高中階段生成式人工智能體驗教學實踐探索

車鳳莉

從GPT到Sora，生成式人工智能正以前所未有的速度爆炸式發展，在各領域都驚呼它將全面改變人類認知的時候，信息科技教育應更積極、科學地去面對，保持對新科技的關注是這門學科的重要特點之一，本期解碼就讓我們嘗試探索生成式人工智能的應用教學。

摘要：本文基于人工智能課程綜合性、實踐性和發展性并重的特點，關注人工智能領域的最新動向和成果，并沿著“是什么—怎樣用—什么特征—如何看待”的主線，采用分組學習的組織形式，通過厘清概念、體驗生成式人工智能、總結歸納生成式人工智能的特征、思辨生成式人工智能的發展，以及課堂檢測和評價等教學活動，將人工智能素養的習得滲透到學習活動中。

關鍵詞：分組學習；生成式人工智能；大模型；教學案例

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2024）07-0028-04

當前，不斷更迭的人工智能技術對各行各業的影響越來越復雜且深遠，以生成式人工智能為代表的新一代人工智能改變著教育生態。引導學生主動適應人工智能加持下的教育環境和學習方式，積極謹慎地對待新型技術，培養學生的人工智能核心素養，已成為信息科技教師面臨的一項重要且緊迫的任務。本節課圍繞對生成式人工智能的一系列體驗活動，引領學生發現生成式之美、思索生成式的未來。

教學內容分析

《普通高中信息技術課程標準（2017版）》（以下簡稱“課標”）對必修教材人工智能部分的教學內容要求為“通過人工智能典型案例的剖析，了解智能信息處理的巨大進步和應用潛力，認識人工智能在信息社會中的重要作用”。本課依據課標內容要求，引導學生在運用生成式人工智能技術的過程中，探究新型人工智能技術的特征和基本工作流程，了解人工智能應用的多維影響，幫助學生樹立正確的人工智能發展觀和倫理觀。

學業要求分析

課標對必修教材人工智能部分的學業要求為“了解人工智能技術，認識人工智能在信息社會中的重要作用”。筆者將本課的學習要求分解為遞進的三個層次：在體驗中了解人工智能技術——在分組合作探究中發現和解決問題——在思辨中深化對人工智能作用及相關社會倫理的認識。

學習對象分析

高一學生有較強的理解和探究能力，他們已學習了互聯網、大數據、傳感技術、算法等人工智能相關知識，具備本課學習的認知基礎。學生雖對人工智能有濃厚的興趣，但部分學生的相關知識基礎較薄弱，且對新型人工智能技術了解有限，教學起點不宜過高，教師需要循序漸進加以引導。

核心素養目標

智能意識：通過對外星人與地球人之間交流方式的類比與遷移，理解生成式人工智能的概念和特點；在體驗生成式人工智能的過程中體會人工智能的核心價值，形成人工智能的合理觀念和分析判斷實際生活中的復雜問題的意識。

智能思維：通過分析生成式人工智能的工作機制和過程，理解生成式人工智能的原理，并能將人工智能解決問題的過程遷移到其他相關問題的解決中。

智能應用與創造：通過體驗生成式人工智能大模型，掌握新型人工智能的使用方法和使用技巧，學會合理選擇和應用人工智能應用系統，適應人機交融環境。

智能社會責任：通過探討生成式人工智能可能引發的社會問題，形成對新型人工智能積極的態度、理性判斷的思維和負責任行動的能力，自覺遵守智能法律法規和道德規范。

教學重難點

重點：運用生成式人工智能大模型解決問題。

難點：如何提高生成式人工智能的生成效果。

教學準備

①拍攝一段學生在校園里活動的視頻，利用生成式人工智能工具將視頻中的部分學生角色替換為人形機器人形象。②為學生注冊“訊飛星火大模型”賬號（需用手機號注冊）。③在ClassDojo社區設置班級信息、學生信息和學習小組信息，為記錄學生課堂表現做好準備。④通過問卷星制作課堂檢測試卷并發布。⑤提供一篇關于理想、信念的優秀作文范文。⑥制作微視頻、學習任務單等。

教學過程

環節一：情境導入——人形機器人驚現中學校園

問題情境：課前，教師在一體機上循環播放“中學校園里驚現人形機器人”的視頻。學生通過建筑物外觀、校服等能判斷出視頻場景取自自己所在學校，但不知機器人是從何而來的，從而引發學生探究的熱情。

