生成式人工智能促進小學信息科技大單元教學

隨著時代的不斷進步，數(shù)字技術也在快速發(fā)展，教育領域正處于深刻變革的關鍵階段。生成式人工智能作為具有顛覆性的AI技術，為小學信息科技大單元教學帶來了前所未有的契機與挑戰(zhàn)。為此，本文主要將焦點放在生成式人工智能在小學信息科技大單元教學的應用范疇，目標是探究如何充分利用這一領先技術，優(yōu)化教學內(nèi)容、策略及評價的相關體系，培養(yǎng)學生在信息時代所必備的核心素養(yǎng)及創(chuàng)新才能。

一、智能伴學啟智慧，資源融合促創(chuàng)新

（一）智能伴學，個性化指導

對于知識傳遞這一范疇，生成式人工智能可以生成契合學生理解狀況的講解內(nèi)容，將抽象概念轉(zhuǎn)化為直觀闡釋，且借助問答對談實時檢驗學生對知識掌握的情況。在技能訓練階段，其能依據(jù)學生操作弱項生成針對性練習，如將復雜任務拆分為分步指引。如果學生陷入操作困境，教師可以給出啟發(fā)式點撥。生成式人工智能可以憑借學生的興趣偏好生成情境化的學習資源，將標準化的課程知識轉(zhuǎn)換成個性化探索項目，以此維持學習的內(nèi)驅(qū)力。通過采用持續(xù)收集與分析學習數(shù)據(jù)的方式，教師可以借助生成式人工智能獲取班級整體學情及個體差異報告，優(yōu)化大單元整體教學設計，實現(xiàn)規(guī)?；逃c個性化塑造的有機契合。例如，在教學人教版三年級全一冊第四單元《創(chuàng)作數(shù)字作品》時，生成式人工智能可以深度滲透創(chuàng)作全流程。學生采用繪圖軟件去設計“我的家鄉(xiāng)”主題作品時，生成式人工智能先借助自然對話，讓學生弄清楚其創(chuàng)作構想，如提問：“你家鄉(xiāng)有哪些獨具特色的建筑與風景？”生成式人工智能可以根據(jù)回答提供相關的圖像素材或構圖參考范例。對于嘗試繪制樹木卻無法把控比例的學生，生成式人工智能會產(chǎn)出分步式的修正動畫，講解如何將基本形狀進行組合以實現(xiàn)立體感；而針對已掌握基礎操作技能的學生，則提議嘗試運用添加陰影效果、文字注解這類進階手段。

（二）資源融合，豐富教學內(nèi)容

生成式人工智能可以做到實時抓取、篩選網(wǎng)絡上的優(yōu)質(zhì)資源，并且能依照教學主題自動生成配套的圖文、視頻及各類互動素材等，讓信息科技的抽象概念呈現(xiàn)出具象模樣。而生成式人工智能還能將跨學科知識恰當?shù)厝诤?。例如，在編程教學中，教師可以結合數(shù)學邏輯與美術設計的元素培養(yǎng)學生的綜合思維能力。生成式人工智能還可以憑借不同地區(qū)學生的生活經(jīng)驗自動創(chuàng)制貼合本土的教學實例，讓知識教授更貼合學生實際境遇。通過對教材內(nèi)容的剖析，生成式人工智能可以補充前沿科技動態(tài)以及歷史背景知識，拓展學生的認知邊界。例如，在進行人教版三年級全一冊第四單元《創(chuàng)作數(shù)字作品》的教學時，生成式人工智能的資源融合功能獲得充分呈現(xiàn)。對于“數(shù)字繪畫基礎”這一主題，其能自動整合國內(nèi)外出色兒童數(shù)字繪畫作品案例庫，還可以做到按構圖、色彩等要素的維度分類展示。在實踐階段，針對學生所完成的“校園一角”主題繪畫作業(yè)，生成式人工智能按每位學生草圖呈現(xiàn)的風格，以智能化手段推薦相符的參考圖庫及視頻教程。針對喜好卡通風格的學生為其推送Q版建筑繪制技法；對展現(xiàn)出寫實傾向的學生，則給予透視基礎的相關指導。在作品精益求精階段，生成式人工智能調(diào)取藝術設計范疇的色彩搭配規(guī)則集，為學生作品生成若干套色彩搭配方案建議。此外，生成式人工智能針對全班作品與博物館藏品數(shù)字資源實施智能比對，生成富有趣味性的“你與哪位大師畫風相似”分析報告，既能穩(wěn)固知識架構，又能激發(fā)學習的熱情。

