AIGC賦能中小學信息科技教學策略研究

摘要：本文探討了生成式人工智能（AIGC）技術在中小學信息科技教學中的應用，重點分析了在ADDIE模型五個階段的具體策略和相關工具，提出了工具整合與優化、長效機制研究、個性化教學和跨學科應用等未來研究方向。

關鍵詞：生成式人工智能；中小學信息科技；教學策略；ADDIE教學設計模型

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）24-0094-04

引言

隨著人工智能技術的迅猛發展，人工智能生成內容（Artificial Intelligence Generated Content，AIGC）在教育領域的應用越來越廣泛。AIGC是指利用人工智能技術，通過算法和模型自動生成文本、圖像、音樂、視頻等內容的技術。[1]AIGC技術的發展以開啟教育數字化轉型、創新多模態學習體驗以及賦能人機協同的新智慧為教育領域帶來了新的變革機遇。[2]AIGC不僅可以輔助教師進行教學資源的準備，還能夠在課堂上提供個性化的互動反饋，并在課后自動批改作業、分析學生的學習數據，從而大幅提升教學效率和教學效果。特別是在中小學信息科技教學中，AIGC的應用PClwHAaqq7Y7pLyGZvaKdOEtYF7pKkdLfYL3kHg23S8=為教師提供了更加多樣化和智能化的教學手段，有助于培養學生的創新能力和信息素養。本文旨在探討生成式人工智能（AIGC）技術在中小學信息科技教學中的應用，并總結了AIGC技術在ADDIE教學模型五個階段（分析、設計、開發、實施、評估）中的具體應用策略。

時代背景

1.人工智能時代的到來

人工智能技術的迅猛發展及廣泛應用不僅推動了教育技術的發展，還對公民素質特別是在編程能力、計算思維以及智能化社會的深度認知等方面提出了更高的要求。[3]

2.智能化社會對教育改革的要求

人工智能等新一代信息技術是實現教育生態重塑的有效手段，也是實現全球教育改革與發展共同目標、保障教育均衡和質量的最有效工具。[4]教育改革的重點不僅在于教學內容和方式的創新，還涉及教育理念與培養目標的深層次變革，以適應社會對個性化學習、創新能力和終身學習能力的日益增長的需求。

3.中小學教育的重大變化和轉型

隨著智能時代的到來，人工智能在多個領域日益發揮其重要的應用價值，我國也積極倡導和支持開展多層次的人工智能教育。[5]在此背景下，以教師為中心的講授式教學模式正在向以學生為中心的個性化、互動式和項目式學習模式轉變。教育的目標也逐漸從單純的知識傳授，轉向包括創新能力、批判性思維、合作能力和信息素養等在內的綜合素質的培養，以滿足未來社會對多樣化人才的需求。

4.當前人才培養模式的轉變與核心素養的要求

當前的人才培養模式正在從應試教育向素質教育轉變，更加注重學生核心素養的培養。核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新，以及信息社會責任。教育改革的目標是通過多樣化的教學方法和評價體系，全面提升學生的綜合素質，使其能夠適應未來社會的快速變化和發展。

教師面臨的挑戰

1.優質教學資源獲取困難

在分析環節中，教師需要搜集大量優質的教學資源進行學習與創新。但當前所面臨的現狀是，教學資源來源廣泛，質量參差不齊，缺乏一定的權威性和前沿性。這就要求教師要投入大量時間進行資源搜集，并進一步甄別其在教學實踐中的適用性，從而提煉資源中的精髓，實現教學創新。這種現狀加大了教師高效、精確獲取與教學主題緊密契合的教學資源的難度，進而對教師的備課效率造成了不利影響。

2.教學設計流程復雜且冗長

在設計環節中，教師需要投入大量時間與精力進行教學設計與教案撰寫。這一過程涵蓋了教材分析、教學內容分析、學生學情分析、教學目標設計、教學策略設計及教學活動設計等多個核心步驟。教師需深入研讀課程標準與教材，精心挑選并設計教學內容，同時對學生現有的學習水平及期望達到的目標水平進行嚴謹的比較與分析，從而明確教學目標與策略，并據此構建出合理的教學環節與活動。然而，這種對教學設計的高度投入，也可能在一定程度上影響教師完成其他教學任務的能力與效率。

3.多媒體資源開發過程煩瑣

在開發過程中，中小學信息科技課程的教學常常依托于微課程、動畫以及演示文稿等多媒體教學資源，而這些資源的構思與制作對教師的專業制作技能及技術支持提出了較高的要求，教師通常需要投入大量的時間和精力，以確保能夠高效地設計和制作出高質量的多媒體教學資源。

