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基于生成式人工智能的初中信息科技“情景创设教学”实践探索
摘 要:AIGC(AI Generated Content)技术的兴起为教育教学变革带来新的机遇。将AIGC技术与“情景创设教学”理念相结合,能够为学生营造身临其境的学习体验,激发学习兴趣,培养创新实践能力。本文在分析AIGC技术教育应用价值和“情景创设教学”在信息科技学科中意义的基础上,提出了基于AIGC的初中信息科技“情景创设教学”实施路径,并结合数字绘画、多媒体网页设计、人工智能基础等教学案例,阐述了基于AI绘画、AI辅助设计、AI交互系统的教学流程与应用效果,以期为信息科技教学变革提供参考。
关键词:AIGC;“情景创设教学”;信息科技;教学实践
引言
随着人工智能技术的飞速发展,以AIGC(AI GeneratedContent)为代表的新技术正推动教育领域发生革命性变革。AIGC利用人工智能算法,实现了文本、图像、音视频等多模态内容的自动化创作,为教育教学带来巨大想象空间。将AIGC与教学实践深度融合,有助于创设沉浸式、交互式的学习情境,提高学生学习兴趣和参与度,培养学生创新实践能力。信息科技作为中学阶段培养学生数字素养、计算思维和创新能力的重要学科,承载着培养信息时代创新型人才的重任,当前信息科技课堂仍存在内容枯燥、形式单一、实践脱节等问题。学生难以对抽象的信息科技概念产生直观感知,学习兴趣不高。“情景创设教学”作为一种以营造逼真情景,引导学生在具体情境中探究学习的教学模式,能够增强学习体验,但在实施中又受到物力、财力等条件限制。而AIGC技术为开展“情景创设教学”提供了有力支撑,为信息科技教学注入了新的活力。
一、AIGC在教育教学中的应用价值
AIGC即人工智能生成内容(AI Generated Content)技术,利用机器学习算法,使计算机能够根据一定的规则和训练数据,自动创作出文本、图像、音视频等多种形式的内容。AIGC技术能够快速、低成本地生成海量的个性化内容,且生成质量不断提高,在教育领域具有广阔应用前景。
AIGC能为教育教学提供丰富的素材支持,教师利用AI进行知识图谱构建和问答,能够快速检索、关联和组织海量教学资源,形成结构化、个性化的教学内容。基于知识图谱,还能自动生成微课、学习指南、复习提纲等教辅材料,减轻教师备课压力。AI绘画、音视频生成等技术也能为课堂教学创设情境、制作多媒体课件提供创意和效率支持,AIGC可用于开发智能化教学助手,AI助手能够解答学生问题,为学生提供个性化的学习指导和反馈。教师利用智能批改、作业诊断等功能,能及时掌握学情,精准施教,AIGC还能服务教学管理,如智能排课、成绩分析等,提高管理效率和科学性。
随着AIGC技术不断成熟,其在教育领域的应用也从单一的工具辅助,向赋能教学全过程转变,AIGC与教学的深度融合,不仅能促进教学方式变革,提高教学效率,更能为学生提供个性化、智能化的沉浸式学习体验,激发学习兴趣,培养创新实践能力,AIGC正成为智慧教育发展的“新引擎”,推动教育走向更加开放、更加人本的未来。
二、“情景创设教学”在信息科技学科中的应用意义
“情景创设教学”理念源于建构主义学习理论,强调学习者并非被动地接受知识,而应在与环境的互动中主动建构知识。该理念倡导营造与知识相适应的问题情景,引导学生在具体情境中探究问题,并将知识应用于实践,在“做中学”中实现对知识的意义建构。“情境创设教学”能够增强学习的生动性和参与性,调动学生学习积极性,对于培养学生分析问题、解决问题的综合能力具有重要意义[1]。
