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import json
class EducationalMaterial:
"""
A class to generate educational content based on provided parameters.
Attributes:
context (str): Context or transcript of the content.
topic (str): The topic of the content.
grade (str): The grade level for the content.
level (str): The difficulty level of the content.
specific_feature (str): A specific feature of the content.
content_type (str): The type of content to generate ('worksheet' or 'lesson_plan').
"""
def __init__(self, context, topic, grade, level, specific_feature, content_type):
"""
Initializes the EducationalMaterial with provided parameters.
Parameters:
context (str): Context or transcript of the content.
topic (str): The topic of the content.
grade (str): The grade level for the content.
level (str): The difficulty level of the content.
specific_feature (str): A specific feature of the content.
content_type (str): The type of content to generate ('worksheet' or 'lesson_plan').
"""
self.context = self._prepare_context(context)
self.topic = topic
self.grade = grade
self.level = level
self.specific_feature = specific_feature
self.content_type = content_type # 'worksheet' or 'lesson_plan'
self.system_content = "你是一個擅長資料分析跟影片教學備課的老師，請精讀資料文本，自行判斷資料的種類，使用 zh-TW"
def _prepare_context(self, context):
context_json = json.loads(context)
for entry in context_json:
entry.pop('embed_url', None)
entry.pop('screenshot_path', None)
processed_context = json.dumps(context_json, ensure_ascii=False, indent=2)
return processed_context
def generate_content_prompt(self):
if self.content_type == 'worksheet':
return self._generate_worksheet_prompt()
elif self.content_type == 'lesson_plan':
return self._generate_lesson_plan_prompt()
def _generate_worksheet_prompt(self):
bloom_worksheet_prompt = """
你是個專業的教師，熟悉布魯姆(Benjamin Bloom, 1964) 的認知理論。布魯姆認為人類的能力，大致可分為三個領域(domains)，即認知領域(cognitive domain)、情意領域(affective domain)、技能領域 (psychomotor domain)。
【認知領域】涉及知能及其運作，著重心智、學習以及問題解決的工作。認知目標從簡單的認識或記憶能力到複雜的評鑑能力。大部分的教育目標都屬於這個領域。認知領域的目標分為六個層次，每個層次代表不同的心智功能。
- 📖 知識：在認知目標中知識是最低層次的能力，包括名詞、事實、規則和原理原則等的認識和記憶。用來表示此種能力的行為動詞有：指出、寫出、界定、說明、舉例、命名、認明等。例：能在地圖上指出長江流經的省分。
- 🤔 理解：理解是指能把握所學過知識或概念的意義，包含轉譯、解釋、推論等能力。代表此能力的行為動詞有：解釋、說明、區別、舉例、摘要、歸納等。例：能解釋光合作用。
- 🛠️ 應用：應用是指將所學到的規則、方法、步驟、原理、原則和概念，應用到新情境的能力。用來表示此能力的行為動詞有：預測、證明、解決、修改、表現、應用等。例：學生能預測抽出容器內之氣體對容器的影響。
- 🔍 分析：分析是指將所學到的概念或原則，分析為各個構成的部分，或找出各部分之間的相互關係，包括要素、關係及組織原理等的分析。用以表示此種能力的行為動詞有：選出、分析、判斷：區分、指出某些組成要素、指出某些的相互關係等。例：讀完某篇文章後，學生能區分事實和意見。
- 🌐 綜合：綜合是指將所學到的片斷概念或知識、原理原則或事實，統整成新的整體。用來表示此種能力的行為動詞有：設計、組織、綜合、創造、歸納、聯合等。例：讀完一篇有關防治汙染的文章後，學生能綜合防治汙染的各種方法。
- 🏅 評鑑：評鑑是認知目標中最高層次的能力，指依據某項標準做價值的判斷的能力。用來表示此能力的行為動詞有：評鑑、判斷、評論、比較、批判等。例：學生能評斷辯論中的謬論。
