用 AI 搭建自己的应用 —— 从需求到落地的完整实操

这门作业的核心是让你从 “使用 AI” 升级为 “用 AI 创造产品”—— 无需复杂的底层开发能力，借助生成式 AI 的辅助（代码生成、逻辑设计、问题排查），从零搭建一个可实际使用的小应用。作业聚焦 “低代码 + AI 协同”，通过具体场景落地，掌握从需求定义、架构设计、开发实现到部署上线的完整流程，让你切实感受到 “AI 是开发助手，你是产品决策者”。

一、作业核心目标

1. 能力目标：掌握 “需求→架构→开发→测试→部署” 的应用搭建流程，学会用 AI 辅助代码生成、逻辑调试、界面设计；
2. 技术目标：熟悉低代码开发工具（如 Streamlit、Gradio）和 AI 模型调用方法，能独立完成简单应用的端到端实现；
3. 思维目标：培养产品化思维 —— 明确 “用户是谁、解决什么问题”，让应用既有技术可行性，又有实际使用价值。

二、核心任务拆解：3 步搭建你的 AI 应用

作业按 “从易到难、从理论到实操” 递进，推荐选择 “学习辅助类” 或 “生活工具类” 场景（门槛低、需求明确），以下以 **“高中编程学习助手”** 为例（适配高中教学场景，功能：代码查询、错题解析、知识点讲解），展开完整流程：

1. 必做任务 1：需求定义与架构设计 —— 明确 “做什么” 和 “怎么做”

任务目标：

清晰定义应用的核心功能、目标用户、技术架构，为开发落地打基础，避免盲目开发。

核心步骤：

• Step 1：需求定义（用 AI 辅助梳理）核心是回答 3 个问题：给谁用？解决什么痛点？核心功能是什么？示例（高中编程学习助手）：

  • 目标用户：高一编程初学者；
  • 核心痛点：代码报错不会改、知识点理解不深、缺乏个性化答疑；
  • 核心功能：
    1. 代码调试：用户粘贴错误代码，AI 分析报错原因并给出修正方案；
    2. 知识点查询：输入编程知识点（如 “Python 循环”），AI 用通俗语言讲解 + 示例；
    3. 错题记录：用户可保存错题及解析，支持后续回顾。

  （AI 辅助工具：用 ChatGPT/Llama 3 输入 “帮我梳理高中编程学习助手的核心需求，明确用户痛点和 3 个核心功能”，快速生成需求清单）

• Step 2：架构设计（轻量化为主）无需复杂架构，选择 “前端界面 + 后端逻辑 + AI 模型调用” 的轻量化方案，适合新手：

  架构层	技术选择（低代码优先）	核心作用
  前端界面	Streamlit/Gradio（Python 低代码框架）	提供用户交互入口（输入框、按钮、展示区）
  后端逻辑	Python（AI 辅助编写）	衔接前端与 AI 模型，处理数据存储（如错题）
  AI 模型调用	开源 LLM（Llama 3-8B）/API（如豆包 API）	实现代码调试、知识点讲解核心功能
  数据存储	本地 JSON 文件（无需数据库）	保存用户错题数据，简单易操作

任务交付要求：

• 提交 1 页需求文档（含用户、痛点、核心功能清单）；
• 提交架构设计图（可用 Mermaid 绘制，示例如下）：

用户

Streamlit前端界面

Python后端逻辑

调用Llama 3模型

本地JSON文件（错题存储）

生成失败，请重试

graph TD
    A[用户] --> B[Streamlit前端界面]
    B --> C[Python后端逻辑]
    C --> D[调用Llama 3模型]
    C --> E[本地JSON文件（错题存储）]
    D --> C
    E --> C
    C --> B（展示结果）

用户

Streamlit前端界面

Python后端逻辑

调用Llama 3模型

本地JSON文件（错题存储）

2. 必做任务 2：AI 辅助开发 —— 快速实现核心功能

任务目标：

借助 AI 生成代码、调试错误，实现前端界面和核心功能，重点训练 “AI 协同开发” 能力，而非死记代码。

核心工具：

• 前端：Streamlit（Python 编写，无需 HTML/CSS，快速生成交互界面）；
• AI 辅助：Llama 3-8B（本地运行）/ChatGPT（代码生成）；
• 数据存储：JSON 文件（简单读写，适合少量数据）。

实操步骤（完整代码 + AI 协同逻辑）：

Step 1：搭建前端界面（AI 生成基础代码）

向 AI 输入提示词：“用 Streamlit 写一个高中编程学习助手的前端界面，包含 3 个功能区：代码调试（输入框粘贴代码、错误描述）、知识点查询（输入框）、错题记录（展示区），界面简洁，适合高中生使用”，AI 会生成基础代码，你再微调样式：

python

运行

# 安装依赖：pip install streamlit torch transformers accelerate
import streamlit as st
import json
import os

# 页面配置
st.set_page_config(page_title="高中编程学习助手", page_icon="💻", layout="wide")
st.title("💻 高中编程学习助手")

# 功能切换标签
tab1, tab2, tab3 = st.tabs(["代码调试", "知识点查询", "错题记录"])

# 1. 代码调试标签
with tab1:
    st.subheader("代码调试")
    code_input = st.text_area("粘贴你的错误代码", height=200)
    error_desc = st.text_input("简要描述错误（可选）")
    debug_btn = st.button("开始调试")
    debug_result = st.empty()  # 用于展示调试结果

