生成式AI在信息科技學科“教學評”一致性的應用

【摘 要】本文探討了生成式AI在學科教學中應用的可能性和實踐方法，特別是針對生成式AI在信息科技學科“教學評”一致性的應用研究，真正將教學、學習和評價有機結合起來，形成一個完整的教學體系，提高教學效率，促進學生學習，并對學生的學習成果進行有效評價，合力推動學習目標的達成。

【關鍵詞】生成式AI；信息科技學科；教學評一致性

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）010-061-03

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）評價建議中明確指出：要樹立正確的評價觀念，堅持以評促教、以評促學，體現“教學評”一致性。作為信息科技學科教師，理應結合時代背景和教育需求，分析學生特點和教學要求，從實際出發，探索新的教學技術和教學方法。

生成式AI自ChatGPT問世以來持續更新，生成式AI大語言模型在國內也如雨后春筍般出現。但目前針對生成式AI在教育領域的研究大多還處在宏觀角度看“變革”，很少落實于一線教學。教師需要通過仔細研讀新課標的評價建議，發現新課標重視“教學評”一致性的教學模式，即把學習目標達成度的測評鑲嵌于教學活動之中，依據課堂評價的信息對教學過程進行適當的調整和平衡，達到學促師教、教中有評，最終落實學科核心素養。而生成式AI的核心能力可以實現對課堂的實時評測、智能分析及反饋，對教師進行過程評價及調整教學有很大的幫助。因此，教師可從生成式AI在信息科技學科“教學評”一致性的應用展開研究，總結出相應的模式和策略，進而促進教育教學的變革。

生成式AI在信息科技學科“教學評”一致性的應用方向

在當前教育改革的趨勢下，“教學評”一致性教學模式日漸成為信息科技學科教學過程中不可或缺的關鍵一環。而生成式AI在教育領域能夠深度融入教育教學的各個環節_{79907cd0626b2efbbaa00488709404ba8751f73466670b99a51ba1985efaea2f}，從教學設計到學習實踐再到評價反饋，為教育帶來了前所未有的智能化、個性化和高效化的內容生成服務，是提高“教學評”一體化精準性的技術支持。生成式AI所具備的啟發性內容生成、對話情境理解、序列任務執行、程序語言解析四項核心能力，從教、學、評三個環節，梳理了不同核心能力可支持的教育應用，其不同核心能力對應的教學評三位一體應用方向見圖1。

圖1 生成式AI不同核心能力對應的教學評三位一體應用

在“教”的方面，生成式AI可為教師教學提供多種形態的幫助和服務，如在輔助教師生成個性化教學方案的過程中，生成式AI可以依據教師的教學需求，分步驟生成多種適切的教學設計，為教師備課提供思路啟發與多種備選方案，提高教師的備課效率與授課質量。在“學”的方面，生成式AI也可為學習過程提供良好的支持和服務，如在支持學生學科知識問答的過程中，生成式AI可以基于多輪對話，為學生提供現象分析、知識點講解、應用影響等多層次服務。在“評”的方面，生成式AI還可針對性完成教育評價的多項任務，如在對學生的程序代碼評價中，生成式AI可以通過自動識別程序語言、數據結構、函數類型與代碼結構，整體評價算法程序的編寫正誤，并提供關于代碼規范性、復雜性等多個維度的反饋與評價。

信息科技學科的“教學評”一致性以學習目標為統領，關注學生個性化、多樣化的學習需求，課程邏輯以學生經驗貫穿教學各要素的設計，利用生成式AI將教學活動和評價活動融合，以目標指導學生的“學”、教師的“教”和學習效果的評價，將其視為一個整體，合力推動學習目標的達成。以浙教版四年級下冊第三單元中“數據可視化”一課為例，“教學評”每一步的推進，最終都為了達成“認識數據可視化及其應用；根據主題需要，用合適的方式進行數據可視化”的學習目標。

