如何應(yīng)用生成式人工智能賦能中小學(xué)教育，尤其是優(yōu)化和重構(gòu)學(xué)習(xí)資源，更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，這是一個亟待探究解決的問題。本文以初中信息科技“校園氣象站”單元為例，詳細(xì)闡述如何利用生成式人工智能賦能學(xué)習(xí)資源建設(shè)，并通過動態(tài)生成視頻情境、創(chuàng)建交互式網(wǎng)頁等措施，將抽象內(nèi)容情境化、復(fù)雜任務(wù)結(jié)構(gòu)化、學(xué)習(xí)過程可視化，旨在為一線教師提供生成式人工智能賦能學(xué)習(xí)資源建設(shè)的新思路和應(yīng)用范式，凸顯技術(shù)革新下“以學(xué)生為中心”的深度學(xué)習(xí)發(fā)生機(jī)制。

當(dāng)前，以大語言模型（LLM）和多模態(tài)模型為核心的生成式人工智能技術(shù)正以前所未有的速度重塑社會各領(lǐng)域。中小學(xué)教育也隨之面臨著前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。學(xué)習(xí)資源作為教與學(xué)的重要載體，其質(zhì)量直接影響著教育教學(xué)成效，然而，傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)資源建設(shè)長期受困于開發(fā)周期長、內(nèi)容同質(zhì)化嚴(yán)重、更新滯后等問題，而生成式人工智能以其強(qiáng)大的內(nèi)容生成、多模態(tài)轉(zhuǎn)換和個性化適配能力，為解決這些痛點提供了全新的技術(shù)路徑，為中小學(xué)信息科技課堂學(xué)習(xí)資源建設(shè)提供了新的探索契機(jī)和方向。

因此，筆者在“校園氣象站”單元中（共四個課時，分別是《設(shè)計與搭建校園氣象站》《氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》《降雨報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》《優(yōu)化展示我的校園氣象站》），以創(chuàng)建并優(yōu)化校園氣象站系統(tǒng)為核心內(nèi)容，在不同課時、不同學(xué)習(xí)階段探索生成式人工智能在中小學(xué)信息科技學(xué)習(xí)資源建設(shè)中的應(yīng)用。

利用生成式人工智能動態(tài)生成沉浸式學(xué)習(xí)情境

隨著智能工具的不斷發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)的“師-生”二元結(jié)構(gòu)逐漸被“師-機(jī)-生”三元結(jié)構(gòu)所取代。這種轉(zhuǎn)變使情境創(chuàng)設(shè)階段可以通過人機(jī)交互的形式進(jìn)行，讓機(jī)器輔助教師生成更加豐富和多樣化的情境呈現(xiàn)資源。傳統(tǒng)的情境創(chuàng)設(shè)依托于教師口述、講解，學(xué)生作為“聽故事的人”很難在極短的時間內(nèi)投入到情境中，而K12階段的學(xué)生對動態(tài)信息，如視頻、音頻等接納度更高，接受速度也更快，因此，將教師講故事轉(zhuǎn)化為學(xué)生自行觀看短視頻的形式更貼合學(xué)生認(rèn)知特點。

在《降雨報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)》一課中，需要創(chuàng)設(shè)一個這樣的情境：突然降雨，但值日生忘記關(guān)窗了，導(dǎo)致教室里漏雨，學(xué)習(xí)用具被浸濕。教師引導(dǎo)學(xué)生思考，怎樣才能避免這種情況的出現(xiàn)，從而拋出這節(jié)課的關(guān)鍵問題：降雨報警系統(tǒng)如何設(shè)計與實現(xiàn)？在傳統(tǒng)的情境引入中，教師通常會搜索幾張下雨或教室進(jìn)水的圖片，或提前錄制一小段雨天教室進(jìn)水的視頻。前者不夠形象，很難將學(xué)生拉入情境中，后者實現(xiàn)難度較大，耗費人力物力各類資源成本。因此，筆者運(yùn)用DeepSeek和即夢，以動畫形式生成這一情境。首先，參照羅允等人提出的提示詞構(gòu)建方法，從明確任務(wù)和角色、任務(wù)詳細(xì)指導(dǎo)、任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)定義等方面給出DeepSeek提示詞，利用DeepSeek進(jìn)一步處理優(yōu)化已經(jīng)創(chuàng)設(shè)好的情境描述，生成可直接供即夢使用的分鏡頭Prompt（如下表）。然后，將DeepSeek生成的分鏡頭提示詞輸入給即夢，通過即夢可以在短時間內(nèi)快速生成可觀性較強(qiáng)的短動畫（如圖1）。課堂行為觀察結(jié)果顯示，90%以上的學(xué)生視線緊隨視頻，在視頻播放完后有思考動作，這在一定程度上反映出學(xué)生投入度較高。