4.智能化教學活動的組織與實施成本高

在教學過程中，智能化教學活動的組織和實施過程復雜且成本高。在教學中，通過項目式學習、編程教學與算法優化、個性化學習與資源推薦、資源檢索及小組研討等教學活動可以顯著提升學生的參與度和學習效果，但其對硬件設備的要求高，教師在缺乏有效工具和方法的情況下，仍然需要依賴傳統的講授式教學，而難以成功實施智能化教學活動，無法充分發揮智能化教學的優勢。

5.缺乏系統的教學評估機制和有效的評價工具

在評估階段，教師在搜集學生學習行為數據、建立評估體系以及運用評價工具方面存在不足。有效的教學評估對于提高教學質量至關重要，但現行的教學評估體系缺乏必要的系統性和科學性，難以全面分析學生的學習成效，難以提供有力的數據支持來促進教學的改進，這就導致教學評估常常僅停留于表面形式。

AIGC賦能中小學信息科技教學策略

ADDIE（Analysis，Design，Development，Implementation，Evaluation）教學設計模型是現階段教育領域的通用模型，涵蓋了系統化教學設計中的分析、設計、開發、實施、評價等關鍵環節。[6]本部分將圍繞前文提到的具體問題，探討AIGC技術如何在這些環節中提供創新的解決方案，并通過具體的工具和案例展示其實際應用和效果。

1.利用AIGC技術快速獲取高質量教學資源

在分析階段，教師需要首先明確教學目標，深入了解學生的學習情況，并系統收集相關的教學資料和數據。這一過程為后續的教學設計、資源開發和實施奠定了基礎。通過全面的教學需求分析，教師能夠制訂更加有針對性的教學計劃，從而有效提升學生的學習效率。

在這一環節，教師可利用AI搜索工具迅速識別并解析用戶的具體需求，從龐大的信息資源中篩選出最相關且有價值的內容，并對其進行系統的歸納和整理，為教師提供高效的教學支持。例如，當教師在秘塔AI搜索工具中搜索“初中物聯網實踐與探索項目案例”時，秘塔AI能夠執行全面的網絡檢索，迅速定位到與該課題相關的教學資源與案例，其中涵蓋了教學實踐、活動案例、涉及的技術與工具，教研活動案例、教育資源與平臺、實驗設計，以及其他相關的教學資料。借助秘塔AI的輔助，教師能夠迅速搜集到高質量的資料，為教學內容的設計與開發提供堅實基礎。同時，秘塔AI還能夠對檢索到的資料進行歸納總結，協助教師更深入地理解和應用相關教學資源。這不僅節約了教師大量的時間和精力，還確保了所搜集資料的高質量和權威性。

2.利用AIGC技術自動生成教學設計方案

在教學設計階段，教師需制訂詳盡的教學計劃，設計教案并制作教學課件。教師需要確保教學內容的結構清晰，教學目標明確，從而更有效地促進學生的學習。教師可以使用AIGC技術進行課程內容的優化和調整，確保教學內容的時效性和相關性。[7]

在本環節中，推薦匠邦AI平臺。該平臺提供了教案和課件功能模塊，能夠協助教師高效完成備課工作，生成教案和PPT展示課件。例如，教師可利用匠邦AI輸入“物聯網基礎”的信息科技課程主題和其教學目標，平臺將依據這些信息自動生成詳盡的教案和課件，內容涵蓋物聯網的基本概念、實踐操作和學生互動任務和評估方法。教師借助AIGC技術對課程內容進行優化和調整，這樣不僅節省了教師的備課時間，還保證了教案和課件的高質量和專業性。

3.利用AIGC技術高效制作多媒體教學資源

在開發階段，教師需要制作教學資源和多媒體材料，以提升課堂教學的吸引力和互動效果。優質的多媒體資源能夠幫助學生更深入地理解和掌握學習內容，從而提高整體的學習成效。AIGC技術在此過程中為教師提供了強有力的支持，提升了教師的備課效率。

在本環節中，推薦Kimi與剪映兩個工具結合使用，為多媒體資源制作提供便捷的解決方案。Kimi具備強大的文案撰寫功能，幫助教師快速生成符合教學需求的文案內容；剪映則利用其AI視頻生成技術，一鍵生成與文案內容匹配的視頻。如果需要個性化調整，剪映還支持智能編輯，并提供生成AI數字人視頻的功能，為教學內容增添互動性和創意。例如，在制作“AI人臉識別”教學視頻時，教師可以首先利用Kimi撰寫文案，然后使用剪映的功能快速生成視頻內容。通過Kimi與剪映的協同工作，教師可以更高效地完成視頻資源的制作，最終提升課堂教學效率。

