一、研究背景与意义

小学信息科技课程作为培育学生信息素养与创新能力的关键载体，其教学质量的高低，直接关乎学生未来对社会的适应能力与在竞争中的优势地位。然而，传统教学模式往往聚焦于知识技能的机械传授，难以顾及学生间的个体差异，对创新能力培养更是力不从心。在此背景下，生成式人工智能（AIGC）凭借其强大的多模态内容生成能力，涵盖文本、图像、音频、视频等多种形式，为教学创新带来新的契机。借助构建智能教学系统，AIGC能够精准开展学情分析，为学生量身定制个性化学习路径，智能推送适配资源，从而有效优化学习效率，充分激发学生的创作灵感。

（一）政策支持与课程要求

1. 国家层面：

(1) 《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确将人工智能纳入小学课程核心模块，强调通过实践活动培养数字素养与创新思维。

(2) 2024年11月教育部印发《关于加强中小学人工智能教育的通知》，分学段制定目标：低年级侧重感知技术，高年级强化应用，鼓励纳入地方课程与校本课程。

2. 地方实践：

(1) 海南省依托“国家中小学智慧教育平台应用试点”，出台《海南省推进国家中小学智慧教育平台深化应用行动计划》，提出到2025年实现平台全域深度应用，教师数字素养达标率超85%。

(2) 通过“城乡结对帮扶”“双师课堂”缩小区域差距，推进乡村信息技术教室建设，打造本土化AI教学场景。

二、研究目标与内容

（一）研究目标

本研究聚焦AIGC技术在小学信息科技课堂中的应用实践，具体目标包括：

1. 剖析AIGC技术在教学中的应用现状；

2. 探究其在增强认知效能、激活学习内驱力、支撑个性化学习路径中的作用机制；

3. 提出可落地的教学策略与实施方案。

（二）现状分析

1. 技术应用进展：

(1) 编程教学：教师利用AIGC工具快速生成编程案例，降低备课难度。

(2) 跨学科项目：设计“椰雕工艺与计算机设计”项目，融合传统文化与数字技术。

(3) 分层教学：400所实验校试点“AI学伴双师课堂”，通过作业数据分析实现精准教学。

(4) 教师培训：省级培训注重提升教师Prompt设计能力，强化技术伦理教育。

2. 现存问题：

(1) 资源不均衡：城乡硬件设施差异显著，农村教师AIGC应用能力较弱，与城市“AI双师”模式差距大。

(2) 内容准确性：AI生成内容偶发错误，可能误导教学。

(3) 学生依赖性：过度依赖AI抑制创造力。

(4) 教师能力短板：当前面临的关键问题是高阶应用能力显著不足，难以满足复杂需求，同时本土化案例库的建设进程迟缓，缺乏针对性实践素材。

(5) 平台互通性差：由于目前数据整合工作存在明显不足，各类教学相关数据未能有效汇聚与分析，严重影响教学决策的精准程度与科学性。

三、AIGC技术赋能教学的实践路径

当下，AIGC技术正全方位重塑小学信息科技课堂的全周期形态。它凭借强大能力，深入学情诊断环节精准把脉，融入人机协同授课过程高效助力，贯穿智能反馈阶段及时纠偏，全力构建起以认知发展为核心的高质量智慧教育生态。

（一）课前精准化设计：数据驱动的学情画像

1. 技术工具：依托AI智能分析系统生成可视化学情报告。

2. 案例：在“动画编程”课中，AI识别学生常见错误（如触发错误、循环错误），辅助教师设计分层教学任务：

(1) 基础层：用“当点击时”积木实现角色跳跃；

(2) 进阶层：用“重复直到”积木控制角色运动。

（二）课中互动化教学：人机协同提升参与度

1. 实时反馈：AI工具监测学生操作数据，动态调整任务难度。

2. 跨学科融合：

(1) 科学+信息科技：在“植物生长变化”单元中，结合EXCEL记录凤仙花高度数据，生成折线图并添加备注信息（如照片、叶片数量）。

(2) 建筑+信息科技：在《建高塔》课程中，教师可利用“谷歌地球”3D模型展示埃菲尔铁塔、广州塔等经典高塔结构，引导学生观察三角形框架与重心分布；在《用纸造一座桥》课程中，可呈现金门大桥、杭州湾跨海大桥的3D模型，分析桁架结构与承重原理，辅助学生优化纸桥设计。

（三）课后个性化辅导：智能资源推送与创作支持

1. 资源推荐：根据学情分析推送定制化学习材料（如编程教程、设计案例）。

2. 创作激励：AI能辅助生成丰富多样的创意素材，为教学注入新活力，有效激发学生编程与设计兴趣。像在“椰雕工艺”项目里，AI可提供传统纹样的数字化模板，学生能在此基础上大胆创新，设计出独具特色的椰雕作品，提升实践能力。

