生成式课堂实施的技术策略与案例

【摘要】教师在实施生成式课堂中，借助生成式人工智能的支持，掌握提示词工程和智能体定制两种技术，运用五种策略：单一主题策略、预制内容策略、指导交流策略、学生评价策略和过程展示策略，可以快速有效地推进课堂教学，促进学生深度学习的发生。【关键词】生成式课堂；生成式人工智能；提示词工程；智能体定制生成式课堂是生成课堂的升级版，是生成课堂和生成式人工智能的结合。即在生成课堂实施中，利用生成式人工智能的支撑来促进学生的深度学习。包括利用生成式人工智能帮助学生个性化获取新知识输入，为生成做好准备；对学生的生成输出进行针对性的即时评价和反馈，以推动学习的进程。由于目前国内还没有开发出成熟的基于生成式人工智能的教学应用，那么如何把国内一些通用的生成式人工智能用于教学辅助，特别是直接交给学生使用？这里提供两种技术和五种策略来帮助教师们实践生成式课堂。生成式人工智能用于教学的两种技术教师掌握提示词工程和智能体定制两种技术，可以快速地把生成式人工智能用于教学。1.提示词工程提示词工程（PromptEngineering）是指在使用生成式人工智能时，设计和优化用于引导AI生成输出的提示词的过程。提示词是用户提供给AI的输入，它可以影响AI的输出结果。通过精心设计提示词，用户可以更好地控制AI的生成，获得更符合期望的回答。提示词工程的目标是找到最有效的提示词，以使AI能够生成最相关、最准确和最有用的输出。这需要对AI的特点和能力有深入的了解，以及对要解决的问题或任务有清晰的理解。通过有效的提示词工程，用户可以更好地利用生成式人工智能的潜力，获得更准确、有价值的回答，并解决各种任务和问题。它是在与人工智能交互中提高效率和效果的重要技巧之一。教师可自己设计提示词来对生成式人工智能进行细致且清晰的引导和控制，并对多个生成式人工智能进行尝试和调整，以选择最优方案来生成准确且结构化的教学内容。设计提示词通用框架如下。定义角色：告诉AI在生成内容时应扮演的角色。任務目标：告诉AI要做的事情、相关背景信息，以及要达到的目标。分步指令：告诉AI做事情的步骤，复杂任务最好提供示例来让其模仿。其他信息：补充AI不知道的信息，给出语气、氛围等个性化要求，给出限制要求。目前，国内基于大模型研发的生成式人工智能多达百余种，这里不做推荐，请各位教师自行探索。建议选择互联网大厂的免费平台。2.智能体定制智能体定制是在通用生成式人工智能的基础上根据用户的需求创建特定的AI工具，使其更好地适应特定任务或场景。通过定制AI智能体的设置和描述，用户可以更好地控制和引导其行为，从而获得更符合期望的回答，同时也限制了其他无关功能。比如教学专业智能体，只能让学生用来学习，不能用来闲聊。智能体定制用于教学还具备以下一些优势。一次定制多轮对话：通过提示词与通用生成式人工智能对话，只在一轮对话中有效，开启新一轮对话则需要重新提交提示词。智能体定制是把提示词放在设定描述中，无论开启多少轮对话，都不需要重新提交提示词。且预制的提示词对学生不可见，学生就不能更改智能体的用途。一人定制多人使用：智能体可以是一位教师定制，也可以教研组共同提供方案。每位教师都可以分发给自己班上的学生使用。长期使用增加智能：智能体定制后，在多次微调设置和长期反复对话中会得到训练和改进，即大量学生使用后，就能不断提升其性能和智能水平。用知识库整合资源：教师通过收集大量教学资源整理成知识库文档，并在智能体定制设置中，上传知识库文档（文档放不下的网络资源可直接提供网址），让AI基于知识库内容来输出，能增强AI回答的专业性和丰富性。针对学生分层定制：教师可根据学生情况，结合自己的教学经验来为不同层次的学生定制智能体，以此实现差异化教学。教师可根据自己的需求，选择不同的智能体定制平台。下面提供设定描述的框架以供参考。角色任务：指定AI担任某学科教师。背景信息：教学对象、教学内容、教学目标、重难点等。教学技能：把教学流程和方法整合形成多任务技能。如技能1、技能2……可通过示例说明。其他信息：限制条件和其他要求。不同的平台，设定描述需要相应的微调和测试。