小学信息科技教学中应用生成式聊天机器人的实践研究

黄丽

（昆山经济技术开发区世茂小学，江苏 苏州 2153000）

小学生正处于知识和技能的快速积累期，信息技术的应用有助于提高他们的学习兴趣、培养信息素养和创新能力，促进教与学的“数字化”。而生成式聊天机器人作为人工智能技术的重要应用之一，模拟人类的对话方式，可以让学生更自然地表达自己的想法和感受，它能理解学生的意图，并能生成相应的回复。不仅如此，它还可以根据学生的历史对话，实现多轮次的对话式交流，自动生成更准确的回复。将生成式聊天机器人引入小学信息科技课堂，有助于学生适应人工智能时代的学习。生成式聊天机器人通过自我学习和生成自然语言形成回答，并没有真实的理解能力。如果它无法清楚地表达我们的问题或者意图，机器人可能无法正确理解我们的意思，那就可能给出错误的回答。通过清晰、简洁和明确的提问，机器人可以更好地理解我们的需求，并更准确地回答我们的问题。因此，学生和生成式聊天机器人成功对话的关键在于培养学生的提问能力，这就促使学生必须积极展开思考并发现问题、分析问题。同时，恰当的提问也可以帮助生成式聊天机器人更好地理解和回答问题。本文以“用数据说话”一课为例，通过具体的教学实践探讨在生成式聊天机器人课堂中培养学生的提问能力。

一、小学信息科技课堂引入生成式聊天机器人的可行性分析

（一）小学信息科技课堂的理论诉求

《义务教育小学信息科技课程标准（2022 年版）》提出了许多教学建议，其中强调了学生需要“自觉适应信息科技的快速更迭”，及时关注信息科技的发展动态，增强学生的积极应变意识，更新教学手段。这些建议与江苏省朱国明网络名师工作室的“惠创”理念高度契合，这一理念强调教育要惠及全体学生，并通过创新的教学方式促进学生学习。生成式聊天机器人是目前最具代表性的信息科技之一，作为教师，我们应该积极引导学生了解这一最新技术的重要性和应用价值。这种技术能够为人们的生活带来诸多便利，也能推动社会的发展。同时，教师应鼓励学生积极参与生成式聊天机器人的实践活动，让他们在实践中不断提高自己的信息科技应用能力，获得实际的帮助和益处，从而更好地适应信息科技的快速变化。这样，学生才能更好地掌握信息科技这一领域的知识和技能，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

（二）小学信息科技课堂的实践诉求

1.对话界面简洁。在课堂教学中使用传统搜索引擎，检索结果中广告的数量繁多，这可能会分散学生的注意力，导致他们错过重要的信息。相比之下，生成式聊天机器人通过简单的对话窗口和自然语言的方式，可以快速获取所需信息，避免学生被广告干扰，提高学生的信息检索效率。

2.提供个性回答。生成式聊天机器人可以与学生进行对话，并根据学生的回答提出跟进问题，帮助学生更好地理解内容，并为他们提供量身定制的回答。在使用传统搜索引擎时，对于语言表达能力较弱的学生，他们可能无法快速确定问题的核心，即关键词，这在很大程度上降低了信息的获取效率。而生成式聊天机器人对自然语言的理解能力比较强，能够识别自然语言交流中的观点和前后联系，从而理解学生的需求，生成个性化的教育内容。通过这种方式，学生可以更轻松地获取所需信息，提高学习效率。此外，生成式聊天机器人还可以通过具体的案例和实例，帮助学生更好地理解知识点，从而轻松掌握知识。

3.获得即时反馈。传统搜索引擎基于关键词的相关性对检索结果进行排序，这种方式可能会使学生浪费时间和精力寻找所需信息。这种学习体验可能会使学生失去课堂学习的兴趣，尤其是对于那些在学习材料上遇到困难的学生来说。然而，生成式聊天机器人可以根据学生的问题提供给他们筛选后的信息，并直接呈现给学生。这种自动化的文本呈现方式可以为学生和教师减负增效，使他们能够将更多的课堂时间用来理解所学内容。

