人工智能助力下的youzhi課備課策略探索

【摘要】本文以第七屆全國初中信息科技優(yōu)質課交流展示活動“標桿課”為例，深入分析人工智能輔助跨學科主題學習“人工智能助力野生動物保護”一課中的備課策略與實踐效果。該課程在創(chuàng)設問題情境、準備教學資源及學情分析等多個環(huán)節(jié)，充分利用AI技術，如虛擬數(shù)字人、大語言模型、語音合成等，實現(xiàn)了教學內容與方法的創(chuàng)新，有效促進了學生核心素養(yǎng)的達成。通過對該課例的深入剖析，本文旨在提煉出可借鑒的人工智能技術輔助優(yōu)質課備課策略，為一線教師提供參考，進一步推動人工智能技術在教育領域的應用與發(fā)展?！娟P鍵詞】人工智能技術；優(yōu)質課備課；策略隨著信息技術的飛速發(fā)展，人工智能在教育領域的應用日益廣泛，為傳統(tǒng)教學模式帶來了深刻的變革。在追求教育高質量發(fā)展的背景下，如何有效利用人工智能技術提升備課效率與教學質量，成為當前教育研究的重要課題。常態(tài)課與優(yōu)質課的概念界定常態(tài)課與優(yōu)質課在教育領域各有特點。常態(tài)課側重于學生的實際學習效果，備課時更多考慮學生的接受能力和學習需求，注重知識的系統(tǒng)性和連貫性，課堂氛圍更加自然和放松，教師和學生都能在較為自然的環(huán)境中進行學習和交流。而優(yōu)質課主要目的是展示教師的專業(yè)能力和教學技巧，備課過程中教師會深入研究課程標準和教材，確保教學內容和方法的創(chuàng)新和高效，課堂氛圍較為正式和結構化，強調教學方法的創(chuàng)新和亮點，通過多樣化的教學活動激發(fā)學生的學習興趣和思考能力，對學生的學情和課堂反應有更充分的準備。人工智能輔助優(yōu)質課備課策略跨學科主題學習“人工智能助力野生動物保護”一課，教學內容以北京雨燕為例，探討人工智能如何助力野生動物保護。1.利用虛擬數(shù)字人創(chuàng)設問題情景，讓學生身臨其境2022年版義務教育課程方案中倡導真實性學習，強調以真實問題或項目為驅動。因此在課程引入部分，教師利用北京雨燕的數(shù)字形象視頻進行介紹，引導學生了解北京雨燕的習性特點，邀請學生幫助它們解決無處筑巢的困境。教師備課時通過查找文獻資料，總結北京雨燕瀕臨消失的原因，側重北京雨燕棲息地的喪失和退化，將這些總結的材料輸入到文心一言等大語言模型中，輸出以第一人稱（北京雨燕）的自我介紹。教師利用快影App等AI輔助圖生視頻工具，輸入北京雨燕的數(shù)字形象福娃妮妮的圖片，生成福娃妮妮的說話視頻，利用剪映等嵌入人工智能功能的視頻制作平臺，將北京雨燕的自我介紹文本制作成視頻，借助剪影中“文字朗讀”功能，利用語音合成技術合成北京雨燕的自我介紹。在課堂上，呈現(xiàn)北京雨燕與學生對話式的問題情境，讓學生身臨其境，激發(fā)學生的探索欲望。2.人工智能輔助微課制作、教學素材的整理和加工，提高學生的學習效率和學習興趣《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中提出，引入多元化數(shù)字資源，提高學生學習的參與度[1]，因此教師可利用大語言模型、虛擬數(shù)字人、語音合成等技術制作數(shù)字資源，提升學生的學習興趣。在訓練聲音分類模型階段，學生在數(shù)字平臺上學習微課：訓練模型的方法，利用AIBOX模型訓練軟件加載數(shù)據(jù)、創(chuàng)建模型、訓練模型。備課時，教師利用剪映等視頻制作平臺來制作微課，精煉微課講解語言形成字幕，利用語音合成技術合成講解語音，創(chuàng)造教師邊講解邊演示的氛圍，提升學生的學習效率，培養(yǎng)學生自主學習能力。