生成式人工智能賦能跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)機(jī)制與實(shí)踐目錄CATALOGUE引言跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)與困境生成式人工智能的交互機(jī)制生成式人工智能輔助設(shè)計(jì)實(shí)施路徑生成式人工智能的應(yīng)用建議總結(jié)與展望01引言跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)意義跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力，通過(guò)整合多學(xué)科知識(shí)解決真實(shí)問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展與核心素養(yǎng)提升。綜用解難題課改推跨學(xué)科協(xié)同整合難題普通高中與義務(wù)教育課程方案均強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)，旨在響應(yīng)教育改革，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)與創(chuàng)新能力?？鐚W(xué)科設(shè)計(jì)面臨協(xié)同難、整合難挑戰(zhàn)，分科教學(xué)背景下教師參與開(kāi)發(fā)存難，影響整體推進(jìn)有效性。人工智能賦能新機(jī)遇多科知識(shí)AI時(shí)課學(xué)AI應(yīng)用項(xiàng)目學(xué)AI助力生成式人工智能具備多學(xué)科、多領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，其強(qiáng)大的生成能力可助力教師開(kāi)展跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)，并可遷移至教學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，為教師提供參考?！镀胀ǜ咧姓n程方案》倡導(dǎo)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，促進(jìn)跨學(xué)科素養(yǎng)提升。通用技術(shù)等多學(xué)科課標(biāo)強(qiáng)調(diào)設(shè)置跨學(xué)科主題，借助專(zhuān)題或項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)發(fā)展學(xué)生能力。《義務(wù)教育課程方案》要求利用不少于10%的課時(shí)開(kāi)展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。但目前生成式人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用多集中于應(yīng)用場(chǎng)景與理論探討。生成式人工智能為跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)帶來(lái)新機(jī)遇，其應(yīng)用具現(xiàn)實(shí)意義，可當(dāng)前教育實(shí)踐探索不足，需加強(qiáng)研究以充分發(fā)揮其潛能。智教融新篇研究生成式人工智能在跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義，有助于解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難題，推動(dòng)教育創(chuàng)新與發(fā)展。跨學(xué)科智教探索現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)與路徑探索02跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)與困境多教師協(xié)同難題跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)需多學(xué)科教師協(xié)同，從擬定主題到評(píng)價(jià)量規(guī)，確保設(shè)計(jì)全面。同段或異段跨學(xué)科更添協(xié)調(diào)難度，要求組織者具備高超的協(xié)調(diào)能力與學(xué)術(shù)素養(yǎng)。靈活調(diào)整適應(yīng)變化學(xué)科協(xié)同的挑戰(zhàn)性學(xué)科協(xié)同還需考慮不同學(xué)科、學(xué)段教師的課時(shí)組織，需要學(xué)校統(tǒng)一安排課程，以便開(kāi)展集中教研活動(dòng)。但由于主題的擬定可能發(fā)生在不同的時(shí)間段。0102目標(biāo)設(shè)計(jì)的有效性01素養(yǎng)融合筑目標(biāo)設(shè)計(jì)跨學(xué)科目標(biāo)需融合真實(shí)情境，確立跨學(xué)科的素養(yǎng)目標(biāo)與具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師需兼顧本學(xué)科與跨學(xué)科素養(yǎng)，確保目標(biāo)全面合理，有效指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。