比重，幫助他們建立對(duì)基礎(chǔ)概念的理解，根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，適度增加基于人工智能的自由探索活動(dòng)；對(duì)于中高年級(jí)學(xué)生，則需提升基于人工智能技術(shù)的生成性學(xué)習(xí)活動(dòng)在課堂教學(xué)中的比重，實(shí)現(xiàn)更豐富和深入的課堂探究學(xué)習(xí)。

4.聚焦人機(jī)互動(dòng)的有效性

生成式人工智能的人機(jī)交互是以自然語(yǔ)言問答的方式進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知有效性的關(guān)鍵在于指令詞。指令詞對(duì)人工智能生成內(nèi)容做出具體要求和限定規(guī)范，其精確程度直接影響生成式人工智能模型對(duì)問題的理解和回應(yīng)質(zhì)量。所以在課堂上，教師需給學(xué)生提供指令詞范例，監(jiān)管學(xué)生的人機(jī)互動(dòng)過程，注重交互中學(xué)生思維的主動(dòng)性和積極性，并明確在借助生成式人工智能完成學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，不可直接復(fù)制。

5.甄別生成內(nèi)容的真實(shí)性與準(zhǔn)確性

當(dāng)前，訓(xùn)練生成式人工智能的大規(guī)模數(shù)據(jù)的內(nèi)容良莠不齊，因而不確定其答案生成的準(zhǔn)確性，或存偏頗[7]；對(duì)于前沿的技術(shù)和研究問題，生成式人工智能的知識(shí)庫(kù)往往無法保持同步更新。此外，在面對(duì)復(fù)雜或需要高階思維的問題時(shí)，生成式人工智能的回答能力明顯不足，其提供的答案有時(shí)甚至是錯(cuò)誤或捏造的。所以，教師在引導(dǎo)學(xué)生使用生成式人工智能時(shí)，務(wù)必對(duì)學(xué)生行為進(jìn)行引導(dǎo)和規(guī)范，要確保學(xué)生既能積極擁抱新技術(shù)，又能審慎對(duì)待生成內(nèi)容，具備辨別真?zhèn)蔚哪芰Α?/p>

6.增強(qiáng)安全與隱私保護(hù)意識(shí)

生成式人工智能存在安全和倫理的應(yīng)用隱患。在安全層面，生成式人工智能的算法依賴于龐大的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，而這些數(shù)據(jù)往往未經(jīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)和篩選，可能導(dǎo)致在人機(jī)互動(dòng)過程中，個(gè)人敏感數(shù)據(jù)存在被非法獲取或泄露的風(fēng)險(xiǎn)；在倫理層面，生成式人工智能可能未經(jīng)用戶許可就擅自收集其包括生物識(shí)別信息、健康狀況、行為偏好在內(nèi)的個(gè)人敏感信息，可能導(dǎo)致個(gè)人信息被濫用。[8]在課堂上使用生成式人工智能，教師需要在學(xué)習(xí)過程中滲透信息安全和倫理規(guī)范的教育和引導(dǎo)，提升學(xué)生的數(shù)據(jù)保護(hù)意識(shí)和管理意識(shí)。

生成式人工智能賦能教學(xué)的策略

1.支持講授教學(xué)的教師備課策略

講授教學(xué)模式有利于學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)獲得大量系統(tǒng)的間接知識(shí)，使教學(xué)活動(dòng)有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行。講授教學(xué)模式需要高質(zhì)量的教學(xué)內(nèi)容支撐，在教師課前準(zhǔn)備方面，生成式人工智能可極大提高備課效率。

（1）智能化備課輔助

目前常見的基于大語(yǔ)言模型工具基本都具備跨模態(tài)語(yǔ)義提取功能，能夠識(shí)別備課材料中覆蓋的關(guān)鍵概念，并形成學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)而形成初步的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，包括教學(xué)環(huán)節(jié)、師生活動(dòng)和時(shí)間分配等具體信息。