圖1 即夢生成的動畫截圖

利用生成式人工智能搭建多樣態(tài)學(xué)習(xí)支架

學(xué)習(xí)支架是為學(xué)生提供“有援環(huán)境”的必備要素，通常可以分為范例、問題、建議、向?qū)АD表等。除了這些可設(shè)計的支架外，支架還有更為隨機(jī)的表現(xiàn)形式，如解釋、對話、合作等。生成式人工智能在教育領(lǐng)域的快速發(fā)展為學(xué)習(xí)支架提供了更多樣態(tài)。

以《設(shè)計與搭建校園氣象站》這一課時為例，學(xué)生需要認(rèn)識各類傳感器，并在了解傳感器功能后，分析、設(shè)計校園氣象站的搭建目標(biāo)及所包含的各級子系統(tǒng)，能根據(jù)目標(biāo)選擇合適的傳感器完成搭建。在這一過程中，學(xué)生需要厘清思路，確定自己完成任務(wù)的路徑，這需要適切的學(xué)習(xí)支架。筆者利用DeepSeek為學(xué)生搭建了一個直觀的網(wǎng)頁學(xué)習(xí)記錄平臺，幫助其更快梳理思路。與運(yùn)用生成式人工智能生成動態(tài)視頻的方法類似，它同樣需要先確定好提示詞，向DeepSeek提出明確要求，之后DeepSeek即可在不到一分鐘的時間內(nèi)生成一段HTML代碼，將其保存至本地并改為網(wǎng)頁格式，便生成了如圖2所示的網(wǎng)頁。當(dāng)然，教師需要檢查目標(biāo)是否達(dá)成，若未能完全實現(xiàn)，要繼續(xù)追問，讓DeepSeek通過上下文語義理解多次優(yōu)化結(jié)果，直至目標(biāo)達(dá)成。

圖2 DeepSeek生成的HTML網(wǎng)頁（未經(jīng)美化）

此外，教師很難在課堂教學(xué)中關(guān)注到每個學(xué)生，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題難以及時給出答復(fù)，這可能會造成部分很有價值的生成性問題被忽視或少部分學(xué)生的共性問題被遺漏。在以往的研究中，已經(jīng)有學(xué)者提出智能學(xué)伴的重要性，智能學(xué)伴對促進(jìn)學(xué)習(xí)互動、為學(xué)生提供個性化支持與輔導(dǎo)、增進(jìn)情感交流等均有重要作用，但傳統(tǒng)智能學(xué)伴也有一些短板，如感知性差、教學(xué)適用性低、對話問答理解能力弱等。大語言模型以其強(qiáng)大的推理和表達(dá)能力賦能智能學(xué)伴，可以讓智能學(xué)伴真正“智能”起來。但對于K12階段的學(xué)生而言，直接讓其面對如文心一言、Kimi等大語言模型會在倫理上存在一定的風(fēng)險。

因此，筆者認(rèn)為可以在課前構(gòu)建并訓(xùn)練一個適合教學(xué)、符合K12學(xué)生心理和認(rèn)知特征的答疑對話智能體，當(dāng)學(xué)生問出與課堂無關(guān)或部分敏感話題時，被訓(xùn)練過的智能體能夠制止，不予回復(fù)并生成新的與課堂內(nèi)容相關(guān)的問題，將學(xué)生引導(dǎo)回課堂思考中，這樣既可以解決學(xué)生“有疑問、無處問、無人答”的問題，也能夠避免學(xué)生“無疑問、四處問、胡亂答”的問題。

利用生成式人工智能優(yōu)化形成個性化學(xué)習(xí)成果

學(xué)生經(jīng)過前三個課時的學(xué)習(xí)，已經(jīng)產(chǎn)出了校園氣象站系統(tǒng)雛形，但過于同質(zhì)化，缺乏創(chuàng)新點。在《優(yōu)化展示我的校園氣象站》這一課中，教師可以將生成式人工智能介紹給學(xué)生，將其作為“小助手”幫助學(xué)生不斷優(yōu)化、改進(jìn)自己的校園氣象站系統(tǒng)，具體可以從以下兩個方面入手。

（1）運(yùn)用生成式人工智能得到系統(tǒng)功能優(yōu)化建議。對于那些具備初步想法，但由于對傳感技術(shù)及開源硬件了解少、認(rèn)識不足，很難落實到實踐中的學(xué)生，可以利用生成式人工智能生成思路，學(xué)生需要評估這些思路的可行性。而那些難以找到程序中的錯誤的學(xué)生，則可以將程序截圖或復(fù)制代碼，撰寫恰當(dāng)?shù)奶崾驹~，告知生成式人工智能工具，嘗試讓其協(xié)助識別并找出程序中的錯漏。

