ChatGPT對教育的影響分析

摘要：隨著智能社會的到來，人工智能開始以前所未有的速度融入教育領域。ChatGPT由于智能化程度高、自然交互友好、內(nèi)容生成能力強，深度改變了人機交互、知識建構和文化傳承的方式，重塑了學習生態(tài)。在教學中，ChatGPT可以支持個性化學習，訓練批判性思維，提供多元教學策略，協(xié)助教師備課，助力教學反饋與測評。同時，ChatGPT具有觀點不夠全面、內(nèi)容可能抄襲、過度依賴技術、存在安全隱患等教育風險。

關鍵詞：ChatGPT；生態(tài)價值；教育潛能；教育風險

中圖分類號：G43 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094（2023）23-0021-06

隨著智能社會的到來，人工智能開始以前所未有的速度融入教育領域。近年來，由于在算法、算力、大數(shù)據(jù)等方面獲得實質(zhì)性突破，人工智能的各項性能顯著提升。2022年11月30日，美國人工智能研究實驗室OpenAI發(fā)布了聊天機器人ChatGPT。僅2個月之后，ChatGPT的月活躍用戶就超過一億，成為人工智能技術的時代新寵和杰出代表。資料顯示，ChatGPT使用深度學習技術來理解、處理和生成人類的自然語言，能夠出色地完成文章摘要、故事創(chuàng)作、音視頻編輯、文本翻譯、程序代碼編寫等任務。ChatGPT由于智能化程度高、自然交互友好、內(nèi)容生成能力強，深度改變了人機交互、知識建構和文化傳承的方式。盡管人工智能技術在教育領域中具有較為廣闊的應用空間，但ChatGPT所表現(xiàn)出來的強大性能（甚至在某些方面具有過人之處），卻再次引發(fā)人們關于人工智能技術的潛力和風險的辯論。比如，一方面，ChatGPT能夠給作業(yè)自動評分以減輕教師工作負擔，支持學生定制學習并獲得及時反饋[1]；另一方面，如果學生利用ChatGPT作弊可能會給學術誠信造成危害[2]。面對ChatGPT帶給教育紛繁復雜的影響，我們需要恪守教育基本規(guī)律，洞幽燭遠，冷靜思考，從學習生態(tài)視角厘清三個基本問題，為在教育領域中善用ChatGPT提供必要借鑒。這三個基本問題是：ChatGPT本質(zhì)是什么？它在教育生態(tài)中是怎樣的一種存在？對教育生態(tài)（尤其是教師和學生）發(fā)揮什么作用？

一、ChatGPT的本質(zhì)與原理

（一）ChatGPT的基本內(nèi)涵

語言，是人類交流的重要基礎和人類文明的重要載體。目前，日趨成熟的人工智能尤其是自然語言處理（natural language processing， NLP）技術讓人類與機器的交流變得更加自然高效。自然語言處理主要司職自然語言理解（natural language understanding， NLU）和自然語言生成（natural language generation， NLG）兩部分。NLU是對文本意義進行分析和理解，包括識別句子成分及其關系。NLG用于實現(xiàn)對文本的創(chuàng)建和輸出，如撰寫文章、生成摘要、回答問題、編寫代碼等。從技術視角看，ChatGPT本質(zhì)上是一款人工智能賦能的聊天機器人，它是現(xiàn)階段自然語言處理的最杰出代表。人工智能賦能的目的在于通過深度學習生成多模態(tài)的大語言模型（large language model， LLM）。該模型被用于理解和學習人類語言，并可產(chǎn)生與人類相似的（human-like）語言。ChatGPT的全稱是Chat Generative Pre-trained Transformer，也稱聊天生成式預訓練Transformer模型。其中，“Generative”（生成式）表示通過人機對話自動生成多種形式的聊天內(nèi)容，如文本、圖像、視頻、代碼等；“Pre-trained”（預訓練）意指需要經(jīng)過大規(guī)模的語料數(shù)據(jù)（如維基）訓練以支持大語言模型的生成，包括無監(jiān)督預訓練和有監(jiān)督微調(diào)兩個階段；“Transformer”是一類由序列到序列的深度學習模型，它利用了自我注意力機制，使其能夠以學習的方式直接查看和提取輸入序列中任何先前標記（token，連續(xù)的文本序列拆分單位）的狀態(tài)，而不受標記之間的距離的影響[3]。