（2）精準(zhǔn)學(xué)情分析

利用生成式人工智能的數(shù)據(jù)分析能力，教師可以提前了解學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和興趣點(diǎn)，針對(duì)性制訂教學(xué)計(jì)劃。例如，在編程教學(xué)中，在收集學(xué)生編程作業(yè)和在線練習(xí)數(shù)據(jù)后，使用生成式人工智能模型來分析學(xué)生的錯(cuò)誤模式和概念理解深度，再基于學(xué)情分析，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的輔導(dǎo)環(huán)節(jié)，以提高學(xué)生的概念理解和編程技能。

（3）個(gè)性化學(xué)習(xí)資源制作與推薦

生成式人工智能可以輔助教師高效率地制作定制化學(xué)習(xí)資源和教學(xué)課件。例如，在信息科技學(xué)科中，生成式人工智能可以在學(xué)情分析基礎(chǔ)上，為教師推薦適合學(xué)生年齡階段的編程平臺(tái)和相關(guān)模擬軟件等。

2.支持項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)的策略

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的重點(diǎn)在于將學(xué)生置于真實(shí)的問題情境中，引導(dǎo)學(xué)生以小組協(xié)作的方式探究并解決真實(shí)的、結(jié)構(gòu)不良且動(dòng)態(tài)變化的問題。[9]生成式人工智能在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式下，可以通過多種方式支持學(xué)生深度探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)。

（1）基于海量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)推薦

學(xué)生可以通過使用生成式人工智能工具，發(fā)現(xiàn)更具有針對(duì)性的資料、案例等，可以更高效地收集信息、分析數(shù)據(jù)、形成觀點(diǎn)、可視化結(jié)果和釋放創(chuàng)意。

（2）多輪人機(jī)互動(dòng)，提升思維品質(zhì)

生成式人工智能可以根據(jù)學(xué)生提出問題的內(nèi)容和背景，提供富有啟發(fā)性的回答，智能調(diào)整問題的難度和深度，在多輪交互中引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

（3）角色扮演，增強(qiáng)沉浸感

生成式人工智能可以為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)更真實(shí)的問題情境。通過創(chuàng)建不同身份的智能體，如虛擬工程師、虛擬研究員等，學(xué)生可以與虛擬專業(yè)人士進(jìn)行身臨其境的互動(dòng)問答，極大地增強(qiáng)了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的真實(shí)沉浸感。

（4）定制化多元評(píng)價(jià)

生成式人工智能能基于學(xué)生學(xué)習(xí)歷史與偏好，量身打造兼具挑戰(zhàn)性與個(gè)性化的分層任務(wù)；實(shí)時(shí)追蹤、評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)進(jìn)展和項(xiàng)目成果，不僅關(guān)注學(xué)生知識(shí)掌握情況，還對(duì)學(xué)生綜合素養(yǎng)展開評(píng)估。[10]

3.支持翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)生協(xié)作的策略

生成式人工智能在翻轉(zhuǎn)課堂中的應(yīng)用策略主要體現(xiàn)在支持學(xué)生進(jìn)行高效協(xié)作學(xué)習(xí)方面。

（1）提高多人討論聚焦性

人工智能工具可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)錄音，同步精準(zhǔn)轉(zhuǎn)成文字與多語(yǔ)種翻譯，實(shí)時(shí)記下討論中的重點(diǎn)內(nèi)容，提取關(guān)鍵概念，將零散無序的口頭語(yǔ)言快速轉(zhuǎn)化成可閱讀、修改、保存的文本信息。“討論留痕”可以幫助學(xué)生更加聚焦討論的內(nèi)容。

（2）實(shí)現(xiàn)集體協(xié)作寫作高效性

人工智能技術(shù)不僅支持小組成員同時(shí)在同一文檔上進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)作和編輯，而且支持多人進(jìn)行文檔整合，并提供措辭上的改進(jìn)建議，確保文檔的專業(yè)性和準(zhǔn)確性。

（3）優(yōu)化課堂辯論的參與性

在傳統(tǒng)課堂的辯論活動(dòng)中，學(xué)生參與度有限，而通過使用人工智能工具，更多的學(xué)生可以體驗(yàn)和積極參與到辯論活動(dòng)中。學(xué)生可以與模擬不同水平的虛擬對(duì)手進(jìn)行辯論，熟悉辯論流程和思維策略。在模擬辯論過程中，人工智能還可以分析學(xué)生的辯論表現(xiàn)，提供實(shí)時(shí)反饋，指出表達(dá)中的邏輯漏洞以及可能的優(yōu)化建議。