02目標(biāo)細(xì)化促達(dá)成合理有效的跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)能夠反映真實(shí)情境、指導(dǎo)活動(dòng)開(kāi)展、承載學(xué)科知識(shí)、預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)表現(xiàn)。當(dāng)前設(shè)計(jì)常過(guò)于寬泛、抽象，且分學(xué)科呈現(xiàn)。知識(shí)整合的復(fù)雜性設(shè)計(jì)跨學(xué)科任務(wù)需整合多領(lǐng)域知識(shí)，構(gòu)建綜合學(xué)習(xí)任務(wù)，確保邏輯連貫與完整。這要求教師具備跨學(xué)科整合能力，將各學(xué)科知識(shí)有機(jī)結(jié)合，形成系統(tǒng)。知識(shí)體系融合難在跨學(xué)科設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)追求知識(shí)體系的高度整合，確保內(nèi)容邏輯嚴(yán)密、連貫不間斷。然而，實(shí)踐中?，F(xiàn)方法雜亂、理論堆砌、實(shí)踐復(fù)雜等弊端。內(nèi)容邏輯保連貫010203生成式人工智能的交互機(jī)制提示語(yǔ)設(shè)計(jì)的四大要素設(shè)置角色在對(duì)話中扮演關(guān)鍵角色，影響生成質(zhì)量。用戶可設(shè)定角色差異，如“高中生”與“初中理科教師”，以指導(dǎo)生成式人工智能輸出。界定目標(biāo)明確用戶在對(duì)話中期望實(shí)現(xiàn)的事務(wù)，為生成式人工智能提供任務(wù)前導(dǎo)。目標(biāo)指向宏觀，可省略，由生成式人工智能在任務(wù)中抽取。明確任務(wù)任務(wù)是提示語(yǔ)設(shè)計(jì)的核心要素，直接影響輸出文本質(zhì)量。明確任務(wù)有助于生成高質(zhì)量文本，不同任務(wù)產(chǎn)生不同輸出，確保設(shè)計(jì)精準(zhǔn)。限制條件約束要素用于明確提示語(yǔ)，提升生成式人工智能輸出質(zhì)量。數(shù)量約束明確目標(biāo)數(shù)量，篇幅約束限制字?jǐn)?shù)，理論約束基于學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)理論。綜合式交互整合提示語(yǔ)要素，一次性完成輸入。生成式人工智能分析后，生成所需文本。適合需求明確的任務(wù)，例如角色、目標(biāo)、任務(wù)和限制條件均明確的提示語(yǔ)。提示語(yǔ)交互的三種模式遞進(jìn)式交互分步驟輸入提示語(yǔ)要素，為生成式人工智能提供學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)或范例。生成式人工智能在學(xué)習(xí)后輸出，實(shí)現(xiàn)邊學(xué)習(xí)邊輸出的功能，適合生成高質(zhì)量文本。生成式交互以提示語(yǔ)對(duì)話形式，由生成式人工智能生成所需提示語(yǔ)。用戶二次對(duì)話后，即可獲得相應(yīng)文本輸出。適合復(fù)雜場(chǎng)景，當(dāng)用戶不了解提問(wèn)細(xì)則時(shí)尤其有用。04生成式人工智能輔助設(shè)計(jì)實(shí)施路徑助力主題優(yōu)化教師開(kāi)展跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)需先確定相應(yīng)的主題或項(xiàng)目。這類(lèi)問(wèn)題屬于真實(shí)情境中的復(fù)雜問(wèn)題，教師設(shè)計(jì)的主題往往局限于學(xué)科角度，主題設(shè)計(jì)缺乏跨學(xué)科視野?？鐚W(xué)科主題設(shè)計(jì)生成式人工智能掌握各學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，積累了視野更廣的主題設(shè)計(jì)素材。用戶可多次對(duì)話，使主題設(shè)計(jì)的方向性及實(shí)用性更貼近校情，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化形成合適的跨學(xué)科主題。主題優(yōu)化明確跨學(xué)科學(xué)習(xí)主題及相應(yīng)的學(xué)科后，生成式人工智能可進(jìn)一步輔助分析跨學(xué)科項(xiàng)目中各學(xué)科對(duì)應(yīng)的素養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)習(xí)目標(biāo)，并進(jìn)一步凝練跨學(xué)科素養(yǎng)。素養(yǎng)凝練為了分析出符合要求的學(xué)科核心素養(yǎng)，上傳相應(yīng)學(xué)科的課程標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)生成式人工智能進(jìn)行相應(yīng)的學(xué)習(xí)，以便分析的核心素養(yǎng)用詞規(guī)范且符合要求。在對(duì)話中，使用提示語(yǔ)讓生成式人工智能明確角色及處理的任務(wù)為“以高中教師的身份，分析跨學(xué)科核心素養(yǎng)”，確保后續(xù)輸出內(nèi)容符合教育領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。010302驅(qū)動(dòng)素養(yǎng)凝練為了提升文本輸出的質(zhì)量，上傳跨學(xué)科項(xiàng)目設(shè)計(jì)的樣例，引導(dǎo)生成式人工智能學(xué)習(xí)優(yōu)秀的案例。