AIGC赋能中小学信息科技教学策略研究

摘要：本文探讨了生成式人工智能（AIGC）技术在中小学信息科技教学中的应用，重点分析了在ADDIE模型五个阶段的具体策略和相关工具，提出了工具整合与优化、长效机制研究、个性化教学和跨学科应用等未来研究方向。

关键词：生成式人工智能；中小学信息科技；教学策略；ADDIE教学设计模型

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）24-0094-04

引言

随着人工智能技术的迅猛发展，人工智能生成内容（Artificial Intelligence Generated Content，AIGC）在教育领域的应用越来越广泛。AIGC是指利用人工智能技术，通过算法和模型自动生成文本、图像、音乐、视频等内容的技术。[1]AIGC技术的发展以开启教育数字化转型、创新多模态学习体验以及赋能人机协同的新智慧为教育领域带来了新的变革机遇。[2]AIGC不仅可以辅助教师进行教学资源的准备，还能够在课堂上提供个性化的互动反馈，并在课后自动批改作业、分析学生的学习数据，从而大幅提升教学效率和教学效果。特别是在中小学信息科技教学中，AIGC的应用为教师提供了更加多样化和智能化的教学手段，有助于培养学生的创新能力和信息素养。本文旨在探讨生成式人工智能（AIGC）技术在中小学信息科技教学中的应用，并总结了AIGC技术在ADDIE教学模型五个阶段（分析、设计、开发、实施、评估）中的具体应用策略。

时代背景

1.人工智能时代的到来

人工智能技术的迅猛发展及广泛应用不仅推动了教育技术的发展，还对公民素质特别是在编程能力、计算思维以及智能化社会的深度认知等方面提出了更高的要求。[3]

2.智能化社会对教育改革的要求

人工智能等新一代信息技术是实现教育生态重塑的有效手段，也是实现全球教育改革与发展共同目标、保障教育均衡和质量的最有效工具。[4]教育改革的重点不仅在于教学内容和方式的创新，还涉及教育理念与培养目标的深层次变革，以适应社会对个性化学习、创新能力和终身学习能力的日益增长的需求。

3.中小学教育的重大变化和转型

随着智能时代的到来，人工智能在多个领域日益发挥其重要的应用价值，我国也积极倡导和支持开展多层次的人工智能教育。[5]在此背景下，以教师为中心的讲授式教学模式正在向以学生为中心的个性化、互动式和项目式学习模式转变。教育的目标也逐渐从单纯的知识传授，转向包括创新能力、批判性思维、合作能力和信息素养等在内的综合素质的培养，以满足未来社会对多样化人才的需求。

4.当前人才培养模式的转变与核心素养的要求

当前的人才培养模式正在从应试教育向素质教育转变，更加注重学生核心素养的培养。核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新，以及信息社会责任。教育改革的目标是通过多样化的教学方法和评价体系，全面提升学生的综合素质，使其能够适应未来社会的快速变化和发展。

教师面临的挑战

1.优质教学资源获取困难

在分析环节中，教师需要搜集大量优质的教学资源进行学习与创新。但当前所面临的现状是，教学资源来源广泛，质量参差不齐，缺乏一定的权威性和前沿性。这就要求教师要投入大量时间进行资源搜集，并进一步甄别其在教学实践中的适用性，从而提炼资源中的精髓，实现教学创新。这种现状加大了教师高效、精确获取与教学主题紧密契合的教学资源的难度，进而对教师的备课效率造成了不利影响。

2.教学设计流程复杂且冗长

在设计环节中，教师需要投入大量时间与精力进行教学设计与教案撰写。这一过程涵盖了教材分析、教学内容分析、学生学情分析、教学目标设计、教学策略设计及教学活动设计等多个核心步骤。教师需深入研读课程标准与教材，精心挑选并设计教学内容，同时对学生现有的学习水平及期望达到的目标水平进行严谨的比较与分析，从而明确教学目标与策略，并据此构建出合理的教学环节与活动。然而，这种对教学设计的高度投入，也可能在一定程度上影响教师完成其他教学任务的能力与效率。

3.多媒体资源开发过程烦琐

在开发过程中，中小学信息科技课程的教学常常依托于微课程、动画以及演示文稿等多媒体教学资源，而这些资源的构思与制作对教师的专业制作技能及技术支持提出了较高的要求，教师通常需要投入大量的时间和精力，以确保能够高效地设计和制作出高质量的多媒体教学资源。

