从研究到实践：使用AI创建教学插图的多种方法

最近ChatGPT的“创建图片”功能得到了大升级，网上开始充满了AI生成的宫崎骏风格头像，我自己也做了一些。这次更新的具体优点在于，只用告诉它你想要什么，然后它就能画个图，表达出那个意思。

我给ChatGPT下指令：“绘制细胞的结构图”，就这一句话，没做任何调试。

ChatGPT画的还挺好，但是结构的标注出了问题，当前只能用用英语表达就不说了，线粒体和内质网也被标成了细胞核。但是如果只要图片，我们自己去PPT往上标注细胞器的名称，足够上课甚至命题使用。

当时我还用Claude画了一个，它没有生图功能，是用SVG图实现的，画风很差，但是标注准确。

正因为“普及度高的多是文本，视觉领域仍是空白地带”，《Creating and evaluating instructional materials with generative artificial intelligence: visual representations in astronomy education》（利用生成式人工智能创建和评估教学材料：天文学教育中的视觉表征）选择把视觉表征作为突破口，填补生成式 AI 在科学可视化方面的研究缺口。

利用 ChatGPT-4o 对教学材料中的视觉辅助工具进行评估，教师能够及时发现材料中的不足之处，如不准确或具有误导性的内容，并加以改进，从而为学生提供更优质、更精准的教学资源。

天文学是典型的 STEM 融合学科，需要借助图像和模型等可视化工具辅助理解抽象的空间现象（如月相变化）。学生通常从地球视角理解天体运动，而教材中图像设计的不合理容易造成误解。 评估天文类图示的六条“图像标识特征”标准——真实/示意元素 (R/S)、显著元素 (SEL)、符号使用 (SYM)、文字说明 (VER)、关联图像 (INT)、构图结构 (CST)。

六条“图像标识特征”标准

为了探索 ChatGPT‑4o 在“月相”这一典型主题上的作用，研究提出两个问题：

RQ1：能否生成科学准确且具教学价值的“月相变化”可视化图像？

RQ2：能否根据预设评估标准，评价已有“月相图像”的教育质量？

为回答 RQ1，研究者向 ChatGPT‑4o 提供5年级月相教学目标与图示需求，让其分别生成三幅月相图；为回答 RQ2，则选取两幅开源月相图，逐条标准请 ChatGPT‑4o 进行评价并打分（不足/部分/完整）。

研究者、大学天文教师及小学科学教师独立按同一标准对所有图示打分，再与 ChatGPT‑4o 评分比对，计算一致度；并通过同伴审阅、厚描写等措施确保信度与效度。最终得到结论如下：

生成能力：ChatGPT‑4o 产出的三幅月相图在六项标准上全部为“不足”（完成度 0%），主要问题包括缺乏太阳或光照方向、未标示月球公转箭头、相位标注错误等。

评价能力：在评估现有图示时，ChatGPT‑4o 与研究者评分高度一致（两幅图整体一致率 75%），能给出合理依据并指出符号、文字说明和空间构图的缺陷，但对细微的观察者视角转换等更复杂要素仍略显局限。

🧭 结论与意义

生成方面存在显著不足：ChatGPT-4o 目前不具备高质量生成天文教学图像的能力。

评估方面潜力巨大：可作为图像质量的“AI辅助审核员”，为教材评价、图像筛选等提供初步参考。

教师参与仍是关键：AI 评估结果需结合专业教师判断，防止误导学生。

教学启示：教师可以设计“AI批图”活动，引导学生参与批判性分析，从而提升其图像识读和科学思维能力。

同时，研究提出了研究的三个局限性：仅关注月相主题、仅使用单一人工智能模型、评估标准可能未涵盖所有教育效果方面，并建议未来研究应拓展主题、比较不同人工智能模型性能、使用更多样化的评估标准等。

他说的这些局限性以外，不得不提到的一件事是，论文中提到：

“ChatGPT-4o, trained with text, vision, and audio, was released onMay 23, 2024. This single neural network processes all inputs and outputs...”【原文第2页】