需要進一步說明的是，由于Transformer是一類深度學習模型，它與人工神經(jīng)網(wǎng)絡（artificial neural network，ANN）的關系密不可分。人工神經(jīng)網(wǎng)絡的靈感來自大腦的結構，它由一層層相互連接的神經(jīng)元組成，總體上包含一個輸入層、一個或多個隱藏層（中間層）和一個輸出層，每個神經(jīng)元根據(jù)鄰接神經(jīng)元的狀態(tài)計算自己的輸出。全球著名人工智能專家吳恩達指出，神經(jīng)網(wǎng)絡是要找出能夠完成每項任務的可訓練函數(shù)[4]。人工神經(jīng)網(wǎng)絡通過對許多簡單函數(shù)進行組合而構成了一個可訓練的函數(shù)（trainable function），其中每一個簡單函數(shù)都由一個神經(jīng)元執(zhí)行，調(diào)節(jié)參數(shù)（也稱權重）對神經(jīng)元負責的簡單函數(shù)發(fā)揮決定性作用。在比較期望值與輸出值差距的基礎上，反復修改神經(jīng)元的權重，直到可訓練函數(shù)完成既定的任務為止。找到了這個可訓練函數(shù)，也就找到輸入與輸出數(shù)據(jù)之間的關系，即所謂的模式識別。

（二）ChatGPT的工作機理

ChatGPT的工作機理大致可以分為預訓練、微調(diào)與語言模型應用三個階段（如圖1）。

ChatGPT訓練主要包括預訓練和微調(diào)兩個部分。在預訓練中，ChatGPT利用大量語料數(shù)據(jù)（如維基百科等）以無監(jiān)督的方式迭代地訓練模型。在預訓練完成后，ChatGPT需要進行監(jiān)督式微調(diào)（supervised fine-tuning）。在微調(diào)的過程中，采用監(jiān)督學習方法，利用標注的數(shù)據(jù)對預訓練后的模型進行針對性的訓練，其中每個輸入都與相應的輸出相關聯(lián)，從而優(yōu)化生成ChatGPT的語言模型，提高該模型在特定任務上的表現(xiàn)。與其他人工智能模型一樣，神經(jīng)網(wǎng)絡本質(zhì)上是復雜的數(shù)學函數(shù)。在測試應用過程中，ChatGPT中的每個標記都被分配了一組唯一的數(shù)字，以創(chuàng)建一個可以由網(wǎng)絡處理的數(shù)字序列，以便ChatGPT理解和響應各種查詢，并根據(jù)其訓練情況而獲得不同程度的成功[5]。

二、ChatGPT的學習生態(tài)價值

在多學科中，生態(tài)系統(tǒng)概念經(jīng)常被當作隱喻使用。它通常與連通性、平衡性、堅韌性、多樣性和適應性有關。從生態(tài)學視角審視、解釋和理解ChatGPT的教育價值具有獨特的啟示意義。

ChatGPT作為一種新的智能技術物種被引入學習生態(tài)中，必將對原有的生態(tài)關系產(chǎn)生深刻影響，并重構生態(tài)關系（如圖2）。在現(xiàn)實物理空間中，學習者可根據(jù)學習需要與教師、學伴、導師和家長之間展開交流互動，以促進知識建構和實踐創(chuàng)新，發(fā)展社交技能，增強學習體驗。在強大的人工智能技術的支撐下，ChatGPT開始具備與人類相似的交流特點和多模態(tài)的內(nèi)容生成能力。正是因為ChatGPT的類人特點，它可以模擬現(xiàn)實情境中的教師、學伴、導師以及家長等角色，與學習者開展實時互動甚至情感交流。學習者可以自由選擇手機、平板、電腦等終端訪問ChatGPT，將ChatGPT設置為各種虛擬角色（如虛擬教師）并與之會話交流，那么虛擬角色對學習者的響應內(nèi)容，則由ChatGPT的大語言模型自動生成，即所謂的人工智能生成內(nèi)容（artificial intelligence generated content， AIGC）。根據(jù)前面的ChatGPT的工作機理，我們比較容易理解AIGC對預訓練數(shù)據(jù)存在必然的依賴。

