數(shù)字化工具支持下的信息科技教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘要：當(dāng)前小學(xué)信息科技教學(xué)面臨學(xué)生前課遺忘、設(shè)備配置低、科技倫理教育缺失等問題，限制了教學(xué)效果和學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。由數(shù)字化工具支持的信息科技教學(xué)模式包括復(fù)用數(shù)字資源喚醒前課記憶、善用數(shù)字化工具賦能新知學(xué)習(xí)、利用數(shù)字化評(píng)測鼓勵(lì)人機(jī)協(xié)作、樂用新工具轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式等環(huán)節(jié)。以“初識(shí)人工智能”為例，該模式可有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度，幫助學(xué)生全面認(rèn)識(shí)人工智能的利弊，并初步學(xué)會(huì)利用人工智能工具解決問題。數(shù)字化工具與信息科技教學(xué)深度融合，能夠有效提升教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力，并幫助他們建立正確的科技倫理觀。關(guān)鍵詞：遺忘現(xiàn)象；人機(jī)協(xié)作；人工智能；科技倫理教育《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，信息科技課程應(yīng)注重開發(fā)文本、數(shù)據(jù)、圖片、音頻、視頻（動(dòng)畫）等多媒體類型的數(shù)字資源，重視建設(shè)支持信息科技教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室，豐富資源類型[1]。然而，當(dāng)前信息科技課時(shí)較少，實(shí)驗(yàn)室軟硬件不完善，缺乏統(tǒng)一的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)解決學(xué)生在使用各類數(shù)字化工具時(shí)的數(shù)字身份認(rèn)證等問題，導(dǎo)致學(xué)生在線學(xué)習(xí)和協(xié)作的效果大打折扣。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，如何在教學(xué)中篩選適合小學(xué)生認(rèn)知水平的人工智能案例，以及如何應(yīng)對人工智能帶來的安全與倫理問題，成為信息科技課面臨的挑戰(zhàn)。目前，信息科技教師缺乏可參考的教學(xué)模式與實(shí)施路徑。在此背景下，教師應(yīng)自覺適應(yīng)信息科技的快速迭代，及時(shí)關(guān)注發(fā)展動(dòng)態(tài)，注重將最新成果融入教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)手段，創(chuàng)新教學(xué)模式[2]。筆者以《義務(wù)教育信息科技教學(xué)指南》和人教版《義務(wù)教育課程信息科技學(xué)生學(xué)習(xí)手冊》三年級(jí)下冊第28課“初識(shí)人工智能”的教學(xué)實(shí)踐為例，探討如何利用人教信息科技數(shù)字資源平臺(tái)和國內(nèi)主流人工智能應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工具與信息科技教學(xué)內(nèi)容的深度融合，探索信息科技教學(xué)的新路徑。一、信息科技教學(xué)中遇到的主要問題（一）前課遺忘現(xiàn)象突出當(dāng)前小學(xué)信息科技課程每周僅一課時(shí)，學(xué)生遺忘前課內(nèi)容的現(xiàn)象普遍存在。課前問答統(tǒng)測結(jié)果顯示，僅有7%的學(xué)生可以回答出上節(jié)課的核心知識(shí)。課時(shí)有限，加上學(xué)生缺乏復(fù)習(xí)習(xí)慣，勢必導(dǎo)致課程內(nèi)容吸收有限，教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)成。（二）低配置設(shè)備限制數(shù)字資源選材一些學(xué)校低配置的設(shè)備已跟不上信息科技的發(fā)展步伐，實(shí)驗(yàn)條件遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于學(xué)科內(nèi)容。一些學(xué)校的計(jì)算機(jī)教室建于十年前，軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)都落后于當(dāng)下主流數(shù)字工具應(yīng)用的需要，學(xué)生機(jī)操作體驗(yàn)較差。這成為相當(dāng)一部分信息科技教師面臨的教學(xué)困境，嚴(yán)重限制了教師備課時(shí)選擇數(shù)字資源的空間。（三）科技倫理教育日趨緊迫人工智能是信息科技課程知識(shí)體系中的六條邏輯主線之一，相關(guān)技術(shù)日益強(qiáng)大，使用門檻降低，隨之而來的安全問題增多，道德倫理問題也日益凸顯。人工智能倫理問題越早介入越易解決，建立相關(guān)責(zé)任意識(shí)的成本也越低。