基于生成式人工智能的初中信息科技教學(xué)案例

本文選取浙教版信息科技七年級(jí)下冊(cè)第三單元“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐”，通過部分教學(xué)設(shè)計(jì)片段，呈現(xiàn)生成式人工智能的典型應(yīng)用，旨在為初中信息科技教師利用生成式人工智能開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提供參考。

在本案例中，生成式人工智能在課堂教學(xué)中的應(yīng)用主要集中在“選定主題、制訂計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、評(píng)價(jià)反思”的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，如圖1所示。

1.多輪人機(jī)互動(dòng)，開闊創(chuàng)意思路

教師在以《“校園系統(tǒng)”物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原型》為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的范例進(jìn)行講解后，提出核心知識(shí)“利用物聯(lián)網(wǎng)解決生活中的問題”，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行頭腦風(fēng)暴：我們利用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)出什么樣的作品來解決實(shí)際問題？

教師按照組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)的原則將學(xué)生分組，每位組員圍繞主題，寫出初始創(chuàng)意。學(xué)生可與訊飛星火交流自己的創(chuàng)意，請(qǐng)它提出評(píng)價(jià)意見，還可根據(jù)界面提示繼續(xù)提問，記錄多輪對(duì)話時(shí)所觸發(fā)的新創(chuàng)意，或?qū)ψ约涸鹊膭?chuàng)意、生成式人工智能的創(chuàng)意，提出豐富或改進(jìn)的設(shè)想。接著，小組長(zhǎng)匯總小組成員的創(chuàng)意或設(shè)想，交給訊飛星火，讓其按照順序列出能付諸實(shí)施的創(chuàng)意清單，并確定最后的選題：智能花園小助手——基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)澆花與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2.依據(jù)海量資源的精準(zhǔn)推薦

學(xué)生圍繞選題向文心一言與訊飛星火尋求幫助，生成式人工智能將調(diào)用其知識(shí)庫(kù)，給出相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的案例，或者直接根據(jù)項(xiàng)目題目（如圖2）生成初步的計(jì)劃安排供學(xué)生參考。對(duì)于該問題，文心一言的內(nèi)容較為簡(jiǎn)潔、清晰明了，訊飛星火生成的內(nèi)容則更豐富。學(xué)生需根據(jù)二者給出的意見進(jìn)行綜合考量，查閱相關(guān)資料，分解問題或項(xiàng)目，制訂實(shí)施策略和方案，設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖，提出預(yù)設(shè)功能和預(yù)期目標(biāo)，并按照各自特長(zhǎng)分工協(xié)作，規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度。教師組織學(xué)生對(duì)計(jì)劃展開交流，通過啟發(fā)、討論、交流形成可以真正實(shí)施的項(xiàng)目?jī)?yōu)化方案。

3.角色扮演，增強(qiáng)沉浸感與體驗(yàn)感

學(xué)生可根據(jù)本項(xiàng)目主題“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐”在豆包創(chuàng)建專屬AI智能體，如設(shè)置智能體對(duì)象名稱為“物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)工程師”，描述設(shè)定對(duì)象的特征、功能等，豆包也可根據(jù)學(xué)生設(shè)置的名稱一鍵生成設(shè)定。學(xué)生可在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中與虛擬工程師進(jìn)行多輪對(duì)話，增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗(yàn)感。

4.個(gè)性定制化的多元評(píng)價(jià)

教師可向文一言提供項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量規(guī)結(jié)構(gòu)表，請(qǐng)它按照選題輔助制訂初步的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)前置，讓學(xué)生針對(duì)評(píng)價(jià)量規(guī)積極參與項(xiàng)目全過程，完善項(xiàng)目作品。同時(shí)，教師也可結(jié)合評(píng)價(jià)量規(guī)結(jié)構(gòu)及文心一言生成的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)意見形成最終版本。

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