创建生成式课堂：教学智能体的开发和应用

生成式人工智能如火如荼发展的当下，重庆聚奎中学正在实施生成式人工智能支持下的生成式课堂创新实践，本刊前期发表了该校教师研究实践的相关文章，引起了广泛关注。本期，我们就生成式人工智能在教学中的技术实现方式和具体应用方向，采访了重庆聚奎中学张渝江老师，希望为教师们应用生成式人工智能开展教学的具体实践提供参考和借鉴。

张渝江

正高级教师，现任重庆聚奎中学教科主任，重庆市中小学信息技术名师乡村工作室主持人，渝西川南教育共同体高中信息技术名师工作室主持人；曾是国内翻转课堂课改发起人。现致力于生成式人工智能赋能课堂创新研究，并提出“生成式课堂”教学方式。

本刊编辑：贵校实施生成式人工智能支持下的生成式课堂创新实践的初衷是什么？

张渝江：生成式人工智能“掌握”了丰富的知识，且能通过自然语言与学生进行互动问答，解决学生个性化的学习问题。相比学生利用传统数字化教学资源开展学习，这种技术的优势在于，学生可以就不懂的知识问题不断地向人工智能追问，直至弄懂，就好像有位教师在身边一对一地辅导学生一样。

本刊编辑：人们在使用生成式人工智能时，发现其暴露出一些问题，比如生成的内容不准确等，如果将其用来辅导学生，您如何避免这些问题呢？

张渝江：这需要从生成式人工智能当前的应用趋势来分析和解释这个问题。“大模型即产品”是让用户直接与生成式人工智能通用大模型对话生成内容。但在实际使用中，常常会暴露出生成的内容存在幻觉、错误和偏见等问题。设计复杂的提示词来引导内容的生成，是减少这类问题出现的常用方法。不过，这会提高使用门槛，降低使用体验，因为普通使用者并不擅长设计提示词。

智能体被认为是解决上述问题的一种有效方案，它能够将通用生成式人工智能大模型的能力转化为具体、专业的应用，在特定领域内提供更加精准的服务。普通用户无需复杂提示词就能与大模型进行交互，获得高质量的内容，使用体验更加流畅。同时，智能体也限制了其他无关功能，避免出现被滥用的风险。“智能体即应用”需要专业人员在通用生成式人工智能大模型的基础上根据特定需求创建智能体应用工具，使得大模型的能力得到了定制和增强，这是生成式人工智能应用新理念。

总的来说，智能体具有以下几方面优势。一是知识增强，智能体能调用特定领域的信息来补充大模型知识的不足，使其生成的内容更加准确和专业，如增加大模型不具备的一些非公开的行业知识和经验。二是工具增强，智能体可以调用外部工具和服务来扩展其功能，如增加联网搜索、图文识别、绘画功能等。三是记忆增强，智能体能够存储使用者信息，如使用偏好、交互习惯和有关数据等，这样能为使用者提供更加个性化的服务。四是任务增强，智能体能整合多个大模型、多种工具来实现复杂任务的自动化完成，如把任务实施的每个步骤所需要用到的工具整合成自动化“工作流”，无需下达分步指令。五是交互增强，智能体能发布集成到使用者熟悉的各种聊天工具或工作平台中，使得使用者易于访问，并且能够与多个智能体协作交互。如使用者可在微信、飞书等平台与智能体对话，还可以把多个智能体放在聊天群中，不用切换窗口就能与多个智能体协作。

智能体为生成式人工智能在教学中的落地应用提供了解决思路。但在实践中教师把智能体交给学生使用时，也发现一些问题，如其生成的回答内容广而杂、不聚焦、不符合课程标准等；其回答学生问题的方式是直接给出答案，而不是一步一步引导学生自己找到解决办法。这显然不符合教学的规律和要求。因此，有必要重新思考用于教学的智能体设计和创建，使其像优秀教师那样按照教学要求，运用恰当的教学方法开展教学，帮助学生学习。为此，我们通过实践探索，开发出了“教学智能体”。这样的教学智能体与学生互动时，回答的内容不但准确，还符合教学要求；既不能让学生抄作业，也不能与学生闲聊。

本刊编辑：那么您是如何开发教学智能体的呢？

张渝江：首先，需要明白什么是教学智能体。教学智能体是在生成式人工智能大模型的基础上根据特定教学需求创建的智能工具，其本质是利用大模型对知识的理解和泛化能力，赋予其课程知识和教学能力，使其更好地适应特定的教学任务或场景，能够与学生进行交互，提供个性化的学习支持。

其次，要弄清楚教学智能体的功能特点。教学智能体被创建后，具备丰富的课程知识和教学资源，确保与学生互动时提供的信息既准确又详尽；具备专业教学技能和经验，能按照课程标准，从学习科学和学情出发，以最适合学生的方式进行教学；具备一对一交互能力，能够与每位学生进行一对一的实时交互，开展对学生个性化辅导；具备明确的使用界限，以确保功能专注于教学目的，避免生成与学习无关的内容或被用于非教育场景。这些特点能使教学智能体成为学生学习过程中的理想助手，并提供一个安全、专注且富有成效的学习环境。

最后，设计和创建教学智能体的目的是将通用生成式人工智能转变为一个经验丰富的教师，犹如将一个知识渊博的人培养成一位优秀的教师。尽管生成式人工智能拥有强大的能力，但要成为一个教学智能体，它还需要明晰教学要求和融合真实教师的经验。这样，教学智能体不仅拥有专业的课程知识，还具备了丰富的教学技能。设计和创建教学智能体的步骤如下。