因此，在三年級(jí)學(xué)生初識(shí)人工智能階段，教師的引導(dǎo)至關(guān)重要。教學(xué)內(nèi)容所選擇的人工智能案例需要兼顧多方面因素，既要鼓勵(lì)學(xué)生積極探索，又要提醒學(xué)生謹(jǐn)慎使用；既要讓學(xué)生看到技術(shù)的兩面性，又要避免學(xué)生因負(fù)面案例而拒絕使用。這對教師整理、篩選、加工處理及整合人工智能相關(guān)事件的能力提出了更高的要求。二、數(shù)字化工具支持的信息科技教學(xué)模式數(shù)字化工具正在深刻改變著教育，為教與學(xué)帶來了前所未有的革新與機(jī)遇。而目前小學(xué)生的學(xué)習(xí)生活還多停留在教師講授和完成紙筆任務(wù)的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式之中。與其他課程相比，信息科技是最具條件讓學(xué)生盡早接觸并適應(yīng)新技術(shù)、實(shí)踐并體驗(yàn)全新學(xué)習(xí)方式的課程。因此，信息科技教學(xué)應(yīng)充分利用學(xué)科實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)優(yōu)勢，引入數(shù)字化工具，為學(xué)生打開一扇通往全新學(xué)習(xí)方式的窗口，讓他們有機(jī)會(huì)體驗(yàn)人機(jī)協(xié)作帶來的學(xué)習(xí)樂趣。筆者結(jié)合學(xué)生反饋，探索出了基于數(shù)字化工具的信息科技教學(xué)模式，如圖1所示。（一）復(fù)用數(shù)字資源，喚醒前課記憶信息科技教學(xué)中，針對前課重難點(diǎn)的復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)往往被教師忽視。然而，前后課知識(shí)并非孤立存在，它們指向共同的單元主題，構(gòu)建出相互關(guān)聯(lián)的邏輯框架。因此，教師應(yīng)在課前把握復(fù)習(xí)的良機(jī)，幫助學(xué)生將新舊知識(shí)在自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中構(gòu)建成一個(gè)整體。復(fù)用數(shù)字資源是一個(gè)有效的復(fù)習(xí)手段，可以達(dá)到事半功倍的效果，具體步驟如下。第一步，問題驅(qū)動(dòng)。教師明確告知學(xué)生，課前會(huì)針對前課內(nèi)容提問，以激發(fā)學(xué)生的復(fù)習(xí)動(dòng)機(jī)。第二步，積極復(fù)習(xí)。利用課前預(yù)備階段或者開課最初1～2分鐘，學(xué)生自主復(fù)習(xí)或者在教師的引導(dǎo)下復(fù)習(xí)。學(xué)生重新查看前課的數(shù)字學(xué)習(xí)任務(wù)單，或者觀看前課內(nèi)容的短視頻，以喚醒對前課核心知識(shí)的記憶。第三步，完成問答。教師利用1～2分鐘，針對前課核心知識(shí)提問。（二）善用數(shù)字化工具，賦能新知學(xué)習(xí)以人工智能為代表的新技術(shù)深刻改變了知識(shí)的呈現(xiàn)方式，傳統(tǒng)需要死記硬背的知識(shí)，現(xiàn)在可以通過數(shù)字化工具輕松獲取。為了幫助學(xué)生盡早適應(yīng)這種變化，教師在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)字化工具作為切入點(diǎn)，以確保信息科技知識(shí)與技能的有效內(nèi)化與遷移。以“初識(shí)人工智能”一課為例，如果設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)無法讓學(xué)生獲得真實(shí)的應(yīng)用體驗(yàn)，那么人工智能對學(xué)生而言便如同鏡中花水中月，難以在課堂之外產(chǎn)生持續(xù)影響，從而背離了課程設(shè)置的初衷。因此，教師應(yīng)及時(shí)更新人工智能工具箱，選擇適合課堂體驗(yàn)且具有課后應(yīng)用價(jià)值的工具。通過這種方式，學(xué)生能夠找到認(rèn)識(shí)人工智能的錨點(diǎn)。這種基于具象體驗(yàn)和切身感受的學(xué)習(xí)方式，能夠使人工智能在學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)生活中煥發(fā)生命力。（三）利用數(shù)字化工具評(píng)測，鼓勵(lì)人機(jī)協(xié)作利用數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行測評(píng)，教師能夠即時(shí)獲得每個(gè)任務(wù)的評(píng)價(jià)反饋，高效地實(shí)現(xiàn)過程性評(píng)價(jià)。另外，教師引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)字化工具測評(píng)，不僅可以讓他們即時(shí)了解到自己的學(xué)習(xí)狀況，培養(yǎng)他們自我管理的能力，還能讓他們接觸到前沿科技，激發(fā)其創(chuàng)新思維。（四）樂用新工具，轉(zhuǎn)變新方式在信息科技課程中，學(xué)生使用的數(shù)字化工具不僅是學(xué)習(xí)內(nèi)容的一部分，更是他們后續(xù)學(xué)習(xí)的得力工具。