大语言模型时代教育提示语在语文教学中的应用
2024-09-14张悦侯文婷魏顺平
【摘 要】提示工程是一种通过设计、实验和优化输入提示语来引导模型生成高质量、准确和有针对性的输出的技术。在教育教学过程中,师生使用大语言模型,需要学习教育提示语的设计并结合教育教学场景开展应用,以更好发挥大语言模型的教育价值。教育提示语由参考信息、完成动作、达成目标和满足要求四个要素组成,可以从零样本提示、少样本提示、链式思考提示进行优化设计。本文以语文教学应用为例,针对学生和教师两类角色分别给出课前、课中以及课后三个环节的提示语设计要点,并提出积极利用提示语、科学设计提示语、理性使用提示语的建议。
【关键词】大语言模型;教育提示语;人机协同;语文教学
【中图分类号】G434 【文献标志码】A
【论文编号】1671-7384(2024)09-075-04
2024年3月,国务院政府工作报告提出“深化大数据、人工智能的研发应用,开展‘人工智能+’行动”[1]。教育部部长怀进鹏在十四届全国人大二次会议民生主题记者会上提出,把人工智能技术深入到教育教学和管理全过程、全环节,来研究它的有效性、适应性。作为第四次人工智能浪潮的代表性产品,大语言模型依托自然语言处理、机器学习等技术,使人工智能的产品应用进入大语言模型时代。在Open AI推出ChatGPT后,中文大语言模型相继推出,讯飞星火、文心一言、智谱AI、通义千问、360智脑等产品投入使用。大语言模型因其生成文本的流利度、连贯性,在教育领域掀起热潮。大语言模型为教育教学和管理提供了全过程支持,包括推动学习方式的革新、创新评价方式,实现教学过程的即时迭代和优化[2]。为实现上述功能,一个关键点在教育提示语的设计与编写。教育提示语扮演着重要的中介和调节角色,很大程度上影响着大语言模型教育教学应用的效果。本文聚焦大语言模型时代的提示工程,探索教育提示语设计技巧及其在语文教学中的应用,尝试为教师和学生给出教育提示语使用建议。
提示语的内涵及价值
1.提示语的概念特征
提示语(Prompt)作为用户与大语言模型交流的语言媒介,是用户向计算机程序或大语言模型提供的一组输入集或指令集[3]。人与大语言模型进行协同的基本流程为“输入提示语—等待响应—输出反馈”。在这一过程中,用户向大语言模型输入提示语,大语言模型基于训练的语料库进行响应,再组织语言针对提示语输出反馈。
2.教育提示语及教育应用
在数字教育背景下,提示工程有利于开发大语言模型的潜能,以智能技术促进教育的数字化转型。教育提示语工程将专注于教育领域提示语的开发和优化,融合人类思想编程与机器自然语言编程,针对大语言模型应执行的任务设计、实施、改进自然语言文本,进而引发预期准确响应的过程[4]。在这一过程中,教育提示语作为中介变量,可以调节师生应用大语言模型的效果。师生通过提示工程设计好的教育提示语,对大语言模型产生正向调节作用,从而提升师生教与学的质量。在人机协同的过程中,大语言模型基于教育提示语为学生提供步骤化的答疑解答,为教师提供循据的指导反馈,在回应问题、完成任务的过程中,充分发挥人与机器的各自优势[5]。
教育提示语的组成及技巧
1.教育提示语的要素
教育提示语由四个要素组成,包括参考信息、完成动作、达成目标和满足要求[6]。首先,教育提示语应该指出大语言模型根据哪些参考信息进行响应,为大语言模型明确任务检索的知识范围。教育提示语中的参考信息可以是特定的数据库、具体的学科知识,也可以是输入的材料内容。其次,教育提示语应指明大语言模型的完成动作和达成目标。此外,教育提示语可以规定大语言模型回答应满足的要求,指定内容与形式的规范输出。
2.教育提示语的设计