虽然传统搜索引擎长期以来一直被用作获取信息，但聊天机器人在课堂教学方面提供了更具互动和吸引力的体验，这一技术的诞生将促使学习方式从“搜索就是学习”逐步转向对话式学习。凭借其简洁对话界面、个性回答和即时反馈，生成式聊天机器人适合帮助学生理解复杂的观念并更有效地提取信息，促进学生的深度学习和认知加工。

二、小学信息科技教学中应用生成式聊天机器人的策略

（一）以真实问题引导，构建知识体系

《义务教育信息科技课程标准（2022 年版）》指出，要创新教学方式，以真实问题引导学生经历数字化工具应用过程，构建知识体系，提升问题解决能力。因此，在教学设计过程中，教师要善于从学生的家庭生活、社区生活或者学校生活情境中发现真实问题，并根据教学目标和教学内容，设计好与生成式聊天机器人对话的相关问题，引导学生进行对话，让学生在对话中更好地理解和应用所学知识，从而帮助学生关注、思考和探究真实问题。

（二）鼓励生成个性化对话，提高聊天深度

在基于生成式聊天机器人的课堂中，教师不仅仅承担了释疑解惑的任务，同样生成式聊天机器人也承担了一部分的释疑解惑任务。生成式聊天机器人提供了一个相对安全的聊天环境，学生不需要担心自己的提问是否合适，也不需要担心因为缺乏勇气而错过问题的反馈，从而更加具有私人性。因此，教师应鼓励学生积极和生成式聊天机器人进行对话，并就反馈的内容再次提问机器人，从而提高聊天的深度。这样，学生可以在更加放松和自由的环境中学习，并且能够更好地理解和掌握所学知识。

（三）生成问题的大概念，解决相关问题

当人们在现实生活中遇到问题时，可以通过分析和归纳总结问题，从而得到解决问题的方法，也就是大概念。反过来，当人们理解了这个“大概念”，就可以运用这个概念来解决相关的问题。所以教师从真实情境中提炼问题后，引导学生围绕问题展开教学，通过一种具体的、明确的现象，上升到对一些普遍性概念的认知，从而帮助学生更轻松地应对更加复杂的问题。

三、应用生成式聊天机器人的教学案例

笔者所在江苏省朱国明网络名师工作室团队通过“用数据说话”一课带领小学五年级学生走进生成式聊天机器人世界，在课堂中通过与生成式聊天机器人的对话培养学生的提问能力。

设计思路：本节课将国家体质健康测试中利用BMI数值判断胖瘦等级作为情境，教师利用情境引导学生生成对主题的问题，并引导他们和生成式聊天机器人就这些问题进行对话，获取所需信息，从而体验如何与生成式聊天机器人展开对话。

（一）再现真实生活情境，提出问题

首先，说明每学期体育教师测量学生的身高和体重数据，是为了判断胖瘦等级。接着，呈现一位男生和一位女生的身高和体重数据，让学生根据经验判断。学生判断的是否正确，教师并未给出直接回复，学生也很好奇体育教师是如何判断大家的胖瘦等级的，于是带着好奇心走进课堂，为后面和生成式聊天机器人进行对话埋下伏笔。

（二）对话生成式聊天机器人，解决问题

问题1：什么是BMI？教师展示了《国家学生体质健康标准（2014 年修订）》，学生仔细阅读判断胖瘦等级的表格，指出BMI 是陌生的专业词语。于是，教师打开生成式聊天机器人（本课授课基于AI EDU 平台，后文简称AI）网页端登录界面，向学生推荐这个课堂学习小助手AI。由于学生是初次接触AI，教师边讲解边演示。学生提出第一个要解决的问题就是明确BMI 是什么，教师根据学生的回答在输入框里输入第一个问题“什么是BMI？”演示之后，让学生亲自输入，并且教师给予语言提示，问题的表达不一定要和教师输入的一模一样，可以按照自己习惯的自然语言表达方式进行提问。在教师巡视过程中，发现有的学生输入和教师一模一样的提问，有的惊讶于自己没有输入“？”，但是AI 竟然能识别出问题，还有的学生直接输入“BMI”。教师提示小组成员之间互相查阅提问方式和AI 给出的反馈，对提问问题的多样性有更加深刻的认识。

