【摘要】AI-TPACK理論是融合學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法和人工智能技術(shù)的新型教育理念。文章在TPACK的框架中加入人工智能技術(shù)，用來指導(dǎo)初中信息科技教學(xué)案例的設(shè)計，優(yōu)化信息科技教師的教學(xué)過程。將設(shè)計的教學(xué)案例應(yīng)用于中學(xué)教學(xué)實踐，通過對比實驗發(fā)現(xiàn)，基于AI-TPACK框架的教學(xué)不僅能夠提高教師的教學(xué)效果，而且能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和課堂參與度，可有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題能力。【關(guān)鍵詞】AI-TPACK信息科技教學(xué)案例教學(xué)實踐隨著信息技術(shù)和人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，初中信息技術(shù)教育的教學(xué)方法需要改進(jìn)、教學(xué)案例的設(shè)計需要更新。AI-TPACK（ArtificialIntelligence-TechnologicalPedagogicalContentKnowledge）將學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法、人工智能技術(shù)進(jìn)行有效整合，它強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)過程中整合人工智能技術(shù)賦能信息科技課程，構(gòu)建符合人工智能時代發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段，給學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)體驗，以更好地滿足學(xué)生的個性化需求，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，促使學(xué)生的學(xué)習(xí)順應(yīng)時代的發(fā)展，掌握應(yīng)有的知識和技能。一、AI-TPACK理論基礎(chǔ)AI-TPACK框架是在TPACK框架的基礎(chǔ)上整合了人工智能技術(shù)，是人工智能技術(shù)與教師教學(xué)活動的有機(jī)結(jié)合，其具體組成及含義如表1所示。在AI-TPACK框架下，通過AI智能感知掌握學(xué)生的真實學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，創(chuàng)新教師的知識體系，通過AI-TPK、AI-TCK設(shè)計真實、生動、有意義的教學(xué)案例，提供精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)服務(wù)，提升教學(xué)的個性化和精準(zhǔn)性。對中國知網(wǎng)中2020年至2024年篇名或關(guān)鍵詞與“AI-TPACK”相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索，共檢索到文獻(xiàn)13篇，總下載次數(shù)為19974次。國內(nèi)對于AI-TPACK的研究尚處于起步階段，相關(guān)研究主要集中于教師智能素養(yǎng)框架構(gòu)建［1］、提升策略［2］、師資培養(yǎng)［3］、專業(yè)發(fā)展［4］、理論框架構(gòu)建［5］等理論探討和初步應(yīng)用嘗試，缺乏系統(tǒng)的實證研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)。AI-TPACK視域下的教學(xué)案例設(shè)計對信息科技教師提出了更高的要求，教師需要不斷學(xué)習(xí)新知識、掌握新技能、運(yùn)用新方法，提升自身的智能素養(yǎng)和教學(xué)能力，將人工智能技術(shù)有效地運(yùn)用在教學(xué)中，推動教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。二、教學(xué)案例設(shè)計與實踐（一）研究對象分析本文以湖南省衡陽市某中學(xué)初一學(xué)生為研究對象，此次研究共包含六個班級，將他們分為A、B兩組，每組三個班級，兩組學(xué)生信息科技學(xué)習(xí)水平相當(dāng)，學(xué)習(xí)能力相差不大，思維能力差異不大。其中A組采用基于AI-TPACK框架設(shè)計的教學(xué)案例進(jìn)行授課，B組采用學(xué)校以往常用的教學(xué)模式。（二）研究工具本次研究將根據(jù)調(diào)查問卷來進(jìn)行實驗結(jié)果判定，對A、B組學(xué)生在實驗前后的相關(guān)表現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實驗前調(diào)查問卷的主要作用是對兩組學(xué)生的初始情況進(jìn)行摸底，同時將相關(guān)數(shù)據(jù)作為對照組數(shù)據(jù)，實驗后調(diào)查問卷相關(guān)數(shù)據(jù)作為實驗組數(shù)據(jù)。