生成式人工智能+教育：學習者創新能力培養的課程模式研究

摘 要 當前，國家高度重視新一代人工智能在教學上的應用。文心一言是目前國內最熱門的生成式人工智能工具，如何運用文心一言培養學習者的創新能力并協助學習者輸出創新成果，是一個值得探討的問題。基于此，探討如何運用以文心一言為代表的生成式人工智能促進學習者創新思維的發展，以及生成式人工智能作為項目式學習的創新工具，如何在各環節支持學習者創新；以生成式人工智能為輔助工具，探討其如何協助創新型的項目化學習，并設計相關課程模式。

關鍵詞 智慧教學；生成式人工智能；文心一言；創新能

力；項目化課程

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）20-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.20.015

0 引言

近年來，“互聯網+”、大數據、新一代人工智能技術的高速發展和廣泛應用，給人們的生活方式和教育行業帶來翻天覆地的變化，數字教育、智慧教育、慕課和微課等新業態逐漸成為教育信息化改革的新支點[1]。2017年7月，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》呼吁，利用智能技術加快推動人才培養模式和教學方法改革，構建新型教育體系。2022年7月，科技部等六部門印發的《關于加快場景創新以人工智能高水平應用促進經濟高質量發展的指導意見》明確提出，在教育等領域持續挖掘人工智能應用場景機會。深入探索如何將生成式人工智能高水平應用有效納入我國教育場景，是對我國《新一代人工智能發展規劃》和教育部對人工智能教育頂層設計的積極響應[2]。

生成式人工智能旨在通過人工智能相關技術，自動化生成文本、圖像、視頻、音頻等多類型內容。近年來，隨著人工智能技術、算力水平與可獲取數據量的提升，生成式人工智能技術依托語言、圖像和多模態大模型，可以實現較好的內容生成效果[3]。在眾多的文字生成式人工智能中，文心一言

的表現無疑是國內較為出色的大語言模型，其在國內首次亮相以來，迅速引起廣泛的關注和熱烈的討論。文心一言依托的關鍵技術是深度學習和自然語言處理（NLP）和特征抽取語義轉換。它的工作流程是識別與理解指令、注意力機制信息檢索與篩

選、總結與歸納、反饋與表達，以及貫穿始終的學習進化[3]。

本文將深入探討生成式人工智能如何能夠在教育領域發揮其獨特的優勢，為學習者創新能力培養以及學習者在學習過程中的創新活動提供強大的支持，旨在推動生成式人工智能這一先進的人工智能技術有效納入我國的教育體系，從而助力我國教育行業的數字化轉型和新一代人工智能發展規劃的順利實施[2]。

1 生成式人工智能可以促進學習者發展

學習者的創新能力要求學習者在學習實踐過程中能夠獨立思考、發現問題、提出解決方案，并將解決方案不斷迭代，解決真實情境下的問題。這種創新能力分為創造性思維和創新技能兩個方面。

1.1 促進學習者創造性思維發展

學習者的創造性思維體現在學習者在學習和解決問題時能夠運用創造性的思維策略，進而孕育出別致且獨到的見解與解決方案。這樣的能力不僅要求學習者具備批判性思維、問題解決思維和信息處理思維，還需要他們具備良好的溝通、合作與組織能力。通過系統地培養和發展學習者的創造性思維，助力他們在未來的學業征途與職業生涯中更加從容地迎接挑戰，進而最大化地實現其個人潛能與價值。

創造性思維通常分為四個階段：準備、醞釀、豁朗和驗證。如圖1所示，以文本生成式人工智能文心一言為例，可以看到生成式人工智能如何在每個階段為學習者提供多方面的協助和支持。

1.1.1 可以激發學習者的內部動機

當學習者向文心一言提出問題時，他們可以通過連續不斷地提問引導自己進行探索和思考，這種搜索式問答本質上是一種主動建構知識的過程，有助于培養學習者的學習興趣和自主學習能力。

