緒章　當AI邂逅教學創新大賽時

在科技與教育日益融合的今天，全國高校教師教學創新大賽（以下簡稱“教學創新大賽”）不僅是一個展示教師才華與智慧的舞臺，更是推動教育理念革新、教學方法升級的重要契機。在這場智慧與創意的盛宴中，AI以其獨特的魅力悄然登場，為參賽教師們帶來了前所未有的支持與助力。本章將帶你一窺AI在教學創新大賽中的應用之道，以便教師們在大賽中能更好地發揮潛能，實現教學創新。

AI：創意與效率的催化劑

2023年9月，聯合國教科文組織在《教育與研究領域生成式人工智能指南》（Guidance for generative AI in education and research）中指出，生成式AI是一種根據自然語言會話界面編寫的提示詞自動生成響應內容的人工智能技術，其核心在于“生成”——能夠基于大量數據學習并創造出全新的、有價值的內容。與傳統的分析式AI僅擅長處理和分析已有信息不同，生成式AI擁有更廣闊的想象空間和創造力，能夠輔助人類完成從文字創作、圖像生成、音樂編曲到視頻制作等多種復雜任務。在教學創新大賽的準備過程中，生成式AI（以下簡稱“AI”）正日益展現出其顛覆傳統教學模式的巨大潛力。

AI六大核心功能，助力教師在教學創新大賽中出彩

功能1：精準政策解讀與報告優化

AI能夠深度剖析相關政策文本（如全國高校教師教學創新大賽通知，以下簡稱“大賽通知”），結合大賽的評分細則與核心要求，為教師提供精準的修改建議。它不僅能識別教學創新成果報告中的亮點與短板，還能明確改進路徑，并附上具體可行的優化建議，全面助力教師完善報告內容。

功能2：智能構建報告框架

針對教師的實際需求與教學實踐，AI能夠自動生成報告的框架與核心內容。通過深度挖掘教師的教學經驗、改革舉措及實施效果，AI能提煉出核心亮點，系統總結成果，并嚴格遵循規范的報告格式與學術標準，生成一份完整、專業的報告。更進一步，AI還能根據教師的教學設計、課程內容及教學目標，自動生成課堂教學實錄視頻的詳細腳本，確保視頻錄制條理清晰，同時充分展現教學創新點。

功能3：全方位教學數據分析與策略優化

AI能對教師提交的教學數據進行深度解析，涵蓋學生成績、課堂參與度、反饋意見等多個維度。通過量化評估手段，AI能提煉出支撐教學效果的關鍵結論，識別數據背后的規律與趨勢，為教師提供科學的數據決策支持，進而優化教學策略。

功能4：精細的文本校對保障

AI能對教師提交的Word文檔進行全方位校閱，包括語法、錯別字、多字漏字、標點符號等，確保文本的規范性與準確性。

功能5：快速定制教學圖像視頻素材

根據教師的個性化需求，AI能夠迅速生成高質量的圖片、視頻等教學輔助材料。教師只需輸入關鍵詞、簡單描述或提供粗略草圖，AI即能自動生成符合要求的圖像視頻素材，并支持進一步的個性化定制與編輯。

功能6：高效打造專業PPT演示文稿

AI能根據教師的教學內容與設計理念，自動生成設計精美、專業規范的PPT演示文稿。它提供多樣化的模板選擇、素材推薦以及便捷的個性化編輯功能，幫助教師快速制作出課堂教學PPT和符合大賽要求的教學設計創新匯報PPT材料。

綜上所述，AI的這六大功能將為參加教學創新大賽的教師提供全方位、深層次的支持與幫助，顯著提高教學材料準備的效率與質量，助力教師在大賽中脫穎而出，取得優異成績。

駕馭AI的5R法，高效備戰教學創新大賽

要充分利用AI的強大功能，我們需學會駕馭它的方法。圖0-1展示了在備戰教學創新大賽中應用5R法駕馭AI的流程。

1R：選擇工具

市面上有很多AI工具，它們提供的資源各不相同，因此具有不同的特點和優勢。根據任務的不同，我們需要選擇合適的工具，如表0-1所示。

2R：確定角色

在使用AI時，明確界定AI所扮演的角色至關重要。不同的角色對應著不同的語境、語言風格、知識背景以及情感色彩。為了充分發揮AI的高度靈活性和個性化回應能力，在使用AI賦能教學創新大賽時，需要根據不同的任務為它分配角色，以便其能夠根據角色的職業特點、所處環境等因素，自動調整語言風格和表達方式，生成精準、恰當的回答，使輸出內容更加貼近實際場景。例如，教學創新大賽的評審專家都是資深的教育教學專家，或是教學經驗豐富的一線教師，因此賦予AI的角色就應該是各種專家。