# 2. 知识点查询标签
with tab2:
    st.subheader("知识点查询")
    knowledge_input = st.text_input("输入要查询的编程知识点（如“Python循环”）")
    query_btn = st.button("查询知识点")
    knowledge_result = st.empty()

# 3. 错题记录标签
with tab3:
    st.subheader("我的错题记录")
    show_notes_btn = st.button("查看错题")
    notes_result = st.empty()

Step 2：实现 AI 模型调用（核心功能）

让 AI 辅助编写模型调用代码，衔接前端输入与模型输出，以 Llama 3-8B 为例：

python

运行

# 加载Llama 3模型（复用之前的代码，AI辅助优化）
from transformers import AutoTokenizer, AutoModelForCausalLM

@st.cache_resource  # Streamlit缓存，避免重复加载模型
def load_llm_model():
    model_name = "meta-llama/Llama-3.2-8B-Instruct"
    tokenizer = AutoTokenizer.from_pretrained(model_name)
    tokenizer.pad_token = tokenizer.eos_token
    model = AutoModelForCausalLM.from_pretrained(
        model_name,
        torch_dtype=torch.float16,
        device_map="auto",
        load_in_8bit=True
    )
    return tokenizer, model

tokenizer, model = load_llm_model()

# 代码调试功能逻辑（AI生成提示词模板）
def debug_code(code, error_desc):
    prompt = f"""你是高中编程老师，帮学生调试Python代码：
    1. 先分析代码中的语法错误或逻辑错误（结合错误描述）；
    2. 给出修正后的完整代码（带详细注释）；
    3. 用通俗语言解释错误原因和修改思路，适合高一学生理解。
    代码：{code}
    错误描述：{error_desc}"""
    
    inputs = tokenizer(prompt, return_tensors="pt", truncation=True, max_length=1024).to(model.device)
    with torch.no_grad():
        outputs = model.generate(**inputs, max_new_tokens=800, temperature=0.3)
    return tokenizer.decode(outputs[0], skip_special_tokens=True)

# 知识点查询功能逻辑
def query_knowledge(knowledge):
    prompt = f"""你是高中编程老师，用通俗语言讲解以下知识点：
    1. 核心定义（用生活类比）；
    2. 基础语法（简洁示例代码）；
    3. 常见误区（学生易犯错误）。
    知识点：{knowledge}"""
    
    inputs = tokenizer(prompt, return_tensors="pt", truncation=True, max_length=512).to(model.device)
    with torch.no_grad():
        outputs = model.generate(**inputs, max_new_tokens=600, temperature=0.3)
    return tokenizer.decode(outputs[0], skip_special_tokens=True)

Step 3：实现数据存储（错题记录功能）

让 AI 辅助编写 JSON 文件读写逻辑，保存用户错题：

python

运行

# 错题存储路径
NOTE_FILE = "error_notes.json"

# 初始化JSON文件
if not os.path.exists(NOTE_FILE):
    with open(NOTE_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump([], f)

# 保存错题
def save_note(code, error, solution):
    note = {
        "code": code,
        "error": error,
        "solution": solution,
        "time": st.session_state.get("current_time", "")
    }
    with open(NOTE_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
        notes = json.load(f)
    notes.append(note)
    with open(NOTE_FILE, "w", encoding="utf-8") as f:
        json.dump(notes, f, ensure_ascii=False, indent=2)

# 读取错题
def load_notes():
    with open(NOTE_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
        return json.load(f)

Step 4：绑定前端与后端逻辑

让 AI 辅助完善按钮点击事件，实现 “输入→处理→输出” 的闭环：

python

运行

# 代码调试按钮点击事件
if debug_btn and code_input:
    with st.spinner("正在调试代码..."):
        result = debug_code(code_input, error_desc)
        debug_result.markdown(result)
        # 提供保存错题按钮
        if st.button("保存为错题"):
            save_note(code_input, error_desc, result)
            st.success("错题保存成功！")

# 知识点查询按钮点击事件
if query_btn and knowledge_input:
    with st.spinner("正在查询知识点..."):
        result = query_knowledge(knowledge_input)
        knowledge_result.markdown(result)

# 查看错题按钮点击事件
if show_notes_btn:
    notes = load_notes()
    if not notes:
        notes_result.info("暂无错题记录，快去调试代码吧！")
    else:
        for i, note in enumerate(notes, 1):
            with notes_result.container():
                st.subheader(f"错题{i}")
                st.code(note["code"], language="python")
                st.write(f"错误描述：{note['error']}")
                st.write(f"解决方案：{note['solution']}")
                st.divider()