通過課程積累數(shù)字工具的使用經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生逐步提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。這不僅為學(xué)生的信息科技學(xué)科學(xué)習(xí)提供助力，更有助于他們將這些能力遷移、應(yīng)用到其他學(xué)科，從而推動(dòng)學(xué)習(xí)方式的整體變革。三、數(shù)字化工具支持的信息科技教學(xué)實(shí)踐（一）教學(xué)內(nèi)容分析人教版《義務(wù)教育課程信息科技學(xué)生學(xué)習(xí)手冊》三年級(jí)課程共設(shè)置有八個(gè)單元，從第一單元至第七單元，人工智能如同一條循序漸進(jìn)的暗線伴隨學(xué)生體驗(yàn)各種在線學(xué)習(xí)與生活。第八單元第2課“初識(shí)人工智能”將這條暗線明朗化。學(xué)生開始從課程的角度正式深入學(xué)習(xí)和探索人工智能，對人工智能的認(rèn)識(shí)也開始進(jìn)入螺旋上升階段。因此，這一課不僅應(yīng)是人工智能知識(shí)技能含量最高的一節(jié)課，更應(yīng)從安全角度上充分展現(xiàn)人工智能雙刃劍的特性，引導(dǎo)學(xué)生全面、客觀地認(rèn)識(shí)和理解人工智能的利與弊。（二）學(xué)情分析課前的問卷調(diào)查結(jié)果顯示，盡管96%的學(xué)生接觸過智能音箱等常見人工智能應(yīng)用，但關(guān)注過人工智能前沿技術(shù)及社會(huì)影響的學(xué)生不足1%。這表明，三年級(jí)學(xué)生對人工智能的認(rèn)知尚淺。因此，在課程設(shè)計(jì)中融入生成式人工智能的實(shí)例，可以為學(xué)生帶來新穎的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。此外，學(xué)生雖能熟練操作鼠標(biāo)，但文字輸入速度較慢，故任務(wù)的設(shè)計(jì)應(yīng)簡化操作以降低技術(shù)門檻，讓學(xué)生聚焦人工智能應(yīng)用體驗(yàn)，確保學(xué)習(xí)效率。（三）教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)情分析確定的教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)如下。1.教學(xué)目標(biāo)（1）了解人工智能在社會(huì)各領(lǐng)域的應(yīng)用，以及為人們帶來的便利。（2）初步體驗(yàn)生成式人工智能。（3）了解人工智能帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。（4）學(xué)習(xí)使用人工智能解決生活中的問題。2.教學(xué)重難點(diǎn)（1）重點(diǎn)：知道人工智能技術(shù)存在兩面性，樹立科技向善的價(jià)值觀，初步形成人工智能科技倫理。（2）難點(diǎn)：能夠用人工智能解決真實(shí)問題。（四）教學(xué)實(shí)施1.前課復(fù)盤，承前啟后教師引導(dǎo)學(xué)生利用上節(jié)課的數(shù)字任務(wù)單回顧重點(diǎn)“在線社會(huì)帶來便利，也存在安全隱患”，為本節(jié)課教學(xué)人工智能技術(shù)的兩面性做鋪墊。2.新知學(xué)習(xí)，全面認(rèn)知教師通過刷臉支付實(shí)例，指出其中運(yùn)用的人臉識(shí)別技術(shù)屬于人工智能，并以問題“你知道的人工智能還有哪些”導(dǎo)入，明確本節(jié)課的主題。接下來教師利用人教信息科技數(shù)字資源平臺(tái)構(gòu)建數(shù)字學(xué)習(xí)任務(wù)單，并在學(xué)習(xí)活動(dòng)中融合多種數(shù)字化工具，尤其是人工智能工具，以此拓寬學(xué)生視野，引導(dǎo)他們?nèi)嬲J(rèn)識(shí)人工智能。該環(huán)節(jié)包括以下四個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)1】感受人工智能的應(yīng)用教師通過播放在線視頻展示人工智能在各領(lǐng)域的應(yīng)用，讓學(xué)生感受人工智能對社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用，并引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)身邊的人工智能案例，討論如何利用人工智能工具解決問題。學(xué)生使用語音輸入功能完成數(shù)字任務(wù)單。該環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生通過多場景積極感受人工智能的應(yīng)用，拉近學(xué)生與人工智能的距離，鼓勵(lì)他們使用人工智能工具解決問題?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)2】體驗(yàn)生成式人工智能教師使用兩款生成式人工智能工具演示生成一幅畫的過程（若條件有限，可播放預(yù)錄視頻）。