數(shù)智技術(shù)賦能初中信息科技課程高效課堂構(gòu)建實踐研究

0 引言

在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的今天，中小學信息科技教育正迎來前所未有的變革。2021年發(fā)布的《教育部關(guān)于實施第二批人工智能助推教師隊伍建設(shè)行動試點工作的通知》指出，要推動教師主動適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學[]。推進數(shù)智技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用是教育數(shù)字化發(fā)展的必經(jīng)之路之一。基于此，本研究聚焦數(shù)智技術(shù)支持下的協(xié)作學習，并結(jié)合項目式學習為構(gòu)建高效課堂提供新的思路和方法，探討如何在中小學信息科技課堂中實現(xiàn)高效教學。

1" 教學設(shè)計案例

1. 1 研究設(shè)計

1.1.1 項目主題

教學案例選自清華大學版初中信息科技教材七年級第二單元第一節(jié)“問題與算法”。該內(nèi)容要求學生用自然語言、流程圖、偽代碼描述算法的方法和優(yōu)缺點，要求學生能夠利用軟件工具完成相應(yīng)問題的算法設(shè)計及其描述。因此，本研究確定以“我的智能交通：揭秘算法的面紗”為項目主題，開展跨學科項目式學習，增強學生課堂參與度，有效激發(fā)他們的學習動機。

1.1.2 設(shè)計思路

項目設(shè)計思路如圖1所示。在項目實施階段，學生通過Focusky（萬彩演示大師）、Kimi、LAiPIC（來畫）等數(shù)智技術(shù)工具，進行超級指路人、創(chuàng)意設(shè)計師、道路觀察員三個子項目活動。結(jié)合數(shù)學、科學、美術(shù)、道法等學科知識，最終在出項階段設(shè)計制作出緩解交通堵塞的信號燈。學生通過本節(jié)課的學習，可以掌握《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）中要求的相關(guān)內(nèi)容。教師可以通過該項目逐步形成靈活而穩(wěn)定的教學模式，達到構(gòu)建高效課堂的目的。

1.1.3課堂目標的確定

算法是計算思維的核心要素之一，新課標在計算思維學段目標中指出，學生要了解算法的特征和效率；能用自然語言、流程圖等方式描述算法；對于給定的任務(wù)，能將其分解為一系列的實施步驟，并使用順序、分支、循環(huán)三種基本控制結(jié)構(gòu)簡單描述實施過程；能利用編程驗證該過程[2]。

“問題與算法”共三課時。授課對象為初中七年級的學生，他們具備良好的邏輯思維能力，想象力豐富，探索興趣較強，且學習過科學、通用技術(shù)等課程，具備一定的操作動手能力。從學習狀態(tài)來看，大部分學生的學習習慣已經(jīng)養(yǎng)成，但仍有小部分學生存在注意力不集中、缺乏學習耐心等問題。因此，在教學過程中要注意授課內(nèi)容的多樣性，讓數(shù)智技術(shù)賦能教學，精準分析學情，設(shè)計多元教學活動，實施有效教學評價，開展線上線下混合式教學。此外，為提升教學設(shè)計的科學性與完整性，借助人工智能技術(shù)工具對教學設(shè)計內(nèi)容進行了進一步的完善。

圖1 “我的智能交通：揭秘算法的面紗”項目設(shè)計思路

2 項目實施

第一課時：課堂主題確定

1）新課導入。首先請學生打開Focusky互動應(yīng)用平臺，利用該平臺的全景交互界面引出項目主題：什么是算法。引發(fā)學生思考生活中哪些地方存在算法，激發(fā)學生興趣和探索的欲望。2）確定目標。借助人工智能自動生成內(nèi)容（AIGC）工具制作小組分工問卷。根據(jù)問卷內(nèi)容收集學生的知識掌握情況，按照知識水平層次、興趣愛好等將學生分成若干小組，讓小組成員進行頭腦風暴，共同完成項目任務(wù)。