4.智能化教学活动的组织与实施成本高

在教学过程中，智能化教学活动的组织和实施过程复杂且成本高。在教学中，通过项目式学习、编程教学与算法优化、个性化学习与资源推荐、资源检索及小组研讨等教学活动可以显著提升学生的参与度和学习效果，但其对硬件设备的要求高，教师在缺乏有效工具和方法的情况下，仍然需要依赖传统的讲授式教学，而难以成功实施智能化教学活动，无法充分发挥智能化教学的优势。

5.缺乏系统的教学评估机制和有效的评价工具

在评估阶段，教师在搜集学生学习行为数据、建立评估体系以及运用评价工具方面存在不足。有效的教学评估对于提高教学质量至关重要，但现行的教学评估体系缺乏必要的系统性和科学性，难以全面分析学生的学习成效，难以提供有力的数据支持来促进教学的改进，这就导致教学评估常常仅停留于表面形式。

AIGC赋能中小学信息科技教学策略

ADDIE（Analysis，Design，Development，Implementation，Evaluation）教学设计模型是现阶段教育领域的通用模型，涵盖了系统化教学设计中的分析、设计、开发、实施、评价等关键环节。[6]本部分将围绕前文提到的具体问题，探讨AIGC技术如何在这些环节中提供创新的解决方案，并通过具体的工具和案例展示其实际应用和效果。

1.利用AIGC技术快速获取高质量教学资源

在分析阶段，教师需要首先明确教学目标，深入了解学生的学习情况，并系统收集相关的教学资料和数据。这一过程为后续的教学设计、资源开发和实施奠定了基础。通过全面的教学需求分析，教师能够制订更加有针对性的教学计划，从而有效提升学生的学习效率。

在这一环节，教师可利用AI搜索工具迅速识别并解析用户的具体需求，从庞大的信息资源中筛选出最相关且有价值的内容，并对其进行系统的归纳和整理，为教师提供高效的教学支持。例如，当教师在秘塔AI搜索工具中搜索“初中物联网实践与探索项目案例”时，秘塔AI能够执行全面的网络检索，迅速定位到与该课题相关的教学资源与案例，其中涵盖了教学实践、活动案例、涉及的技术与工具，教研活动案例、教育资源与平台、实验设计，以及其他相关的教学资料。借助秘塔AI的辅助，教师能够迅速搜集到高质量的资料，为教学内容的设计与开发提供坚实基础。同时，秘塔AI还能够对检索到的资料进行归纳总结，协助教师更深入地理解和应用相关教学资源。这不仅节约了教师大量的时间和精力，还确保了所搜集资料的高质量和权威性。

2.利用AIGC技术自动生成教学设计方案

在教学设计阶段，教师需制订详尽的教学计划，设计教案并制作教学课件。教师需要确保教学内容的结构清晰，教学目标明确，从而更有效地促进学生的学习。教师可以使用AIGC技术进行课程内容的优化和调整，确保教学内容的时效性和相关性。[7]

在本环节中，推荐匠邦AI平台。该平台提供了教案和课件功能模块，能够协助教师高效完成备课工作，生成教案和PPT展示课件。例如，教师可利用匠邦AI输入“物联网基础”的信息科技课程主题和其教学目标，平台将依据这些信息自动生成详尽的教案和课件，内容涵盖物联网的基本概念、实践操作和学生互动任务和评估方法。教师借助AIGC技术对课程内容进行优化和调整，这样不仅节省了教师的备课时间，还保证了教案和课件的高质量和专业性。

3.利用AIGC技术高效制作多媒体教学资源

在开发阶段，教师需要制作教学资源和多媒体材料，以提升课堂教学的吸引力和互动效果。优质的多媒体资源能够帮助学生更深入地理解和掌握学习内容，从而提高整体的学习成效。AIGC技术在此过程中为教师提供了强有力的支持，提升了教师的备课效率。

在本环节中，推荐Kimi与剪映两个工具结合使用，为多媒体资源制作提供便捷的解决方案。Kimi具备强大的文案撰写功能，帮助教师快速生成符合教学需求的文案内容；剪映则利用其AI视频生成技术，一键生成与文案内容匹配的视频。如果需要个性化调整，剪映还支持智能编辑，并提供生成AI数字人视频的功能，为教学内容增添互动性和创意。例如，在制作“AI人脸识别”教学视频时，教师可以首先利用Kimi撰写文案，然后使用剪映的功能快速生成视频内容。通过Kimi与剪映的协同工作，教师可以更高效地完成视频资源的制作，最终提升课堂教学效率。