1.1.2 可以提供創造性思維的訓練和指導

通過與文心一言的對話，學習者可以接觸到一些創造性的思維方式和方法，如頭腦風暴、思維導圖等，并且可以向文心一言學習如何使用這些工具。這些工具可以幫助學習者培養批判性思維、邏輯思維和創造性思維等能力，從而提高他們的創新能力。

1.1.3 可以作為一種智能助手

文心一言能夠通過對話，作為學習者的學習智能助手，為學習者提供大量的信息和知識，從而為創造性思維提供豐富的素材。通過與文心一言的交互，學習者可以獲取各個領域的最新研究成果、行業動態和前沿技術，進而拓寬視野，激發創新與靈感的火花。與傳統搜索引擎相比，文心一言擁有強大的信息處理和匯總能力，能避免學習者在搜索過程中接收虛假信息和廣告，減少信息的冗余，提升學習效率。

1.1.4 可以作為一種智能學伴

文心一言具備強大的自然語言處理能力，可以理解和生成人類語言，為學習者鋪設一條與智能體順暢交流的便捷通途。以下文提出學習探究活動為例，學習者可以讓文心一言扮演一個學習伙伴的角色，嘗試向“伙伴”提出各種問題、觀點和想法，“伙伴”會根據自己的訓練數據和算法給出相應的回答與建議。這種基于同伴互動的學習范式有助于學習者發現問題、解決問題、激發靈感，培養發散性思維與輻合思維，進而培養創造性思維。

1.1.5 可以作為一種“虛擬專家”，對學習者的創新成果和表現進行檢驗與評價

通過與學習者進行自然語言交互，文心一言能夠準確地理解學習者的成果，并給出相應的評價和建議。學習者可以根據這些評價優化迭代解決方案，同時獲取各種觀點和見解，從而拓寬思維邊界。

1.2 增強學習者的創新技能

在人工智能時代，人的能力可以分為兩種類型，即獨立運用知識和技能的能力、與人工智能協同工作的能力。傳統的學術知識、技能掌握和獨立思考被視為成功的基礎，而與人工智能協同工作的能力則更加強調利用人工智能的優勢來提升個人的創新力、判斷力和問題解決能力[4]。教育學界的專家普遍認為：在人工智能時代，人工智能協同工作的能力變得愈發重要[5]。人類的智能與人工智能的結合已成為一種趨勢和必然選擇，教育體系需要逐步加強培養學習者在人工智能支持下的綜合能力，幫助學習者在學習實踐中更高效地解決問題[5]，也能在未來的職業生涯中更好地應對新技術帶來的工作方式的革新。作為一款功能強大的生成式人工智能工具，文心一言能夠在教學的各個環節協助教師開展創新型項目式學習的教學，并在各項學習任務中為學習者創新成果的輸出提供支持和幫助，支持學習者將創新思維轉化為具體的原型或解決方案，并輸出最優迭代策略，系統性增強學習者的創新技能。

1.2.1 協助創設項目式學習情境

項目式學習的情境創設是指通過設計具有實際意義和挑戰性的學習情境，設置難度適宜的學習任務，為學習者提供一個仿真的學習環境，以激發學習者的學習興趣和主動性。在此階段，文心一言能夠協助教師進行項目式學習的情境創設，教師只需輸入相應的提示詞（即prompt），文心一言便會提供詳盡的教學步驟設計，只需對輸出的教學設計進行調整和完善即可。

特別是文心一言具有出色的自然語言處理能力，能夠高度仿真地模擬現實中的真人對話，根據教師的角色設定，生成式人工智能可以與學習者進行角色扮演對話。例如，教師可以利用生成式人工智能創建一個智能客服角色或扮演一個真實用戶的角色，師生可以與生成式人工智能進行直接的文字交互。生成式人工智能會根據教師提前設定的角色特點，模仿真實情境中的語言交流，讓學習者體驗真實的工作場景和工作流程，鼓勵學習者在真實情境中發現問題、運用創新技能解決問題。