信息科技学科知识具有极强的逻辑性和抽象性,涉及算法、数据结构等计算机科学核心概念,且与技术发展联系紧密。对于初中生而言,很难对这些概念产生直观认识,学习困难较大。同时,信息社会发展日新月异,单纯讲授概念、操作难以适应数字化时代需求,培养学生发现问题、创造性解决问题的意识和能力已成为信息科技教育的核心诉求。因此,亟须变革传统的“填鸭式”教学,为学生营造沉浸式、交互式的学习情境,引导学生主动探索,激发学习兴趣。这与“情景创设教学”理念不谋而合。
通过设计贴近生活和技术前沿的学习情境,让学生“身临其境”地感知信息科技在数字社会中的应用价值,引导学生在具体项目中动手实践、探究学习,能够帮助学生建立信息科技问题解决的思维模式,提高运用信息科技工具分析问题、创造性解决问题的综合能力。同时,在项目协作中,学生表达能力、团队合作能力、组织管理能力等关键能力也能得到有效培养。可以说,“情景创设教学”是信息科技课堂教学变革的重要突破口和着力点,对于破解信息科技教学难题,推进信息科技育人变革,培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人具有重要价值。
三、基于AIGC的初中信息科技“情景创设教学”的实践案例
基于AIGC的信息科技“情景创设教学”,是指在教学全过程中应用AIGC技术,精准设计教学情境,创设沉浸式、交互式的学习体验,并针对教学难点提供智能辅助和即时反馈,以提高学生学习兴趣和参与度,培养运用信息科技知识解决问题的创新实践能力。以下从AI绘画辅助教学、AI助力网页制作教学、AI交互系统支持教学等角度,提供基于AIGC的“情景创设教学”实践案例[2]。
(一)基于AI绘画的信息科技“情景创设教学”案例
1.教学主题:数字绘画
数字绘画是信息科技教学的重要内容。传统教学中,教师往往只能展示作品效果图,学生很难对绘画过程和技法产生直观感知,绘图思路不清晰,创作热情不高。而将AI绘画引入数字绘画教学,创设“我是AI画师”的教学情境,能有效调动学生的学习兴趣。
2.教学流程与AIGC应用
第一,利用stable diffusion、disco diffusion等AI绘画平台,精心创作一组与学生年龄特点、认知水平相适应,富有想象力的绘画关键词,如“月球基地鸟瞰图”“赛博朋克城市”“未来海底世界”等,引导学生利用关键词进行AI绘画创作。在创作过程中,学生通过调整关键词,修改prompt,探究AI绘画的工作原理。
第二,教师选取优秀的AI绘画作品,利用PS等软件,创建绘画过程的分解演示文稿。引导学生对比人工绘画和AI绘画的异同,总结AI绘画的特点和局限性。组织学生开展“AI画作点评会”,引导学生从构图、色彩、创意等角度进行点评,提出优化建议。
第三,教师要引导学生开展人机协同绘画创作,激发学生的创新潜能。可以设置“未来的教室”“我理想的家”“迷你智能机器人”等与学生生活经验相联系的创作主题,要求学生先利用AI生成草图,再运用数字绘画软件进行二次创作。创作过程中,教师引导学生梳理创作思路,撰写设计说明书,反思人机分工的边界和优化路径。完成后,开展作品展示活动,组织学生互评、自评。教师还可以引导学生畅想人工智能的发展前景,思考AI赋能艺术创作、重塑社会生活的深远影响。在人机协同的创作体验中,学生能深刻认识人工智能的价值和局限,树立正确的技术观,为未来的学习和发展奠定良好的心智基础[3]。
3.教学效果评价
