生成式人工智能在高中信息技术教学中的应用探究

摘要：本文对生成式人工智能在教学中的现状进行分析，尝试将生成式人工智能应用于常规课堂的教学中，探究让生成式人工智能在课堂中辅助学生学习的策略，以期对生成式人工智能在教学中的应用提供借鉴与参考。

关键词：生成式人工智能；信息技术教学；课堂角色

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）06-0041-04

生成式人工智能是一种通过学习大规模数据集生成新的原创内容的新型人工智能。生成式人工智能能以近乎人类语言的方式生成复杂度较高的回应文本，能够帮助使用者完成方案设计、语言翻译、代码生成等任务，这些强大功能也使其被认为在教育领域存在巨大的应用潜力。

国内外学者对生成式人工智能在教育领域的应用及影响进行了分析讨论，并倡导开展生成式人工智能在教育领域的应用探究。因此，笔者尝试将生成式人工智能应用于常规课堂教学中，探究利用生成式人工智能在课堂中辅助学生学习的策略。

生成式人工智能在高中信息技术教学中的研究背景

1.生成式人工智能在高中教学中的研究现状

在中国知网及万方数据库等网站以“生成式人工智能/生成式AI/ChatGPT/大语言模型”+“教学/高中信息技术/高中教学”组合为关键词进行搜索，搜索的结果主要是专家学者对生成式人工智能对教育领域带来的机遇、挑战及其应对策略分析。例如，姜华分析了生成式人工智能在教育领域的应用潜能、风险挑战及应对策略，指出要积极探索在教育领域应用生成式人工智能。[1]李晓雅指出生成式人工智在教育领域的应用对课程的形态、开发等都带来了挑战，并提出针对生成式人工智能时代的课程开发应坚持以人的价值和发展作为基本立场，选择与时俱进动态发展的课程内容，构建基于交互的过程性评价体系等。[2]搜索结果中也有一线教师探究如何将生成式人工智能应用于教学，如关善超探究将生成式人工智能应用在中学物理教学中，探究应用生成式人工智能辅助教师备课、引导学生学习。[3]

从目前国内的研究看，专家学者主要分析生成式人工智能在宏观层面给教育带来的机遇与挑战，并且都认为生成式人工智能在教育领域的实践应当进行进一步的探究，可是目前具体的生成式人工智能在教学中的应用探究较少，部分一线教师虽然会将生成式人工智能用于辅助教学设计，但是还没有将生成式人工智能作为学生课堂使用的工具开展相关的教学实践研究。

2.生成式人工智能在高中信息技术教学中应用的必要性

一方面，从已有的对生成式人工智能在教育领域的研究与探讨来看，生成式人工智能的强大功能使得人可以在短时间内使用工具快速获取大量的知识，不用再记忆那么多的知识性内容，但是如何让学生正确使用和对待生成式人工智能是教育必须解决的问题。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）中明确指出了要让学生“体验人工智能对社会发展的影响，感受人工智能与社会各领域结合所带来的巨大变化，思考人工智能广泛使用可能会引发的社会问题及应对策略”。[4]同时，高中学生的价值观教育处于关键阶段，且他们能够接触到生成式人工智能，因此，高中信息技术课程应当承担起引导学生正确使用生成式人工智能这一责任。

另一方面，高中信息技术课程中引入生成式人工智能有利于辅助信息技术教学。高中信息技术教学会遇到诸多问题，以高中阶段的Python编程内容为例，大部分情况下班级学生的编程能力差别较大，而在高中信息技术课程中引入生成式人工智能，将人工智能作为学生课堂上的“第二教师”有助于解决这一问题。

3.生成式人工智能在高中信息技术教学中应用的可行性

从硬件环境来看，信息技术课学生可以在机房上，这使得信息技术学科在获取技术的支持方面有着天然的优势。

从生成式人工智能的工具来看，目前除了Open AI开发的ChatGPT之外，国内也有一些互联网企业推出了类似的工具，如百度推出的“文心一言”、阿里巴巴推出的“通义千问”、讯飞推出的“星火大模型”等。除此之外，还有第三方以ChatGPT为基础搭建的应用程序及网站。

