【一等奖小学信息科技AI赋能教学论文】基于生成式AI的小学高年级编程教学“双师模式”构建——以创意编程项目式学习为例

基于生成式AI的小学高年级编程教学“双师模式”构建

——以创意编程项目式学习为例

[摘要]生成式AI辅助下，小学高年级编程教学可获得更多资源、技术上的支持，有助于促进构建“双师模式”，并完善传统单一化的教学模式，丰富学生编程学习体验。以创意编程项目式学习为例，探讨生成式AI支持下，围绕小学高年级编程教学，构建“双师模式”的优势价值、具体框架和实践策略，以期能为增强小学高年级编程教学效果提供可参考的建议。

[关键词]生成式AI；创意编程教学；“双师模式”构建

信息化时代背景下，教师、家长、学生等群体普遍提高了对编程教学的重视程度。从功能视角分析，编程课程可在发展学生逻辑思维与创新意识的同时，提升学生的信息科技素养。然而，小学高年级学生尚处于直观化思维阶段，而编程课程内容较零散，呈现抽象化、复杂化特征，易使学生在理解与实践中遇到阻碍。在生成式AI支持下，为构建信息科技“双师模式”提供资源、技术等方面的支持，该模式能够结合教师与AI智能体优势，协同开展编程教学活动，能够在实现线上线下教学资源互补、增强课中互动的基础上，优化学生编程学习体验，带动学生提升编程能力。为此，聚焦生成式AI的应用，对接小学高年级编程教学，打造“双师模式”具有一定的实践意义。

生成式AI背景下的“双师模式”，特别指向一种线上线下融合教学方法，是配合人工智能技术与教师协同指导的育人模式。同时，该模式融合线上教学的便捷性和线下教学的互动性，为学生带来一种个性化、沉浸式的编程学习体验。具体来说，“双师模式”背景下的线上教学板块，可配合生成式AI，诊断学生学情，并为其提供个性化的编程学习路径。此外，“双师模式”中的AI智能体角色，可实时与学生开展互动答疑，在满足学生学习需求、及时解答学生疑问的同时，提升学生编程学习兴趣和效率。

线下教学板块可补充线上教学，即教师弥补线上教学的不足，为学生提供人文和情感关怀等。在“双师模式”的辅助下，学生能够获得精准的学习资源并参与更灵活的学习进程，帮助他们在攻破高年级编程课程学习难点的同时，在信息科技领域获得持续性的发展。

目标发挥一种引领作用，但“双师模式”下，仅由教师独立完成目标的设计，易使目标缺乏精准性和全面性。为此，可在教师与AI智能体协同下共建目标。首先，教师应结合生成式AI打造AI智能体角色，并围绕创意编程项目式学习内容、主旨等，设计调查问卷，了解学生对编程的掌握水平、对创意主题感兴趣的方向。如调查显示，学生对校园环境较熟悉，可打造“校园垃圾分类”创意编程项目式学习主题；如果学生对科学研究兴趣浓厚，可创建“虚拟科学实验室活动”项目式学习主题，并将编程内容融合到项目中，以此调动学生对创意编程项目的学习兴趣。其次，在明确创意编程项目式学习主题后，AI智能体应结合学生学情，形成分层且具有可操作性的目标体系。经过AI智能体整理的调查数据显示，学生之间具有差异化学习特点，如部分学生具有较强的创意表达能力，但缺乏编程逻辑思维；还有部分学生信息科技学习和实践能力较薄弱，但在以往学习和成长中形成跨学科学习经验和意识。对此，可在双师协同下，先以AI智能体生成系统的项目式学习目标，如“协同发展编程逻辑思维与创意表达能力，建立跨学科学习意识”等，再配合教师进行完善，确保目标能够兼顾不同层次学生的发展。

结合上述分析可知，传统以教师为主体的课堂，很难兼顾每名学生的发展需求，而项目式学习本身涉及的多个环节，使学生在学习实践中不免遇到诸多编程难点问题。为此，可从双师分工视角，明确教师与AI智能体角色身份与具体分工，在突出“双师模式”优势的同时，共促学生在编程学习领域的发展。具体而言：首先，教师扮演“引导者”的角色，引领学生经历项目式学习过程，奠定本课学习基础；其次，AI智能体须扮演“智能伙伴”的身份，为学生提供项目式学习帮助。项目的实践涵盖诸多任务、资源和方法，在以学生为主体的项目式学习中，易使学生出现思维混淆、迷失方向的情况。在此过程中，AI智能体，即生成式AI创建的教师角色，应为学生提供全方位的帮助和支持。此过程中的双师分工，能够从教育合力的视角，整合线上线下教学资源、技术与方法，提升项目学习的时效性，增强学生参与度和兴趣度，促进他们高效地开展编程学习活动，以此有效提升信息科技学习水平。

评价是考查教与学成果最有效的途径之一，也是构成完整的创意编程项目式学习的重要组成部分。为全面反馈学生学习成效，可基于生成式AI优势，搭建双轨评价机制，即构建“AI过程性评价+成果性评价”的模式。在实践中，AI智能体负责记录学生在项目学习中的表现，包括逻辑思维、创新能力等；教师则考查项目成果的有效性、完整性等，以此建立综合性评价体系。

创意编程项目式学习是一种以项目为依托，在突出学生主体地位，驱动学生经历项目实践、任务执行等环节的基础上，实现创意编程目的的学习方法。创意编程项目式学习涵盖多个流程，特别是在以生成式AI为基础，以构建“双师模式”为目标的课堂活动中。这需要研读教材内容，把握项目背景。

同时，从双师协同视角，共同构建系统的项目学习目标。

首先，从教材的视角分析，创意编程是小学生信息科技学习的重难点，分析学生学情可知，此部分内容较易使学生出现畏难心理，甚至产生排斥情绪。“校园安全卫士”创意编程项目式学习主题，聚焦学生熟悉的场景即校园，需要他们自主发现校园中存在的安全隐患，如走廊嬉戏打闹、楼梯间拥挤推搡、操场运动损伤等，以设计安全提示系统的形式，结合编程知识解决现实问题。此过程中，校园主题拉近学生与信息科技间的距离，减少学生对创意编程的陌生感，充分契合学生学情，也降低了创意编程项目式学习总体难度。

其次，从目标的层面来看，目标本身发挥引领作用，传统小学高年级编程教学更多地以教师为主体，目标的设定也大多围绕教材，常忽略学生的学习体验、感受和能力。加之教师的精力有限，较难兼顾每名学生的需求，导致学习目标的确定缺乏精准性和有效性。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》涵盖关于培养小学生信息科技核心素养的相关要求，提出应协同发展学生信息意识、计算思维、数字化学习与信息责任四个方面。核心素养视域下，基于“双师模式”确立了清晰的学习目标。在实践中，AI智能体与教师须协同设计关于“校园安全卫士”创意编程项目式学习主题的调查问卷，检验学生对校园安全风险点的了解情况，了解他们安全意识的形成水平、编程思维能力等。同时，综合多方要素，从以下方向确立项目式学习目标：第一，了解校园场景中常见安全风险点，涵盖走廊、操场和楼梯等场景；第二，结合编程知识，设计安全提示系统，并在系统中设置一个动画角色，为其他同学讲解校园安全知识；第三，提取线上线下辅助安全提示系统设计的资源、技术和方法，树立数字化学习思想意识；第四，培养以编程知识解决实际问题的思维方式，学会将信息技术应用于生活。上述四个目标对接小学生信息科技核心素养的培养目标，可帮助他们在项目实践中提升编程能力，同时突出了生成式AI功能，为构建“双师模式”奠定坚实基础。