问题2：我的BMI 是多少？学生通过提问得知身体质量指数BMI 是衡量身体胖瘦等级的一个重要标准，并且BMI 的计算公式是体重（公斤）除以身高（米）的平方。很多学生看到BMI 的计算公式后，便开始在学习单上计算自己的BMI，于是，教师请其中一位学生告知大家用纸笔处理数据的感受。学生指出处理过程麻烦，教师引导其思考还可以用什么工具得出自己的BMI 数据。一些学生提出用计算器，教师指出计算器是数学课上常用的数据处理工具，并且要输入正确的计算关系才能得出BMI 数据。此时，学生又提出，可以向AI 提问，输入我们的身高和体重数据，让AI 回答，这样，我们就不需要自己动脑筋考虑公式中各个数值的单位是什么，甚至都不需要知道BMI 计算公式是什么。身高和体重数据属于学生的隐私数据，于是以教师的身高和体重数据为例，让学生思考如何提问。学生提出自己的提问方式，教师根据课堂中学生的提问进行点评。点评后，让学生亲自向AI 提问，验证自己的提问方式。

学生利用AI 计算出来的BMI 数据和《国家学生体质健康标准（2014 年修订）》中的判断胖瘦等级的表格进行对比发现，AI 在回答“什么是BMI”或“计算BMI”时，给出的胖瘦等级并不符合我们中国小学生的实际情况。在此，教师引导学生思考我们在和生成式聊天机器人对话时，要注意到“人工智能幻觉”这一现象，避免因问题表述不全面而导致回答不完整。使用者可以根据回答进一步展开对话，通过提问完善认知。

问题3：小学生如何保持BMI 正常？在人工智能时代，更重要的是让学生学会如何批判性地思考和解决问题。当学生分析出自己的胖瘦等级后，再次让学生思考如何在日常生活中保持BMI 正常？学生积极思考，提出自己的想法。由教师进行归纳总结，再引导学生思考如何借助AI，更全面地总结可行建议。问题1 采取的教师讲解演示方法来展开，问题2 是教师带领学生分析后再让他们验证，问题3 的提问则放手由学生自己探究。学生通过尝试发现，问题表述为“如何保持BMI 正常”和“小学生如何保持BMI 正常”，AI 回答的答案也不同。针对这个课堂现象，教师指出，在提问时给予生成式聊天机器人合适的提示语和清晰明确的问题，这样，AI 将会提供更具针对性的回答。当学生掌握了判断胖瘦等级的正确方法后，教师提出继续解决课堂开始那个悬而未决的问题。学生通过自己的提问方式进行判断，进一步尝试和AI 对话。

（三）提炼大概念，感悟科学决策

本节课的主题是“用数据说话”。在课堂中，教师通过出示国家统计局统计的我国近10 年新生儿出生率数据折线图，向学生展示了国家基于数据统计在2016 年1月1 日全面实施“二孩”政策的例子。这个例子表明，国家决策需要基于数据，才能做出更加科学合理的决策。在此基础上，教师向学生提出问题：“基于数据的国家决策还有哪些？”通过这个问题，学生可以感受到数据存在于各行各业，无处不在。从“如何判断胖瘦”到“用数据来判断胖瘦”，再到“用数据来科学决策”，通过本节课逐渐引导学生理解“我们要学会用数据来看待问题”的重要性。同时，通过一系列的课堂对话教学，学生也能感受到“提问是和AI 对话的关键能力”，明白提问的重要性。

根据课堂教学实践反馈可以看出，小学生对于生成式聊天机器人引入课堂持开放欢迎的态度。他们对能够接触到新型的辅助学习工具感到欣喜，并且在第一次和生成式聊天机器人接触后就开始认识到提问的重要性，因为他们意识到要想获取所需数据，必须学会提问。这种积极的态度表明小学生对于新技术的接受能力很强，并且愿意在课堂上积极尝试和探索。虽然一节课时间有限，没能充分让每位学生都能深入地进行提问，但本节课堂实践成功地让学生迈出了走进生成式聊天机器人世界的第一步。这对于小学生来说是一次难得的机会，使他们有机会接触到先进的人工智能技术，并且学会了如何与生成式聊天机器人进行对话交流。这种交流能力是小学生成长过程中必须掌握的，无论是与人对话还是与人工智能对话，都能帮助他们更好地表达自己的想法和情感，提高人际交往能力和社会适应能力。