4.利用AIGC技术辅助智能化教学活动

在课堂实施阶段，教师需要确保教学内容的有效传递，并通过互动教学提升学生的参与度和学习效果。研究表明，在教育领域，生成式人工智能为学生提供充分发挥自身主体性的机会，能够成为学生重要的学习伙伴与得力助手，促进对学生发散性思维、创造性思维、批判性思维的培养，为学生思维发展提供了广阔而全面的未来。[8]

在本阶段可使用文心一言等生成式人工智能平台。此类平台为教师提供了高度定制化的支持，特别适用于信息科技课堂的技术指导。文心一言的优势在于其基于深度学习的算法能够即时提供技术建议，提升学生的实践技能和问题解决能力。例如，在“3D打印草图编辑工具应用”课程中，教师可以利用文心一言规划并执行3D打印相关的课堂实践活动，如布置“设计并打印智能家居设备外壳”的任务。在此过程中，文心一言提供全方位的技术支持，包括草图编辑、参数配置及打印调试，确保学生顺利完成项目，并掌握如何将3D打印技术应用于实际问题的解决。这种教学策略不仅提高了课堂教学效率，还增强了学生的实践操作和技术应用能力。

5.利用AIGC技术进行智能测评与教学反思

在课后教学阶段，教学反思与评估是确保教学质量提升的重要环节。AIGC技术不仅能够辅助教师设计评估工具，还可以自动生成测试题和反馈报告，更准确地评估学生的学习进度和理解程度，并提供个性化的学习建议。[9]

在课后评估阶段，建议采用具有高计算能力的生成式人工智能平台，如ChatGPT-4O，以协助教师进行教学反思与评估。ChatGPT-4O能够基于教学内容与学生表现设计评价维度及量表，通过分析课堂记录与学生反馈数据，提供详尽的教学数据分析和个性化的改进建议。例如，在“Python编程基础”课程结束后，教师可以将课堂记录和学生反馈数据输入ChatGPT-4O平台，系统将自动处理这些信息并生成详细的教学评估报告。该报告不仅能对整体教学效果进行全面评估，还能深入分析每个教学环节的优劣之处，并提出具体的改进建议。这种基于AIGC技术的评估方法，使教师能够更加高效地进行课后反思与评估，提升教学水平，同时也显著改善了学生的学习效果。

小结

AIGC技术在教育领域仍有许多值得深入挖掘与探索的广阔空间。面向未来，研究可聚焦于以下几个核心方向：首先，工具整合与优化，即探索如何高效整合多样化的AIGC工具，以构建一套系统化、集成化的教学解决方案，进而实现教学流程的不断优化；其次，长效机制研究，旨在深入剖析AIGC技术在长期教学实践中的效果表现与可持续性，并科学评估其对学生学习成果的深远影响；最后，跨学科应用拓展，即将AIGC技术的应用范围扩展至更多学科领域，全面考察其在不同教学场景下的适应性与实施效果。

参考文献：

[1]祝智庭，戴岭，胡姣.AIGC技术赋能高等教育数字化转型的新思路[J].中国高教研究，2023（06）：12-19+34.

[2]祝智庭，戴岭，胡姣.高意识生成式学习：AIGC技术赋能的学习范式创新[J].电化教育研究，2023，44（06）：5-14.

[3]陈凯泉，何瑶，仲国强.人工智能视域下的信息素养内涵转型及AI教育目标定位——兼论基础教育阶段AI课程与教学实施路径[J].远程教育杂志，2018，36（01）：61-71.

[4]黄荣怀，王运武，焦艳丽.面向智能时代的教育变革——关于科技与教育双向赋能的命题[J].中国电化教育，2021（07）：22-29.

[5]卢宇，汤筱玙，宋佳宸，等.智能时代的中小学人工智能教育：总体定位与核心内容领域[J].中国远程教育：综合版，2021（05）：22-31.

[6]尹苗，史洁，李逢庆，等.基于ADDIE教学设计模型的智慧课堂教学——以“真菌”一节的教学设计为例[J].现代教育技术，2020，30（11）：19-25.

[7]彭绍东.AIGC时代基于双向赋能的人工智能教育创新框架[J].教育文化论坛，2023，15（04）：12-26.

[8]张绒.生成式人工智能技术对教育领域的影响——关于ChatGPT的专访[J].电化教育研究，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.

作者简介：洪世华（2000—），佛山大学现代教育技术专业硕士研究生，研究方向为信息技术教育。

基金项目：佛山市2024年度社科规划共建项目“佛山市义务教育教师数字胜任力测评研究”。