也就是说，研究是使用了2024年5月发布的首个 GPT-4o 版本，具备多模态处理能力（文字、图像、音频），但该版本当时的“生成图片”能力仍存在较多局限。

其实，没必要单纯使用AI生成图片作为教学材料。当前AI画流程图可能已经足够教学乃至科研用了。

流程图是内容可视化的核心工具之一。它们能够将复杂的概念分解为易于理解的步骤，揭示系统中的关系和逻辑流程。在当今教育环境中，有效传达复杂概念和教学内容变得越来越重要。作为教育工作者和研究者，我们经常需要设计课程路径、展示学习过程、规划研究方法或说明教育干预措施。

以下介绍几种方法，注意是方法不是AI平台的名字，具体怎么做我会解释。

1.Mermaid：教育工作者的理想选择

Mermaid提供了一种直观的语法来创建各种图表，特别适合教育工作者，因为它不要求专业的技术知识。使用Claude，您只需描述教学或研究流程，AI就能自动生成相应的Mermaid代码和可视化图表。

例如，以下是一个表示基础批判性思维教学流程的图表（操作非常简单，图非常复杂，仅供参考参考）：

Mermaid还支持其他对教育者有用的图表类型（只要知道想做的图是什么类型就可以了）：

比如，甘特图，用来规划学期课程进度或研究项目时间线（下图是用豆包做的，指令也只有一句话，具体使用时可以根据目标继续调整）

对大多数教师和教育研究者而言，Mermaid提供了最佳的平衡点：足够简单易学，同时又能创建专业的教育流程图。目前需要有代码执行+预览的AI平台才可以使用，ChatGPT、Claude、和豆包的效果比较好。

如果没有这些功能，需要复制代码去其他平台做（如：https://mermaid.live）。

2. SVG：定制化教育可视化

当您需要为论文、教学幻灯片或教育资源创建高度定制化的流程图时，SVG（可缩放矢量图形）提供了最大的灵活性。使用SVG，您可以：

应用符合学校或机构品牌的颜色和风格

创建适合不同年龄段学习者的视觉设计

加入教育相关的图标和符号

确保图表在任何尺寸下都清晰可辨（对于发表论文或制作海报尤为重要）

通过AI，您无需掌握SVG的技术细节。只需描述您想要的教育流程图外观，包括配色、布局和特殊元素（不说也能出来），AI就能生成相应的SVG代码。

DeepSeek和Claude都做得很好，如有需要也可以再次下指令要求调整。

3. React组件：交互式教学工具

交互式学习已成为现代教育的重要组成部分。使用React组件创建的流程图可以实现与学生的互动，这对于以下场景特别有用：

自适应学习路径：基于学生选择显示不同学习路径

概念地图探索：允许学生点击节点获取更详细的信息

教育游戏化：将流程图转化为互动式学习旅程

模拟决策过程：让学生在决策点做出选择并看到后果

例如，您可以创建一个战国历史事件因果关系的交互式课件，学生可以点击不同决策点来探索"假如历史选择了另一条路"的可能性。我试了几个平台，最后只有DeepSeek成功了，复杂程度超出我的想象，因为是交互式，请看视频。

React组件特别适合开发在线学习资源和教育科技应用，但需要注意，这种方法可能需要更多的技术支持来在教育平台上实现。

作为教师和教育研究者，我们可以利用这些工具来改进课程设计、阐明复杂的学习过程、规划研究方法，并为学生提供清晰的学习路径。这些可视化方法不仅仅是一种视觉辅助，它们是认知工具，可以帮助我们和我们的学生更深入地思考和理解教育过程的本质。

掌握这些创建流程图的方法，您可以增强您的教学实践和研究能力，促进更清晰的沟通和更有效的学习。在一个越来越强调可视化思维的世界中，这些技能将成为现代教育工作者工具箱中不可或缺的一部分。

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