二、情境模擬強體驗，互動探究深理解

（一）情境模擬，增強實踐體驗

以課程目標為依據(jù)，生成式人工智能可以構建多層次情境任務，由基礎認知遞進至綜合應用，形成實踐鏈條。通過自然語言處理及計算機視覺技術，生成式人工智能可以模擬現(xiàn)實世界里的交互場面，使學生在虛擬境地中感受技術應用的全步驟，并且其能高度呈現(xiàn)個性化的定制情況，可以根據(jù)學生的認知水準與興趣特質(zhì)調(diào)整難度和主題，讓每個學習者都能擁有恰當?shù)膶嵺`體驗。這種情境導向的教學內(nèi)容設計不僅提高了知識遷移的能力，還能使學生在真實場景中解決問題的創(chuàng)新思維得以養(yǎng)成，讓大單元教學從知識傳授階段過渡到能力培養(yǎng)階段。例如，在進行人教版五年級全一冊第七單元《了解更多算法》的教學時，教師可以在開頭借助生成式人工智能構建起一個“校園快遞站優(yōu)化”的模擬場景。教師借助生成式人工智能平臺可生成包含貨架、包裹、機器人等元素的3D可視化場景，設定不同時間段快遞量的變化情況。教師帶領學生思考這個虛擬快遞站的運營困境，引導他們思索如何借助算法改進取件流程。在分組探究的環(huán)節(jié)中，教師可以采用生成式人工智能生成出個性化的任務卡片，向不同小組分派難度有別的優(yōu)化課題，如“如何合理安排取件順序從而減少等待時間”“如何科學規(guī)劃貨架位置進而提高分揀效率”等。此外，教師還可以借助生成式人工智能對各組算法設計過程展開實時監(jiān)測，如果察覺學生陷入思維難題，就可以利用生成式人工智能預先準備的提示線索開展靶向指導。

（二）互動探究，深化知識理解

通過搭建開放性的互動會話環(huán)境，生成式人工智能瞬間回應學生的疑問，給予多維度的說明及延伸素材，支持學生打破思維瓶頸。在探究實踐進程中，生成式人工智能智能分析學生的思維路徑，勘查出其知識盲區(qū)或思維漏洞，并生成貼合實際的針對性引導問題等，引領學生自我修補以完善認知架構。生成式人工智能所支撐的互動探究還突出知識的情境遷移，可以自行生成與現(xiàn)實生活緊密結合的應用情景，使學生在解決問題過程中體悟知識的實用意義。該教學策略著重培育學生的批判性思維能力與創(chuàng)新能力，利用人機互動與生生互動的多元探究途徑驅(qū)動知識學習從被動接納轉(zhuǎn)化為主動搭建。例如，在教學“認識計算機”時，教師可以設計借助生成式人工智能的互動探究類活動，先將學生分組，并提出有關計算機工作原理的諸多疑問，如“為什么計算機會產(chǎn)生死機問題”“數(shù)據(jù)的存儲原理是什么”等，引導學生將疑惑錄入生成式人工智能交互平臺。平臺立刻生成適合小學生理解的闡釋話語，并提出引導探索的問題，如“若計算機跟人腦一樣運行，它的‘記憶’和‘思考’分別對應哪些部件呢”等。各小組根據(jù)生成式人工智能的線索開展探究活動。教師巡回輔教，必要時采用生成式人工智能所生成的部件拆解動畫來輔助講授，在開展深入探索階段，教師再引導學生對計算機工作流程展開模擬嘗試，生成式人工智能則根據(jù)每組模擬方案，迅速生成具有改進意義的建議。

