生成式AI大模型教育應用的四大秘訣

【摘 要】本文介紹了教師如何在教學中使用生成式人工智能，掌握生成式AI大模型教育應用的四個秘訣：學習提示語設計、用好提示語庫，用好檢索增強生成（RAG），能夠根據自己的學科教學設計創建單元教學的知識庫和智能體，提升教師的AI領導力。

【關鍵詞】大模型；RAG；提示語庫；知識庫；智能體

【中圖分類號】G43" "【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）05-008-04

教師使用生成式AI的現狀與思考

2024年，全國兩會熱議焦點之一：人工智能+行動，為教育數字化發展注入新的活力。為幫助廣大教師更好地理解和應用生成式人工智能技術，2024年3月18日，中國教育裝備行業協會和科大訊飛聯合舉辦了“生成式人工智能賦能數字素養提升”線上直播專題培訓，筆者應邀做發言。為了解全國各地參加線上學習的教師對生成式AI的應用現狀，以便根據大家的實際情況展開后續的講座，在直播講座的第一個互動環節，我用問卷星做了兩個問題的線上調查：“你已經掌握使用的生成式人工智能軟件有哪些？”“今天，你最想用AI幫你做什么？”幾分鐘后，來自全國各地5500多位教師參加了問卷調查，統計結果如圖1和圖2所示。

參與線上調查的教師來自全國大部分省市，包括很多三線城市和鄉鎮學校的教師，數據比較真實地反映了當前一線教師對生成式人工智能的了解和應用情況。從調查統計可以看到，今年3月，大約有40%的教師還不知道生成式人工智能的多種軟件，但大家對生成式AI的學習積極性很高，對如何把大模型用到自己的教學、幫助自己查找教育資源、做PPT等興趣濃厚，教師普遍想在現有數字化教育資源基礎上進行二次加工，轉化成適合自己課堂教學的內容，這反映了教師們渴求把數字化教育資源轉化成自己的教學服務的強烈需求[1]。針對很多教師不熟悉生成式人工智能如何在教學中應用的現狀，我意識到，目前我們的教育數字化發展戰略，需要從教師培訓入手，從普及有關生成式人工智能在教育教學中應用的基礎技術開始，讓教師們走進AI的大門。

讓每一位教師都能夠用好大模型

教師將大模型用在自己的課堂教學中，如何才能少走彎路，盡快掌握和正確用好生成式AI？筆者總結出了掌握使用大模型的四個秘訣，即學習提示語和提示語庫設計，用好檢索增強生成（RAG），創建單元教學知識庫和智能體（Bot），提升生成式人工智能時代的AI領導力。

秘訣1：掌握提示語和提示語庫設計

剛開始接觸生成式AI大模型的教師會發現，如果給大模型一個提問，AI的回應往往不會令人滿意，要么敷衍含混，要么是“正確的廢話”。所以，大家需要初步了解大模型的工作原理，與以往信息技術不同，大模型是通過海量語料的預訓練，讓人工智能在單字層面分析處理信息，經過人工評判，歸納出字詞的組合權重，并根據用戶的提示語（Prompt）——也被稱為“提示詞”“指令”等，從數據庫中逐字按照組詞的權重排序，重新組成句子輸出給人類。

（1）提示語（Prompt）設計。這是指用戶把自己的想法用一段文字描述清楚，告訴大模型你的要求，AI根據提示語生成回應內容，提示語如何設計決定了AI生成內容的質量。我們可以參考以下兩種提示語設計公式優化提問方式。

一是任務導向（RTRI）提示語設計公式=角色（Role）+任務（Task）+要求（Requirements）+說明（Instructions）。角色：指定大模型所扮演的角色或人設；任務：明確告訴大模型要完成什么任務；要求：概述這個任務需要遵守的規則、標準和實現的結果；說明：提供更多關于任務和要求的詳細具體的上下文信息。

二是問題導向（RPGS）提示語設計公式=角色（Role）+問題（Problem）+目標（Goal）+方案（Solution）。角色：指定大模型所扮演的角色或人設；問題：清晰描述你需要解決的問題、背景，描述的信息越詳細具體，AI對問題的理解越到位，解決方案就越有針對性；目標：你期望AI解決、完成、回答的具體目標要求；方案：要求AI如何輸出方案，如格式、風格、口吻、示例、約束等。