重塑學習生態(tài)是ChatGPT的生態(tài)價值的集中體現(xiàn)。學習生態(tài)的第一個變化是學習者的學習空間開始從物理空間延伸到數(shù)智空間（智能化的數(shù)字空間）。與生物的棲息地相似，數(shù)智空間為學習者提供更為廣闊的智能學習環(huán)境，獲取豐富的、智能生成的學習資源。第二個變化是ChatGPT在與學習者互動過程中實現(xiàn)快速進化。比起緩慢的生物進化，技術進化更加迅速，呈現(xiàn)出新的特征。例如，ChatGPT可以擔任虛擬教師、虛擬學伴、虛擬教練等多種角色，即便是針對相同的問題，它也會根據(jù)角色的差異做出不一樣的響應，更好地支持個性化學習和自主探究。第三個變化是ChatGPT通過大語料預訓練獲得人類知識，再通過與學習者的自然交流，反過來促進學習者的知識更新和能力發(fā)展，從而幫助學習者實現(xiàn)學習生態(tài)位的躍遷。總之，ChatGPT作為一種非凡的智能技術，極大地豐富了人類能夠觸及的學習資源和空間，它又利用其獨特的學習機制內(nèi)化人類文化成果實現(xiàn)自身的快速進化，再通過與學習者的社會交互反哺學習者的成長與發(fā)展。可見，在因ChatGPT的介入而形成的新的學習生態(tài)中，資源環(huán)境、技術、學習者三者之間的生態(tài)關系發(fā)生了深刻變化。

三、ChatGPT的教育潛能

關于ChatGPT將對學校教育產(chǎn)生何種影響，教育界尚未達成共識。這在很大程度上反映了人們審視ChatGPT教育潛能時所采取的不同視角和立場。如果我們從前面提及的生態(tài)視角和學習者發(fā)展立場來看，ChatGPT可以與學習者之間建立協(xié)作、共生和進化的良性生態(tài)關系，在彼此交互過程中助力學習者的學習和發(fā)展。為了促進ChatGPT的教育應用，2023年4月，聯(lián)合國教科文組織發(fā)布了《高等教育中的ChatGPT和人工智能入門指南》[6]；同年8月31日，OpenAI官方發(fā)布了首個ChatGPT教師使用指南《用人工智能輔助教學》，用于引導教師在課堂教學中合理使用ChatGPT[7]。在綜合多種觀點的基礎上，筆者歸納提煉出ChatGPT五大教育潛能。

（一）支持個性化學習

ChatGPT可以根據(jù)學習者學習興趣、風格和個人需求，定制個性化學習內(nèi)容，提供個性化的學習支持和輔導。在這種情形下，ChatGPT主要發(fā)揮導師的作用。假如學生正在學習歷史，可以讓ChatGPT生成一個歷史故事，故事中有當時的人物和背景。這幾乎就像學生穿越時光隧道去親身體驗它。這樣的學習令人興奮，互動性更好，有助于提高學習效果。隨著ChatGPT API的推出，美國中小學生學習平臺Quizlet開發(fā)了適應性人工智能導師Q-Chat，它可根據(jù)學生對所學材料的掌握程度及其偏愛的學習方式來調(diào)整問題的難度[8]。