生成式AI在信息科技學科“教學評”一致性的應用實踐

為了切實推進新課標中提倡的教學與評價的一致性，開展對“教學評”一體化實施的研究。筆者選取了生成式AI部分核心能力，具體研究思路如圖2。

1.教：“雙師課堂”協同教學

基于“教學評”一致性中“教”的部分，生成式AI具有補充教學內容的作用。生成式AI可以依據教學框架和教學目標，生成新的教學資料，幫助教師開展教學活動。AI在充分學習新課標、教學材料的基礎上，主要利用生成式AI的“序列任務執行”能力協助教師設計課程方案、生成教學資源、提供評估反饋等。另外在“雙師”教學中，可以考慮人類教師做主導進行項目規劃和教學調控，利用生成式AI的“對話情境理解”能力讓生成式AI（虛擬數字教師）參與課堂授課、智能解答和實時測評。

以“數據可視化”一課為例，教師首先制定一個基礎教學框架，包括課程主題、學習目標、主要教學步驟、核心內容、教學方法和評價標準，其中具體教學步驟如下。（1）主題引入：教師通過一段視頻引入主題，展示數據可視化在日常生活中的應用實例，如天氣預報圖、交通流量熱力圖等。（2）感知與發現：利用AI大語言模型“文心一言”，教師設計一個互動問答環節，AI根據預設的知識點庫，提出問題并根據學生的回答提供即時反饋。（3）初探與建構：AI根據教學目標，生成一系列數據可視化案例，包括圖表、圖形和地圖，幫助學生初步了解數據可視化的概念和方法。（4）應用與深挖：教師引導學生使用“文心一言”進行項目實踐，AI根據學生選擇的數據集提供定制化的可視化建議和步驟指導，學生通過實踐深入探索數據可視化技術。（5）對比與延伸：AI自動生成不同數據可視化技術的對比分析，幫助學生理解不同技術的優勢和局限，同時提供拓展材料，引導學生思考數據可視化在不同領域的應用。（6）課堂小結與知識延伸：利用“文心一言”，教師總結本課的關鍵知識點，并生成一系列相關問題，通過小測驗的形式，評估學生對數據可視化概念的掌握程度。（7）愛國主義教育融入：結合愛國主義教育，“文心一言”生成了關于國家發展數據的可視化案例，如GDP增長、人口變化等，讓學生在了解數據可視化的同時，增強國家意識和民族自豪感。

2.學：“人機課堂”自主探究

學生的“學”是一個過程，是無法一蹴而就的。小學階段的學生，認知和理解能力稍弱，而生成式AI 具備對話界面簡潔、提供個性化回答、獲得即時反饋的特點，可為學生提供更具啟發性的學習思路和素材，且人機協作互動的方式，為學生理解學習內容和專業知識提供了便利。在人機課堂中，學生主動參與知識建構、積極探究提出問題，利用生成式AI的“對話情境理解”能力與虛擬數字教師主動交流，不斷建構、重構和優化自己的知識體系，從而更好地理解知識的本質和核心，在學習、理解、論證、反思的過程中達到培育學科核心素養的目的。

以“數據可視化”一課為例，學生的“學”可以細化成以下“兩步三任務”。第一步，教師播放一段由AI生成的視頻，介紹數據可視化的基本概念和應用場景。視頻通過動畫和圖表，生動地展示數據可視化的不同呈現形式，如條形圖、餅圖、折線圖等。第二步，針對數據可視化技術進行深度解析，由教師具體展示如導航圖、熱力圖、動畫等豐富多彩的可視化實例，并布置探究性任務。任務一是數據解讀與案例分析。學生選擇一個實例，使用“文心一言”進行深入分析。如學生選擇了一個關于全球氣候變化的熱力圖，AI提供了該圖表的數據來源、制作步驟和解讀指南，引導學生理解圖表背后的數據含義。任務二是可視化需求探索。學生根據自己感興趣的研究領域，使用“文心一言”探索數據可視化的實際需求。AI根據學生的興趣和所提供的數據集，推薦合適的可視化方法，并提供相應的教程和指導。任務三是自動生成可視化圖表。學生使用“文心一言”自動生成可視化圖表，探索不同的數據呈現方式。AI根據學生選擇的數據和指定的圖表類型，生成圖表并提供圖表的詳細解釋，幫助學生理解其與電子表格軟件的異同。