4.利用AIGC技術輔助智能化教學活動

在課堂實施階段，教師需要確保教學內容的有效傳遞，并通過互動教學提升學生的參與度和學習效果。研究表明，在教育領域，生成式人工智能為學生提供充分發揮自身主體性的機會，能夠成為學生重要的學習伙伴與得力助手，促進對學生發散性思維、創造性思維、批判性思維的培養，為學生思維發展提供了廣闊而全面的未來。[8]

在本階段可使用文心一言等生成式人工智能平臺。此類平臺為教師提供了高度定制化的支持，特別適用于信息科技課堂的技術指導。文心一言的優勢在于其基于深度學習的算法能夠即時提供技術建議，提升學生的實踐技能和問題解決能力。例如，在“3D打印草圖編輯工具應用”課程中，教師可以利用文心一言規劃并執行3D打印相關的課堂實踐活動，如布置“設計并打印智能家居設備外殼”的任務。在此過程中，文心一言提供全方位的技術支持，包括草圖編輯、參數配置及打印調試，確保學生順利完成項目，并掌握如何將3D打印技術應用于實際問題的解決。這種教學策略不僅提高了課堂教學效率，還增強了學生的實踐操作和技術應用能力。

5.利用AIGC技術進行智能測評與教學反思

在課后教學階段，教學反思與評估是確保教學質量提升的重要環節。AIGC技術不僅能夠輔助教師設計評估工具，還可以自動生成測試題和反饋報告，更準確地評估學生的學習進度和理解程度，并提供個性化的學習建議。[9]

在課后評估階段，建議采用具有高計算能力的生成式人工智能平臺，如ChatGPT-4O，以協助教師進行教學反思與評估。ChatGPT-4O能夠基于教學內容與學生表現設計評價維度及量表，通過分析課堂記錄與學生反饋數據，提供詳盡的教學數據分析和個性化的改進建議。例如，在“Python編程基礎”課程結束后，教師可以將課堂記錄和學生反饋數據輸入ChatGPT-4O平臺，系統將自動處理這些信息并生成詳細的教學評估報告。該報告不僅能對整體教學效果進行全面評估，還能深入分析每個教學環節的優劣之處，并提出具體的改進建議。這種基于AIGC技術的評估方法，使教師能夠更加高效地進行課后反思與評估，提升教學水平，同時也顯著改善了學生的學習效果。

小結

AIGC技術在教育領域仍有許多值得深入挖掘與探索的廣闊空間。面向未來，研究可聚焦于以下幾個核心方向：首先，工具整合與優化，即探索如何高效整合多樣化的AIGC工具，以構建一套系統化、集成化的教學解決方案，進而實現教學流程的不斷優化；其次，長效機制研究，旨在深入剖析AIGC技術在長期教學實踐中的效果表現與可持續性，并科學評估其對學生學習成果的深遠影響；最后，跨學科應用拓展，即將AIGC技術的應用范圍擴展至更多學科領域，全面考察其在不同教學場景下的適應性與實施效果。

參考文獻：

[1]祝智庭，戴嶺，胡姣.AIGC技術賦能高等教育數字化轉型的新思路[J].中國高教研究，2023（06）：12-19+34.

[2]祝智庭，戴嶺，胡姣.高意識生成式學習：AIGC技術賦能的學習范式創新[J].電化教育研究，2023，44（06）：5-14.

[3]陳凱泉，何瑤，仲國強.人工智能視域下的信息素養內涵轉型及AI教育目標定位——兼論基礎教育階段AI課程與教學實施路徑[J].遠程教育雜志，2018，36（01）：61-71.

[4]黃榮懷，王運武，焦艷麗.面向智能時代的教育變革——關于科技與教育雙向賦能的命題[J].中國電化教育，2021（07）：22-29.

[5]盧宇，湯筱玙，宋佳宸，等.智能時代的中小學人工智能教育：總體定位與核心內容領域[J].中國遠程教育：綜合版，2021（05）：22-31.

[6]尹苗，史潔，李逢慶，等.基于ADDIE教學設計模型的智慧課堂教學——以“真菌”一節的教學設計為例[J].現代教育技術，2020，30（11）：19-25.

[7]彭紹東.AIGC時代基于雙向賦能的人工智能教育創新框架[J].教育文化論壇，2023，15（04）：12-26.

[8]張絨.生成式人工智能技術對教育領域的影響——關于ChatGPT的專訪[J].電化教育研究，2023，44（02）：5-14.

[9]Shieh，C.-J.，& Yu，L.A Study on Information Technology Integrated Guided Discovery Instruction towards Students Learning Achievement and Learning Retention. Eurasia Journal of Mathematics[J].Science and Technology Education，2016，12（04）：833-842.

作者簡介：洪世華（2000—），佛山大學現代教育技術專業碩士研究生，研究方向為信息技術教育。

基金項目：佛山市2024年度社科規劃共建項目“佛山市義務教育教師數字勝任力測評研究”。