第二課時：項目活動

【子項目1】超級指路人：根據(jù)出發(fā)地和目的地規(guī)劃交通出行路線，了解什么是算法，探討生活中有什么活動可以被看作是算法流程。1）教師依據(jù)新課標要求和學生的實際學習情況使用數(shù)智軟件LAiPIC和剪映工具制作兩個微課，并利用UMU平臺發(fā)布課程，關(guān)注學生參與情況，及時對學生進行指導。2）學生認真觀看UMU平臺發(fā)布課程，用自己的話概括交通路線。3）請學生借助AI軟件豆包，搜索生活中有哪些活動涉及算法，并組織學生用自己的話描述其中的算法內(nèi)容。4）借助AI軟件進行算法活動的搜集，并分析算法步驟。

【子項目2】創(chuàng)意設(shè)計師：觀察交通擁堵路段的情況，利用自然語言、流程圖描述交通紅綠燈算法。

1）教師向?qū)W生推送自駕過程中出現(xiàn)的交通堵塞的AR全景，請學生思考為什么此路段會造成交通堵塞現(xiàn)象，引導學生思考如何利用算法設(shè)計一個紅綠燈來解決這個問題。2）學生借助AI工具生成智能紅綠燈的算法流程方案，積極與同伴討論自己的想法，并在線上利用智能班級管理工具（如班級優(yōu)化大師）展示自己的觀點。3）利用希沃白板介紹流程圖的基本組成符號和結(jié)構(gòu)，并讓學生用畫流程圖的方式設(shè)計一個紅綠燈，解決交通擁堵問題。教師在課堂中利用班級優(yōu)化大師實時診斷學生知識掌握情況，并給出及時評價。

【子項目3】道路觀察員：形成問題求解的方案，并編寫簡單程序進行驗證，優(yōu)化交通信號燈的控制時間。

1）教師講解Scratch軟件的操作流程，通過班級優(yōu)化大師發(fā)送紅綠燈的原素材，讓學生驗證自己剛才編寫的算法程序。教師通過班級巡視的方式引導學生互相交流，交換想法。2）學生打開Scratch軟件并進行操作。3）教師播放LAiPIC軟件制作的智能交通信號燈運行流程（圖2），拓展學生的思維，引導學生思考如何算出更合適的信號控制時間。

第三課時：作品匯報展示

1）請學生上臺展示自己的作品。學生可以采用多種形式進行展示，如借助數(shù)智技術(shù)、幻燈片、繪畫等展示自己完成的內(nèi)容，或借助投影機等設(shè)備，將紙上手寫的內(nèi)容投射在大屏幕上，講解自己完成項目的思路。2）教師鼓勵學生各抒己見，積極創(chuàng)造互動、交流空間，讓學生在輕松愉悅的氣氛

圖2LAiPIC軟件制作的智能交通信號燈運行流程

下對所學內(nèi)容進行總結(jié)。

3 項目評價

數(shù)智技術(shù)賦能下的初中信息科技高效課堂的評價過程需要可靠的證據(jù)引領(lǐng)，實現(xiàn)教學相長和評價賦能的良性循環(huán)，讓學生清晰地認識到自己的優(yōu)點與不足。在數(shù)智技術(shù)支持下的跨學科項目式學習框架內(nèi)，評價并非作為一個獨立環(huán)節(jié)的出現(xiàn)，而是巧妙地融入項目的每一個階段和環(huán)節(jié)[3]。本研究依據(jù)新課標要求，結(jié)合知識掌握、能力發(fā)展、素養(yǎng)提升等多維度評價視角，設(shè)計學習效果評價量表，旨在通過科學評價幫助學生建立學習自信。評價量表如表1所示。

