生成式人工智能在高中信息技術教學中的應用探究

摘要：本文對生成式人工智能在教學中的現狀進行分析，嘗試將生成式人工智能應用于常規課堂的教學中，探究讓生成式人工智能在課堂中輔助學生學習的策略，以期對生成式人工智能在教學中的應用提供借鑒與參考。

關鍵詞：生成式人工智能；信息技術教學；課堂角色

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2024）06-0041-04

生成式人工智能是一種通過學習大規模數據集生成新的原創內容的新型人工智能。生成式人工智能能以近乎人類語言的方式生成復雜度較高的回應文本，能夠幫助使用者完成方案設計、語言翻譯、代碼生成等任務，這些強大功能也使其被認為在教育領域存在巨大的應用潛力。

國內外學者對生成式人工智能在教育領域的應用及影響進行了分析討論，并倡導開展生成式人工智能在教育領域的應用探究。因此，筆者嘗試將生成式人工智能應用于常規課堂教學中，探究利用生成式人工智能在課堂中輔助學生學習的策略。

生成式人工智能在高中信息技術教學中的研究背景

1.生成式人工智能在高中教學中的研究現狀

在中國知網及萬方數據庫等網站以“生成式人工智能/生成式AI/ChatGPT/大語言模型”+“教學/高中信息技術/高中教學”組合為關鍵詞進行搜索，搜索的結果主要是專家學者對生成式人工智能對教育領域帶來的機遇、挑戰及其應對策略分析。例如，姜華分析了生成式人工智能在教育領域的應用潛能、風險挑戰及應對策略，指出要積極探索在教育領域應用生成式人工智能。[1]李曉雅指出生成式人工智在教育領域的應用對課程的形態、開發等都帶來了挑戰，并提出針對生成式人工智能時代的課程開發應堅持以人的價值和發展作為基本立場，選擇與時俱進動態發展的課程內容，構建基于交互的過程性評價體系等。[2]搜索結果中也有一線教師探究如何將生成式人工智能應用于教學，如關善超探究將生成式人工智能應用在中學物理教學中，探究應用生成式人工智能輔助教師備課、引導學生學習。[3]

從目前國內的研究看，專家學者主要分析生成式人工智能在宏觀層面給教育帶來的機遇與挑戰，并且都認為生成式人工智能在教育領域的實踐應當進行進一步的探究，可是目前具體的生成式人工智能在教學中的應用探究較少，部分一線教師雖然會將生成式人工智能用于輔助教學設計，但是還沒有將生成式人工智能作為學生課堂使用的工具開展相關的教學實踐研究。

2.生成式人工智能在高中信息技術教學中應用的必要性

一方面，從已有的對生成式人工智能在教育領域的研究與探討來看，生成式人工智能的強大功能使得人可以在短時間內使用工具快速獲取大量的知識，不用再記憶那么多的知識性內容，但是如何讓學生正確使用和對待生成式人工智能是教育必須解決的問題?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）中明確指出了要讓學生“體驗人工智能對社會發展的影響，感受人工智能與社會各領域結合所帶來的巨大變化，思考人工智能廣泛使用可能會引發的社會問題及應對策略”。[4]同時，高中學生的價值觀教育處于關鍵階段，且他們能夠接觸到生成式人工智能，因此，高中信息技術課程應當承擔起引導學生正確使用生成式人工智能這一責任。

另一方面，高中信息技術課程中引入生成式人工智能有利于輔助信息技術教學。高中信息技術教學會遇到諸多問題，以高中階段的Python編程內容為例，大部分情況下班級學生的編程能力差別較大，而在高中信息技術課程中引入生成式人工智能，將人工智能作為學生課堂上的“第二教師”有助于解決這一問題。

3.生成式人工智能在高中信息技術教學中應用的可行性

從硬件環境來看，信息技術課學生可以在機房上，這使得信息技術學科在獲取技術的支持方面有著天然的優勢。

從生成式人工智能的工具來看，目前除了Open AI開發的ChatGPT之外，國內也有一些互聯網企業推出了類似的工具，如百度推出的“文心一言”、阿里巴巴推出的“通義千問”、訊飛推出的“星火大模型”等。除此之外，還有第三方以ChatGPT為基礎搭建的應用程序及網站。