1.2.2 根據項目為學習者提供豐富的學習資源和資料

在信息爆炸的時代，學習者面臨海量的學習資料和信息，然而，并非所有的資料都是準確和可靠的。文心一言能夠根據輸入數據（或通過API調取接口與本地學習者畫像數據對接），分析項目化學習的需求以及學習者的知識與技能掌握程度，為學習者推薦合適的學習資源，幫助他們篩選出有價值的信息，從而更加高效地進行學習活動，避免在海量信息中迷失方向。同時，當學習者在項目式學習過程中遇到困難時，學習者可以隨時向文心一言提問，獲取及時的解答和指導。這種即時性的幫助可以讓學習者更快地理解和掌握知識，確保學習者始終處于適當的學習狀態。

1.2.3 作為記錄與評價的工具

教師可以利用智慧教室或智慧學習平臺來記錄學習者的學習軌跡和表現，通過使用文心一言，能夠制定更加有效的教學計劃和策略。此外，教師還可以對學習者進行創造性思維和創新技能的評估與反饋，輸出個性化的建議和改進方向。這樣有助于減輕教師的工作負擔，使他們有更多的時間和精力去關注學習者的個性化需求和發展；還能支持學習者在不失去支架的情況下，通過不斷地迭代和優化來提升創新成果的質量，幫助他們在實際操作中提升創新技能，培養解決復雜問題的能力。

2 生成式人工智能協助的項目化課程設計

在之前的分析中已經探討了如何利用生成式人工智能培養學習者創新思維，為學習者提供創新的工具，結合具體的教學實踐，設計一種基于生成式人工智能的教學方案，以期在智慧化的學習環境中，通過使用生成式人工智能工具，實施項目化教學設計（圖2）。

2.1 課前準備階段

在課前準備階段，教師要根據學習者的學習進度進行教學設計，本階段主要分為兩個步驟。

2.1.1 學習者畫像模型構建

在教學開始之前，教師可以調用智慧教學平臺中學習者的基本資料，包括學習者的基本信息、學習行為數據（如學習時間、學習內容偏好、學習方式）以及已開展課程與已掌握技能等通用能力信息，初步構建學習者畫像模型，為后續教學提供決策支持，有助于制定更科學的教學方案和培養計劃。

2.1.2 教學設計與教學目標制定

教學設計與教學目標制定是教學中至關重要的環節，直接關系到學習者的學習效果和教師的教學效果。利用生成式人工智能工具文心一言，可以快速檢索和匯總優秀的教學設計案例，為教師提供適合特定教學內容的項目式學習模式與設計思路。然而，教學目標不僅僅是對知識的簡單掌握，還包括對技能的培養、思維能力的提升、情感態度的改變等多個方面，而生成式人工智能工具在理解人類思維模式、情感態度成長方面還有所欠缺，所以生成的教學設計仍需要教師后續進行完善和補充。

2.2 教學實施階段

2.2.1 情境創設

在情境創設步驟中，教師可以讓文心一言扮演不同的角色，包括同事、智能客服和客戶。在此場景下，生成式人工智能將與學習者進行日常的工作交流，提供有關項目、任務和協作的建議。生成式人工智能或扮演“虛擬用戶”與學習者進行仿真的對話，模擬真實工作場景，學習者可以通過即時對話，了解“虛擬用戶”的需求和期望，并收集相關數據或信息。目前，有許多學者正在探索將生成式人工智能技術與元宇宙、數字人等新型視覺化技術相結合，旨在為學習者打造突破時間和空間限制的真實學習情境。

2.2.2 個性化學習任務發布

教師可以使用生成式人工智能的API接口從校園數據云中獲取學習者的資料和學情信息，利用人工智能分析學習者的實際學情，結合學情輸出個性化的教學任務和評估方案。生成式人工智能可以根據不同學習者的個性化需求，參考過去優秀項目化課程的學習任務，輸出適合本項目化課程的個性化任務設計。這些任務可以根據課程需求，涵蓋課堂討論、小組合作、個人研究等多種形式，以更好地貼合學習者的最近發展區。