引出課題：教師展示未經處理的、沒有機器人的原視頻，并告訴學生：用新型的人工智能技術對視頻進行處理，只需要幾分鐘就能從原視頻中自動捕捉學生的形體動作、生成人形機器人角色并替換原有的學生形象。目前，人工智能領域出現了很多新型技術，大大優化了用戶的使用體驗，本節課將帶領學生走近新型的人工智能技術。

設計意圖：通過播放機器人在熟悉的場景中與熟悉的同學親密互動的視頻，引出新型人工智能的學習主題，激發學生的好奇心，調動學生的學習積極性。

環節二：厘清基本概念——關于外星人交流的頭腦風暴

問題情境：可以從不同的維度劃分人工智能的類型。如果按其模型來劃分（人工智能是由模型支撐的），可以分為辨別式和生成式。

活動1：開展頭腦風暴，以小組為單位討論以下問題：①假如地球上突然出現了外星人，地球人與外星人彼此一無所知，雙方怎樣實現快速溝通？②假如外星人在地球上生活了一段時間后，已經能與地球人正常溝通，外星人可以通過什么方式向地球人介紹外星球？

活動小結：在問題①中，地球人和外星人通過肢體語言交流，一方做出肢體動作，另一方根據已有經驗辨別動作含義，并用肢體動作回應。這與辨別式人工智能的工作過程類似。辨別式人工智能（也稱判斷式人工智能）是一類對已有數據進行辨別、判斷“是不是”、區分“是這個還是那個”的傳統型人工智能，如人臉識別、自動駕駛、語音識別等。在問題②中，外星人可以通過語言、文字、繪畫等方式，生成地球上不曾存在的故事、文章、圖畫，這與生成式人工智能類似。生成式人工智能是一種新型人工智能，模仿人類的創造力和想象力，能自主生成對話、文本、圖像、視頻和音頻等多種形式的原創內容。

設計意圖：引導學生采用頭腦風暴、類比與遷移的方法，理解生成式人工智能與辨別式人工智能的概念，厘清兩者的區別，形成對生成式人工智能的初印象。

環節三：體驗生成式人工智能——“訊飛星火”點燃求知之火

問題情境：2022年11月，OpenAI公司發布ChatGPT，揭開了生成式人工智能指數級發展的大幕。生成式人工智能被稱為“人工智能發展的奇點”。下面，以網頁版“訊飛星火”大模型為例，來展示生成式人工智能的應用場景。

活動2：小組合作體驗“訊飛星火”，從下面三個選題中任選一題進行探究，并展示探究成果。

選題1：生成文字、虛擬人。

①讓訊飛星火根據下面材料寫一篇作文，并生成虛擬人朗讀所寫作文。（提示：在作文寫完后，在提示語框內輸入“生成虛擬人并朗讀以上作文”，即可召喚虛擬人）閱讀材料，根據要求寫作。

②讓訊飛星火把剛剛生成的作文與教師提供的范文進行比較，并給出評價意見。（提示：在提示語框內輸入“比較下面兩篇作文：第一篇……；第二篇……”等類似內容，即可讓訊飛星火進行比較，必要時可以用shift+enter換行）

選題2：生成音畫。

①學生提供基本情節，由訊飛星火創作一個至少包含5張圖片的有聲故事，并生成繪本，將其放入學生的繪本夾。（提示：從“助手中心”選擇“有聲繪本創作助手”，在提示語框內逐次輸入部分情節，每個提示語將分別生成一頁繪本）

②讓訊飛星火畫一個與繪本故事內容相關且造型獨特、外觀新穎的杯子（或椅子、書包、眼鏡等生活用品）。（提示：從“助手中心”選擇“繪畫大師”，在提示語框內詳細描述需求）

選題3：解決科學問題。

①用訊飛星火求解下面的物理問題，并運用所學的物理知識驗證訊飛星火的解答是否正確。（提示：在主界面的提示語框內直接輸入題目要求，或者調用“助手中心”的“物理小幫手”或“物理學習助手”等物理類助手）物理問題：從離地面500m處自由落下一個小球，初速度為0，不計空氣阻力，取g＝10 m/s2，求小球落到地面時的速度。

