用生成式人工智能激活學(xué)習(xí)

蘭勇 胡才富 張華 張渝江

【摘 要】本文介紹了生成式人工智能的教學(xué)應(yīng)用案例，包括文本對話類AI的教學(xué)應(yīng)用、繪畫生成類AI的教學(xué)應(yīng)用以及定制化教學(xué)AI的應(yīng)用。這些應(yīng)用被用于各學(xué)科教學(xué)，為教師提供了高效的教育支持，為學(xué)生提供了獨特的個性化學(xué)習(xí)體驗；也增強了學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維。

【關(guān)鍵詞】生成式人工智能；教學(xué)應(yīng)用；批判性思維；個性化學(xué)習(xí)；AI定制

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）02、03-017-03

2023年，生成式人工智能引發(fā)的浪潮席卷全球，正在對很多行業(yè)產(chǎn)生深遠和不可逆轉(zhuǎn)的影響，教育也不能獨善其身。在經(jīng)過一番掙扎后，一些教育工作者開始主動擁抱生成式人工智能。用生成式人工智能處理非教學(xué)事務(wù)、生成課程資源等逐漸成為教師的新工作方式。但是把生成式人工智能應(yīng)用于課堂教學(xué)，還處于猶豫和嘗試階段。以下提供的國外生成式人工智能教育應(yīng)用案例或能為教師使用生成式人工智能幫助學(xué)生學(xué)習(xí)提供一些思路。

文本對話類AI的教學(xué)應(yīng)用

生成式人工智能具備自然語言理解和表達能力，加上其背后的語言大模型擁有龐大的知識庫，可根據(jù)學(xué)生的提問并結(jié)合上下文進行互動回答。目前，讓學(xué)生與生成式AI聊天是用于教學(xué)最多的方式。以下是一些文本對話類AI的教學(xué)應(yīng)用案例。

1.與AI聊天學(xué)習(xí)外語

2023年，捷克共和國赫拉德茨-克拉洛韋大學(xué)信息與管理學(xué)院應(yīng)用語言學(xué)系教授Blanka Klímová研究發(fā)現(xiàn)，AI聊天機器人有助于學(xué)生對詞匯的掌握，提升語法和其他語言技能，尤其是當它們提供糾正性反饋時。很多人都會有這種體驗，就是在用自己不熟練的外語與別人聊天時，總會擔(dān)心被嘲笑而不敢大膽練習(xí)。據(jù)英國廣播公司（BBC）報道，許多語言學(xué)習(xí)者正轉(zhuǎn)向AI聊天機器人尋求幫助。因為不用擔(dān)心聊天機器人的評判，而且可以談?wù)撊魏胃信d趣的話題，但要注意道德和法律規(guī)范。語言教師可以讓學(xué)生與 ChatGPT 進行對話，從“我想練習(xí)西班牙語，你能用適合九年級學(xué)生的西班牙語短句子來和我說話嗎？”這樣的提示語開始。還有專門用于語言學(xué)習(xí)的 AI 聊天機器人，如 LearnLingo 和 Tutor Lily，它們都有免費版本。這些工具可以調(diào)整流利程度以匹配不同學(xué)生的水平，并提供文本和音頻對話選項（讓語音和文本同步出現(xiàn)）。教師可以要求學(xué)生在家中與這些語言工具互動，并將結(jié)果打印出來作為家庭作業(yè)成果交給教師檢查，也可以嘗試在課堂上讓他們與AI聊天。

2.與歷史人物聊天

在 2023 年 ISTE 會議上，教育技術(shù)教授Maureen Yoder建議教師關(guān)注名叫Hello History的AI應(yīng)用。這款由ChatGPT提供支持的應(yīng)用程序可讓您與近400位歷史人物聊天，包括有影響力的歷史人物和著名科學(xué)家等。當然也可以通過提示詞設(shè)定角色的方式，讓學(xué)生直接與ChatGPT等AI大模型對話。學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)課程知識后，會產(chǎn)生一些疑問或構(gòu)建一些新的想法，需要找到合適的對象來解答其疑問或探討新的見解。特別是學(xué)生面對一些歷史上經(jīng)典著作里面晦澀難懂的語言時，AI虛擬的歷史人物可以用通俗的語言向?qū)W生解釋。這款A(yù)I聊天工具為學(xué)生提供了獨特而身臨其境的學(xué)習(xí)體驗，涉及廣泛的主題，包括藝術(shù)、音樂、司法、文學(xué)、哲學(xué)、科學(xué)和技術(shù)等。教師可以使用它作為課程講授后的互動工具，或課后作業(yè)讓學(xué)生通過與AI討論產(chǎn)出自己的見解。同時，教師要提醒學(xué)生，AI可能會生成一些錯誤的觀點，這需要學(xué)生利用所學(xué)知識來進行批判性分析，或通過獨立研究來驗證AI的說法。為了避免學(xué)生不被AI的錯誤帶偏，教師可要求學(xué)生把與AI聊天的記錄截圖分享到班級群，供他人參考和核驗。類似還有Character.ai，其角色還包括了一些當代知名人物。