教師在備課時，借助人工智能技術設計數(shù)字人科普視頻。首先，教師將史愛武博士的文章《智能時代的三要素——數(shù)據(jù)、算法和算力》輸入到大語言模型中，讓大語言模型以信息教師的身份，參考文章內容，以初中生能夠理解的語言，盡量利用形象的比喻說明人工智能與大數(shù)據(jù)的關系。其次，教師經過多次與大語言模型對話，整理修改相關內容后，利用騰訊智影等在線智能視頻創(chuàng)作平臺，創(chuàng)建虛擬數(shù)字人老師，課堂上利用多元化的教學資源輔助學生理解人工智能與大數(shù)據(jù)的關系，達成本節(jié)課的教學目標。3.利用大語言模型“備”學生，提升學生的參與度，營造良好的課堂氛圍一節(jié)優(yōu)質課的設計需要對學生精準把控，課程設計之前，教師需要對學生的學習起點、學習興趣等進行問卷調查，可借助大語言模型生成問卷調查題目。如本次人工智能課程設計前，教師對大語言模型進行提問：“你是初二年級信息科技教師，現(xiàn)在要針對初二學生設計人工智能課程，希望了解學生對人工智能的認識、是否學習過人工智能課、對課程的學習興趣以及Python編程基礎，請你設計問卷題目。”教師通過與大語言模型的交互，共同設計相關問卷題目，獲得調查結果。經過調查得知，學生能夠認識到人工智能的重要性，雖然對人工智能知識和課程有過一些接觸，但是曾經學過的知識或課程并沒有充分激發(fā)學生的學習興趣，因此本次系統(tǒng)化的課程設計注重提升學生的學習興趣和滿意度。只有個別學生有Python基礎，為了簡化程序設計語言學習難度，教師選擇圖形化模型訓練平臺AIBOX開展模型訓練。為了有效達成教學目標，在備課過程中，教師注重設計問題鏈啟發(fā)學生思維，通過一系列由淺入深、層層遞進的問題，引導學生主動探索知識，培養(yǎng)批判性思維和解決問題的能力。教師可以利用大語言模型測試提出問題的有效性，確保每個問題都能精準地觸及學生的認知盲點或興趣點，同時避免問題過于簡單或過于復雜而導致學生失去興趣或產生挫敗感。此外，教師還可以提前準備學生可能的回答，準備自己對學生的反饋和回答方式。在課堂上，教師能更加靈活地根據(jù)學生的實際反應，給予及時、準確且富有啟發(fā)性的反饋，進一步激發(fā)學生的思考熱情，促進深度學習的發(fā)生。如在本次課例中，在需求分析階段，教師設置認知沖突，北京雨燕塔就是為北京雨燕建造的人工巢穴，但是效果不好，引發(fā)學生思考：如果能先找到北京雨燕經常路過的地方，再有針對性地建立人工巢穴，這樣效果可能會更好。進而提出本次項目主題：如何高效且準確地找到北京雨燕經常出沒的地點？教師提出的問題為開放性問題，教師無法預測學生課堂上的回答內容，因此可借助大語言模型向其提問：“你是初二的學生，學習了北京雨燕的習性，明確為北京雨燕建立人工巢穴是保護北京雨燕的有效措施，老師對你提問，如何高效且準確地找到北京雨燕經常出沒的地點？你會怎樣回答？”經過多輪對話，獲得答案后向大語言模型追問：“如果學生分別給出結合北京雨燕的習性、現(xiàn)代科技手段、專業(yè)觀察者的幫助以及公眾的參與這些手段找到北京雨燕，現(xiàn)在作為老師，你會如何對學生的回答進行反饋？”教師可以參考大語言模型給出的答案，對學生回答進行預設，在課堂上對學生的回答進行有針對性、深入的反饋，以此取代如“真棒、有道理等”這些簡單的評價?？?結一節(jié)優(yōu)質課深刻地展現(xiàn)了教師在教育政策、課程標準、教育理論、學生特性、教學策略及教學方法等多個維度上的全面理解與精準把握。教師不僅是課程的設計者與實施者，更是教學決策的核心，他們的智慧與創(chuàng)意