高中阶段生成式人工智能体验教学实践探索

车凤莉

从GPT到Sora，生成式人工智能正以前所未有的速度爆炸式发展，在各领域都惊呼它将全面改变人类认知的时候，信息科技教育应更积极、科学地去面对，保持对新科技的关注是这门学科的重要特点之一，本期解码就让我们尝试探索生成式人工智能的应用教学。

摘要：本文基于人工智能课程综合性、實践性和发展性并重的特点，关注人工智能领域的最新动向和成果，并沿着“是什么—怎样用—什么特征—如何看待”的主线，采用分组学习的组织形式，通过厘清概念、体验生成式人工智能、总结归纳生成式人工智能的特征、思辨生成式人工智能的发展，以及课堂检测和评价等教学活动，将人工智能素养的习得渗透到学习活动中。

关键词：分组学习；生成式人工智能；大模型；教学案例

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）07-0028-04

当前，不断更迭的人工智能技术对各行各业的影响越来越复杂且深远，以生成式人工智能为代表的新一代人工智能改变着教育生态。引导学生主动适应人工智能加持下的教育环境和学习方式，积极谨慎地对待新型技术，培养学生的人工智能核心素养，已成为信息科技教师面临的一项重要且紧迫的任务。本节课围绕对生成式人工智能的一系列体验活动，引领学生发现生成式之美、思索生成式的未来。

教学内容分析

《普通高中信息技术课程标准（2017版）》（以下简称“课标”）对必修教材人工智能部分的教学内容要求为“通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用”。本课依据课标内容要求，引导学生在运用生成式人工智能技术的过程中，探究新型人工智能技术的特征和基本工作流程，了解人工智能应用的多维影响，帮助学生树立正确的人工智能发展观和伦理观。

学业要求分析

课标对必修教材人工智能部分的学业要求为“了解人工智能技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用”。笔者将本课的学习要求分解为递进的三个层次：在体验中了解人工智能技术——在分组合作探究中发现和解决问题——在思辨中深化对人工智能作用及相关社会伦理的认识。

学习对象分析

高一学生有较强的理解和探究能力，他们已学习了互联网、大数据、传感技术、算法等人工智能相关知识，具备本课学习的认知基础。学生虽对人工智能有浓厚的兴趣，但部分学生的相关知识基础较薄弱，且对新型人工智能技术了解有限，教学起点不宜过高，教师需要循序渐进加以引导。

核心素养目标

智能意识：通过对外星人与地球人之间交流方式的类比与迁移，理解生成式人工智能的概念和特点；在体验生成式人工智能的过程中体会人工智能的核心价值，形成人工智能的合理观念和分析判断实际生活中的复杂问题的意识。

智能思维：通过分析生成式人工智能的工作机制和过程，理解生成式人工智能的原理，并能将人工智能解决问题的过程迁移到其他相关问题的解决中。

智能应用与创造：通过体验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，学会合理选择和应用人工智能应用系统，适应人机交融环境。

智能社会责任：通过探讨生成式人工智能可能引发的社会问题，形成对新型人工智能积极的态度、理性判断的思维和负责任行动的能力，自觉遵守智能法律法规和道德规范。

教学重难点

重点：运用生成式人工智能大模型解决问题。

难点：如何提高生成式人工智能的生成效果。

教学准备

①拍摄一段学生在校园里活动的视频，利用生成式人工智能工具将视频中的部分学生角色替换为人形机器人形象。②为学生注册“讯飞星火大模型”账号（需用手机号注册）。③在ClassDojo社区设置班级信息、学生信息和学习小组信息，为记录学生课堂表现做好准备。④通过问卷星制作课堂检测试卷并发布。⑤提供一篇关于理想、信念的优秀作文范文。⑥制作微视频、学习任务单等。

教学过程

环节一：情境导入——人形机器人惊现中学校园

问题情境：课前，教师在一体机上循环播放“中学校园里惊现人形机器人”的视频。学生通过建筑物外观、校服等能判断出视频场景取自自己所在学校，但不知机器人是从何而来的，从而引发学生探究的热情。