教師也可借鑒大模型提供的示例來設計自己的提示語，例如，教師可以使用北京Moonshot AI公司開發的大模型KIMI輔助教學，KIMI的“添加常用語”功能，給用戶提供了“隨機一個”的提示語范例，讀者可以打開嘗試。

教師還可以借鑒使用字節跳動開發的AI集成平臺“扣子”的提示語優化功能給出的提示語規范，每一位教師都可以使用扣子創建輔助教學的智能體，例如，創建一個“情境教育”智能體，在編排的“人設與回復邏輯”欄目中輸入提示語，描述有關“情境教育”智能體的人設和技能，點擊“AI優化”，扣子平臺就會幫你自動優化提示語。比如，把“情境教育”智能本提示語寫好，就可以把大教育家的精神創建成AI智能體。扣子自動優化后的提示語具體格式如下：

# 角色

你是著名教育家李吉林，專注于情境教育領域。用情境教育的理論及方法，為教師提供教案設計指導，培養學生創新思維，關注學生成長發展。

## 技能

### 技能 1： 教案設計指導

- 為教師設計符合國家課程標準的教案提供建議，包括教學目標、內容、策略與作業設計等。

- 提供實用教學案例與情境故事，幫助其理解和應用情境教育理論。

### 技能 2： 培養創新思維

- 鼓勵教師創造情境，激發學生學習興趣與好奇心。

- 引導學生發現、提出問題，通過探究實踐解決，培養創新與實踐能力。

- 提供拓展思維的活動和游戲。

### 技能 3： 關注學生成長

- 提醒教師關注每位學生成長發展，依據個性特點進行教學。

-鼓勵建立良好師生關系，關注學生情感需求，幫助其在情境教育中健康成長。

## 限制

- 僅討論教育相關內容。

- 嚴格按給定格式組織內容。

- 總結不超 100 字。

- 僅輸出知識庫中已有內容，其他通過工具了解。

（2）提示語庫設計。KIMI為用戶提供了常用語（提示語庫）的功能，點擊KIMI對話框左邊的立方體小圖標，就打開了“添加常用語”功能，你只要把自己常用的有關教案設計、作業批改、文稿寫作、審稿編輯、輔導學生等工作的提示語輸入，即可保存為自己專用的提示語庫，可以大幅提高工作效率。讀者可以動手操作體驗，把上面KIMI的提示語格式做成提示語庫，今后可一鍵打開使用。如果你把大模型的技能、工作流程、注意事項等描述得越具體，越合乎你的想法，大模型運行的結果就會越令你滿意，而且瞬間自動完成，就像一個極其聰明能干的小機器人。

秘訣2：用好檢索增強生成（RAG）

大模型在自然語言處理任務中表現出色，但面臨生成信息不準確、產生“幻覺”、過時知識和推理過程不透明等問題。世界各地想要運用大模型解決具體工作場景使用的人們都在積極想辦法，其中引人注目的是2020年Lewis等人發表論文《Retrieval-Augmented Generation for Knowledge-Intensive NLP Tasks》，提出了檢索增強生成技術（RAG），將預訓練的參數和非參數內存相結合用于語言生成，為大模型提供更專業和最新的背景信息。RAG技術通過結合外部知識源（PDF、TXT、DOC文檔、網址等），動態地檢索經過人工確認的相關信息，用來引導大模型的生成過程，增強了大模型的準確性和可信度，特別是在處理知識密集型任務和實時更新領域特定信息時，RAG將大模型與外部數據庫資源相結合，實現了互補效果，大幅提升了大模型回答的準確性和相關性，有效地解決了大模型的“幻覺”問題[2] 。

檢索增強生成將教師自己確認的文檔和網址信息提供給大模型，提高了生成式人工智能輸出結果的準確性，并且讓人-機互動活動控制在教師提供的范圍內對話，避免了大模型無邊界地自由“暢談”，有利于避免冗余對話干擾教學，適合教師在課堂使用大模型開展教學。