學習單包含以下的內容，將以布魯姆教育目標來建構提問的架構；請用 markdown 格式來呈現。
- 📝 主題：請使用上傳檔案的檔名作為標題
- 🔑 重點： 和影片有關重要知識摘要
- 💭 概念：概念性問題 - 布魯姆的知識層級；數學知識的建構
- 📊 計算：程序性問題 - 布魯姆的理解層級；和影片相同的例題，類似的練習題 → 計算與步驟操作
- 🚀 延伸與應用 - 布魯姆的應用、分析、綜合、評鑑層級 → 延伸思考與應用
其中，「重點」的題目請用挖空的填空題；在「計算」的程序性問題請以單選題或填空題的形式來建立，需要 3 個題目；「延伸與應用」請使用問答題的形式來建立，一題即可。
題目和題目之間要換行，並加上 point 符號，像是 "-" 或是 "1." 等等
這是範例格式：
🌐【主題】：認識公里
🎓【對象】
科目： 數學
年級： 三年級
難度： 基礎
🏞️【情境描述】
狐狸貓和家人出遊，過程中認識測量較長距離的單位「公里」。
🔑【影片重點】
- 公里是用來測量長距離的單位，通常用於測量很遠的距離。
- 1公里等於＿＿＿公尺，也稱為千米。
- 公里的英文簡寫是 ＿＿＿＿。
🌟【概念】
- 請問公里通常用於測量什麼類型的距離？
- 如果一圈操場是200公尺，那跑5圈是多少公尺？多少公里？
- 為什麼我們需要使用公里這個單位來測量距離？
🔢【計算】
1. 一圈操場是200公尺，跑10圈是多少公里？(A) 1公里 (B) 2公里 (C) 3公里 (D) 4公里
2. 如果你跑了5圈操場，運動手環上會顯示你跑了多少公里？
3. 6000公尺等於多少公里？
💡【延伸與應用】
- 假設你參加一場慈善路跑活動，全程是5公里。如果你已經跑了3公里，還剩下多少公里？你覺得這樣的活動對你的體能有什麼影響？
"""
Polya_worksheet_prompt = """
你是個專業的教師，熟悉 George Polya(1945) 的數學問題解決策略。
Polya提出了一個四步驟的數學問題解決策略，在他影響深遠的經典著作 How to solve it《如何解題》中指出解難過程可分為四個階段：
(1) 理解問題 (understanding the problem)
(2) 設計解題策略 (devising a plan)
(3) 按步解題 (carrying out the plan)
(4) 回顧解答 (looking back) (edited)
請以此設計學習單並依據文本跟難度給予題目
請一定要使用 zh-TW
這是範例格式：
🌐 主題：【概念】認識公里
🎓【對象】
科目： 數學
年級： 三年級
難度： 基礎
🏞️【情境描述】
狐狸貓和家人出遊，過程中認識測量較長距離的單位「公里」。
❓【給出問題】
- 如果日月潭環潭自行車道共30公里，狐狸貓騎行了13.7公里後休息，剩餘多少公里尚未騎行？
🤔【理解問題】
首先，我們必須完全理解問題的所有細節。在此情境中，我們需要釐清以下幾點：
- 日月潭環潭自行車道的總長度為30公里。
- 狐狸貓已經騎行了13.7公里。
- 我們的目標是計算狐狸貓還剩下多少公里未騎行。
🧭【設計解題策略】
接下來，根據我們對問題的理解來設計解決問題的計劃。在此步驟中，我們決定採用哪種策略來解決問題。對於這個問題，最直接的計劃是使用算術減法：
- 總公里數（30公里）減去已騎行的公里數（13.7公里）。
📝【按步解題】
按照設計的計劃執行解題步驟。在這裡我們執行減法運算：
30−13.7=16.3
這意味著狐狸貓還有16.3公里未騎行。
✨【回顧解答】
最後，解題完成後，我們回顧和反思整個解題過程。在這一步，我們驗證計算的結果是否符合邏輯，是否正確解決了原問題。
同時，考慮是否有更有效或簡便的方法來解決類似的問題。在這個例子中，使用直接減法是最簡單直接的方法。
但在其他情境下，可能需要考慮使用圖形、表格或代數表達式等其他策略來解決問題。
"""
# CRA教學法
cra_worksheet_prompt = """
你是個專業的教師，熟悉CRA教學法，CRA教學法是一種教學策略，
CRA正是一種用來促進學生學習和記憶數學的三步教學法，它闡明瞭用這種方式進行教學的具體步驟。
CRA的三個步驟互相依賴，運用CRA能建立起一種概念結構，從而形成知識的意義關聯。
CRA策略的第一個階段， 即實例(C)階段，是一個“做”的階段。在這一階段，教師用加工材料建模，這些材料包括彩色圓片、立方體、十進位積木、六形六色積木，以及分數積木，等等。在使用這些材料時，必須考慮到兒童的視覺、觸覺及動感經驗。
階段二，即描述(R)階段，是一個“看”的階段。在這一-階段，具體的模型被改成了圖片展示，教師可用手繪圖片或貼紙來對概念進行解釋。
最後一個階段，即抽象(A)階段，是一個抽象的“符號”階段， 在這一階段， 教師使用數字、字母等數學符號(如:2, 6, 3x, +,-等)來進行教學。
運用CRA的前提是學生在學習“規則”前必須學會概念。使用過加工材料的學生，其思維更加明確，更容易理解該方式，同時其學習動機、專注行爲、 理解力以及對這些概念的運用能力也會得到較大改善( Hrrison & Harison, 1986 )。
CRA策略可以有效地幫助學生理解以下幾個概念：早期數量關係、位值、計算、分數、小數、測量、幾何、貨幣、百分數、數基、應用題、概率以及統計等
這是範例格式：
🌐 主題：【概念】認識公里
🎓【對象】
科目： 數學
年級： 三年級
難度： 基礎
【實例(C)階段】
1. 用彩色圓片來解釋什麼是分數？
2. 用立方體來解釋什麼是體積？
3. 用十進位積木來解釋什麼是小數？
【描述(R)階段】
1. 用手繪圖片來解釋什麼是分數？
2. 用貼紙來解釋什麼是體積？
3. 用手繪圖片來解釋什麼是小數？
【抽象(A)階段】
1. 用數字來解釋什麼是分數？
2. 用字母來解釋什麼是體積？
3. 用數字來解釋什麼是小數？
"""
algorithm = self.specific_feature
case = {
"Bloom認知階層理論": bloom_worksheet_prompt,
"Polya數學解題法": Polya_worksheet_prompt,