三、動態(tài)評價促反思，精準施策提質(zhì)量

（一）動態(tài)評價，及時反饋

教師可以借助生成式人工智能系統(tǒng)即時采集學生在知識吸收、技能發(fā)揮、思維拓展等方面的表現(xiàn)數(shù)據(jù)，自動生成體現(xiàn)個性化的學習診斷書。這些報告不只是關注學習結果，還聚焦于分析學習路徑，精準錨定每個學生的最近發(fā)展區(qū)。就反饋機制而言，生成式人工智能所助力的多模態(tài)反饋形式，可以針對不同認知風格的學生給予文字、語音、圖示等形式的引導建議。生成式人工智能系統(tǒng)可依據(jù)學生實時表現(xiàn)，動態(tài)改變教學內(nèi)容難度及呈現(xiàn)形式，促成評價與教學的深度統(tǒng)一。該評價模式擺脫了傳統(tǒng)評價在時空范疇的局限，使反饋的及時性與精準度增強，為教師調(diào)整教學策略以及學生學習方法的革新提供科學依據(jù)。例如，在進行人教版四年級全一冊第三單元《有趣的編碼應用》的教學時，在小組開展互譯階段，教師可以利用生成式人工智能生成的正確率統(tǒng)計圖表，直觀地了解各小組解碼的成功率，并對錯誤高度集中的環(huán)節(jié)進行重點講解。對于完成較快的學生，教師可以根據(jù)生成式人工智能給出的建議推送拓展任務，如試著去構思包含數(shù)字與符號的多層加密措施。當教師查看生成式人工智能系統(tǒng)自動生成的學習分析報告，發(fā)現(xiàn)班級在“密碼強度評估”這一項上普遍表現(xiàn)欠佳時，可以重新調(diào)整下節(jié)課的教學重點，增加相關實操活動。

（二）精準施策，提升質(zhì)量

從知識呈現(xiàn)方式看，生成式人工智能可以根據(jù)學生的認知模式與學習喜好，自動調(diào)節(jié)教學內(nèi)容的呈現(xiàn)方式和難度級別，實現(xiàn)真正的因材施教。對于教學重難點，在生成式人工智能支持下，精準教學可以動態(tài)生成有針對性的解決方案，將復雜問題拆分為階梯狀小任務，從多個視角進行剖析說明。該技術也能預測學生學習面臨的難點，提前規(guī)劃干預措施，實現(xiàn)教學的預防性干預，此精準化教學策略不僅可以關注知識傳遞的效率，更聚焦學生學習能力的持續(xù)成長。例如，在開展“認識計算機系統(tǒng)”的教學實踐期間，教師可以借助生成式人工智能開展精準化教學。借助生成式人工智能平臺開展診斷性測試時，教師觀察到班級學生對“輸入輸出設備”概念存在混淆現(xiàn)象，尤其是在對觸摸屏雙向特點的認知上有短板時，教師可以調(diào)整教學計劃，借助生成式人工智能生成的交互性三維模型，重點呈現(xiàn)觸摸屏作為輸入輸出兩用設備的工作機制。對于理解較為迅速的學生，教師可以根據(jù)生成式人工智能的建議布置相關拓展任務，安排他們?nèi)ヌ剿餍屡d的輸入設備；而對于理解依舊吃力的學生，可以提供生成式人工智能生成的簡化動畫解釋。

