生成式人工智能賦能小學信息科技教學策略初探

【摘 要】本文主要探討了如何使生成式AI賦能下的小學信息科技課堂更加高效的實踐策略。生成式人工智能（AIGC），即人工智能生成內容，是一種利用人工智能技術自動生成內容的生產方式。它基于深度學習算法，主要特點是可以自動生成具有一定復雜度和邏輯性的文本或圖像等內容，并且實現與人類對話交互，這為新時代的智慧教學提供了新的機遇。

【關鍵詞】生成式人工智能；信息科技教學；策略

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）012-071-02

背景與現狀

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》在優化課程設置中將信息科技作為一門獨立的學科。在課程內容中強調應“以學生核心素養與學段目標為中心，圍繞人工智能（AI）六條邏輯主線，設計教育學段內容與組織課程內容”。由此可見，AI 已經成為小學信息科技教學中不可缺少的一部分[1]。

學校以AIGC賦能課堂教學作為教育科研工作的主題。AIGC作為一個前沿技術工具，不僅具有使用層面的價值，更重要的是它具有教育功能，即如何利用這些工具去激發和釋放學生的潛力，如何讓AI成為激發創新、培養批判思維能力和促進個性化學習的催化劑。

以此為背景，我們基于信息科技四個核心素養——信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任，開展了以“走進智慧校園——人臉識別算法”為主題的項目式學習。

本文以項目第二階段“優化人臉識別算法”一課為例，探討如何使生成式AI賦能下的小學信息科技課堂更加高效。

應用與實踐

生成式人工智能（AIGC），即人工智能生成內容，是一種利用人工智能技術自動生成內容的生產方式。它基于深度學習算法，主要特點是可以自動生成具有一定復雜度和邏輯性的文本或圖像等內容，并且實現與人類對話交互，這為新時代的智慧教學提供了新的機遇。

生成式學習是指學生在面對一個問題時，能夠主動探索和嘗試，尋求高質量和創新性的問題解決方案。Fiorella和Mayer提出了名為“選擇—組織—整合”（SOI）模型（圖1），將生成式學習分為三個階段：選擇階段、組織階段和整合階段[2]。選擇階段是指學生從外界感知的內容中選擇特定的信息。組織階段是指學生將這些信息與大腦中已有的知識體系相對接，這可能會形成新的分支以解決不同的問題。整合階段是指學生將新信息整合到已有的圖式中，使先驗知識能夠指導對新知識的思考，并對已有的圖式進行調整和適應。

環節一：項目鏈接，匯報發現

在第一階段中，學生初步對人臉識別這一算法進行探索，明確了人臉識別的工作過程，理解特征提取和特征比對的原理以及“特征點”的重要作用。在此過程中，學生會關注影響人臉識別結果的多種因素，如人物表情的瞬息萬變、光線變化下的面容差異、歲月流轉中的面容蛻變、面部遮擋的挑戰，以及雙胞胎間微妙的相似與不同等。學生發現并匯報以上影響因素，確定本節課的學習目標與想要解決的問題。這也激發學生要完善人臉識別技術并讓其更加智能化的愿望，由此驅動學生進行自主學習并深入思考。這樣，學生就自然而然地步入生成式學習模型的第一階段：選擇階段，即學生從外界感知的內容中選擇了特定的學習內容。

環節二：助手相伴，初步設計

教師在教學中要引導學生探究影響人臉識別的技術因素，開展小組合作探究、全班共同討論活動。在學生遇到難以解決的問題時，教師可引入生成式AI大模型作為學習助手，提示引導學生學會如何根據各組探究的影響因素進行有效提問——提取關鍵信息、組織語言、明確問題背景，這為后續學習打下了基礎。

環節三：巧用AI，完善設計

了解影響因素的作用后，教師可引導學生思考如何完善優化人臉識別算法，并設計具體方案。在學生匯報方案時，教師可采取小組合作的方式，讓學生互相給出建議，促進團隊協作。此后，教師可進一步引領學生分析問題的解決方法，了解閾值概念，直至形成改進方案。至此，學生已初步具備使用生成式AI作為學習工具的能力。接著，學生可自主探究，將方案輸入AI大模型，由其判斷方案是否可行、是否需要完善，最終達成優化方案的目的。這是生成式學習模型的組織階段，信息在大腦中形成新分支。

方案初成后，學生需細化并繪制流程圖。在此過程中，教師可進行針對性指導。學生通過小組合作、生成式AI助力后，獲得最終方案，為下一階段模擬人臉識別算法搭好框架。

環節四：學習評價，階段總結

人臉識別是圖像識別技術的一部分，是通過特征提取和比對識別圖像。在本節課中，算法的不斷完善即為算法的優化，此時，教師可出示課題“優化人臉識別算法”，加深學生對于“優化”的理解，明確“優化”的意義。學生完成本節課的學習后，給AI助手在本節課的表現打分，并寫下學習這節課的想法和疑惑，對生成式AI賦能課堂的教學效果和學習感受進行課后調研。這是生成式學習的整合階段，學生將新信息融入已有知識框架，思考并調整適應，形成系統認識，形成新的認知。

總結與反思

在教學過程中，教師以學生根據自身需求發現問題為起點，以解決問題為終點，中間以AI賦能課堂貫穿始終。教學過程中，教師要善于捕捉學生的疑問和困惑，并以此為切入點，引導學生深入探討；要以通過個性化學習路徑的推薦、智能評估和即時反饋來提高學生的學習效果為邏輯明線，以培養學生的隱性能力、自主學習能力、批判性思維、問題解決能力和合作能力為邏輯暗線，推進教學流程（圖2）。

鑒于生成式人工智能快速發展的事實，其在信息科技課堂中的應用是勢在必行的大概率事件。因此，我們應當作好相應準備，主動識別生成式AI應用于小學信息科技教學中的潛在風險與隱患，加強小學生對信息的分辨能力，引導其區分信息中的有效內容與誤導性內容，引導其樹立正確的使用觀念與行為。

參考文獻

徐倩芳. 生成式人工智能在小學信息科技教學中的應用探究[J]. 試題與研究，2024（22）：121-123.

鄧韻，施佐晨. AIGC賦能智慧教學設計的模型構建研究[J]. 設計藝術研究，2024，14（3）： 51-56.

作者單位：北京市海淀區育鷹小學

編 輯：張曉震