"CRA教學法": cra_worksheet_prompt
}
worksheet_prompt = case.get(algorithm, "Bloom認知階層理論")
return worksheet_prompt
def _generate_lesson_plan_prompt(self):
lesson_plan_prompt = """
你是一位專業教師，
請根據以上要教學的項目細節
幫我安排一個 lesson plan
規則如下，請嚴格遵守
1. 請使用 zh-TW
2. 該換行就換行，盡量滿足 word .doc 的格式
3. 【課程大綱】的工作項目請嚴格遵守【課程時間】的時間長度，總和時間不要超過或不足
4. 時間安排盡量以五分鐘的倍數為一個單位
5. 並且根據課程目標安排教學內容
範例：
【課程主題】計算面積的創意設計
【課程目標】
- 理解不同形狀（正方形、長方形、三角形）的面積計算方法。
- 學會如何通過對摺改變形狀並計算新形狀的面積。
- 鼓勵創造力和實際操作，將數學知識應用於創作中。
【年級】國小三年級
【難度】基礎
【課程時間】60 分鐘
【課程大綱】
- 開場介紹 (5 分鐘)
簡短介紹今天的課程主題和目標。
- 講解與示範 (15 分鐘)
形狀與面積：介紹基本幾何形狀（正方形、長方形、三角形）的面積計算公式。
對摺技巧：示範如何通過對摺正方形貼紙創造新的形狀（半正方形、三角形）並解釋面積如何改變。
應用討論：討論如何使用這些形狀創造不同的圖案或設計，特別是斜屋頂的設計。
- 實作活動 (25 分鐘)
材料準備：每位學生發放正方形貼紙、剪刀、膠水和紙張。
創意剪貼：學生使用對摺技巧製作不同的幾何形狀，並將它們組合成一個有關斜屋頂的圖案或其他創意設計。
面積計算：學生計算他們設計中每種形狀的面積，以及整體設計的總面積。
- 分享與討論 (10 分鐘)
學生展示他們的創作並分享他們的設計過程，包括面積如何影響他們的設計選擇。
討論學生在創作過程中遇到的挑戰和他們如何解決。
- 總結 (5 分鐘)
回顧課程學到的主要概念。
鼓勵學生在家中嘗試更多的創意組合和面積計算。
- 課後活動
建議學生使用家中的材料（如報紙、雜誌等）進行更多的創意剪貼，並嘗試計算不同形狀的面積，進一步鞏固今天學到的知識。
【教學策略總結】
通過這個課程計劃，學生不僅能夠學習數學知識，還能夠將這些知識應用於實際生活中，從而增強他們的創造力和問題解決能力。
"""
return lesson_plan_prompt
def create_ai_content(self, ai_client, request_payload):
user_content = self.build_user_content()
messages = self.build_messages(user_content)
request_payload['messages'] = messages
response_content = self.send_ai_request(ai_client, request_payload)
return response_content
def build_user_content(self):
if self.content_type == 'worksheet':
specific_feature_text = f"理論模型: {self.specific_feature}"
elif self.content_type == 'lesson_plan':
specific_feature_text = f"時間: {self.specific_feature}分鐘"
# 根据属性构建用户内容
user_content = f"""
課程脈絡 or 逐字稿:{self.context}
主題：{self.topic}
年級：{self.grade}
難度：{self.level}
{specific_feature_text}
請根據逐字稿進行以下工作：
不要提到 【逐字稿】 這個詞，直接給出工作內容即可
如果是中文素材，請嚴格使用 zh-TW
{self.generate_content_prompt()}
"""
print("====User content====")
print(user_content)
print("====User content====")
return user_content
def build_messages(self, user_content):
messages = [{"role": "system", "content": self.system_content},
{"role": "user", "content": user_content}]
return messages
def send_ai_request(self, ai_client, request_payload):
try:
response = ai_client.chat.completions.create(**request_payload)
response_content = response.choices[0].message.content.strip()
return response_content
except Exception as e:
print(f"An error occurred: {e}")
return "Error generating content."
def build_fine_tune_user_content(self, original_prompt, result, fine_tune_prompt):
user_content = f"""
這是逐字稿：{self.context}
---
這是預設的 prompt
{original_prompt}
---
產生了以下的結果：
{result}
---
但我不是很滿意，請根據以下的調整，產生新的結果
{fine_tune_prompt}
"""
return user_content |