生成式人工智能在高中信息技術教學中應用的策略與方法

生成式人工智能在教育領域的應用探討主要聚焦于教學過程的教、學、評三大環節，本文主要探究將生成式人工智能作為每個學生可隨時獲取的工具引入課堂教學，實踐探究這一過程中的策略與方法。

1.分析教學內容，確定生成式人工智能的課堂角色

生成式人工智能在教學中可以是被學習的對象，也可以是輔導者、協作者、評價者。被學習對象是指學生學習使用生成式人工智能工具的策略方法；輔導者角色是指在課堂上當學生遇到問題與疑惑時生成式人工智能能及時提供指導與答疑；協作者角色是指在學生完成課堂任務的過程中生成式人工智能以同伴的形式存在與學生探討共同完成任務；評價者角色指生成式人工智能在課堂上能對學生完成任務的情況進行評價，同時能為學生提供個性化的測試與評價。

在一節課中，生成式人工智能可能不會只以一種角色存在，可能會在不同環節以不同的角色存在，這需要根據教師每節課的教學內容和目標來確定。

2.關注學生狀態，把控生成式人工智能的課堂效果

在課堂教學中，可以使用的生成式人工智能工具包括ChatGPT、文心一言、星火大模型、通義千問及第三方網站和應用程序等。在課堂上學生在使用生成式人工智能的過程中可能會遇到卡頓等情況，教師在課堂教學過程中需要充分考慮特殊情況，關注學生的學習狀態，從而把控生成式人工智能的課堂效果，避免學生因使用生成式人工智能過程不順暢引起消極的學習情緒。

3.引導學生行為，端正學生使用生成式人工智能的態度

在將生成式人工智能引入課堂的過程中，教師可以通過專題教育、實時提醒等形式對學生進行引導。例如，設計主題課以生成式人工智能為學習內容進行教學，讓學生了解生成式人工智能的局限性及正確的使用方法與態度；也可以嘗試在學生使用初期通過簽署“確認規則書”等形式讓學生明確課堂上使用生成式人工智能可以做什么、不可以做什么。在教學過程中教師也需要時刻關注學生的狀態，如發現有不正確的使用態度或行為出現要及時進行引導。

生成式人工智能在高中信息技術教學中的應用案例

筆者在教學實踐中嘗試將生成式人工智能引入課堂，利用生成式人工智能輔助學生學習，并引導學生正確認識生成式人工智能。下面，以主題為“探秘人工智能之用人工智能寫人工智能”的項目為例，談談具體做法。

1.教學內容及生成式人工智能的應用分析

在課堂上使用生成式人工智能，首先需要對教學內容進行分析，從而明確本節課中生成式人工智能的課堂角色。

本文所選教學內容為教科版高中信息技術必修一第五單元“探秘人工智能”中的內容。該節是必修教材中唯一以“人工智能”為主題的章節，是必修課中讓學生了解人工智能的主要章節。新課標中與人工智能相關的內容要求是：通過人工智能典型案例的剖析，了解智能信息處理的巨大進步和應用潛力，認識人工智能在信息社會中的重要作用。教材內容主要為人工智能的相關概念及技術，包括神經網絡、機器學習等。

在分析課程內容結構及學生特點的基礎上確定將生成式人工智能應用于本節課的教學，并將其角色確定為被學習對象和輔導者，將教學目標確定為：①了解人工智能的概念與應用；②能運用生成式人工智能工具（下文統稱為“智能工具”）編寫智能聊天機器人的程序；③在運行程序的過程中遇到問題能正確與智能工具反饋，尋求解決辦法；④在使用智能工具過程中培養用數字化工具解決問題的意識，樹立正確對待人工智能的態度。

2.教學過程

（1）導入環節：比一比誰考慮得更全面

學生回答“‘用人工智能寫人工智能’可以有幾種理解方式”這一問題，接著教師用人工智能回答相同的問題。

設計意圖：讓學生看到人工智能也能像人一樣分析理解語言，引出人工智能的概念及要素。

生成式人工智能的角色：在本環節，生成式人工智能是教師展示的工具。

（2）新知環節：了解人工智能的概念、要素及應用

教師引導學生理解人工智能就是讓機器“能聽、能說、會看、可以理解和思考”。接著，將人工智能在各個領域的應用以圖片案例的形式展示，讓學生感受人工智能的廣泛應用，并引出問題：“人工智能終將取代我們嗎？”