引出课题：教师展示未经处理的、没有机器人的原视频，并告诉学生：用新型的人工智能技术对视频进行处理，只需要几分钟就能从原视频中自动捕捉学生的形体动作、生成人形机器人角色并替换原有的学生形象。目前，人工智能领域出现了很多新型技术，大大优化了用户的使用体验，本节课将带领学生走近新型的人工智能技术。

设计意图：通过播放机器人在熟悉的场景中与熟悉的同学亲密互动的视频，引出新型人工智能的学习主题，激发学生的好奇心，调动学生的学习积极性。

环节二：厘清基本概念——关于外星人交流的头脑风暴

问题情境：可以从不同的维度划分人工智能的类型。如果按其模型来划分（人工智能是由模型支撑的），可以分为辨别式和生成式。

活动1：开展头脑风暴，以小组为单位讨论以下问题：①假如地球上突然出现了外星人，地球人与外星人彼此一无所知，双方怎样实现快速沟通？②假如外星人在地球上生活了一段时间后，已经能与地球人正常沟通，外星人可以通过什么方式向地球人介绍外星球？

活动小结：在问题①中，地球人和外星人通过肢体语言交流，一方做出肢体动作，另一方根据已有经验辨别动作含义，并用肢体动作回应。这与辨别式人工智能的工作过程类似。辨别式人工智能（也称判断式人工智能）是一类对已有数据进行辨别、判断“是不是”、区分“是这个还是那个”的传统型人工智能，如人脸识别、自动驾驶、语音识别等。在问题②中，外星人可以通过语言、文字、绘画等方式，生成地球上不曾存在的故事、文章、图画，这与生成式人工智能类似。生成式人工智能是一种新型人工智能，模仿人类的创造力和想象力，能自主生成对话、文本、图像、视频和音频等多种形式的原创内容。

设计意图：引导学生采用头脑风暴、类比与迁移的方法，理解生成式人工智能与辨别式人工智能的概念，厘清两者的区别，形成对生成式人工智能的初印象。

环节三：体验生成式人工智能——“讯飞星火”点燃求知之火

问题情境：2022年11月，OpenAI公司发布ChatGPT，揭开了生成式人工智能指数级发展的大幕。生成式人工智能被称为“人工智能发展的奇点”。下面，以网页版“讯飞星火”大模型为例，来展示生成式人工智能的应用场景。

活动2：小组合作体验“讯飞星火”，从下面三个选题中任选一题进行探究，并展示探究成果。

选题1：生成文字、虚拟人。

①让讯飞星火根据下面材料写一篇作文，并生成虚拟人朗读所写作文。（提示：在作文写完后，在提示语框内输入“生成虚拟人并朗读以上作文”，即可召唤虚拟人）阅读材料，根据要求写作。

②让讯飞星火把刚刚生成的作文与教师提供的范文进行比较，并给出评价意见。（提示：在提示语框内输入“比较下面两篇作文：第一篇……；第二篇……”等类似内容，即可让讯飞星火进行比较，必要时可以用shift+enter换行）

选题2：生成音画。

①学生提供基本情节，由讯飞星火创作一个至少包含5张图片的有声故事，并生成绘本，将其放入学生的绘本夹。（提示：从“助手中心”选择“有声绘本创作助手”，在提示語框内逐次输入部分情节，每个提示语将分别生成一页绘本）

②让讯飞星火画一个与绘本故事内容相关且造型独特、外观新颖的杯子（或椅子、书包、眼镜等生活用品）。（提示：从“助手中心”选择“绘画大师”，在提示语框内详细描述需求）

选题3：解决科学问题。

①用讯飞星火求解下面的物理问题，并运用所学的物理知识验证讯飞星火的解答是否正确。（提示：在主界面的提示语框内直接输入题目要求，或者调用“助手中心”的“物理小帮手”或“物理学习助手”等物理类助手）物理问题：从离地面500m处自由落下一个小球，初速度为0，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求小球落到地面时的速度。

②用讯飞星火编写Python程序解决下面的物理问题，并将生成的代码复制到Python中调试运行。（提示：用“写一个Python程序解决以下问题：……”等类似的提示语）物理问题：以离地面的高度h为变量，从离地面h米处自由落下的小球，初速度为0，不计空气阻力，取g＝10m/s2，求小球落到地面时的速度。