將實驗前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，由此得出AI-TPACK理論框架是否能對信息科技教學(xué)產(chǎn)生積極的影響。（三）教學(xué)案例1．教學(xué)設(shè)計思路本次教學(xué)活動基于“認(rèn)識計算機(jī)”這一教學(xué)內(nèi)容開展，活動內(nèi)容為了解計算機(jī)的發(fā)展史和認(rèn)識計算機(jī)的組成。教師先向?qū)W生講述計算機(jī)的發(fā)展史，對于各個階段的計算機(jī)的特點進(jìn)行總結(jié)歸納，讓學(xué)生了解計算機(jī)的發(fā)展史，然后教師從計算機(jī)的外觀到內(nèi)部組成、從硬件到軟件帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識計算機(jī)，最后向?qū)W生講解計算機(jī)的工作原理。本次教學(xué)活動涉及的學(xué)科內(nèi)容知識、技術(shù)教學(xué)內(nèi)容知識、學(xué)科教學(xué)知識、技術(shù)教學(xué)知識的總結(jié)如表2所示。對應(yīng)用人工智能技術(shù)的教學(xué)活動中的各項知識進(jìn)行總結(jié)如表3所示。2．教學(xué)反思教師根據(jù)學(xué)生在課堂上的反饋，收集到以下問題：學(xué)生對計算機(jī)的發(fā)展史不感興趣，但是對計算機(jī)的組成比較感興趣；學(xué)生對課本上的知識興趣不高，想要了解主機(jī)內(nèi)部的組成，如CPU、顯卡、內(nèi)存等知識。教師針對以上問題進(jìn)行課后教學(xué)反思，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，在滿足課程標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下對所教授的知識的占比進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步豐富學(xué)生感興趣的內(nèi)容，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于學(xué)生不感興趣的課本知識，教師可以在講授這部分內(nèi)容時多舉一些有趣的例子，用生動詼諧的語言提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對于學(xué)生感興趣的知識教師可以適當(dāng)拓展內(nèi)容，鼓勵學(xué)生進(jìn)行探究。三、教學(xué)數(shù)據(jù)分析（一）實驗前問卷分析該問卷主要調(diào)查內(nèi)容包括學(xué)生對計算機(jī)原理的了解程度、學(xué)生對信息科技課程的喜愛程度、學(xué)生對AI-TPACK的了解程度、學(xué)生對教學(xué)中運(yùn)用AI-TPACK的接受程度、影響學(xué)生學(xué)習(xí)信息科技課程的因素。本次調(diào)查共發(fā)放153份問卷，全部收回且均有效。具體問卷內(nèi)容分析如下：1．學(xué)生對計算機(jī)原理的了解程度關(guān)于對計算機(jī)原理的了解程度，選擇“不了解”的學(xué)生人數(shù)最多，達(dá)到40人，而選擇“清楚”和“了解”的學(xué)生人數(shù)相對較少，分別為18人和32人，有35個學(xué)生表示“聽說過”，還有28個學(xué)生表示“沒聽過”。這表明接受調(diào)查的學(xué)生對計算機(jī)原理普遍認(rèn)知不足，學(xué)生在日常生活中鮮有機(jī)會接觸到與計算機(jī)原理相關(guān)的知識。針對上述問題，教師在教學(xué)時可結(jié)合生動的實例和實踐操作，以更直觀和有趣的方式，助力學(xué)生更深入地理解和掌握計算機(jī)的基本原理。2．學(xué)生對信息科技課程的喜愛程度關(guān)于對信息科技課程的喜愛程度，選擇喜歡信息科技課程的學(xué)生占了大半，不喜歡的學(xué)生占少部分，約有四分之一的學(xué)生對信息科技課程持中立態(tài)度。這說明大部分學(xué)生對這門學(xué)科有著濃厚興趣并且保持較積極的態(tài)度。3．學(xué)生對AI-TPACK的了解程度大部分學(xué)生不了解AI-TPACK，這表明這一新興教育概念的普及還有待加強(qiáng)。少部分學(xué)生對AI-TPACK概念有所了解，這可能與他們之前的相關(guān)學(xué)習(xí)經(jīng)歷或是對新技術(shù)的特別關(guān)注有關(guān)。為了提升學(xué)生的信息素養(yǎng)和技術(shù)應(yīng)用能力，教師有必要在教學(xué)中加強(qiáng)對AI-TPACK等前沿科技知識的介紹和教學(xué)。4．