绪章　当AI邂逅教学创新大赛时

在科技与教育日益融合的今天，全国高校教师教学创新大赛（以下简称“教学创新大赛”）不仅是一个展示教师才华与智慧的舞台，更是推动教育理念革新、教学方法升级的重要契机。在这场智慧与创意的盛宴中，AI以其独特的魅力悄然登场，为参赛教师们带来了前所未有的支持与助力。本章将带你一窥AI在教学创新大赛中的应用之道，以便教师们在大赛中能更好地发挥潜能，实现教学创新。

AI：创意与效率的催化剂

2023年9月，联合国教科文组织在《教育与研究领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是一种根据自然语言会话界面编写的提示词自动生成响应内容的人工智能技术，其核心在于“生成”——能够基于大量数据学习并创造出全新的、有价值的内容。与传统的分析式AI仅擅长处理和分析已有信息不同，生成式AI拥有更广阔的想象空间和创造力，能够辅助人类完成从文字创作、图像生成、音乐编曲到视频制作等多种复杂任务。在教学创新大赛的准备过程中，生成式AI（以下简称“AI”）正日益展现出其颠覆传统教学模式的巨大潜力。

AI六大核心功能，助力教师在教学创新大赛中出彩

功能1：精准政策解读与报告优化

AI能够深度剖析相关政策文本（如全国高校教师教学创新大赛通知，以下简称“大赛通知”），结合大赛的评分细则与核心要求，为教师提供精准的修改建议。它不仅能识别教学创新成果报告中的亮点与短板，还能明确改进路径，并附上具体可行的优化建议，全面助力教师完善报告内容。

功能2：智能构建报告框架

针对教师的实际需求与教学实践，AI能够自动生成报告的框架与核心内容。通过深度挖掘教师的教学经验、改革举措及实施效果，AI能提炼出核心亮点，系统总结成果，并严格遵循规范的报告格式与学术标准，生成一份完整、专业的报告。更进一步，AI还能根据教师的教学设计、课程内容及教学目标，自动生成课堂教学实录视频的详细脚本，确保视频录制条理清晰，同时充分展现教学创新点。

功能3：全方位教学数据分析与策略优化

AI能对教师提交的教学数据进行深度解析，涵盖学生成绩、课堂参与度、反馈意见等多个维度。通过量化评估手段，AI能提炼出支撑教学效果的关键结论，识别数据背后的规律与趋势，为教师提供科学的数据决策支持，进而优化教学策略。

功能4：精细的文本校对保障

AI能对教师提交的Word文档进行全方位校阅，包括语法、错别字、多字漏字、标点符号等，确保文本的规范性与准确性。

功能5：快速定制教学图像视频素材

根据教师的个性化需求，AI能够迅速生成高质量的图片、视频等教学辅助材料。教师只需输入关键词、简单描述或提供粗略草图，AI即能自动生成符合要求的图像视频素材，并支持进一步的个性化定制与编辑。

功能6：高效打造专业PPT演示文稿

AI能根据教师的教学内容与设计理念，自动生成设计精美、专业规范的PPT演示文稿。它提供多样化的模板选择、素材推荐以及便捷的个性化编辑功能，帮助教师快速制作出课堂教学PPT和符合大赛要求的教学设计创新汇报PPT材料。

综上所述，AI的这六大功能将为参加教学创新大赛的教师提供全方位、深层次的支持与帮助，显著提高教学材料准备的效率与质量，助力教师在大赛中脱颖而出，取得优异成绩。

驾驭AI的5R法，高效备战教学创新大赛

要充分利用AI的强大功能，我们需学会驾驭它的方法。图0-1展示了在备战教学创新大赛中应用5R法驾驭AI的流程。

1R：选择工具

市面上有很多AI工具，它们提供的资源各不相同，因此具有不同的特点和优势。根据任务的不同，我们需要选择合适的工具，如表0-1所示。

2R：确定角色

在使用AI时，明确界定AI所扮演的角色至关重要。不同的角色对应着不同的语境、语言风格、知识背景以及情感色彩。为了充分发挥AI的高度灵活性和个性化回应能力，在使用AI赋能教学创新大赛时，需要根据不同的任务为它分配角色，以便其能够根据角色的职业特点、所处环境等因素，自动调整语言风格和表达方式，生成精准、恰当的回答，使输出内容更加贴近实际场景。例如，教学创新大赛的评审专家都是资深的教育教学专家，或是教学经验丰富的一线教师，因此赋予AI的角色就应该是各种专家。