學(xué)生在觀看教師操作后，選擇一種生成式人工智能工具獨(dú)立或小組合作生成一幅畫，并填寫數(shù)字學(xué)習(xí)任務(wù)單。該環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生通過體驗(yàn)總結(jié)生成式人工智能的特點(diǎn)和優(yōu)勢，在直觀感受前沿科技的同時(shí)，經(jīng)歷根據(jù)不同情境選擇合適的數(shù)字化工具解決問題的過程。【學(xué)習(xí)活動(dòng)3】了解人工智能帶來的安全問題教師播放兩條歌曲片段，讓學(xué)生判斷哪一個(gè)是人工智能歌手的聲音，播放相關(guān)新聞報(bào)道揭曉答案，并組織討論安全問題。接著，教師通過演示人工智能如何在10秒內(nèi)克隆他人音色、播放“AI換臉”詐騙案例，引導(dǎo)學(xué)生思考如何防范詐騙及使用人工智能工具的道德倫理。學(xué)生在活動(dòng)中深刻認(rèn)識(shí)到人工智能技術(shù)被惡意利用的負(fù)面后果，安全防范意識(shí)得以增強(qiáng)?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)4】我能用人工智能做什么教師播放一首由人工智能生成的歌曲（歌詞為學(xué)生學(xué)習(xí)過的古詩）。在演示生成過程后，教師引導(dǎo)學(xué)生參考數(shù)字學(xué)習(xí)任務(wù)單中的案例，嘗試完成類似任務(wù)，或規(guī)劃自己如何應(yīng)用人工智能工具。只有使用數(shù)字化工具解決自己面對的問題，才能提升應(yīng)用該工具的積極性和熟練度。該環(huán)節(jié)旨在通過展示成功案例，鼓勵(lì)學(xué)生大膽嘗試人工智能工具，學(xué)會(huì)人機(jī)協(xié)作解決實(shí)際問題。例如，面對需要背誦的文章，學(xué)生利用人工智能工具編曲以幫助記憶。這拓寬了他們應(yīng)用數(shù)字化工具的思路，豐富了他們的體驗(yàn)，激發(fā)了他們應(yīng)用人工智能工具的積極性。3.總結(jié)評(píng)價(jià)，數(shù)字化工具助力最后，教師總結(jié)人工智能的兩面性，強(qiáng)調(diào)其高效性與潛在風(fēng)險(xiǎn)，引導(dǎo)學(xué)生在道德和法律約束下使用人工智能。在操作演示后，教師鼓勵(lì)學(xué)生使用人工智能工具出題檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果并邀請他人參與答題。該環(huán)節(jié)旨在通過身份轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生從“答題人”變?yōu)椤俺鲱}人”，激發(fā)他們的積極性與主動(dòng)性，引導(dǎo)他們深入思考與回顧所學(xué)內(nèi)容，指揮人工智能工具設(shè)計(jì)有意義的題目。相較于學(xué)生自評(píng)或互評(píng)，家長或老師作為答題人的參與對學(xué)生具有更大的吸引力。這不僅激發(fā)了學(xué)生參與人機(jī)協(xié)作的動(dòng)力，也極大地豐富了他們的數(shù)字化工具應(yīng)用體驗(yàn)，使評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)成為課程的延續(xù)與拓展。另外，人工智能工具出題的同時(shí)會(huì)提供答案解析，當(dāng)出題過程成為學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)的趣味性與效果得以提升。四、教學(xué)實(shí)踐反思（一）創(chuàng)造條件調(diào)高課堂數(shù)字化濃度通過課堂觀察，筆者發(fā)現(xiàn)高年級(jí)學(xué)生在操作計(jì)算機(jī)的能力上已經(jīng)存在顯著的個(gè)體差異。原因在于一部分學(xué)生在離開信息科技課堂后便幾乎沒有機(jī)會(huì)再接觸數(shù)字設(shè)備。這一現(xiàn)象表明，數(shù)字化學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)積累和習(xí)慣養(yǎng)成對學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能發(fā)展至關(guān)重要。這要求教師從低年級(jí)開始就重視使用數(shù)字化工具開展教學(xué)、豐富學(xué)生的數(shù)字化工具應(yīng)用經(jīng)歷，以便為學(xué)生積累盡可能多的數(shù)字化學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，縮小個(gè)體差異，提升學(xué)生整體數(shù)字素養(yǎng)水平。（二）便捷入口讓數(shù)字化工具價(jià)值最大化數(shù)字資源平臺(tái)中的數(shù)字化工具豐富，其應(yīng)用價(jià)值遠(yuǎn)不止于課堂上的短暫演示與練習(xí)，應(yīng)融入學(xué)生的日常學(xué)習(xí)生活，成為他們改變學(xué)習(xí)方式的重要推力。因此，教師應(yīng)當(dāng)用不同的方式提醒學(xué)生數(shù)字化工具的獲取方式或應(yīng)用入口，方便他們應(yīng)用課堂所學(xué)，讓數(shù)字化工具在課堂以外也可以發(fā)揮最大效用。