（二）訓練批判性思維

批判性思維是一種分析、評估和推理的思維方式，它是學生理解和解決復雜問題、提高學業(yè)質(zhì)量以及未來在智能社會中獲得成功的重要工具。ChatGPT一方面可以幫助學生批判性地思考他們所熟悉的話題。比如，學習者可以詢問ChatGPT為什么一種觀點比另一種更好。面對ChatGPT在對話過程中給出的分析、建議或結論，學習者可以通過批判性思考和多維度比較形成自己的觀點，而不是盲目照搬。另一方面，在面對相對陌生的問題時，學習者能夠根據(jù)ChatGPT的工作機理，同時識別出ChatGPT的某些局限性，有比較地、有批判地、有科學依據(jù)地做出自己的判斷、解釋和推理。比如，ChatGPT的某些觀點看似合理卻可能存在錯誤，這可能是數(shù)據(jù)資料陳舊所致，需要學習者理性地加以判斷。

（三）提供多元教學策略

由于ChatGPT具有較高智能水平與自然交互特點，能夠在學習生態(tài)中擔任多種角色，因此，它可以采用多種教學策略來支持學習活動。假設在科學課上小組探究一個研究項目，ChatGPT可以根據(jù)指令生成相關提示和研討問題，幫助全體成員緊扣目標展開有效合作。在編程實踐過程中，學習者可以向ChatGPT問詢算法設計、代碼檢驗和案例推介等，較好地支持個別化學習。在創(chuàng)意設計方面，ChatGPT可以在構思、文案編寫、摘要生成、圖像處理、視頻編輯、音樂創(chuàng)作等方面提供強力支持。

（四）協(xié)助教師備課

ChatGPT可以根據(jù)教師提供的教學目標和需求，從海量的教育資源中篩選出最相關的信息資源，如電子教案、圖片、動畫、音視頻等，供教師編寫教案和制作課件時選用。例如語文教師設計文學作品教學方案，ChatGPT可以搜索和篩選出一些經(jīng)典文學作品和相關評論，為教師備課提供靈感、思路和基礎資料。此外，ChatGPT還可以根據(jù)教師提供的教學內(nèi)容和學生的能力基礎，提供個性化的活動方案和教學建議。

（五）助力教學反饋與測評

教師可將ChatGPT用作反饋工具，對學生的任務、論文和作業(yè)進行反饋。教師還可以請求ChatGPT創(chuàng)建多選題、開放題等不同形式的測試題。ChatGPT能夠根據(jù)需求創(chuàng)建學生作業(yè)的評估量規(guī)、對學生的作業(yè)進行自動評價等。ChatGPT甚至可以對評估中存在的問題進行總結反思。

四、ChatGPT的教育風險

人工智能的教育風險從根本上源于其與人類不同的數(shù)據(jù)信息處理方式。如果我們從教師、學生、ChatGPT三者之間的生態(tài)關系入手，就可以比較清晰而完整地感知到ChatGPT的教育應用還存在一定風險。

（一）觀點不夠全面

盡管ChatGPT功能非常強大，但它并不完美。根據(jù)OpenAI官方說明，ChatGPT的訓練數(shù)據(jù)截至2021年，因此ChatGPT可能無法完全理解師生查詢的最新問題。這有點像我們用舊地圖在新城市導航，有時可能會出現(xiàn)路線不準、不暢的情形。ChatGPT缺乏人所擁有的上下文（context）意識，它可能由于不能很好地理解上下文而導致誤解或溝通不暢，尤其是在上下文至關重要的情況下，甚至可能出現(xiàn)“一本正經(jīng)胡說”的狀況，從而對教與學產(chǎn)生負面影響。

（二）內(nèi)容可能抄襲

對學生而言，課后作業(yè)是教師檢測學生對學習內(nèi)容理解和掌握程度的重要手段。學生如果直接抄襲ChatGPT“代勞”的解題過程和答案，將對他們的學業(yè)績效、批判思維和品行發(fā)展不利。同樣，教師在撰寫學術論文時如果直接將ChatGPT生成的相關內(nèi)容直接復制粘貼，會既敗壞學術風氣又違背學術倫理。

（三）過度依賴技術

盡管ChatGPT正在為教與學帶來魔力般的影響，但它本質(zhì)上是一種人工智能技術，如果我們的教學完全依賴智能技術，就可能對師生造成傷害。一個重要的原因是，ChatGPT不能替代學科領域專家和教學專家，因為他們可以提供大語言模型無法比擬的微妙見解和深層知識。受制于大語言模型的生成機制，面對師生的人性化提問，ChatGPT可能會給出標準化或常規(guī)的答案，不利于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和情緒智能。此外，根據(jù)官方信息，ChatGPT對中文的理解能力遠不及英文，可能存在語言偏見。