設計意圖：讓學生了解人工智能的概念及應用，通過問題引出任務內容。

生成式人工智能的角色：在本環節，生成式人工智能是被學習的對象，很多應用是以生成式人工智能為基礎的，同時也用于說明強人工智能和弱人工智能的區別。

（3）任務環節：用人工智能寫人工智能

①任務一：讓學生利用生成式人工智能編寫聊天機器人的Python程序，并調試運行。在完成任務前教師講解使用智能工具的技巧，如提問技巧、使用關鍵詞、檢查回答質量等。同時，智能工具給出的代碼中可能會包含計算機本身沒有安裝過的函數庫，因此，要引導學生將程序執行報錯后的結果反饋給智能工具，讓其輔導自己解決問題，這一過程也能培養學生用數字化工具解決問題的意識。大部分學生編寫的程序只能實現簡單的列表式的對話，不夠智能，如果完全靠自己利用函數庫編寫智能機器人較為復雜，這也使學生意識到即便有智能工具，但如果自身掌握的知識不夠，則無法充分發揮其功能。

設計意圖：讓學生體驗使用生成式人工智能輔助自己完成編程任務，并通過這一過程意識到工具的充分使用需要一定的知識基礎。

生成式人工智能的角色：在本環節，生成式人工智能對學生來說是被學習的對象和輔導者，學生需要學習如何用這一工具，同時用其輔導自己完成代碼編寫。

②任務二：在任務一完成不夠完美的基礎上，引出任務二的內容，即利用第三方庫函數porobot編寫相對智能的聊天機器人程序。在將問題提供給學生后，學生可能會讓智能工具幫忙編寫相關程序，但此時他們會發現智能工具并不能識別和理解porobot具體是什么以及如何用，教師及時講解：“我們使用的智能工具屬于3.5版本，一方面其能力還不夠強大，另一方面智能工具作為語言模型需要用數據進行訓練和學習，但是其學習的數據具有延時性，也就是說有可能最近幾個月或者半年或者一年等時間內的數據它是沒有學習過的?！痹诖嘶A上教師再展示人工智能的局限性以及其局限性可能帶來的問題，讓學生樹立正確使用智能工具的態度。若沒有學生完成任務二，則引導學生利用已學習的while語句完成任務，讓學生意識到就算有人工智能，我們還是要學習基礎知識，這樣才能更好地運用人工智能。

設計意圖：讓學生了解生成式人工智能的局限性及其影響，引導學生正確對待和使用生成式人工智能。

生成式人工智能的角色：在本環節，生成式人工智能對學生來說是被學習的對象，通過學習這一工具讓學生理解人工智能的局限性及其影響。

（4）小結環節：回答“人工智能終將取代我們嗎”

在小結部分結合任務過程、人工智能的發展歷史特點與學生共同討論“人工智能終將取代我們嗎”這一問題，最終指出“人工智能終不會取代我們，但善用人工智能的人會取代我們”。

設計意圖：引導學生正確對待和使用人工智能。

3.教學分析

在該案例開展過程中，學生積極參與課堂任務，課后通過問卷的形式了解學生使用生成式人工智能的情況，結果顯示95%的學生能夠成功使用生成式人工智能輔助自己完成課堂任務，96%的學生認為需要學習和正確使用人工智能，并表示會在課堂上正確使用生成式人工智能工具。結果表明，本節課的教學目標基本達成，生成式人工智能完成了其在本節課的角色任務。

但結果也表明，可能還是有部分學生對待和使用生成式人工智能的態度不夠端正，因此，教師在教學過程中要實時對課堂中學生的情況進行把控，及時對學生進行引導。

結語

生成式人工智能在教育領域的應用是未來發展的必然趨勢，也必將在各方面給教育領域帶來巨大影響，如何正確應用生成式人工智能也必將是每個教育工作者要面臨的問題。因此，教師要積極探究、理性應用生成式人工智能，使其更好地為教育所用。

參考文獻：

[1]姜華，王春秀，楊暑東.生成式AI在教育領域的應用潛能、風險挑戰及應對策略[J].現代教育管理，2023（07）：66-74.

[2]李曉雅.以ChatGPT為代表的生成式人工智能對課程形態的影響[J].終身教育研究，2023（03）：16-20.

[3]關善超，宋志剛，李貴安.生成式人工智能在中學物理教學中的應用[J].中小學數字化教學，2023（07）：81-85.

[4]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.