为设计出高质量的教育提示语,师生在了解提示语要素的基础上,也需要掌握一些提示技术。通过应用提示技术,师生能够提升大语言模型的响应效果,获得个性化、结构化和专业化的高效反馈。本文基于DAIR.AI的《提示工程指南》[7],并以语文学科为例,对零样本、少样本、链式思考三种提示技术进行介绍。
(1)零样本提示。零样本提示是用户不提供上下文和输入数据,直接向大语言模型发出指令的提示技术。大语言模型由于经过大量数据训练,能够对零样本任务进行响应。若没有可供示范的案例,师生便可以采取零样本提示的方法来设计提示语。例如,学生可以设计以下提示语:“我是一名初中生,请你作为一名有经验的初中语文老师,向我解释文言文虚词的意思。”在使用零样本提示时,师生可以通过调整指令,明确输出指示,来改善大语言模型对零样本提示语的回答。以上述的提示语为例,学生可以通过设定角色,并向其告知自己的学生身份,从而获得大语言模型互动性、专业性的反馈。
(2)少样本提示。少样本提示是指用户在提示语中进行上下文演示,以引导大语言模型实现更好响应的方法。师生利用少样本提示,能够向大语言模型进行案例演示,让大语言模型根据示例进行输出。师生可以采取少样本提示,设计如下提示语:“‘凌波’是指在水面轻盈行走的样子。一个使用‘凌波’这个词的句子的例子是‘月光下,那位舞者如凌波微步,在水面上留下了优雅的倒影’。‘墨香’指书卷或书画散发的香气,也用来形容文字或书画的韵味。一个使用‘墨香’这个词的句子的例子是?”在少样本提示中,师生向大语言模型展示样本案例,能够提高大语言模型响应的规范性和准确性。
(3)链式思考提示。链式思考(Chain-of-Thought)提示是用户向大语言模型展示思维链,让其按步骤处理复杂任务的方法。师生可以采取链式思考提示,并结合少样本提示,以使用大语言模型来处理复杂的推理任务。以语文教学为例,高中语文考试有一类语句补写的题目。该题让学生根据前后文意补充空缺句子,以考察学生的语言推理能力。针对这类复杂的语境题目,师生可以采取链式思考提示技术,设计提示语向大语言模型进行询问。例如,提示语采用链式思考提示,可以设计为:“在下面一段文字横线处补写恰当的语句,使整段文字语意完整连贯,内容贴切,逻辑严密。每处不超过15个字。”
近年来,老年人投资被骗的案例时有发生。所以,对老年人要进行金融、法律、投资知识的宣传普及,①__。要告诉老年人,高利润、低风险的投资是不存在的;②__,尤其是签订相关书面协议时;③__,必要时可委托律师对投资做出风险提示,以免上当受骗。
第①处,前面说“对老年人要进行金融、法律、投资知识的宣传普及”,此处应该是宣传普及的目的。第②处,前面是“要告诉老年人,高利润、低风险的投资是不存在的”,后文是“尤其是签订相关书面协议时”,此处应该是告诉老年人投资要提高风险意识。第③处,前面说“尤其是签订相关书面协议时”,推知此处是签订协议的做法。
在利用链式思考提示进行设计时,师生要注意向大语言模型提供清晰的思维链,或是连续的推理链。这能够让大语言模型按照逻辑关系进行响应,提高在复杂语境下解决任务的能力。
教育提示语在语文教学中的应用
1.学习者的提示语设计
