生成式人工智能在小学信息科技跨学科教学中的应用

摘 要：文章以小学六年级信息科技与科学的综合作业——“工具与技术”多媒体作品的设计与制作为研究案例，从信息科技、科学的核心素养及创设学生的真实生活情境出发，选择符合小学生认知发展规律的课程内容进行探索与研究，为信息科技跨学科教学的中小学教育者提供参考意见。

关键词：人工智能；小学教育；信息科技；跨学科教学

一、生成式人工智能在小学信息科技跨学科教学中的背景

当下，人工智能的迅猛发展对小学的教学模式提出新的挑战，同时也为教育教学创新提供了新的机遇。人工智能作为信息技术的前沿领域，在教育中的应用已经成为全球教育改革的重要方向。特别是在小学阶段，不仅是传授知识的重要时期，更是培养小学生创新思维和实践能力的关键时期。在《义务教育课程方案（2022年版）》中，规定跨学科主题的课时容量不少于本课程总课时的10%。因此，将生成式人工智能应用在语文、数学、英语、科学、美术、音乐、信息科技等学科，并进行跨学科教学，成了必然之势。

二、生成式人工智能在小学信息科技跨学科教学中存在的问题

（一）教师的信息化应用水平不均衡

随着人工智能的快速发展，生成式人工智能的更新迭代频率高，教师需要更多的培训来掌握如何有效地整合生成式人工智能工具到教学中。有时刚学完一项，又有新技术出现，有些年龄较大的、信息技术操作水平较低的教师会产生抵触情绪。不同学校现有的信息化资源不均衡也是存在的现实问题之一。这些问题会导致部分教师不愿意在教学中使用信息新技术，或是不积极使用信息新技术。

（二）学生的信息化应用水平不均衡

根据笔者多年在教学一线的调研，小学学生受到不同家庭经济、教育、社区等背景的影响，学生及家长对新技术接受度存在很大的差异性。一部分家长与学生能积极面对新技术，并积极地学习新技术；一部分家长谈“机”色变，一听说要用电脑、用手机学习，会担心学生自控力不强，对手机或是对人工智能产生依赖性，导致学生自主学习能力下降，而极少给学生使用电脑或手机；还有部分家庭甚至没有计算机。这些都造成了学生的信息化应用水平不均衡。

（三）生成式人工智能与小学跨学科教学的适配性不足

在小学跨学科教学中应用生成式人工智能生成的内容，大多不适合小学生的认知规律，需要教师进一步地筛选和调整，确保准确性和适当性。这样才能确保适合小学生的认知水平和学习需求，以免误导小学生。此外，教师在引入生成式人工智能的同时，会出现与传统教学方法相冲突的现象，不能很好地适应新旧教学方法的结合。

三、生成式人工智能在小学信息科技跨学科教学中的策略

（一）提升教师的信息化专业能力

各级教育部门提供相关培训和资源，帮助教师掌握生成式人工智能工具的使用，提升其教学能力。笔者所在市近年来多次全面地、系统地开展中小学教师信息技术能力提升培训，还多次组织各级别的AI教学能力创新大赛。笔者所在的学校也积极组织各类活动，为教师信息技术能力的提升保驾护航，如成立“新老教师结对联盟”，以新带老，确保每个教师都能基本熟练地掌握信息化新技术的应用；开展校内外各项活动，提供展示平台，促使所有教师积极使用新技术，提升教师的教学能力。

（二）加强家校合作，提升学生核心素养

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》指出信息科技课程要培养的核心素养主要有：信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任四方面。这四个方面互相支持、互相渗透，共同促进学生数字素养与技能的提升。为了提升学生的信息化水平，学校要与家长合作，让学生及家长了解生成式人工智能在教学中的应用，共同支持学生的学习。同时，鼓励学生利用生成式人工智能工具进行自主探索和学习，培养学生的数字化学习与创新以及终身学习的习惯。如笔者所在的学校，部分学生在课后学习中使用网易有道、科大讯飞等平台，这些平台提供作文批改、互动辅学、口语陪练等功能，很好地帮助了学生在课后的自主学习。