（四）存在安全隱患

ChatGPT的廣泛應用，引起了人們對隱私和安全的擔憂。其一是使用ChatGPT時可能會侵犯隱私。因為ChatGPT大型語言模型需要大量的訓練數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能包含師生敏感的個人私密信息。其二是擔憂ChatGPT可能被用于有害目的，如制造假新聞或者深度偽造等，以欺騙大眾，混淆視聽。其三是擔心被輸入虛假或有偏見的數(shù)據(jù)后，ChatGPT可能會無意中延續(xù)偏見或虛假信息。因此，為了確保明智地、合乎倫理地使用ChatGPT，人類的監(jiān)督和管控責任必不可少。

五、結語

教育要促進學生身心的和諧發(fā)展和核心素養(yǎng)的提升，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神、實踐能力和健全人格，落實立德樹人根本任務。ChatGPT與生俱來的復雜性、開放性和透明性，總是伴隨著一定的不確定性、風險性和未知性。盡管ChatGPT能夠與師生展開教與學的協(xié)作，但務必確保師生成為ChatGPT的主人，而非奴隸。如何把人工智能視作有益的工具和環(huán)境，讓其變成教育的機會而非威脅，是未來教育必須面對的新變化。

參考文獻：

[1] KASNECI E， SESSLER K， KUCHEMANN S， et al. ChatGPT for good？ on opportunities and challenges of large language models for education[EB/OL].（2023-01-22）[2023-08-10].https：//www.edu.sot.tum.de/fileadmin/w00bed/hctl/_my_direct_uploads/ChatGPT_for_Good_.pdf.

[2] COTTON D R， COTTON P A， SHIPWAY J R. Chatting and cheating： ensuring academic integrity in the era of ChatGPT[EB/OL].（2023-03-13）[2023-09-10].https：//pearl.plymouth.ac.uk/bitstream/handle/10026.1/20577/Cotton%20et%20al%202023.pdf？sequence=3.

[3] ANDES S. A policy maker's guide to artificial intelligence for state and local governments： reaching safe， effective and equitable scale[EB/OL].（2020-03-01）[2023-07-22].https：//www.cmu.edu/block-center/files/andes-whitepaper-policymakers-guide.pdf.

[4] NG A Y. Essential algorithms[EB/OL].（2022-05-22）[2023-07-01]. https：//www.deeplearning.ai/the-batch/issue-146/.

[5] CRETU C. How does ChatGPT actually work？ an ML engineer explains[EB/OL].（2023-04-01）[2023-08-01]. https：//www.scalablepath.com/data-science/chatgpt-architecture-explained.

[6] UNESCO. ChatGPT and artificial intelligence in higher education： quick start guide[EB/OL].（2023-04-01）[2023-09-01]. https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000385146.

[7] OpenAI. Teaching with AI[EB/OL].（2023-08-31）[2023-09-10]. https：//openai.com/blog/teaching-with-ai.

[8] OpenAI. Introducing ChatGPT and Whisper APIs[EB/OL].（2023-03-01）[2023-09-01]. https：//openai.com/blog/introducing-chatgpt-and-whisper-apis.

責任編輯：楊孝如

*本文系國家社會科學基金一般項目“中美人工智能戰(zhàn)略比較研究”（22BZZ080）、江蘇省現(xiàn)代教育技術研究所重點項目“面向核心素養(yǎng)的人工智能課程治理的創(chuàng)新機制與實踐路徑研究”（2022-R-102724）研究成果之一。

收稿日期：2023-09-28

作者簡介：賀斌，教育技術學博士，南通大學教育科學學院，教授，碩士研究生導師，南通大學未來教育研究所副所長，主要研究方向為人工智能教育、中小學信息科技教育、人工智能戰(zhàn)略國際比較等。