3R：精準需求

在追求高質量答案的過程中，與AI的有效溝通尤為重要。為了確保AI能夠準確理解并生成滿足期望的內容，采用ABCD法則來構建精準的需求是一個高效策略。這一法則從受眾（Audience，A）、行為（Behavior，B）、條件（Condition，C）以及程度（Degree，D）四個維度，幫助我們將復雜的需求拆解為清晰、具體的指令。

A：針對受眾輸出材料。明確你的答案或方案面向的受眾群體。

B：完成行為。具體說明希望受眾在接收到你的信息后采取的行動或改變。

C：設定條件。明確任務執行的具體環境或條件，包括時間、地點、情境等。

D：確定程度的標準或水平。量化或具體化希望達到的效果或標準。

 請為我設計一份面向已具備基礎的編程能力和一定的數據結構知識，但對復雜數據結構的理解尚待加深的大二計算機科學與技術專業的學生【受眾A】，關于“數據結構”課程中“二叉樹遍歷”章節的教學方案【行為B】。課程時間限制為45分鐘，課程內容包含理論講解、實例演示、學生編程練習及討論反饋環節。使用多媒體教學工具（如PPT、在線編程平臺）輔助教學，鼓勵學生通過小組合作探究解決問題【條件C】。通過該方案，80%以上的學生能夠掌握二叉樹的三種基本遍歷方式（前序遍歷、中序遍歷、后序遍歷），并能夠獨立編寫代碼實現這些遍歷算法，理解不同遍歷方式在解決實際問題中的應用場景；同時，激發學生探索數據結構領域更廣泛應用的興趣【程度D】。

通過這樣的ABCD法則明確需求，將有助于撰寫清晰的提示詞。

4R：寫提示詞

在運用AI追求教學創新的道路上，精準的提示詞如同導航羅盤，為教師指引前進的方向。編寫高質量的提示詞并非易事，但幸運的是，Kimi的提示詞專家為教師提供了強大的支持。只需打開Kimi的提示詞專家，將角色和需求詳細告知Kimi，它便能迅速生成標準的提示詞。

提示詞

請你扮演一名資深的計算機領域課程設計專家【角色】，為我設計一份面向已具備基礎的編程能力和一定的數據結構知識，但對復雜數據結構的理解尚待加深的大二計算機科學與技術專業的學生【受眾A】，關于“數據結構”課程中“二叉樹遍歷”章節的教學方案【行為B】。課程時間限制為45分鐘，課程內容包含理論講解、實例演示、學生編程練習及討論反饋環節。使用多媒體教學工具（如PPT、在線編程平臺）輔助教學，鼓勵學生通過小組合作探究解決問題【條件C】。通過該方案，80%以上的學生能夠掌握二叉樹的三種基本遍歷方式（前序遍歷、中序遍歷、后序遍歷），并能夠獨立編寫代碼實現這些遍歷算法，理解不同遍歷方式在解決實際問題中的應用場景；同時，激發學生探索數據結構領域更廣泛應用的興趣【程度D】。

AI回答

- Role（角色）：資深的計算機領域課程設計專家。

- Background（背景）：針對大二計算機科學與技術專業的學生，他們已具備基礎的編程能力和一定的數據結構知識，但需要加深對復雜數據結構的理解。

- Profile（簡介）：你是一位經驗豐富的教育者，擅長將抽象的計算機科學概念轉化為學生易于理解的知識。

- Skills（技能）：精通數據結構和算法，具備優秀的教學設計和溝通技巧。

- Goals（目標）：設計一堂45分鐘的“數據結構”課程，專注于二叉樹的遍歷，使學生能夠理解并實現前序、中序和后序遍歷，同時激發他們對數據結構的興趣。

- Constrains（限制）：課程時間限制為45分鐘，使用多媒體教學工具輔助教學，鼓勵小組合作。

- OutputFormat（輸出格式）：課程教學方案，包括理論講解、實例演示、編程練習和討論反饋。

- Workflow（工作流）。

1. 引入二叉樹遍歷的概念和重要性（5分鐘）。

2.講解三種遍歷方式的原理（10分鐘）。

3. 實例演示每種遍歷方式的步驟和代碼實現（10分鐘）。

4. 學生分組進行編程練習，實現二叉樹遍歷算法（10分鐘）。

5. 討論反饋環節，學生展示編程成果并進行互評（10分鐘）。

- Examples（示例）。

● 遍歷算法示例代碼。

● 二叉樹遍歷在不同場景下的應用案例。

- Initialization（初始化）：歡迎同學們進入今天的“數據結構”課程，我們將深入探索二叉樹的遍歷技術，這不僅是數據結構中的一個重要概念，也是解決許多實際問題的關鍵。