生成式人工智能在高中信息技术教学中应用的策略与方法

生成式人工智能在教育领域的应用探讨主要聚焦于教学过程的教、学、评三大环节，本文主要探究将生成式人工智能作为每个学生可随时获取的工具引入课堂教学，实践探究这一过程中的策略与方法。

1.分析教学内容，确定生成式人工智能的课堂角色

生成式人工智能在教学中可以是被学习的对象，也可以是辅导者、协作者、评价者。被学习对象是指学生学习使用生成式人工智能工具的策略方法；辅导者角色是指在课堂上当学生遇到问题与疑惑时生成式人工智能能及时提供指导与答疑；协作者角色是指在学生完成课堂任务的过程中生成式人工智能以同伴的形式存在与学生探讨共同完成任务；评价者角色指生成式人工智能在课堂上能对学生完成任务的情况进行评价，同时能为学生提供个性化的测试与评价。

在一节课中，生成式人工智能可能不会只以一种角色存在，可能会在不同环节以不同的角色存在，这需要根据教师每节课的教学内容和目标来确定。

2.关注学生状态，把控生成式人工智能的课堂效果

在课堂教学中，可以使用的生成式人工智能工具包括ChatGPT、文心一言、星火大模型、通义千问及第三方网站和应用程序等。在课堂上学生在使用生成式人工智能的过程中可能会遇到卡顿等情况，教师在课堂教学过程中需要充分考虑特殊情况，关注学生的学习状态，从而把控生成式人工智能的课堂效果，避免学生因使用生成式人工智能过程不顺畅引起消极的学习情绪。

3.引导学生行为，端正学生使用生成式人工智能的态度

在将生成式人工智能引入课堂的过程中，教师可以通过专题教育、实时提醒等形式对学生进行引导。例如，设计主题课以生成式人工智能为学习内容进行教学，让学生了解生成式人工智能的局限性及正确的使用方法与态度；也可以尝试在学生使用初期通过签署“确认规则书”等形式让学生明确课堂上使用生成式人工智能可以做什么、不可以做什么。在教学过程中教师也需要时刻关注学生的状态，如发现有不正确的使用态度或行为出现要及时进行引导。

生成式人工智能在高中信息技术教学中的应用案例

笔者在教学实践中尝试将生成式人工智能引入课堂，利用生成式人工智能辅助学生学习，并引导学生正确认识生成式人工智能。下面，以主题为“探秘人工智能之用人工智能写人工智能”的项目为例，谈谈具体做法。

1.教学内容及生成式人工智能的应用分析

在课堂上使用生成式人工智能，首先需要对教学内容进行分析，从而明确本节课中生成式人工智能的课堂角色。

本文所选教学内容为教科版高中信息技术必修一第五单元“探秘人工智能”中的内容。该节是必修教材中唯一以“人工智能”为主题的章节，是必修课中让学生了解人工智能的主要章节。新课标中与人工智能相关的内容要求是：通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。教材内容主要为人工智能的相关概念及技术，包括神经网络、机器学习等。

在分析课程内容结构及学生特点的基础上确定将生成式人工智能应用于本节课的教学，并将其角色确定为被学习对象和辅导者，将教学目标确定为：①了解人工智能的概念与应用；②能运用生成式人工智能工具（下文统称为“智能工具”）编写智能聊天机器人的程序；③在运行程序的过程中遇到问题能正确与智能工具反馈，寻求解决办法；④在使用智能工具过程中培养用数字化工具解决问题的意识，树立正确对待人工智能的态度。

2.教学过程

（1）导入环节：比一比谁考虑得更全面

学生回答“‘用人工智能写人工智能’可以有几种理解方式”这一问题，接着教师用人工智能回答相同的问题。

设计意图：让学生看到人工智能也能像人一样分析理解语言，引出人工智能的概念及要素。

生成式人工智能的角色：在本环节，生成式人工智能是教师展示的工具。

（2）新知环节：了解人工智能的概念、要素及应用

教师引导学生理解人工智能就是让机器“能听、能说、会看、可以理解和思考”。接着，将人工智能在各个领域的应用以图片案例的形式展示，让学生感受人工智能的广泛应用，并引出问题：“人工智能终将取代我们吗？”