3R：精准需求

在追求高质量答案的过程中，与AI的有效沟通尤为重要。为了确保AI能够准确理解并生成满足期望的内容，采用ABCD法则来构建精准的需求是一个高效策略。这一法则从受众（Audience，A）、行为（Behavior，B）、条件（Condition，C）以及程度（Degree，D）四个维度，帮助我们将复杂的需求拆解为清晰、具体的指令。

A：针对受众输出材料。明确你的答案或方案面向的受众群体。

B：完成行为。具体说明希望受众在接收到你的信息后采取的行动或改变。

C：设定条件。明确任务执行的具体环境或条件，包括时间、地点、情境等。

D：确定程度的标准或水平。量化或具体化希望达到的效果或标准。

 请为我设计一份面向已具备基础的编程能力和一定的数据结构知识，但对复杂数据结构的理解尚待加深的大二计算机科学与技术专业的学生【受众A】，关于“数据结构”课程中“二叉树遍历”章节的教学方案【行为B】。课程时间限制为45分钟，课程内容包含理论讲解、实例演示、学生编程练习及讨论反馈环节。使用多媒体教学工具（如PPT、在线编程平台）辅助教学，鼓励学生通过小组合作探究解决问题【条件C】。通过该方案，80%以上的学生能够掌握二叉树的三种基本遍历方式（前序遍历、中序遍历、后序遍历），并能够独立编写代码实现这些遍历算法，理解不同遍历方式在解决实际问题中的应用场景；同时，激发学生探索数据结构领域更广泛应用的兴趣【程度D】。

通过这样的ABCD法则明确需求，将有助于撰写清晰的提示词。

4R：写提示词

在运用AI追求教学创新的道路上，精准的提示词如同导航罗盘，为教师指引前进的方向。编写高质量的提示词并非易事，但幸运的是，Kimi的提示词专家为教师提供了强大的支持。只需打开Kimi的提示词专家，将角色和需求详细告知Kimi，它便能迅速生成标准的提示词。

提示词

请你扮演一名资深的计算机领域课程设计专家【角色】，为我设计一份面向已具备基础的编程能力和一定的数据结构知识，但对复杂数据结构的理解尚待加深的大二计算机科学与技术专业的学生【受众A】，关于“数据结构”课程中“二叉树遍历”章节的教学方案【行为B】。课程时间限制为45分钟，课程内容包含理论讲解、实例演示、学生编程练习及讨论反馈环节。使用多媒体教学工具（如PPT、在线编程平台）辅助教学，鼓励学生通过小组合作探究解决问题【条件C】。通过该方案，80%以上的学生能够掌握二叉树的三种基本遍历方式（前序遍历、中序遍历、后序遍历），并能够独立编写代码实现这些遍历算法，理解不同遍历方式在解决实际问题中的应用场景；同时，激发学生探索数据结构领域更广泛应用的兴趣【程度D】。

AI回答

- Role（角色）：资深的计算机领域课程设计专家。

- Background（背景）：针对大二计算机科学与技术专业的学生，他们已具备基础的编程能力和一定的数据结构知识，但需要加深对复杂数据结构的理解。

- Profile（简介）：你是一位经验丰富的教育者，擅长将抽象的计算机科学概念转化为学生易于理解的知识。

- Skills（技能）：精通数据结构和算法，具备优秀的教学设计和沟通技巧。

- Goals（目标）：设计一堂45分钟的“数据结构”课程，专注于二叉树的遍历，使学生能够理解并实现前序、中序和后序遍历，同时激发他们对数据结构的兴趣。

- Constrains（限制）：课程时间限制为45分钟，使用多媒体教学工具辅助教学，鼓励小组合作。

- OutputFormat（输出格式）：课程教学方案，包括理论讲解、实例演示、编程练习和讨论反馈。

- Workflow（工作流）。

1. 引入二叉树遍历的概念和重要性（5分钟）。

2.讲解三种遍历方式的原理（10分钟）。

3. 实例演示每种遍历方式的步骤和代码实现（10分钟）。

4. 学生分组进行编程练习，实现二叉树遍历算法（10分钟）。

5. 讨论反馈环节，学生展示编程成果并进行互评（10分钟）。

- Examples（示例）。

● 遍历算法示例代码。

● 二叉树遍历在不同场景下的应用案例。

- Initialization（初始化）：欢迎同学们进入今天的“数据结构”课程，我们将深入探索二叉树的遍历技术，这不仅是数据结构中的一个重要概念，也是解决许多实际问题的关键。