(1)课前预习环节。在课前预习环节,学习者可以通过提示语拟定学习计划。为了避免学习者直接获得答案而产生思维惰性,教育提示语应着重于互动性的设计,让学习者在语言交流中逐步加深对知识的理解。学习者可以应用以下提示语,在课前完善自己的学习计划。“假如你是一名具备丰富专业知识且教学经验丰富的初中语文教师,你会对我提出的问题进行详细且专业的解答,注意你需要提供一些浅显易懂的示例帮助我进行理解。下面我提出的第一个问题是:在学习《春》前,我需要制定怎样的学习计划?”在该教育提示语中,学习者以“假如你是一名具备丰富专业知识且教学经验丰富的初中语文教师”对大语言模型的身份角色进行了设计,有利于获得大语言模型专业且详细的回答。同时,学习者以“你需要提供一些浅显易懂的示例”对内容回答进行了明确要求,这能够使大语言模型呈现案例以解释说明。在语言交流互动中,学习者通过提示语获得大语言模型专业化、个性化的反馈,在课前设计与完善自己的学习计划。
(2)课中学习环节。在课中学习环节,学习者可以通过提示语应用大语言模型的信息提取和整理功能,提升课堂知识的获取效率。课堂笔记是记录课上所学知识的重要形式,学习者可以借助大语言模型对课堂笔记内容进行优化。首先,学习者可以通过提示语,利用大语言模型对笔记内容的重点知识进行提取。学习者设计提示语,如“这是我的课堂笔记,请你为这份笔记提取重点知识”。其次,学习者可以通过提示语,应用大语言模型对课堂笔记进行可视化处理。学习者设计提示语,如“请你为我的课堂笔记,生成一个可视化的表格(或思维导图)”。通过以上提示语的设计,学习者能够发挥大语言模型对信息进行提取和整理的功能。在这一过程中,学习者对获取的知识进行深加工,通过梳理和应用所学知识能够提升高阶思维能力。
(3)课后反思环节。在课后反思环节,学习者可以从答疑解惑、总结梳理和练习检测等方面设计提示语,发挥大语言模型的教育应用价值。在答疑解惑方面,学习者的提示语可以设计为:“假如你是一名具备丰富专业知识且教学经验丰富的初中语文教师,你会对我提出的问题进行详细且专业的解答,注意你需要提供一些浅显易懂的示例帮助我进行理解。下面我提出的第一个问题是:比喻这一修辞有什么特征?”通过该提示语的设计,学习者还可以对大语言模型的回答进行追问。在互动交流的过程中,学习者可以将大语言模型作为智慧学伴,实现智能技术支持的自我导向学习。
2.教育者的提示语设计
(1)课前备课环节。在课前备课环节,教育者可以通过设计提示语,应用大语言模型提升教学设计的质量。首先,课文的背景材料和教学重点是语文教师的重要备课内容。为了高效备课,教师的提示语可以设计为:“假如你是初中语文教师,如果你要了解《次北固山下》这篇课文,请提供时代背景、作者的作品情况、文体知识、教学建议等相关内容,要求科学严谨,呈现结构清晰。”该提示语能够让大语言模型提供丰富的背景资料,节省语文教师的备课时间。其次,教师可以设计有关教学方法的提示语,提示语可以设计为“假如你是一名初中语文教师,请你为《春》的教学课堂,设计一些活动以调动学生的学习积极性”。让大语言模型成为教师进行头脑风暴的备课工具。通过教育提示语的设计与应用,教育者可以获得背景资料、确定教学重点、设计教学方法,发挥大语言模型的作用以提升备课质量。
(2)课中讲授环节。在课中讲授环节,如何创设真实的学习情境是语文教师的授课难点。《义务教育语文课程标准(2022年版)》在课程理念中指出“增强课程实施的情境和实践性,促进学习方式的变革”[8],强调了语文学习真实情境的构建。在初中语文的课堂教学中,教师可以设计提示语,通过大语言模型来实施课堂的情境创设。教师的提示语可以设计为:“假如你是一名初中语文教师,请为《济南的冬天》的课堂活动设计一个真实的学习活动,根据学习情境来明确教学主题和教学目标”。在课堂上,教师能够发挥智能技术的支持作用,实施具有新鲜感和吸引力的真实情境。这有利于教师调动课堂的活跃氛围,激发学生的好奇心、想象力和求知欲。