四、典型案例分析

（一）案例1：AI分层教学在编程课中的应用

1. 背景：某实验校四年级编程课，学生水平参差不齐。

2. 策略：

(1) 基础组：AI生成简单任务（如绘制正方形），巩固基础语法；

(2) 进阶组：AI提供复杂挑战（如设计交互游戏），培养逻辑能力。

3. 效果：通过引入智能化教学辅助系统，学生任务完成率显著提升达30%，同时教师备课所需时间大幅缩减40%，教学效率实现双向优化。

（二）案例2：跨学科项目“椰雕工艺与计算机设计”

1. 实施步骤：

(1) 阶段1：学生用Procreate软件绘制椰雕纹样，AI分析传统图案特征；

(2) 阶段2：结合Scratch编程，模拟椰雕雕刻过程；

(3) 阶段3：3D打印实物模型，对比数字设计与实物差异。

2. 成果：我校学生凭借出色的创意与扎实的实践，其作品荣获省级科技创新大奖，同时学生们对传统文化传承的意识也得到显著提升。

五、挑战与对策

（一）技术伦理与数据安全

1. 问题：AI生成内容可能包含偏见或错误信息。

2. 对策：为确保教学信息准确性与思想性，学校应构建严格的内容审核机制，要求教师对AI生成的教学内容进行二次核实与修正。同时，在课堂教学中注重加强学生批判性思维训练，引导其理性分析、辩证看待信息。

（二）教师能力提升

1. 问题：农村教师AIGC应用能力不足。

2. 对策：为提升教师专业素养，需开展精细化分级培训，精心设计“基础理论+进阶实践”的分层课程包，满足不同阶段教师需求；同时搭建城乡教师协作交流社区，鼓励教师上传教学案例，实现优质资源互通共享，促进共同成长。

（三）资源均衡配置

1. 问题：农村硬件设施匮乏。

2. 对策：政府高度重视乡村教育发展，持续加大资金投入力度，将优先为乡村学校配备先进的AI工具包，助力教学创新。同时，大力推广轻量化AI应用，像手机端学情分析这类便捷工具，让乡村教师能及时掌握学生情况，提升教学质量。

六、研究计划与预期成果

（一）研究阶段

本项目将分三个阶段系统推进海南省AIGC教育应用的探索与实践：

1. 第一阶段：文献调研与现状分析

我们将组建专业研究团队，通过文献分析法梳理国内外AIGC教育应用的前沿理论与实践成果。同时，选取海南省10所具有代表性的实验校开展实地调研，采用问卷调查、深度访谈、课堂观察等方式，全面掌握当前AIGC技术在学校教育中的实际应用水平、主要瓶颈及发展需求，形成详实的基线调研报告。

2. 第二阶段：教学资源开发与创新

基于前期调研成果，我们将重点开发三类示范性教学案例库：

(1) 编程教育类：设计基于AIGC的编程教学案例，培养学生计算思维与创新能力

(2) 跨学科整合类：开发融合多学科的AIGC应用案例，促进知识迁移与综合能力培养

(3) 个性化辅导类：构建智能辅导系统应用案例，实现差异化教学与精准辅导

每个案例库将包含教学设计方案、教学视频、学习资源包等完整材料。

3. 第三阶段：规模化验证与持续优化

在前期成果基础上，扩大至50所实验校进行实践验证。通过建立常态化的数据采集机制，运用学习分析技术追踪应用效果，定期组织教师研讨与专家论证，形成迭代优化的闭环机制。最终产出包括：AIGC教育应用实施指南、优秀案例集、教师培训课程等系列成果，为全省推广奠定坚实基础。

（二）预期成果

1. 形成《AIGC赋能小学信息科技教学指南》；

2. 构建本土化案例资源库（含20个典型课例）；

七、结语

AIGC技术凭借其强大的内容生成与智能交互能力，为小学信息科技教学开辟了全新的创新路径。它不仅能够丰富教学资源，还能以趣味化的方式激发学生的学习兴趣。然而，其应用绝非简单堆砌技术，必须深度兼顾技术优势与教育规律，确保教学目标的精准达成。本研究通过细致的现状剖析，开发典型教学案例，并不断优化应用策略，全力推动AI与学科教学的深度融合。展望未来，随着技术的持续进步，AIGC在教育领域的应用将愈发广泛，深度融入教学各环节，有力助力构建个性化、智能化的未来课堂，为教育信息化改革提供坚实且具价值的实践参考。