（2）用Kimi等生成講解初稿，然后進(jìn)行批判性修改。在這一學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生依舊是學(xué)習(xí)的主體，教師需要協(xié)調(diào)并指導(dǎo)學(xué)生合理應(yīng)用生成式人工智能。通過這種方式，學(xué)生不僅能夠掌握知識與技能，還能夠鍛煉自己的創(chuàng)造力和批判性思維，為未來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。

利用生成式人工智能伴隨記錄學(xué)習(xí)評價

隨著智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，知識獲取方式和人際交互方式已發(fā)生深刻的變革。在這種背景下，教學(xué)評價的目標(biāo)也從傳統(tǒng)的傳授知識轉(zhuǎn)向了提升學(xué)生的綜合能力和素養(yǎng)。學(xué)習(xí)評價不再僅僅是對學(xué)生掌握知識和技能的單一考量，而是更加注重對學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展和能力提升的全面影響。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可以創(chuàng)造或應(yīng)用學(xué)習(xí)評價智能體，或利用生成式人工智能構(gòu)建評價平臺，記錄、追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)過程，并對其學(xué)習(xí)效果及時反饋，幫助學(xué)生及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略和進(jìn)度，形成差異化的相關(guān)拓展學(xué)習(xí)內(nèi)容推薦。

但是，在學(xué)生應(yīng)用生成式人工智能工具的前期，教師要不斷監(jiān)測并審核學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，以確保學(xué)生能夠獲得真正的幫助和提升，同時避免可能產(chǎn)生的負(fù)面影響。

生成式人工智能在學(xué)習(xí)資源建設(shè)中的實踐成效

生成式人工智能在學(xué)習(xí)資源建設(shè)中的應(yīng)用，將教師從繁重的資源創(chuàng)作中解放出來，將學(xué)生從不適合的學(xué)習(xí)資源中掙脫出來，學(xué)生和教師的精力都從集中于低階的“技術(shù)實現(xiàn)”轉(zhuǎn)向集中于高階的“問題定義（Prompt的設(shè)計）”“思維邏輯”，初步建立起人機(jī)協(xié)同的思維模式。通過一個單元的教學(xué)實踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)高漲，貼合情境的動畫短片、快速對答的大語言模型等，讓學(xué)生看到“所想即所得”的可能性，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)資源高度適配，每個學(xué)生與生成式人工智能的交互都是個性化的，有了生成式人工智能的助力，教師也可以更輕松地在課前準(zhǔn)備好適合不同學(xué)生的差異化學(xué)習(xí)資源。此外，生成式人工智能也促進(jìn)了過程性評價落到實處，通過任務(wù)清單與評價量表的對應(yīng)，讓整個學(xué)習(xí)過程和成果可視化，多維度、多主體評價更便捷。

生成式人工智能在學(xué)習(xí)資源建設(shè)中的應(yīng)用挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略

與成效相伴而來的就是挑戰(zhàn)。首先，人工智能生成的內(nèi)容并不都是可靠的，因此學(xué)生要有辨別人工智能生成“幻覺”的能力。在讓學(xué)生使用人工智能工具或人工智能生成的工具前，教師要對該工具進(jìn)行可靠性驗證評估，將人工審查作為必不可缺的前提條件。同時，也要引導(dǎo)學(xué)生理解人工智能是輔助者而非權(quán)威，要有質(zhì)疑的勇氣和批判的精神。其次，要引導(dǎo)學(xué)生明確課堂規(guī)則，形成版權(quán)意識。人工智能生成的作品（音視頻等）僅可用于課堂學(xué)習(xí)和校內(nèi)展示，不可用于要求原創(chuàng)的競賽、評比等，同時，要對人工智能生成的內(nèi)容做好標(biāo)注。最后，學(xué)生與生成式人工智能在學(xué)習(xí)過程中的角色分工不可模糊。學(xué)生在遞交學(xué)習(xí)成果時需附一份說明，講明哪些部分是依賴人工智能生成，哪些部分為原創(chuàng)（包括創(chuàng)作、修改），以及為什么要這樣設(shè)計，為后續(xù)的評價提供依據(jù)。

本文作者：

馬語鑫

上海師范大學(xué)附屬第五嘉定實驗學(xué)校

文章刊登于《中國信息技術(shù)教育》

2025年第15期

引用請注明參考文獻(xiàn)：

馬語鑫 .生成式人工智能在中小學(xué)信息科技學(xué)習(xí)資源建設(shè)中的應(yīng)用——以初中信息科技“校園氣象站”單元為例[J].中國信息技術(shù)教育，2025（15）：16-19.

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