學(xué)生對教學(xué)中運(yùn)用AI-TPACK的接受程度大部分學(xué)生對于新知識持積極接受態(tài)度，他們樂于探索未知，對新的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式保持開放心態(tài)。也有少部分學(xué)生表示難以接受或是需要更多時間來適應(yīng)新的學(xué)習(xí)方式。5．影響學(xué)生學(xué)習(xí)信息科技課程的因素影響學(xué)生學(xué)習(xí)信息科技課程的因素包括知識難度、教學(xué)資源、師資力量、學(xué)生興趣、學(xué)習(xí)動機(jī)等。這些因素在不同程度上影響學(xué)生學(xué)習(xí)信息科技課程的效果。值得注意的是，各個因素的影響程度有所差異，相較于其他因素，知識難度對學(xué)生學(xué)習(xí)信息科技課程的影響最為顯著。（二）實驗后問卷分析實施教學(xué)方案后，研究者發(fā)放問卷對實驗效果進(jìn)行調(diào)查，該問卷的調(diào)查內(nèi)容包括對信息科技課程的態(tài)度、課堂行為變化等方面。本次調(diào)查共發(fā)放100份問卷，全部收回且有效。具體問卷內(nèi)容分析如下：1．學(xué)生對信息科技課程的態(tài)度變化AI-TPACK這一融合學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法、人工智能技術(shù)的新概念，在一定程度上激發(fā)了學(xué)生對信息科技課程的興趣。引入AI-TPACK后，學(xué)生的聽課積極性顯著提升，這反映出學(xué)生對新興技術(shù)的好奇心和探索欲。更重要的是，AI-TPACK融入教學(xué)使得大部分學(xué)生在上課時更專心致志地聽講，而不是利用課堂時間去完成其他科目的學(xué)習(xí)任務(wù)。這種變化不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，而且為信息科技課程的教學(xué)帶來了活力和新的方向。2．學(xué)生在信息科技課堂的行為變化基于AI-TPACK設(shè)計的教學(xué)案例能夠讓學(xué)生更加輕松地跟隨教師的思維開展學(xué)習(xí)。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生課堂參與度顯著提高，并且能夠清楚地知道自己每節(jié)課所學(xué)的知識重點，從而加深對知識的理解和鞏固。此外，AI-TPACK教學(xué)案例中獨特的教學(xué)設(shè)計和互動性使教學(xué)效果得到顯著提升，學(xué)生得以在愉快的學(xué)習(xí)氛圍中掌握知識。（三）訪談分析為了了解學(xué)生在課堂上更加具體的學(xué)習(xí)細(xì)節(jié)，研究者在課后對學(xué)生進(jìn)行了訪談。本次訪談涉及四個問題，對象包括15個學(xué)生，每個問題及其具體回答情況如下：問題一是本節(jié)課的課題導(dǎo)入環(huán)節(jié)設(shè)計得如何？能夠吸引你的興趣讓你更有學(xué)習(xí)的動力嗎？10個學(xué)生表示課題導(dǎo)入環(huán)節(jié)的圖片有助于他們將注意力集中于課堂教學(xué)內(nèi)容，有助于提高他們的學(xué)習(xí)效率，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。3個學(xué)生表示課題導(dǎo)入環(huán)節(jié)進(jìn)行得太快，他們來不及接收所有信息就結(jié)束了。2個學(xué)生表示對課程內(nèi)容不感興趣，上課時沒有用心觀看。問題二是你們覺得課堂上通過播放視頻讓你們了解計算機(jī)的組成部分的教學(xué)形式如何？對于你們的學(xué)習(xí)有幫助嗎？13個學(xué)生表示視頻講解能讓他們在短時間內(nèi)形成一種瞬時記憶，通過將圖片、聲音與視頻結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生能夠更加深刻地理解知識。同時教學(xué)視頻中將CPU比作大腦、顯示屏比作眼睛等，能夠讓學(xué)生更簡單地理解知識。2個學(xué)生表示書本上的知識方便后續(xù)識記，而視頻中的內(nèi)容只能讓他們在課堂上記住，課后容易忘記。問題三是課堂上運(yùn)用AI-TPACK理論進(jìn)行知識講授，會讓你們有耳目一新的感覺嗎？能夠讓你們產(chǎn)生學(xué)習(xí)信息科技課程的興趣嗎？12個學(xué)生表示運(yùn)用新的技術(shù)來教學(xué)會讓他們感到新穎，有助于提高他們的學(xué)習(xí)興趣，但也有3個學(xué)生表示運(yùn)用新的技術(shù)來教學(xué)會讓他們感到陌生，有時跟不上教師的教學(xué)思路。問題四是你們希望老師在教授書本知識后，在有時間的情況下給你們講授一些關(guān)于計算機(jī)其他方面的知識嗎？14個學(xué)生表示想聽教師講解其他知識，1個學(xué)生表示希望教師能夠留一些時間讓他自主復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)知識。四、結(jié)語根據(jù)實驗前后的調(diào)查問卷數(shù)據(jù)和訪談信息可知，AI-TPACK在信息科