(3)课后评价环节。在课后评价环节,教育者可以从评价量表、作业批改等方面设计提示语,获得大语言模型的教学支持。评价量表能够科学衡量学生的学业表现,这是表现性评价的实施路径之一。语文教师可以设计提示语为“假如你是一名初中语文教师,请你围绕《济南的冬天》教学内容设计评价量表,并以表格的形式呈现,用来考察学生对本节课学习的掌握情况”。大语言模型根据课文内容生成学生的评价量表,能够减轻教师在教学评价方面的设计压力。此外,教育者还可以利用提示语,应用大语言模型对学生的作业进行评价。以语文作文批改为例,教师可以设计提示语为“假如你是一名初中语文老师,请为这篇作文从内容选择、篇章结构、语言表达和书面书写等方面进行总体评分,满分为100分,并为这篇作文写一段详细的评语”。通过提示语的设计,教师能够利用智能技术实现评价量表的设计、作文的及时批改和反馈,以减轻课后教学评价的工作压力。
教育提示语的使用建议
1.师生积极利用提示语
面对智能技术给教与学带来的变革,师生要顺应数字教育的发展趋势,在教育教学各环节中积极利用人工智能技术,将人工智能技术深入到教育教学和管理全过程、全环节,来研究它的有效性、适应性,让青年一代更加主动地学,让教师更加创造性地教[9]。师生应该不断优化提示语的设计,积极使用人工智能,发挥大语言模型的教育价值。一方面,教师积极运用教育提示语,不仅可以应用智能技术提升教学质量,减轻重复性的工作压力,还可以在智能技术的支持下创新教育模式,调动学生的学习积极性。另一方面,学生积极运用教育提示语,能够通过大语言模型及时地交流反馈,增强学习的主动性,也能够在运用知识的过程中促进高阶思维能力的发展。
2.师生科学设计提示语
师生应该掌握科学的提示语设计方法,提升大语言模型的响应效果,进而获得高效的回答反馈。提示语的设计是否科学合理,一定程度上会影响大语言模型的反馈效果。师生应学习提示语的基本构成并掌握相应设计技巧,以科学的方法对教育提示语进行设计。教育提示语包含参考信息、完成动作、达成目标和满足要求四个要素。在设计教育提示语时,师生可以采取零样本、少样本、链式思考等提示技术。通过科学地设计教育提示语,师生能够提升大语言模型的性能,获得高质量的回答以促进教与学效率的提升。
3.师生理性使用提示语
教育提示语虽然有提升教与学效率的优势,但也有助长师生思维惰性的缺点。师生应该理性使用教育提示语,不过分依赖大语言模型给出的答案。学生应该设计科学合理的提示语,遵循思维循序渐进的发展规律,在人机协同中实现学习能力的增长。作为人机协同教学的引领者,教师的智慧起着十分关键的作用。教师要在学生应用智能技术时,适时地给予指导与帮助。此外,师生在应用提示语的过程中,还要注意甄别大语言模型生成的幻觉。师生应该理性使用作为教学工具的大语言模型,对其反馈结果经批判性思考,再进行合理采纳。
结 语
在数字教育的背景下,随着大语言模型的教育价值得到关注和肯定,教育提示语的应用也将得到相应重视。作为大语言模型时代人机协同的语言媒介,教育提示语的设计与应用是以智能技术提升教与学的关键。教育提示语犹如一把双刃剑,好的提示语能够获得大语言模型的高效反馈,质量不高的提示语则使大语言模型产生低效回答。师生掌握教育提示语的组成方法和设计技巧,对发挥大语言模型的教育功能十分重要。师生要以积极、科学和理性的态度应用教育提示语,以智能技术实现精准个性、优化协同、思维创造的智慧教育。
注:本文系2024年度中国儿童中心儿童人工智能教育研究院研究项目“基于大语言模型的儿童语文作文评价研究”(课程编号:CNCCYJY2024008)、2023年度中央民族大学“一流本科课程”建设项目“人文社科领域大数据智能分析与应用”阶段性研究成果
参考文献
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