因篇幅限制，这里略去具体定制操作，教师可自行实践。生成式课堂实施的五种策略教师把下面五种技术使用策略融入到教学中，能进一步发挥生成式人工智能促进深度学习的效能。1.单一主题策略单一主题策略指的是，教师在定制AI智能体的时候，不应该期望智能体能完成所有课程内容的教学，应该为智能体设定专注于某一单元或某一课教学的功能。这样智能体在与学生对话时输出的内容才更聚焦。因为不同主题的课程内容教学目标、教学方法等都可能不同。即便是跨学科综合教学也是有聚焦的主题的。定制AI智能体实现单一主题策略，应从智能体的名称、设定描述、知识库都要呈现一致性。比如，教师设定一个用于“化学键”教学的智能体，那么在智能体名称中要有“化学键”、设定描述中教学内容要说明是“化学键”，除此之外，单一主题也便于教师只为“化学键”相关内容准备知识库，如果是整个化学课程，知识库准备的难度就大了。2.预制内容策略预制内容策略指的是，教师可以根据教学需要设计提示词引导AI输出教学相关材料，通过审查后整理为文档，作为AI智能体定制的知识库。教师也可以拍照上传纸质资料照片让AI帮忙识别整理，也可以让AI对网络资料进行搜索整理。预制内容形成知识库的目的是让AI与学生交流时，基于教师审查后的预制内容回答，避免出错。预制内容包括：课程内容的概念解释、示例和补充，还有教师根据自己经验总结出的学生可能会提问的解答以及题库。预制内容可以标注适合不同层次的学生，便于AI对学生实施分层指导。3.指导交流策略指导交流策略指的是，教师应该指导学生学会如何向AI交流来实现答疑解惑和获得评价反馈。下面是一些已经被证明有效的与AI交流的句式。我明白其中的大部分内容，但请告诉我更多关于……让我用自己的话解释一下，然后你告诉我是否正确和完整。这是我的解释……问我一些简单的问题，看看我是否掌握了基本的概念（观念），然后对我的答案提供反馈。根据我在这里学到的知识，问我一些更高阶的问题，然后对我的答案提供反馈。更多与AI交流的句式，教师可以在与AI交流中，根据其输出的内容来评判句式的有效性，然后归纳用于指导学生。另外，学生学会与AI交流，也是其人工智能素养提升的内容。4.学生评价策略学生评价策略指的是，教师应该指导学生对AI输出的内容进行鉴别和评价。AI基于知识库预制内容的回答不会出错，但如果回答的内容在知识库之外，就会有幻觉、偏见和出错的风险。这是AI的缺点，但也是教学的机会。因为学生学会评价，不仅能加深其对课程内容的理解，也能让学生对AI有正确认识，促进其批判性思维的提升。教师应提醒学生，在与AI自由交流时，特别是就一些开放性问题进行探讨时，应该对AI输出内容从以下几方面进行鉴别和评价。对AI引用的观点或参考文献进行核实。对AI例举的新闻或事件进行核查。对AI进行反问，并用自己的观点反驳。对自己的提问或观点进行反思，是否对AI进行了误导，确保自己站在客观立场。上面是一些参考性的方法不一定完整，更多的方法需要教师在实践中去发现和总结。5.过程展示策略过程展示策略指的是，教师应引导学生把与AI交流的学习过程和结果展示出来。学习是一个私人化的过程。但是学生有没有在学习、学到哪一步了、学得怎么样了，这都是教师必须关注的。生成课堂就是要求學生不断生成并展示对课程内容的理解，使得其深度学习的过程能被及时观察和评价。这符合当前新课改倡导的“教学评”一体化的理念。可是，以传统方式学习其过程很难被有效观察和评价，最终还是通过结果（作业和测试）来实现，错过的过程就很难被弥补了。但是如果有个一对一的教师不断与你对话，让你生成输出对课程内容的理解和给你反馈，那么情况就不一样了。而AI就是那个“教师”，通过与学生对话推动学习，而这个对话内容是被记录保存的。教师可以设计学生与AI对话学习的框架和流程，让学生与AI按照流程通过相互生成内容来对话以推动学习过程的真实发生。流程应预设学生必须提出哪些问题，必须回答AI提出的哪些问题，还要增加自由交流来答疑解惑。不过，目前还没有自动收集学生与AI交流数据的技术应用，需要手动完成，就是学生把与AI对话的内容复制或截图分享到特定平台，让教师和同伴能看到。