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人工智能大模型在小学信息科技课堂中的辅助教学应用研究

【摘要】人工智能大模型的迅速发展为小学信息科技课堂提供了新的教学方式与智能化的教学辅助。本文探讨了国产大模型如“文心一言”“讯飞星火”等在小学信息科技课堂中的应用，分析了其在教学内容生成、个性化学习支持、教师备课与课堂管理中的辅助教学作用，进一步指出了大模型应用面临的技术、伦理和适应性挑战，并提出了云计算模式、数据安全管理、伦理规范制定及教师培训等应对策略，能够为大模型在小学教育中的辅助应用提供理论依据与实践指导。

【关键词】人工智能；大模型；小学信息科技；辅助教学

人工智能（AI）技术的迅速发展正深刻改变教育领域的教学方式。小学阶段的信息科技教学作为培养学生数字素养和逻辑思维的重要环节，目前面临个性化教学难以实现、课堂师生互动不足以及资源优化有限等诸多挑战。教师在备课和授课时，往往无法同时满足全体学生的学习需求，导致部分学生在信息科技学习中产生畏难情绪[1]。AI大模型具有强大的自然语言处理和数据分析能力，能够为教师提供智能化的教学辅助，优化教学内容，提升课堂互动，并为学生提供个性化学习支持，从而有效解决这些问题。

人工智能大模型在小学信息科技课堂中的应用场景

1.教学内容生成与优化

大模型能够根据教师的需求，快速生成课程规划、教研主题的阅读材料、图像、游戏、测验或课业清单等内容。例如，教师可以使用自然语言工具来设计课程规划，根据课业内容快速生成主题与学习活动。

在五年级“无处不在的算法”单元的第1课“生活处处有算法”中，AI可以提供大量与“生活处处有算法”相关的不同类型案例。例如，除了教材中提到的做西红柿炒鸡蛋、到图书馆借书外，还能提供如购物时寻找最优价格商品的算法（比较不同商家价格、考虑促销活动等步骤）、规划旅行路线的算法（确定目的地、查找交通方式、安排住宿等步骤）等。

2.个性化学习支持

在第2单元“算法结构与描述”的第7课“重复操作用循环”中，AI大模型可以帮助教师为不同水平的学生生成合适的编程任务。对于基础水平的学生，教师可以用AI大模型描述如何通过简单的循环结构生成1到10的数字序列。这种循环结构背后的核心逻辑是通过“for”循环，设定一个起点和终点，逐步迭代打印每个数字，直观展现了“重复”的概念。

对于学习能力较强的学生，教师可以利用AI大模型进一步解释递归函数的应用。递归的核心思想是通过将问题分解为更小的子问题来解决，比如计算数字的阶乘时，递归函数会反复调用自身，直到达到最小条件，如1的阶乘为1。

3.教师辅助工具

AI大模型在备课和课堂管理中也是强大的辅助工具。例如，在第7单元“了解更多的算法”第26课“寻找最短的路径”中，教师可以通过AI生成示例，解释如何在图形结构模型中寻找最短路径。教师可以描述动态规划算法的核心逻辑，首先，算法通过优先队列存储待有哪些信誉好的足球投注网站节点，根据路径的代价和对距离目标的估计（即启发式函数）优先选择代价最低的路径。每当探索一个新节点时，算法会更新已到达节点的总代价并对路径进行重新排序，以此确保找到最优解。这种启发式有哪些信誉好的足球投注网站方法的核心在于如何智能地减少有哪些信誉好的足球投注网站范围，快速找到解答，从而优化路径规划问题。通过这种方式，教师可以借助AI自动生成的课堂材料和代码示例，让学生能够在实际生活场景中简单应用动态规划算法，从而理解如何通过智能有哪些信誉好的足球投注网站算法找到复杂问题的解决路径。

4.课堂互动与讨论

在第4单元“发挥算法的优势”第14课“算法效率比一比”中，教师可以组织学生通过AI生成的代码进行算法竞赛。比如，教师可以描述两种常用排序算法的核心逻辑——冒泡排序和快速排序。冒泡排序的逻辑在于通过不断比较相邻的元素，将较大（或较小）的元素逐步交换至列表的末尾，整个过程重复多次，直到列表完全有序。

相较而言，快速排序使用了“分而治之”的思想。通过选择一个枢轴，教师将数据分为两部分，分别递归处理比枢轴大的和比枢轴小的部分，这一过程极大提升了排序效率。当学生在竞赛中运行不同算法时，他们能够直观感受到快速排序在处理大规模数据时明显快于冒泡排序。这不仅让学生体验到算法性能差异，还通过实际比较增强了他们对不同算法适用场景的理解。

AI大模型还能根据学生的表现生成数据报告，展示不同算法在处理相同任务时的执行效率，并提出基于结果的优化建议。

人工智能大模型应用的挑战与策略

1.人工智能大模型应用的挑战

人工智能大模型在小学信息科技课堂中的应用面临三大主要挑战。首先，是技术限制。大模型如“文心一言”和“讯飞星火”依赖高性能计算资源，然而学校现有的硬件设备和网络条件难以满足其需求，特别是在偏远地区，网络不稳定性和设备性能不足严重制约了其应用效果。其次，是伦理与数据安全问题。大模型在提供个性化学习时，需要采集大量学生数据，存在信息泄露或滥用的风险。此外，过度依赖AI可能削弱师生互动，影响教学中