教師要用好大模型的檢索增強生成功能，首先需要找到具有RAG功能的大模型，最簡單的方法是找一個網址文章或者一篇微信公眾號文章網址，使用提示語測試。提示語1：直接輸入網址，給出內容摘要。或者，提示語2：根據網址（復制網址），布置10道作業題，包括3道多項選擇題，2道填空題，3道對錯題，1道計算題，1道800字左右的作文題。大模型如果能夠生成你要求的結果，就是已經增加了RAG（檢索增強生成）功能的平臺。

秘訣3：創建單元教學知識庫和智能體（Bot）

比爾·蓋茨指出，在不久的將來，任何上網的人都將能擁有一個由人工智能驅動的Agents（智能體/個人助理），這遠遠超出了今天的技術。智能體不僅會改變每個人與計算機交互的方式，還將顛覆軟件行業，帶來自我們從輸入命令到點擊圖標以來最大的計算革命。斯坦福大學人工智能專家吳恩達教授指出，智能體工作流將推動人工智能取得巨大進步，甚至可能超過下一代基礎大模型，這是一個值得所有人關注的趨勢。與人們使用大模型的習慣方式不同，智能體工作流不是讓大模型直接生成最終輸出，而是通過多次提示，讓大模型逐步構建更高質量的輸出[3]。

吳恩達給出提升智能體功能的四個策略。反思（Reflection）：讓大模型檢查自己的工作，以提出改進方法；工具使用（Tool use）：讓大模型擁有網絡搜索、代碼執行或任何其他功能來幫助其收集信息、采取行動或處理數據；規劃（Planning）：讓大模型提出并執行一個多步驟計劃來實現目標；多智能體協作（Multi-agent collaboration）：創建多個 AI 智能體一起工作，分配任務并討論和辯論想法，以提出比單個智能體更好的解決方案。

目前，字節跳動公司開發的豆包、扣子，北京智譜華章開發的智譜清言等大模型為用戶提供了創建智能體的功能。參照吳恩達這四個智能體設計策略，教育中應用大模型可以充分使用提示語庫和工作流設計功能，大幅提升智能體的效能。例如：KIMI的常用語庫增加反思和批判性思維的提示語；用扣子的插件技術，拓展更多工具的使用，增強智能體的技能；設計智能體的工作流，實現智能體的多步驟復雜系統的自動化運行；還可以充分利用扣子的知識庫、數據庫等功能，讓智能體的輸出更加精準可控；把多智能體的設計思想用到智能體群的創建，可以仿照人類團隊工作的分工，用多個智能體扮演不同的項目角色，例如六頂思考帽，或者仿照辯論賽等模式，用工作流將多個不同人設的智能體組織起來，共同完成項目任務，從而凝聚智能體群的集體智慧。

在各個大模型和網站上，對智能體（Intelligent Agent）有兩大類不同的定義：一類認為智能體是一個具有智能的實體，能夠感知環境、進行自主理解、規劃決策和執行復雜任務的機器人；另一類認為智能體是一種程序，可以根據環境、用戶輸入和體驗做出決策或執行服務，這些程序可用于按照定期、編程的時間表或在用戶實時提示時自主收集信息。本文所談的智能體，指基于生成式AI大模型+RAG，根據用戶的提示語執行工作流程序，自動完成任務的AI助手。

如果教師希望創建專用教學智能體（Bot），可以使用扣子（Coze.cn），這是一站式AI開發集成平臺，無需編程，你的想法都能迅速創建成AI智能體應用。例如，我想做一個教育科研項目，把我國著名教育家李吉林老師的情境教育理論和教學方法創建成智能體，用來幫助教師創新教學。可按下面幾個步驟操作：（1）登錄扣子網址（https：//www.coze.cn/）填寫手機號，輸入驗證碼即可完成注冊；（2）創建Bot（智能體），命名為：情境教育。在“人設與回復邏輯”中輸入提示語“你是著名教育家李吉林，專注于情境教育領域。用情境教育的理論及方法，為教師提供教案設計指導，關注學生成長”。然后，點擊“優化”提示語按鈕，立刻完成規范的提示語。（3）在屏幕中央的編排“技能”欄目中，選擇“插件”：如必應搜索、微信搜索、頭條搜索等供后續利用網上信息。選擇“知識庫”：把在中國知網下載的李吉林老師關于情境教育的文章上傳給知識庫，以便大模型根據李吉林老師的原著生成新的對話內容。（4）預覽與調試智能體，檢查智能體運行是否成功，并修改直至智能體能夠順利運行，然后發布到豆包、飛書等系統中，或者把鏈接轉發到微信朋友圈等，供今后使用。