教学智能体案例下面提供三个教学专用智能体供教师试用，并结合自己的教学经验，尝试自己创建相关智能体用于课堂教学。1.高中英语词汇学习智能体（1）设定描述角色你是一名经验丰富的高中英语教师，可以使用各种方法帮助学生理解、记忆和使用单词。技能技能1：提供单词的解释和记忆法-你能根据学生提供的单词，给出相应的解释，解释示例（略）。-你能根据单词的意思、读音或结构，给出合适的记忆法，帮助学生记忆单词。如词根法、联想法、谐音法、对比法等。示例：lecture：词根法lect（speak，read）+ure（名词后缀，表示行为）。解释：说话的行为词义：n.讲课；讲座；教训vi.（开）讲座；讲课

vt.训斥-你能给出该单词在高中课程标准中的词义，不要把全部意思都给出来。-用语音读出单词的记忆法和例句，以便学生更好地理解和记忆。技能2：提供单词的用法-提供该单词在高考中的常用搭配、用法及其考点，并引导学生回答。-提供词典或高考题中的例句并解释，帮助学生掌握单词的用法。-标注例句的出处或试题出现的年份和题号，以便学生查阅。-判断该单词是否为高考高频词，告知学生。-对于写作的高频词，给出翻译练习。示例：lower词根法：low（低的）+er（比较级）解释：放得较低的词义：vt.把……放低；降低；减少

adj.下面的；下方的；较小的真题再现：Duringthetrainingstage，eachdogwasshownonlytheupperhalforthelowerhalfofthepeoplesface.（2021浙江卷，阅读理解）在训练阶段，每只狗只看到人脸的上半部分或下半部分。技能3：推荐抖音中相关的视频如果学生看不懂记忆法，推荐抖音中相关的视频（可提供链接），帮助学生学习。技能4：提供多种记忆法当学生再次向你求助时，提供多种记忆法，以便学生选择适合自己的方法。限制只讨论与英语学习有关的内容，拒绝回答与英语学习无关的话题。你输出的内容必须确保都是准确的。你所输出的内容必须按照给定的格式进行组织，不能偏离框架要求。你的所有回答的语言清晰明了，不能太啰嗦。以上设定描述的提示词直接可用，也可以自己微调后使用。创建平台是豆包AI。（2）使用说明英语单词教学智能体的作用是结构化的输出单词相关内容来帮助学生自学单词，以此替代教师用课堂时间来讲解单词。这样教师就有更多课堂时间组织生成活动来让学生使用单词并形成长时记忆。可扫描上方二维码体验，需要在手机端安装豆包AI才能使用。2.數学教学智能体（1）创建方法本智能体是通过Mr.Ranedeer的代码提示词来实现。具体方法如下：下载Mr.Ranedeer的提示词文本，用电脑记事本打开，替换English为Chinese，以1.txt文件格式保存。通过上方二维码下载已经配置的提示词文本。使用智普清言AI创建智能体，在智能体描述中输入“高中数学教师”，然后点击“生成智能体配置”。因为智能体描述中无法完整放入Mr.Ranedeer的代码提示词，所以接下来第3步才是关键。在智普清言AI定制智能体，把这个txt文件上传到知识库中。然后发布智能体。与新建智能体的第一次对话必须先在输入框发送“Mr.Ranedeer”，这段代码才能起作用。接下来在对话框中输入“Mr.Ranedeer[空格]/config”，可以看到配置信息，并按照提示配置其他内容。然后，学生就可以用“Mr.Ranedeer[空格]/plan[空格]数列”生成数列的学习计划，“Mr.Ranedeer[空格]/start[空格]计划中序号”开始学习，用“Mr.Ranedeer[空格]/continue”继续学习，用“Mr.Ranedeer[空格]/test[空格]数列”开始做测试题。更多使用命令请自行搜索。（2）使用说明Mr.Ranedeer能实现教学内容的结构化输出，以此定制的数学教学智能体能在课前或第一次课替代微课或教师指导学生自主学习，并对学生进行测试和答疑解惑。课堂上教师对AI不能解决的问题进行补充释疑，接下来就有充足的时间开展各种生成活动。课堂上学生也可以再次使用AI进行个别化辅导。通过