将AI绘画融入数字绘画教学,创设了“我是AI画师”的教学情境,激发了学生的好奇心和创作热情。学生在探究AI绘画工作原理的过程中,加深了对人工智能的直观认识,引发了对人机协同、人机共生等前沿话题的思考。在创作实践中,学生运用数字绘画知识,借助AI工具表达奇思妙想,在体验人机协同创作乐趣的同时,数字绘画能力、创新思维能力、表达沟通能力、团队协作能力等都得到有效提升。
(二)基于AI辅助的网页制作“情景创设教学”案例
1.教学主题:多媒体网页设计
网页设计是初中信息技术教学的重要内容,涉及网页排版、多媒体素材处理、页面交互等知识点。传统教学侧重于页面制作的操作方法,学生被动接受知识,缺乏探究和创造的机会。将AIGC引入网页制作教学,创设“我是网页设计师”的教学情境,能激发学生学习热情,培养创新实践能力。
2.教学流程与AIGC应用
第一,发布情境任务,引导学生探究。教师首先列举几个当前流行的网页设计风格和优秀案例,如扁平化设计、多媒体融合设计等,引导学生分析比较不同风格在色彩搭配、版式设计、交互体验等方面的特点和异同。学生根据自己的兴趣爱好自由组队,选择项目主题,主题可以是“我们的班级”“科技之光”“环保在行动”等贴近学生生活的内容。教师发布具体设计任务和要求,鼓励学生在继承经典设计的基础上大胆创新,设计出风格新颖、内容丰富的网页。同时要求学生在网页中有效运用图像、音频、视频等多媒体素材,增强网页的感染力和吸引力。通过项目情境的创设,学生能深入分析网页设计的内在规律,积极主动投入项目学习和实战中。
第二,利用AIGC工具进行素材准备和页面设计。在文本素材准备方面,学生先根据网站主题和用户需求,拟定“班级风采”“学习园地”“成长足迹”等栏目标题,再利用GPT等AI工具撰写每个栏目的文字介绍和内容提要,教师引导学生修订优化AI生成的文案,确保语言表达的准确性、生动性和适宜性。在图像素材准备方面,学生先通过手绘或软件绘制网站版式布局草图,标注每个版块需要的关键视觉图像的风格、色调、元素等要求,再运用Midjourney等AI工具批量生成与网站主题和栏目内容相匹配的创意图像。在音频素材准备方面,学生使用Brain.fm等AI音乐生成引擎,通过简单设置音乐风格、节奏、情绪等参数,快速创作出与网站氛围相协调、与用户体验相契合的背景音乐。在准备素材的整个过程中,教师要引导学生全面梳理素材需求,从内容表现力、技术品质、知识产权等多角度评估AI生成的素材,必要时可邀请音乐、美术等学科教师把关,提供专业意见,确保音视频素材内容的正确性和适宜性。
第三,开展网页制作。学生先将AI生成的素材导入PS等工具中,进行二次编辑,提高素材精细度。再选用DreamWeaver、WordPress等工具完成页面搭建。教师提供技术支持和设计指导。进行页面交互设计时,鼓励学生发散思维,在“酷、好玩”的同时兼顾友好性。作品完成后开展“优秀网页设计师评选”活动,学生依据内容完整性、美观性、创意性、技术难度等维度开展点评[4]。
3.教学效果评价
学生在扮演“网页设计师”的过程中,主动探究网页设计的要素,综合运用多媒体素材处理等知识,创作出个性化的网页作品。AIGC工具的引入极大提高了学生的创作效能,学生生借助AI协助,专注于创意设计,作品完成度普遍较高。在准备素材、设计页面的过程中,学生信息分析能力、审美表现能力、工具应用能力、计算思维等得到全面发展。通过主题研讨、作品点评等活动,学生表达交流、团队协作等关键能力也得到有效锻炼,收获了习得知识的成就感和创新实践的满足感。
(三)基于AI交互系统的信息科技“情景创设教学”案例
1.教学主题:人工智能基础
人工智能已成为信息时代的核心驱动力,是信息科技教学的前沿内容。但人工智能的概念和原理对初中生而言较为抽象,教学生动性不足。引入智能交互系统,创设“我与AI对话”的教学情境,能帮助学生建立对人工智能技术的直观认知,提高学习兴趣。