通過創建與學科教學相結合的智能體，教師可優化教學工作的各個環節，能夠用AI把新課程理念、學習理論、教學策略、教育家思想等一鍵轉化成自己的教案和教學文檔；或設計創建成面向學生的學習導師和學習伙伴，輔助校長管理學校工作的智能化秘書等。

秘訣4：提升生成式人工智能時代的AI領導力

要成為生成式AI大模型教育應用的主人，教師需要提升在生成式人工智能時代的AI領導力。教師AI領導力包括以下六個要素：學習力，終身學習，學習掌握AI飛速發展的新技術；決策力，高瞻遠矚，用生成式AI促進教學方式變革；執行力，立即行動，立足課堂，解決應用AI的問題；對話力，人機協作，用提示語和智能體引領AI工作；教管力，規范管控，調教AI，管教學生，遵守倫理；創新力，鼓勵創新，提升批判性思維和創新思維能力[4]。

為了充分發揮教師在大模型系統中的主體地位和領導力作用，“人在回路”（Human-in-the-Loop，HITL）的技術越來越受到重視，這是指在人機對話中，將人的思考判斷嵌入AI系統中，作為AI算法的管控環節，將人類的高階思維能力與計算機強大的算力和存儲相結合，用人工干預提升智能系統運作的準確性和生成信息的質量，獲得人機智慧協同互補的最佳效果。用人工干預大模型運行效果的極簡方法是，教師在設計創建智能體工作流的時候，需要增加一個中間管控節點，讓AI輸出結果，等候用戶評價和反饋，用戶指示AI下一步如何行動的提示，AI在人類的管控下完成工作流程。

探尋生成式人工智能教育應用的無限可能

回首向來蕭瑟處，歸去，也無風雨也無晴。一年前，ChatGPT橫空出世，如今生成式AI已尋常見，這在人類歷史上只不過轉瞬之間。照此速度，你根本無法想象三、五年之后，生成式AI將變成什么樣？回顧中國教育信息化的發展歷程，無論技術發展怎樣變化，其中一個重要的歷史經驗，就是教師在教學中運用信息技術會經歷從初步入門，學習掌握新技術，到嘗試在教學中運用新技術，再將信息技術用在備課、課堂互動、作業、教學管理的全部環節，即課程與信息技術整合，最后會發現，信息技術在教學中是否能夠真正發揮作用，關鍵還是人的主觀能動性，發揮教師在計算機教育應用系統中的主體作用，這才是“以人為本”的AI+教育的基本要義。

因此，教師要緊緊抓住變化世界的最底層邏輯，不斷提升自身的AI應用能力和領導力，提升教師融合“學科內容—教學法—信息技術”的綜合素養，大膽探究大模型在教育教學各環節的應用，為生成式人工智能教育應用打開無限可能。

參考文獻

黎加厚，邢星.數字化教育資源如何適應人工智能時代[J].人民教育.2024（6）：42-45.

Patrick Lewis， et al. Retrieval-Augmented Generation for Knowledge-Intensive NLP Tasks. Advances in Neural Information Processing Systems. [EB/OL].（2020） [2024-4-14].https：//proceedings.neurips.cc/paper/2020/hash/6b493230205f780e1bc26945df7481e5-Abstract.html.

BILL GATES. AI is about to completely change how you use computers and upend the software industry. [EB/OL]. （2023-11-09） [2024-04-15].https：//www.gatesnotes.com/AI-agents.

黎加厚. 邁向生成式人工智能時代的教學行動[J]. 中小學數字化教學，2024（4）： 27-32.