②用訊飛星火編寫Python程序解決下面的物理問題，并將生成的代碼復制到Python中調試運行。（提示：用“寫一個Python程序解決以下問題：……”等類似的提示語）物理問題：以離地面的高度h為變量，從離地面h米處自由落下的小球，初速度為0，不計空氣阻力，取g＝10m/s2，求小球落到地面時的速度。

活動小結：在完成選題3的過程中發現，訊飛星火在解決數學、物理等科學問題時可能出錯。生成式人工智能目前普遍擅長文學、藝術、設計，但解決科學問題的能力稍弱。

設計意圖：引導學生開展基于體驗的小組合作學習，了解生成式人工智能的功能特點，掌握生成式人工智能大模型的一般用法。

活動3：結合對訊飛星火的體驗經歷，小組合作解決問題：如何讓生成式大模型的生成結果更符合你的要求和預期？每個小組至少總結三條技巧。

活動小結：要讓生成結果更精準地契合用戶要求，需要注意以下幾點：提示語要明確、具體、詳細，不能過于籠統、含糊；用“假如你是一名……”的提示語給大模型定義一個角色身份，提供明確的語境；若對生成結果不滿意，可以修改提示語重新提問或對不滿意之處持續追問；根據應用場景和待解決的問題，選擇合適的“助手”“插件”；把生成結果導出到Word等編輯軟件中進一步修改，或對多個生成結果進行整合。

設計意圖：引導學生反思回顧體驗過程，增強歸納總結的意識和能力，實現從實踐到認識的躍升。

環節四：思辨生成式人工智能的發展——該加速還是剎車？

問題情境：生成式人工智能的快速發展在造福人類的同時，也帶來了新的社會問題和安全隱患。人機真假難辨，虛假信息泛濫，利用AI視頻生成、AI換臉等新型人工智能的詐騙層出不窮，與人工智能相關的爭議和爭端日益增多。

活動4：小組合作，討論以下問題并展示小組觀點。問題一：生成式人工智能是潘多拉的魔盒還是普羅米修斯的火種？你認為生成式人工智能該加速發展還是需要踩剎車？問題二：人工智能是否會產生自主意識并控制人類？

活動小結：生成式人工智能帶來了前所未有的信息安全風險，對生成式人工智能工具的風險管理仍處于早期階段。如果習慣了向生成式人工智能提問并接受它的答案，久而久之，人類賴以發展的質疑精神就會逐步退化。關于生成式人工智能該加速還是踩剎車的問題，各方觀點不統一，見解見仁見智。對生成式人工智能監測的結果顯示，風險目前是可控的，還未發現其有產生自我意識的跡象。但人類現在還不知道意識是如何產生的，而且生成式人工智能的進化和迭代是指數級的，目前無法斷然否定其產生自主意識的可能性。但有一點非常明確，人類需要保持高度的警覺，加強對生成式人工智能的潛在風險的研判和防范。

設計意圖：引導學生理性、冷靜地看待生成式人工智能，增強危機感和警惕性，形成對新型人工智能的理性認識，自覺承擔智能社會責任。

環節五：課堂檢測和評價——你學有所獲嗎？

活動5：生成式人工智能大模型的一般工作過程可以用循環結構的流程圖表達（如右圖）。學生在線完成課堂檢測，將序號填到流程圖的合適位置。

活動6：課堂評價。

學生自我評價：學生對照學習目標進行自我評價，并確定對未達成目標的跟進措施（如上表）。

教師評價：展示通過ClassDojo記錄的學生、學習小組積分，對學生的課堂表現進行評價。

環節六：課后拓展任務——參與大模型訓練，推動其進化

學生完成以下任務，推動大模型進化。拓展一：創建一個個性化的友伴角色，對其進行訓練，并分享給同學。拓展二：創建一個由自己的聲音生成的發音人，并將其設置為自己星火賬號的默認發音人。

教學反思

本節課引導學生通過體驗新型的人工智能工具，形成對人工智能更直觀、更豐滿、更具體的認知；引導學生對實踐經驗進行總結歸納，鍛煉從實踐到認識再從認識到實踐的能力，同時，本節課還有意識地采用分組學習培養學生的溝通和合作能力，采用多種形式的課堂評價，注重對目標達成度的檢驗，并啟發學生思考生成式人工智能的未來，培養學生的判斷精神，形成正確的人工智能發展觀和倫理觀。

參考文獻：

丁磊.生成式人工智能[M].北京：中信出版集團，2023：5-43.