任务交付要求：

• 提交完整可运行的 Python 代码（含前端、后端、AI 调用、数据存储）；
• 提交 1 张运行截图（展示 3 个功能的正常使用效果）。

3. 进阶任务 3：测试优化与部署上线 —— 让应用可被他人使用

任务目标：

测试应用的功能稳定性，修复 AI 生成代码的 bug，并用简易平台部署上线，让同学、朋友能访问使用。

核心步骤：

• Step 1：测试与优化重点测试 3 类场景，用 AI 辅助修复问题：

  1. 功能测试：输入错误代码（如 Python 语法错误），检查是否能正确调试；
  2. 边界测试：输入空内容、超长代码，检查应用是否崩溃；
  3. 体验优化：让 AI 帮忙简化界面文字、调整按钮位置，提升使用体验（提示词：“优化这个 Streamlit 应用的界面体验，按钮大小一致，结果展示区字体清晰，增加加载动画”）。

• Step 2：部署上线（低代码方案）选择 Streamlit Cloud（免费、无需服务器），部署步骤：

  1. 注册 GitHub 账号，创建新仓库，上传应用代码（含所有.py 文件、requirements.txt）；
  2. 编写 requirements.txt（AI 生成：“列出运行这个 Streamlit+Llama 3 应用所需的依赖包及版本”）；
  3. 登录 Streamlit Cloud，关联 GitHub 仓库，点击 “Deploy”，等待部署完成（约 5 分钟）；
  4. 获得公开访问链接，分享给他人使用。

任务交付要求：

• 提交测试报告（含 3 个测试场景、发现的 bug 及修复方案）；
• 提交部署后的公开访问链接（或部署截图）。

4. 选做任务 4：功能拓展 —— 提升应用价值

任务目标：

基于核心功能，新增 1-2 个拓展功能，训练产品迭代思维，示例拓展方向：

• 多模态支持：新增 “截图上传” 功能（用户上传代码截图，AI 识别代码后调试）；
• 个性化推荐：根据用户查询的知识点，AI 推荐相关练习题；
• 错题分类：按知识点（如 “循环错误”“变量错误”）对於错题进行分类，方便复习。

实操提示：

用 AI 生成拓展功能代码，比如新增 “截图识别代码” 功能，提示词：“给我的高中编程学习助手添加截图识别代码功能，用 pytesseract 识别图片中的 Python 代码，再调用之前的调试函数，补充必要的依赖包和代码”。

三、AI 协同开发的核心技巧：让 AI 成为你的 “专属开发助手”

1. 精准提示词 = 需求 + 场景 + 格式：向 AI 要代码时，明确 “做什么（功能）+ 给谁用（场景）+ 输出格式（如 Streamlit 代码、带注释）”，避免模糊表述；
2. 分步骤提问：复杂功能（如 “模型调用 + 数据存储”）不要一次性让 AI 生成，分步骤要代码（先前端、再模型、再存储），便于调试；
3. 让 AI 查错：遇到代码报错，直接粘贴错误信息 + 代码给 AI，提示词：“帮我找出这段 Python 代码的错误，解释原因并给出修正后的代码”，比自己查文档更快；
4. 轻量化优先：新手避免使用复杂技术（如 Docker、云数据库），用本地运行 + JSON 存储 + 低代码框架，降低落地难度。

四、避坑指南：新手常见问题解决方案

1. 模型加载失败（显存不足）：

   • 问题：本地运行 Llama 3-8B 显存不够；
   • 解决：改用更小的模型（如 ChatGLM-6B），或使用 API（如豆包 API，无需本地显存）。

2. Streamlit 界面卡顿：

   • 问题：模型调用耗时过长；
   • 解决：添加加载动画（st.spinner），或使用量化后的模型（8bit/4bit）提升速度。

3. JSON 文件读写错误：

   • 问题：多用户同时操作导致文件损坏；
   • 解决：新手阶段限制单用户使用，或用 AI 生成文件锁逻辑（提示词：“给这个 JSON 文件读写功能添加简单的文件锁，避免同时写入出错”）。

4. 部署后无法访问：

   • 问题：依赖包缺失、代码路径错误；
   • 解决：让 AI 检查 requirements.txt 是否完整，确保所有依赖包都列出；部署时核对代码文件路径。

五、拓展思考：从 “能用” 到 “好用” 的产品思维

1. 用户视角：你的应用是否真的解决了用户痛点？比如高中生是否觉得知识点讲解足够通俗、代码调试足够清晰？可以收集用户反馈，用 AI 辅助迭代；
2. 技术迭代：后续可尝试更复杂的技术，如用 Flask 替代 Streamlit、用 SQLite 替代 JSON 存储、接入多模态模型（如识别手写代码）；
3. 商业价值：如果是实用型应用（如 “高考作文批改助手”），可考虑添加付费功能（如详细解析），用 AI 辅助设计商业模式。