為后續(xù)的文本輸出提供更加精準(zhǔn)、規(guī)范的素材。設(shè)置提示語(yǔ)“校園抗風(fēng)建筑與防風(fēng)綠化綜合設(shè)計(jì)”為主題的跨學(xué)科素養(yǎng)及目標(biāo)分析提示，引導(dǎo)生成式人工智能在學(xué)習(xí)規(guī)范及優(yōu)秀案例后進(jìn)行內(nèi)容輸出。0405案例學(xué)習(xí)角色與任務(wù)內(nèi)容輸出課程標(biāo)準(zhǔn)助力活動(dòng)規(guī)劃活動(dòng)規(guī)劃明確跨學(xué)科學(xué)習(xí)項(xiàng)目主題，分析相應(yīng)的學(xué)科素養(yǎng)及學(xué)習(xí)目標(biāo)后，需圍繞跨學(xué)科項(xiàng)目設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)及細(xì)化的學(xué)習(xí)活動(dòng)。任務(wù)設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)開(kāi)放度較大，難以用合適的提示語(yǔ)對(duì)生成式人工智能進(jìn)行提問(wèn)。此時(shí)可以采用生成式交互的形式。初步設(shè)計(jì)先向生成式人工智能咨詢針對(duì)該類(lèi)問(wèn)題如何提問(wèn)，利用輸出的提問(wèn)進(jìn)行二次提問(wèn)，以便完成跨學(xué)科項(xiàng)目中的任務(wù)初步設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于生成式人工智能設(shè)計(jì)的初步任務(wù)，還可進(jìn)一步結(jié)合遞進(jìn)式交互，引導(dǎo)生成式人工智能在數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化任務(wù)設(shè)計(jì)質(zhì)量。05生成式人工智能的應(yīng)用建議基于生成式人工智能的對(duì)話機(jī)制，提示語(yǔ)設(shè)計(jì)需涵蓋角色、目標(biāo)、任務(wù)及約束等關(guān)鍵要素，確保輸出文本的適用性。交互模式應(yīng)用提示語(yǔ)設(shè)計(jì)要素在跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)中，結(jié)合三種交互模式（綜合式、遞進(jìn)式、生成式），靈活運(yùn)用，以高效、精準(zhǔn)地推進(jìn)設(shè)計(jì)進(jìn)程。交互模式應(yīng)用在跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用三種交互機(jī)制，有效解決了學(xué)科協(xié)同、學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計(jì)以及學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)中的難題。協(xié)同解決難題個(gè)性化訓(xùn)練提升目前生成式人工智能多為通用型，其知識(shí)水平受限于訓(xùn)練數(shù)據(jù)，導(dǎo)致生成文本存在局限性。通用智能局限個(gè)性化訓(xùn)練定制優(yōu)質(zhì)文本為提升生成文本質(zhì)量，建議對(duì)生成式人工智能進(jìn)行個(gè)性化訓(xùn)練，特別是針對(duì)特定領(lǐng)域或主題的知識(shí)庫(kù)擴(kuò)充。通過(guò)個(gè)性化訓(xùn)練，生成式人工智能能夠生成更符合實(shí)際需求的高質(zhì)量文本，應(yīng)用于更多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域。06總結(jié)與展望階段性研究成果跨學(xué)科主題階段性成果顯著，成功構(gòu)建了基于生成式人工智能的跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)機(jī)制。該機(jī)制有效整合了多領(lǐng)域知識(shí)，促進(jìn)了教育資源的優(yōu)化配置。文本生成通過(guò)引入生成式人工智能，我們實(shí)現(xiàn)了文本生成的自動(dòng)化與智能化。這一創(chuàng)新技術(shù)不僅提高了文本生成的效率，還顯著提升了文本的質(zhì)量和多樣性。設(shè)計(jì)路徑我們提出了生成式人工智能輔助跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)的實(shí)施路徑。路徑包括四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主題確定、目標(biāo)分析、任務(wù)設(shè)計(jì)和資源調(diào)配，確保設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性和有效性。應(yīng)用建議建議教師綜合運(yùn)用三種交互機(jī)制，并關(guān)注生成式人工智能的個(gè)性化訓(xùn)練。通過(guò)不斷提升自身技術(shù)水平，教師能夠充分發(fā)揮生成式人工智能在跨學(xué)科主題設(shè)計(jì)中的作用。后續(xù)研究方向與展望深度融合智能化發(fā)展個(gè)性化訓(xùn)練未來(lái)，我們將繼續(xù)探索生成式人工智能與教育的深度融合。通過(guò)不斷優(yōu)化算法和模型，使生成式人工智能更好地適應(yīng)教育