2.教学流程与AIGC应用
第一,开展人机对话体验活动。教师选用ChatGPT等智能对话平台,引导学生与AI助手进行问答互动。学生可围绕“人工智能的定义”“人工智能包括哪些技术”“人工智能会取代人类吗”等问题与AI展开对话。教师鼓励学生尝试不同的提问方式,启发学生从不同角度思考问题,并体验AI应答的准确性、连贯性和创造性。在人机问答的过程中,学生不仅能加深对人工智能技术特点的直观认知,还能锻炼逻辑思辨能力和语言表达能力。与AI助手的趣味互动,也能极大地激发学生探究人工智能的兴趣,营造轻松愉悦的课堂氛围。
第二,开展人机对弈活动。教师利用AlphaGo等智能博弈系统,组织学生与AI进行五子棋、围棋等对弈。学生先进行人人对战,记录彼此的获胜情况,积累一定对弈经验后,再与AI展开较量。通过亲身参与人机大战,学生能直观感受AI在复杂博弈领域的强大计算能力和精准决策能力,加深对AI技术内涵的理解。在不断挑战AI的过程中,学生的博弈思维、策略运用能力等也能得到有效锻炼。同时,频频败给AI也能引发学生对人类智慧的反思和对人机关系的思考,培养人文关怀意识。
第三,利用智能助手开展智能创作。教师引导学生利用GitHub Copilot等助手,开展Python任务,如“智能聊天机器人”“五子棋游戏”等。学生首先需要梳理需求,将任务目标分解为若干步骤,并用人类语言(human prompt)描述每一步的具体要求。智能助手根据学生的描述,自动生成对应代码。学生再参考和修改智能助手给出的代码,调试并运行程序,记录不同人工提示对生成结果的影响。在人机协同完成创作任务的过程中,学生能直观体验人工智能辅助的优势,学会借助AI工具提升效率[5]。
3.教学效果评价
学生通过与AI助手对话、对弈,在轻松愉悦的氛围中加深了对人工智能技术特点和价值的感性认知。在人机协同活动中,学生借助AI的“眼睛”和“手”,将思路转化为具体代码,在体验人机合作乐趣的同时,逻辑思维能力、计算思维能力得到有效锻炼。分享探究体验的过程,提升了学生的表达能力和批判性思维能力。整个教学过程将知识学习与趣味体验、价值引领有机结合,学生兴趣浓厚、参与度高,课堂气氛活跃。
结语
基于 AIGC 的初中信息科技“情景创设教学”是人工智能时代教育变革的大势所趋。AIGC 技术为教学情境的精准设计和沉浸式学习体验提供了强大支撑,能有效破解信息科技教学中存在的情景缺失、兴趣不足、实践脱节等问题。本文以AI辅助教学案例为抓手,展现了 AIGC 与信息科技课堂教学的融合路径,希望能为同行教师开展智能化教学改革提供参考。未来,AIGC 技术必将为信息科技教育带来更加深刻的变革。只有不断加强人工智能与教育的融合应用,创新人才培养模式,我们才能培养出具有全球竞争力的创新型、复合型信息技术人才,引领人工智能时代的未来发展。
参考文献
[1]赵晋平.融合AIGC的"以学习者为中心"课堂实践探索[J]. 2024.
[2]廖宏建,王慧敏.从信息到生态:融入AIGC的反馈素养与教学意涵[J].开放教育研究, 2024,30(6):55-65.
[3]范凯熹.基于AIGC技术的艺术教师教学研创应用场景研究[J].江苏第二师范学院学报, 2024,40(2):1-12.
[4]宁蔚然.AIGC对影视实践教学的教育应用与展望[J].教育进展, 2023,13(12):10130-10135.
[5]岳子焕,吕承璋,余晓媛,等.数智化背景下AIGC赋能金融科技课程的教学实践研究[J].广东经济, 2024(16).