（三）鼓励教师对教学设计进行整合与创新

教师引入生成式人工智能可以针对学生的特点与兴趣，制定个性化教学活动，实现因材施教。在设计跨学科教学设计时，要注重为学生创设真实的生活情境，支持学生在数字化学习环境下进行自我规划、自我管理和自我评价。在教学评价环节引入生成式人工智能，可以更全面地收集学生的信息，及时评价、及时反馈、及时调整，真正地实现“教—学—评”一体化。教师借助生成式人工智能不断地探索教学新方式、新途径，积极进行融合创新，激发学生的学习热情，提升课堂活力，提高教学效果。

四、案例分析：“工具与技术”多媒体作品的设计与制作

本案例是小学六年级上册信息科技与科学跨学科的项目式学习，以完成“工具与技术”多媒体作品的设计与制作为活动主线，通过确定主题、作品搜集及处理资料、制作作品和评价作品四大环节进行。

针对学生信息化水平参差不齐现象，信息科技与科学两位教师首先对学生进行分组，全班分为每6人一小组，组员包括：至少一至两名家有电脑的学生且信息技术操作水平较高的学生，一名有美术基础的学生，一名口才较好的学生，一名作文能力较好的学生。分组后，小组成员明确分工，各司其职，团结协作。

小学六年级学生在完成一份演讲作品时，初期有点无从下手，这时生成式人工智能就起到作用。学生可以运用生成式人工智能平台的头脑风暴会议工具，进行主题研究和筛选，确保选择的主题既符合学生兴趣又具有教育价值。

在作品搜集及处理资料阶段，引导学生运用生成式人工智能搜索引擎和自动文摘系统，帮助学生快速找到高质量的参考资料，并通过摘要功能提取关键信息。同时，指导学生在不同生成式人工智能平台进行甄别，鼓励学生“做中学”“用中学”。

在制作作品阶段，引导学生利用生成式人工智能辅助PPT设计，提供美观的模板和智能布局建议。在没有合适的图片时，用生成式人工智能的生图、美图功能，制作出合适的插图。这能提升学生的审美能力及综合素养。

在评价作品阶段，引入生成式人工智能评价系统，根据预设的评价标准对学生作品进行初步打分，并提出改进意见。生成式人工智能平台使用自然语言处理技术分析演讲稿和PPT内容的质量、准确性和完整性。学生能根据平台给出的建议及时、有效地修改。

本案例还融合了UMU互动学习平台，充分利用有限的资源，实现“互联网＋”的混合学习模式，课中学生用UMU平台进行作品的上传、优秀作品投票、分析统计，实现“教—学—评”一体化。课后，师生可以进一步地探讨学习，实现课堂教学的延伸，很好地体现了数字化学业评价的优越性。

五、结语

综上所述，本案例通过整合生成式人工智能和互动学习平台，为小学六年级学生在“工具与技术”多媒体作品设计与制作活动中提供了有效的支持和指导。利用生成式人工智能平台，学生能够在确定主题、搜集及处理资料、制作作品和评价作品各个环节中得到及时的帮助，这提升了他们完成作品的信心和能力，也培养了学生的自主学习能力，促进了学生核心素养与技能的提升。

然而，本案例在实施过程中也存在一些不足之处。例如，部分学生对于生成式人工智能和互动平台的过分依赖，限制了学生自主思考和问题解决能力的锻炼；生成式人工智能的使用影响学生学习的专注度。因此，教师在使用生成式人工智能时，需要注意平衡引导与积极探索，确保技术是为教学目标服务的，而不是替代学生思考。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］林莉.素养导向下的小学人工智能跨学科单元主题教学——以AI“智能养蚕”单元为例［J］.中小学信息技术教育，2024（07）.

［3］莫光琪.基于核心素养的小学信息科技“跨学科主题”教学策略与实施——以“剪刀、石头、布”一课为例［J］.中小学信息技术教育，2024（04）.

［4］曹徐丰，朱聿铭.基于生成式人工智能的跨学科教学设计与实践——以“人人都是艺术家”项目式学习为例［J］.中国信息技术教育，2023（18）.