2.2.3 數據動態分析與即時反饋

在各項學習活動開展過程中，生成式人工智能可以通過智慧學習環境設備所記錄的學習者的學習活動和知識掌握程度等數據，進行數據的動態分析與即時反饋，以便教師及時掌握學習者的學習狀態。同時，數據回傳至數據云，生成式人工智能能夠根據新數據及時調整學習任務與學習探究進度。然而，目前生成式人工智能的對話記憶有一定的長度限制，對長時課程的記錄與及時反饋有一定的限制，若后續ChatGPT對話記憶長度得到突破，將會為其在智慧課堂上帶來更廣泛的應用場景。

2.2.4 學習探究階段

在本階段，生成式人工智能可以為學習者提供多方面的協助和支持。生成式人工智能可以作為智能助手，提供大量整合的信息和知識，學習者可以相對簡單地獲取各個領域的最新研究成果、行業動態和前沿技術。生成式人工智能也可以作為智能學伴，以互動交流討論和對話式學習幫助學習者發現問題、解決問題，激發靈感。同時，生成式人工智能還可以作為“虛擬專家”，評價學習者的成果，并提供相應的反饋和指導，幫助學習者完善項目成果輸出。

2.3 項目結課階段

學習數據和評價的可視化呈現是現代教育中非常重要的一部分。利用人工智能的數據分析功能，可以結合已記錄的學習過程數據和教師評價、同伴評價，即時輸出可視化報告，能夠為學習者提供更全面、準確的學習情況反饋，幫助他們更好地了解自己的優勢和劣勢，并采取相應的學習策略和改進措施。這種可視化的呈現方式不僅可以方便學習者、家長和教師的溝通與交流，也可以為個性化教育提供有力的支持，協助教師更全面、客觀地了解每一位學習者，并提供針對性的指導，進而更有效地促進學習者的成長和發展。

3 結束語

近年來，生成式人工智能產業的興起為學習者提供了全新的學習方式。傳統課堂教學往往受到教學時間和教學空間的限制，而未來借助生成式人工智能技術參與的課堂教學將不再受到這些限制，學習者可以隨時隨地獲得個性化的學習支持。現在無論是課內還是課外，學習者都可以通過與生成式人工智能進行交流，用于解決學習中遇到的問題或者對知識點進行深入學習。這種即時動態交互式的學習方式不僅能提升學習效率，更為重要的是能更好地培養學習者的自主學習能力和問題解決的能力與技巧。

生成式人工智能在學習過程中的加入，無疑極大地拓寬了學習者的學術視野和探索領域。傳統教學活動常常受到既定課程框架與教學內容規劃的束縛，而涉及生成式人工智能的學習過程，則可以根據不同學習者的興趣點和知識需求，為他們提供廣泛且多樣的學習資源，幫助學習者構建更為完備的知識體系。這種個性化的學習方式可以有效地激發學習者的求知欲，培養多元思維能力，促進創新精神的發展。

同時，必須認識到生成式人工智能在教學中的應用可能給教師和學習者帶來的挑戰與問題。例如，學習者在學習活動中可能會由于過度依賴生成式人工智能，導致獨立思考和解決問題內驅力的退化，這反而會對學習者的創新能力、批判性思維的培養起到抑制作用。因此，在采納生成式人工智能以輔助學習實踐的范疇內，應更為積極地強化對學習者的導向作用，確保學習者在與生成式人工智能的學習互動中能夠保持正確的數字道德觀念與批判性思維能力。

4 參考文獻

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[2] 夏琪，程妙婷，薛翔鐘，等.從國際視野透視如何將ChatGPT有效納入教育：基于對72篇文獻的系統綜述[J].現代教育技術，2023，33（6）：26-33.

[3] 周玲，王烽.生成式人工智能的教育啟示：讓每個人成

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作者簡介：周心靈，浙江工業大學非全日制教育學碩士研究生，廣東郵電職業技術學院一級設備維護技術員。