表1評價量表

4 實施效果

為驗證教學實踐效果，筆者采用李克特量表問卷，對實驗班的66名學生開展追蹤測評。通過分析問卷結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大部分學生的課堂參與度和學習動機顯著提升，同時，數(shù)智技術(shù)助力項目式學習取得良好成效。這也進一步表明，該教學實踐為初中信息科技高效課堂的建構(gòu)提供了新視角和可落地的實踐方案。

5 新時代背景下數(shù)智技術(shù)賦能課堂構(gòu)建的推進策略

5.1加強頂層設(shè)計，推動數(shù)智技術(shù)構(gòu)建高效課堂教學

新時代背景下，基于數(shù)智技術(shù)的教學評價活動已成為教育改革的迫切需求。這類活動不僅是對信息科技課程內(nèi)容的擴展，也是對現(xiàn)有教學內(nèi)容的深入整合與創(chuàng)新。然而，數(shù)智技術(shù)在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的教育實踐應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。因此，需從國家層面進一步完善數(shù)智技術(shù)在課堂教學評價中的應(yīng)用框架，讓數(shù)智技術(shù)的教育價值得到有效落地。

5.2提升教師數(shù)字素養(yǎng)，助力課堂教學評價

教師要不斷提升數(shù)字素養(yǎng)，在開展教學評價時，需在理性運用數(shù)智技術(shù)生成數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身經(jīng)驗與認識對學生做出準確的評價④。教師可以借助數(shù)智技術(shù)，從前測、課堂問答、項自作品展示等環(huán)節(jié)采集學生成長數(shù)據(jù)，通過教育大數(shù)據(jù)技術(shù)生成的學生評價報告，包括學業(yè)結(jié)果、學習行為、認知過程和心理變化等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)過程評價，構(gòu)建全方位的教學評價體系。

5.3落實主體責任，促進教學實踐

當前，數(shù)智技術(shù)賦能課堂教學的相關(guān)研究仍處于探索階段。受中考、高考等升學任務(wù)導向影響，多數(shù)教師將工作重心放在提升學生的應(yīng)試分數(shù)上，在自身數(shù)智技術(shù)認知提升與應(yīng)用能力培養(yǎng)上投入的時間精力相對有限。針對這一問題，學校需承擔起主體責任，通過定期開展數(shù)智技術(shù)專題培訓、舉辦教學實踐競賽（如數(shù)字化技能大賽、數(shù)智化創(chuàng)意教學評比）等活動，激發(fā)教師參與技術(shù)應(yīng)用的主動性與創(chuàng)造性，全面提升教師運用數(shù)智技術(shù)賦能高效課堂構(gòu)建的能力。

6 結(jié)束語

數(shù)智技術(shù)能夠為初中信息科技課堂創(chuàng)設(shè)豐富的教學情境，激發(fā)學生的學習興趣與探究欲望，使學生樂于參與課堂探究，進而提升自主學習能力與知識探究能力。數(shù)智技術(shù)為構(gòu)建高效課堂提供了新的思路和方法。未來，數(shù)智技術(shù)與教師教學的協(xié)同配合將為個性化教學與素質(zhì)教育的深入開展提供有力支撐，為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才貢獻力量。

7參考文獻

[1]教育部關(guān)于實施第二批人工智能助推教師隊伍建設(shè)行動試點工作的通知[A/0L].（2021-09-15）[2024-11-17].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A10/s7034/202109/t20210915_563278.html.

[2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[3]李雪敏.數(shù)智賦能初中地理跨學科項目式學習實踐研究：以爭做新時代黃河河長為例[C]//聯(lián)合國教科文組織人工智能與教育教席，中國教育發(fā)展戰(zhàn)略學會.青少年人工智能素養(yǎng)與通識教育論壇優(yōu)秀案例集.北京師范大學三帆中學朝陽學校，2024：131-139.

[4]陳儀婷，孫明娟.人工智能賦能中小學課堂教學評價探析[J].黑龍江教師發(fā)展學院學報，2024，43（5）：122-127.