5R：修改完善

得到标准的提示词后，还可以根据需要对其进行修改完善。例如，如果希望教学设计中体现高阶性、创新性和挑战度，可以修改提示词的相关内容。

- Goals：设计一堂45分钟的“数据结构”课程，专注于二叉树的遍历，使学生能够理解并实现前序、中序和后序遍历，同时激发他们对数据结构的兴趣。要求课程内容及教学活动充分体现高阶性、创新性和挑战度。

将修改后的提示词复制、粘贴到文心一言^[1]或Kimi中，就能轻松得到一份“数据结构——二叉树的遍历”课程教学方案了。

AI回答

教学方案：“数据结构——二叉树遍历”课程

1. 引入二叉树遍历的概念（5分钟）

● 开场白。

“同学们，欢迎来到《数据结构》的又一精彩章节——二叉树的遍历。二叉树作为计算机科学中最基础且最重要的数据结构之一，其遍历方法不仅是我们理解树形结构的关键，也是后续复杂算法和数据结构学习的基础。”

● 定义与重要性。

简要回顾二叉树的基本概念和特性（节点、边、根节点、子节点等）。

引入遍历的概念：“遍历，简单来说，就是按照一定的顺序访问树中的每个节点，且每个节点仅被访问一次。对于二叉树，有三种基本的遍历方式：前序遍历、中序遍历和后序遍历。”

● 动机激发。

展示实际应用场景（如文件系统的目录结构、表达式树的求值等），说明学习二叉树遍历的重要性。

2.讲解三种遍历方式的理论基础（10分钟）

● 前序遍历（Preorder Traversal）。

定义：先访问根节点，然后遍历左子树，最后遍历右子树。

示例描述：使用递归或栈实现的前序遍历过程。

● 中序遍历（Inorder Traversal）。

定义：先遍历左子树，然后访问根节点，最后遍历右子树。

强调：在中序遍历中，会按照升序访问节点。

● 后序遍历（Postorder Traversal）。

定义：先遍历左子树，然后遍历右子树，最后访问根节点。

提醒：后序遍历的顺序容易混淆，强调“左右根”的顺序。

● 对比与总结。

使用图表或动画展示三种遍历方式的区别。

强调每种遍历方式的应用场景和特性。

3. 演示遍历算法的代码实现（10分钟）

● 选择编程语言：以Python为例，其简洁性和易读性适合教学。

● 代码演示。

分别展示前序、中序、后序遍历的递归实现。

示例代码（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)  
# 中序和后序遍历类似，省略详细代码以避免冗长

● 解释代码逻辑。

逐步解释每行代码的作用，确保学生理解算法的执行流程。

4. 分组进行编程练习，实现遍历算法（10分钟）

● 分组：将学生分成小组，每组4~5人，鼓励不同水平的学生混合组队。

● 任务布置。

给出一个简单的二叉树结构（可以是图形描述或代码定义），要求每组学生使用非递归方式（如栈或队列）实现至少一种遍历算法。

鼓励使用不同的编程语言（如Java、C++），以增加编程的多样性。

● 监督与指导。

在学生编程过程中，教师巡视各组，提供必要的指导和帮助。

5. 讨论反馈，学生展示编程结果并讨论（10分钟）

● 展示环节。

每组选派一名学生代表，展示他们的代码和遍历结果。

其他学生和教师可以提问，促进知识交流。

● 讨论与反馈。

引导学生讨论不同遍历方式的优缺点及适用场景。

针对学生代码中的亮点和不足进行点评，提出改进建议。

● 总结与拓展。

总结本节课的重点内容，强调二叉树遍历的重要性。预告下一节课的内容，激发学生继续学习的兴趣。

　

结束语：“通过今天的学习，我们掌握了二叉树的三种遍历方式，并通过编程实践加深了对这些概念的理解。希望同学们能在未来的学习和项目中灵活运用这些知识，解决更多实际问题。我们下节课再见！”

可以针对生成的内容与AI持续交流，直到得到预期的结果。

本书使用小贴士

为了方便读者使用本书，特将21个误区和教学创新大赛的备赛环节相对应，详见表0-2。

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[1]　本书所使用的是文心大模型3.5版本。请注意：鉴于AI技术的固有特性，即便是相同的提示词，也可能会产生不同的回答结果。