四、倫理引導樹觀念，創(chuàng)新實踐育人才

（一）倫理引導，樹立正確觀念

生成式人工智能能構建真實情境下的道德困境實例，助力學生掌握抽象的網(wǎng)絡倫理規(guī)則。通過模擬網(wǎng)絡環(huán)境中可能遇到的各類倫理難題，如隱私保護、信息準確性、數(shù)字行動軌跡等，生成式人工智能有能力引導學生在具體情形下思索行為的邊界及后果。對于價值觀培養(yǎng)而言，教師可依托生成式人工智能的教學內(nèi)容可以聚焦于培養(yǎng)學生的數(shù)字公民意識，包括對他人知識產(chǎn)權的尊重、合理運用技術的責任意識、維護網(wǎng)絡空間秩序等核心素養(yǎng)。教師可以借助生成式人工智能所構建的多維度倫理剖析框架，幫助學生形成系統(tǒng)的網(wǎng)絡行為評價能力。生成式人工智能還能根據(jù)學生當下的認知水平，將復雜倫理觀念轉(zhuǎn)化為貼合小學生理解能力的案例與討論話題，讓價值觀教育更貼近學生的實際情況。例如，在教學人教版三年級全一冊第八單元《守護在線安全》時，教師可以借助生成式人工智能平臺構建幾個典型的網(wǎng)絡行為情境，如“學生偷看他人的聊天記錄”“轉(zhuǎn)發(fā)未查證屬實的消息”等，引導學生分組探討這些行為的是非。在討論階段，教師可以借助生成式人工智能對各組觀點傾向展開實時分析，并在恰當節(jié)點介入疏導，如果發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生只將目光放在行為后果上時，教師可以采用生成式人工智能生成的權利義務分析表單，幫助學生從隱私權層面開展深度探究。教師再帶領學生借助生成式人工智能模擬器體驗“網(wǎng)絡謠言傳播鏈”，查看一條虛假消息是如何迅速傳播，并了解所造成的負面效應。

（二）創(chuàng)新實踐，培育創(chuàng)新人才

在小學信息科技教學中，借助生成式人工智能有了突破性的支持平臺。從構建教學內(nèi)容這一點看，這種技術可以打破傳統(tǒng)教材形成的種種局限，為學生提供開放性的創(chuàng)新實踐區(qū)域，利用智能化操作完成資源整合及方案生成。依靠生成式人工智能，教師能設計出挑戰(zhàn)性十足的真實問題情境，促進學生創(chuàng)造性思維的迸發(fā)。在知識付諸應用的維度，受生成式人工智能支持的教學內(nèi)容可以強調(diào)跨學科聚合，將信息科技同藝術、科學、工程等領域有機融合，培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新本領。對學生的創(chuàng)意構思而言，生成式人工智能可以給予技術可行性的分析判斷、優(yōu)化建議與拓展的方向和思路，使創(chuàng)新實踐具備更強的科學性與可實施性。此外，生成式人工智能能模擬各類創(chuàng)新步驟中可能遇到的困難場景，增強學生解決問題及抵御挫折的能力。例如，在“智能生活小助手”主題項目中，教師可以借助生成式人工智能開展具有創(chuàng)新性的實踐教學活動。學生可以觀察日常生活中的困難，運用生成式人工智能以頭腦風暴的方式生成創(chuàng)意方法庫。教師可以將學生分成小組，選定“教室物品智能管理”作為探索方向后，憑借生成式人工智能設計平臺助力學生將抽象的構思轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的規(guī)劃。某組學生想要設計“智能文具盒”，生成式人工智能可以馬上生成三維模型的示意圖形與所需傳感器的清單。在編程實施階段，教師可以輔導學生采用生成式人工智能輔助編程，若學生遇上代碼錯誤，其不僅可以將問題所在指出，還會給出若干解決思路，激勵學生自主修訂。

五、結語

總之，在實際應用場景中，教師會遇到技術方面的限制、自身數(shù)字素養(yǎng)的提升挑戰(zhàn)以及教育倫理等若干問題，但隨著技術的不斷發(fā)展與教育理念的轉(zhuǎn)變，這些問題將會逐漸得到化解。未來，生成式人工智能將在小學信息科技教學中起到更大的作用。教育工作者也應協(xié)同合作，為培育順應信息時代潮流的創(chuàng)新型人才搭建堅實底座，引領小學信息科技教育步入新的高度。

注：本文系淄博市教育科學“十四五”規(guī)劃2025年度一般課題“基于生成式人工智能的小學信息科技大單元教學研究”（課題編號：2025ZJY026）的系列研究成果之一。