一是设计教学智能体。教师可以参考以下内容来规划设计智能体。设计教学用途，教师应明确教学智能体用于教学的哪些方面，这样才能设计出实现对应教学任务的智能体。设计教学策略，教师应结构化地描述实现教学任务的方法和路径，清晰地让智能体知道“做什么、怎么做”。设计问答方式，教师应设计哪些问题直接回答，哪些问题需要引导学生自己思考得出答案。设计知识库，教师应把教学文档整理为结构化的知识库文档，以确保智能体明确课程内容。设计使用边界，教师应设置智能体功能限制，避免学生用来做与学习无关的事情。

二是创建教学智能体。教师可通过以下步骤把教学智能体的设计转化为具体功能。第一，名称和介绍，为需要创建的教学智能体起一个名称，名称最好与课程内容相关，让使用者通过名称知道智能体的用途。第二，设定描述，如定义角色是某某学科教师；任务目标是提供教学对象、教学内容、教学目标、教学重难点等；分步指令是指提供教学流程分步描述，每步流程的教学任务和教学策略；其他信息，如提供一些补充信息，并以幽默、风趣和激励的语气回答，禁止回答与本学科知识无关的话题。第三，功能设置，为智能体设置特定功能，包括开启联网搜索功能，确保智能体拥有最新知识；开启文生图功能，让智能体可视化呈现学生的理解；开启知识库功能，让智能体能读取教师上传的教学文档；开启语音功能，让智能体能模仿特定的教师声音。第四，反复调试，反复对智能体进行调试，测试其有没有达到预期功能。第五，分发方式，根据设备情况把智能体分发部署到相应的终端。

本刊编辑：如何在教学中使用教学智能体呢？

张渝江：教学智能体可以根据教学需求被设计定制为多种功能，使其更好地在不同教学任务或场景中发挥作用。但是，在不同的教学设备环境和时间下，不同的学科和课型如何落地使用教学智能体，还需要教师们不断地反思自己的教学任务和流程，在实践中探索教学智能体的使用方式，才能把教学智能体的功能与教学场景结合，恰当地发挥教学智能体的作用，以激活教和学来提升教学效果。

教学智能体可以在以下几种场景中得到很好的应用。一是一对一的终端环境下的应用场景。一对一终端环境指的是，每位学生都有随时可用的个人学习终端。教师可以把教学智能体部署并分发到学生学习终端上，每位学生都能通过自己的学习终端访问教学智能体，并进行一对一互动。这样，教学智能体的所有功能，学生都能便捷地使用到，能适用于各种教学任务。学生可以按照教师安排，利用教学智能体参与学习活动和完成学习任务，也可以主动与智能体对话来解决更多个性化学习问题。例如，可以作为个性化内容讲授、个性化答疑解惑、个性化作业批改和任务协同工具。

二是混合学习环境下的应用场景。混合学习环境是指学生不具备随时一对一使用学习终端环境，学生要在特定的时间或空间才能用到学习终端。比如，家校混合指的是学生回家后才能使用学习终端访问教学智能体。教室间混合，指的是学生平时在普通教室没有学习终端，只有到专用教室（如计算机教室、平板教室）才能使用学习终端访问教学智能体。教室内混合，指的是普通教室中按照几名学生配备一台终端的比例放置了部分学习终端，学生可以轮换使用或小组共用来访问教学智能体。家校混合学习应用场景：学生回家后使用学习终端（电脑、平板或手机）访问教学智能体，就像拥有了一个专属家教来辅导学生解决学习困难。教室间混合学习应用场景：学生在专门的时间到专用教室通过终端访问智能体，以解决前期学习留下的问题，或者与智能体协同完成项目式等复杂任务。教室内混合学习应用场景：学生小组共用教室里面的学习终端访问智能体，协同完成复杂学习任务，学生轮流与智能体一对一协同实现答疑解惑。

三是教室大屏应用场景。教室大屏环境指的就是通常的多媒体教学环境，教室中连接大屏幕的多媒体电脑是唯一的数字化教学设备，学生没有个人学习终端。将教学智能体部署分发到教室大屏也能发挥相应的作用。比如，下课时间，教学智能体作为教师的分身，帮助教师给学生答疑解惑。在课堂上，教学智能体帮助教师课堂讲授，回答预设之外的问题。

本刊编辑：学生与教学智能体一对一地交互，教师如何才能观察交互过程，对学情进行评价和分析呢？

张渝江：教师需要观察学生与智能体对话的内容，才能知道学生有没有在学习，学习到哪里了，学习的程度如何，以便对学习过程进行评价和对学情数据进行分析，为后续教学做好准备。但是，学生与智能体一对一的对话暂不支持让其他人看到。我们解决的方法是：把智能体发布到飞书群组，群组包括智能体、教师和一名学生。群组中这名学生通过“@”智能体进行交互，这样教师就可以看到对话内容，还能“@”智能体统计分析对话内容，快速掌握学情。学生在飞书群组使用智能体，无需注册多个生成式人工智能平台账号，也没有微信群、QQ群消息的干扰，还可避免学生在生成式人工智能平台访问教学智能体时，因被其他智能体吸引而分心。

本刊编辑：您认为教学智能体未来在教学中的应用前景如何？

张渝江：教学智能体作为生成式人工智能的教学应用路径已经逐渐明晰。面向未来，会有更多教学智能体被教师们设计和创建，以满足学生各种个性化的学习场景，成为教学必备工具，也会有更多教学智能体的应用场景被教师们在实践中探索出来，以满足更加复杂的教育需求，帮助学生个性化成长，让“因材施教”变成现实。