设计意图：让学生了解人工智能的概念及应用，通过问题引出任务内容。

生成式人工智能的角色：在本环节，生成式人工智能是被学习的对象，很多应用是以生成式人工智能为基础的，同时也用于说明强人工智能和弱人工智能的区别。

（3）任务环节：用人工智能写人工智能

①任务一：让学生利用生成式人工智能编写聊天机器人的Python程序，并调试运行。在完成任务前教师讲解使用智能工具的技巧，如提问技巧、使用关键词、检查回答质量等。同时，智能工具给出的代码中可能会包含计算机本身没有安装过的函数库，因此，要引导学生将程序执行报错后的结果反馈给智能工具，让其辅导自己解决问题，这一过程也能培养学生用数字化工具解决问题的意识。大部分学生编写的程序只能实现简单的列表式的对话，不够智能，如果完全靠自己利用函数库编写智能机器人较为复杂，这也使学生意识到即便有智能工具，但如果自身掌握的知识不够，则无法充分发挥其功能。

设计意图：让学生体验使用生成式人工智能辅助自己完成编程任务，并通过这一过程意识到工具的充分使用需要一定的知识基础。

生成式人工智能的角色：在本环节，生成式人工智能对学生来说是被学习的对象和辅导者，学生需要学习如何用这一工具，同时用其辅导自己完成代码编写。

②任务二：在任务一完成不够完美的基础上，引出任务二的内容，即利用第三方库函数porobot编写相对智能的聊天机器人程序。在将问题提供给学生后，学生可能会让智能工具帮忙编写相关程序，但此时他们会发现智能工具并不能识别和理解porobot具体是什么以及如何用，教师及时讲解：“我们使用的智能工具属于3.5版本，一方面其能力还不够强大，另一方面智能工具作为语言模型需要用数据进行训练和学习，但是其学习的数据具有延时性，也就是说有可能最近几个月或者半年或者一年等时间内的数据它是没有学习过的。”在此基础上教师再展示人工智能的局限性以及其局限性可能带来的问题，让学生树立正确使用智能工具的态度。若没有学生完成任务二，则引导学生利用已学习的while语句完成任务，让学生意识到就算有人工智能，我们还是要学习基础知识，这样才能更好地运用人工智能。

设计意图：让学生了解生成式人工智能的局限性及其影响，引导学生正确对待和使用生成式人工智能。

生成式人工智能的角色：在本环节，生成式人工智能对学生来说是被学习的对象，通过学习这一工具让学生理解人工智能的局限性及其影响。

（4）小结环节：回答“人工智能终将取代我们吗”

在小结部分结合任务过程、人工智能的发展历史特点与学生共同讨论“人工智能终将取代我们吗”这一问题，最终指出“人工智能终不会取代我们，但善用人工智能的人会取代我们”。

设计意图：引导学生正确对待和使用人工智能。

3.教学分析

在该案例开展过程中，学生积极参与课堂任务，课后通过问卷的形式了解学生使用生成式人工智能的情况，结果显示95%的学生能够成功使用生成式人工智能辅助自己完成课堂任务，96%的学生认为需要学习和正确使用人工智能，并表示会在课堂上正确使用生成式人工智能工具。结果表明，本节课的教学目标基本达成，生成式人工智能完成了其在本节课的角色任务。

但结果也表明，可能还是有部分学生对待和使用生成式人工智能的态度不够端正，因此，教师在教学过程中要实时对课堂中学生的情况进行把控，及时对学生进行引导。

结语

生成式人工智能在教育领域的应用是未来发展的必然趋势，也必将在各方面给教育领域带来巨大影响，如何正确应用生成式人工智能也必将是每个教育工作者要面临的问题。因此，教师要积极探究、理性应用生成式人工智能，使其更好地为教育所用。

参考文献：

[1]姜华，王春秀，杨暑东.生成式AI在教育领域的应用潜能、风险挑战及应对策略[J].现代教育管理，2023（07）：66-74.

[2]李晓雅.以ChatGPT为代表的生成式人工智能对课程形态的影响[J].终身教育研究，2023（03）：16-20.

[3]关善超，宋志刚，李贵安.生成式人工智能在中学物理教学中的应用[J].中小学数字化教学，2023（07）：81-85.

[4]中华人民共和国教育部.普通高中信息技术课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.