活动小结：在完成选题3的过程中发现，讯飞星火在解决数学、物理等科学问题时可能出错。生成式人工智能目前普遍擅长文学、艺术、设计，但解决科学问题的能力稍弱。

设计意图：引导学生开展基于体验的小组合作学习，了解生成式人工智能的功能特点，掌握生成式人工智能大模型的一般用法。

活动3：结合对讯飞星火的体验经历，小组合作解决问题：如何让生成式大模型的生成结果更符合你的要求和预期？每个小组至少总结三条技巧。

活动小结：要让生成结果更精准地契合用户要求，需要注意以下几点：提示语要明确、具体、详细，不能过于笼统、含糊；用“假如你是一名……”的提示语给大模型定义一个角色身份，提供明确的语境；若对生成结果不满意，可以修改提示语重新提问或对不满意之处持续追问；根据应用场景和待解决的问题，选择合适的“助手”“插件”；把生成结果导出到Word等编辑软件中进一步修改，或对多个生成结果进行整合。

设计意图：引导学生反思回顾体验过程，增强归纳总结的意识和能力，实现从实践到认识的跃升。

环节四：思辨生成式人工智能的发展——该加速还是刹车？

问题情境：生成式人工智能的快速发展在造福人类的同时，也带来了新的社会问题和安全隐患。人机真假难辨，虚假信息泛滥，利用AI视频生成、AI换脸等新型人工智能的诈骗层出不穷，与人工智能相关的争议和争端日益增多。

活动4：小组合作，讨论以下问题并展示小组观点。问题一：生成式人工智能是潘多拉的魔盒还是普罗米修斯的火种？你认为生成式人工智能该加速发展还是需要踩刹车？问题二：人工智能是否会产生自主意识并控制人类？

活动小结：生成式人工智能带来了前所未有的信息安全风险，对生成式人工智能工具的风险管理仍处于早期阶段。如果习惯了向生成式人工智能提问并接受它的答案，久而久之，人类赖以发展的质疑精神就会逐步退化。关于生成式人工智能该加速还是踩刹车的问题，各方观点不统一，见解见仁见智。对生成式人工智能监测的结果显示，风险目前是可控的，还未发现其有产生自我意识的迹象。但人类现在还不知道意识是如何产生的，而且生成式人工智能的进化和迭代是指数级的，目前无法断然否定其产生自主意识的可能性。但有一点非常明确，人类需要保持高度的警觉，加强对生成式人工智能的潜在风险的研判和防范。

设计意图：引导学生理性、冷静地看待生成式人工智能，增强危机感和警惕性，形成对新型人工智能的理性认识，自觉承担智能社会责任。

环节五：课堂检测和评价——你学有所获吗？

活动5：生成式人工智能大模型的一般工作过程可以用循环结构的流程图表达（如右图）。学生在线完成课堂检测，将序号填到流程图的合适位置。

活动6：课堂评价。

学生自我评价：学生对照学习目标进行自我评价，并确定对未达成目标的跟进措施（如上表）。

教师评价：展示通过ClassDojo记录的学生、学习小组积分，对学生的课堂表现进行评价。

环节六：课后拓展任务——参与大模型训练，推动其进化

学生完成以下任务，推动大模型进化。拓展一：创建一个个性化的友伴角色，对其进行训练，并分享给同学。拓展二：创建一个由自己的声音生成的发音人，并将其设置为自己星火账号的默认发音人。

教学反思

本节课引导学生通过体验新型的人工智能工具，形成对人工智能更直观、更丰满、更具体的认知；引导学生对实践经验进行总结归纳，锻炼从实践到认识再从认识到实践的能力，同时，本节课还有意识地采用分组学习培养学生的沟通和合作能力，采用多种形式的课堂评价，注重对目标达成度的检验，并启发学生思考生成式人工智能的未来，培养学生的判断精神，形成正确的人工智能发展观和伦理观。

参考文献：

丁磊.生成式人工智能[M].北京：中信出版集团，2023：5-43.