3.評：“反饋課堂”實時測評

在“教學評”一致性教學模式中，“評”是不可或缺的重要環節。為使學習目標和評價任務能夠匹配且達到預期，真正實現“教學評”三位一體，需要在教學活動中實現師生、生生的充分交流、分析、測試與評價，在不斷地反饋與調節教學中解決問題。如生成式AI的對話理解能力，可以評價學生的表達能力、表達水平，更加細致地分析學生的語言組織能力，針對學生表達和描述情況，給出相應的反饋意見；生成式AI的任務執行能力，則可以考查學生的試卷完成情況，通過自動篩選和多種備選的方式，為學生提供智能化試卷，讓學生可以更好地在測試中掌握自己的情況，教師也能了解學情。

例如，在“數據可視化”一課的結尾階段，教師采用“文心一言”大模型來評價學生的學科核心素養。以下是具體的應用和真實效果。（1）智能出題。假設學生小明正在學習如何將銷售數據轉換為可視化圖表。“文心一言”根據小明的學習進度和能力水平，生成了一個包含過去一年內各地區銷售情況的數據集，并提出任務：“請將這些數據轉化為能夠清晰展示各地區銷售趨勢的圖表。”（2）實時進度跟蹤。當小明開始任務時，“文心一言”通過集成在學生作業平臺上的監控系統，實時跟蹤進度。系統顯示小明正在嘗試創建一個堆疊條形圖來展示不同地區的銷售量。（3）準確率分析與反饋。小明提交了他的可視化作品后，“文心一言”分析圖表的準確性和設計質量。AI發現雖然數據呈現正確，但圖表的配色方案不夠直觀，于是提供了改進建議。“嘗試使用顏色漸變來區分不同地區的銷售量，以提高圖表的可讀性。”（4）學習目標的實時反饋。教師通過AI的分析報告了解到小明在數據準確性方面表現良好，但在視覺設計上需要加強。教師決定在下一節課上重點講解數據可視化的設計原則。（5）學業發展記錄。AI記錄了小明在課程中的所有作業和討論，包括他如何一步步改進他的可視化技能。這些記錄幫助教師和家長了解小明的學習進展和需要額外關注的領域。（6）跨學科能力的評價。在評價小明的最終項目時，“文心一言”不僅分析了他在數據可視化方面的表現，還評估了他如何將數學知識和設計原則應用到圖表制作中，提供了一個全面的學習評價。（7）反饋與自我反思的促進。收到AI的評價報告后，小明意識到了自己在設計上的不足，并根據反饋調整了他的圖表。他還寫下自我反思日志，記錄了自己在項目中學到的知識和需要改進的地方。

生成式AI在學習評價中的應用不僅提高了評價的效率和質量，還通過提供個性化反饋促進了學生的自我學習和成長。同時，教師也能夠根據AI的評價結果，更好地理解學生的學習情況，調整教學策略，實現更有效的教學。學生在與AI交流學習時也會出現一些問題，如AI在回答一些問題時，提供的結果并不一定完全符合我們的需求，這時教師需要提醒學生與AI交流時提的問題要更詳盡，以便獲得更為準確的結果。

結 語

“教學評”一致性本質是在課堂教學系統中，力求教師的教（學習目標）、學生的學（學習任務）和對學生學習的評價三要素協調配合、目標一致。依托生成式AI的信息科技教學，可將課堂的靈活性交給學生，通過個性化的學習路徑和任務，促使學生更深入地參與學習過程，從而提升他們的學習動機和興趣。