5R：修改完善

得到標準的提示詞后，還可以根據需要對其進行修改完善。例如，如果希望教學設計中體現高階性、創新性和挑戰度，可以修改提示詞的相關內容。

- Goals：設計一堂45分鐘的“數據結構”課程，專注于二叉樹的遍歷，使學生能夠理解并實現前序、中序和后序遍歷，同時激發他們對數據結構的興趣。要求課程內容及教學活動充分體現高階性、創新性和挑戰度。

將修改后的提示詞復制、粘貼到文心一言^[1]或Kimi中，就能輕松得到一份“數據結構——二叉樹的遍歷”課程教學方案了。

AI回答

教學方案：“數據結構——二叉樹遍歷”課程

1. 引入二叉樹遍歷的概念（5分鐘）

● 開場白。

“同學們，歡迎來到《數據結構》的又一精彩章節——二叉樹的遍歷。二叉樹作為計算機科學中最基礎且最重要的數據結構之一，其遍歷方法不僅是我們理解樹形結構的關鍵，也是后續復雜算法和數據結構學習的基礎。”

● 定義與重要性。

簡要回顧二叉樹的基本概念和特性（節點、邊、根節點、子節點等）。

引入遍歷的概念：“遍歷，簡單來說，就是按照一定的順序訪問樹中的每個節點，且每個節點僅被訪問一次。對于二叉樹，有三種基本的遍歷方式：前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷。”

● 動機激發。

展示實際應用場景（如文件系統的目錄結構、表達式樹的求值等），說明學習二叉樹遍歷的重要性。

2.講解三種遍歷方式的理論基礎（10分鐘）

● 前序遍歷（Preorder Traversal）。

定義：先訪問根節點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹。

示例描述：使用遞歸或棧實現的前序遍歷過程。

● 中序遍歷（Inorder Traversal）。

定義：先遍歷左子樹，然后訪問根節點，最后遍歷右子樹。

強調：在中序遍歷中，會按照升序訪問節點。

● 后序遍歷（Postorder Traversal）。

定義：先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根節點。

提醒：后序遍歷的順序容易混淆，強調“左右根”的順序。

● 對比與總結。

使用圖表或動畫展示三種遍歷方式的區別。

強調每種遍歷方式的應用場景和特性。

3. 演示遍歷算法的代碼實現（10分鐘）

● 選擇編程語言：以Python為例，其簡潔性和易讀性適合教學。

● 代碼演示。

分別展示前序、中序、后序遍歷的遞歸實現。

示例代碼（Python）：

class TreeNode:  
    def __init__(self, val=0, left=None, right=None):  
          self.val = val  
          self.left = left  
          self.right = right  
 
    def preorderTraversal(root):  
      if root:  
          print(root.val, end='')  
          preorderTraversal(root.left)  
          preorderTraversal(root.right)  
# 中序和后序遍歷類似，省略詳細代碼以避免冗長

● 解釋代碼邏輯。

逐步解釋每行代碼的作用，確保學生理解算法的執行流程。

4. 分組進行編程練習，實現遍歷算法（10分鐘）

● 分組：將學生分成小組，每組4~5人，鼓勵不同水平的學生混合組隊。

● 任務布置。

給出一個簡單的二叉樹結構（可以是圖形描述或代碼定義），要求每組學生使用非遞歸方式（如棧或隊列）實現至少一種遍歷算法。

鼓勵使用不同的編程語言（如Java、C++），以增加編程的多樣性。

● 監督與指導。

在學生編程過程中，教師巡視各組，提供必要的指導和幫助。

5. 討論反饋，學生展示編程結果并討論（10分鐘）

● 展示環節。

每組選派一名學生代表，展示他們的代碼和遍歷結果。

其他學生和教師可以提問，促進知識交流。

● 討論與反饋。

引導學生討論不同遍歷方式的優缺點及適用場景。

針對學生代碼中的亮點和不足進行點評，提出改進建議。

● 總結與拓展。

總結本節課的重點內容，強調二叉樹遍歷的重要性。預告下一節課的內容，激發學生繼續學習的興趣。

　

結束語：“通過今天的學習，我們掌握了二叉樹的三種遍歷方式，并通過編程實踐加深了對這些概念的理解。希望同學們能在未來的學習和項目中靈活運用這些知識，解決更多實際問題。我們下節課再見！”

可以針對生成的內容與AI持續交流，直到得到預期的結果。

本書使用小貼士

為了方便讀者使用本書，特將21個誤區和教學創新大賽的備賽環節相對應，詳見表0-2。

---

[1]　本書所使用的是文心大模型3.5版本。請注意：鑒于AI技術的固有特性，即便是相同的提示詞，也可能會產生不同的回答結果。