3.糾正聊天AI的錯誤

用ChatGPT來寫論文或生成家庭作業(yè)的答案，這是學(xué)生最喜歡而教師們最擔(dān)心的事情。然而，卻無法完全避免這樣的情況發(fā)生。不過，AI生成的內(nèi)容會出錯，這是學(xué)生使用后也會發(fā)現(xiàn)的問題。一些教師以此為契機找到了利用AI來培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的方式。紐約州羅徹斯特大學(xué)哲學(xué)系助理教授Jonathan Herington布置了一項特別作業(yè)，要求學(xué)生與聊天機器人共同撰寫一篇文章，然后讓學(xué)生反思合寫的過程，探索發(fā)現(xiàn)生成式人工智能的能力和局限性。劍橋大學(xué)的醫(yī)學(xué)教授Vinod Aithal 和 Jasmin Silver采用了類似方法來培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力。他們讓學(xué)生自己撰寫特定主題的論文，然后與聊天機器人生成的內(nèi)容進行比較，分析發(fā)現(xiàn)雙方的優(yōu)點和不足。更多的教師開始嘗試改變作業(yè)的方式——不是讓學(xué)生做作業(yè)，而是批改聊天機器人的回答，找出AI生成的答案的正確和錯誤的地方。比如，讓學(xué)生在ChatGPT中輸入相應(yīng)的提示。然后，讓學(xué)生扮演教師的角色，在小組中協(xié)作閱讀ChatGPT的回答，并使用教師為他們提供的評分標準進行評估，標記ChatGPT的回復(fù)，并提出建設(shè)性的反饋。通過這種方式，學(xué)生可以積極地理解如何才能更好地解決問題，也培養(yǎng)學(xué)生用獨立和批評的視角與AI協(xié)作的能力。

4.聊天幫助數(shù)學(xué)教學(xué)

數(shù)學(xué)和科學(xué)教育常常因為概念抽象，使得學(xué)生難以理解。STEAM教學(xué)專家Tara Koehler和John Sammon正在嘗試利用生成式人工智能來開展探究式數(shù)學(xué)教學(xué)。首先，教師可以通過AI生成逼真的情境化數(shù)學(xué)問題，以此將數(shù)學(xué)概念應(yīng)用于現(xiàn)實世界的場景來培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)感。其次，教師利用生成式人工智能還能把科學(xué)、工程、金融或體育整合生成有趣的跨學(xué)科任務(wù)，鼓勵學(xué)生進行深入的數(shù)學(xué)思考，培養(yǎng)其解決問題和批判性推理的能力。進一步，教師還可以在課堂上根據(jù)個別學(xué)生的表現(xiàn)，與生成式人工智能聊天（需要提前撰寫提示詞模板）來快速生成量身定制學(xué)習(xí)材料，如情境、任務(wù)和解釋等，以提供個性化學(xué)習(xí)體驗來支持差異化，確保每個學(xué)習(xí)者都受到適當?shù)奶魬?zhàn)。這種方式正在向其他科學(xué)類學(xué)科教學(xué)推廣。

繪畫生成類AI的教學(xué)應(yīng)用

生成式人工智能具備圖像生成功能，可以根據(jù)學(xué)生的描述或提示，快速生成照片、繪畫、動畫等內(nèi)容。生成式AI的圖像生成能力，為教育領(lǐng)域帶來了新的可能性和創(chuàng)意，也為教育工作者和學(xué)習(xí)者提供了新的工具和資源。以下是一些繪畫生成類AI教學(xué)應(yīng)用的例子。

1.用AI繪畫激發(fā)想象和表達

在 2023 年國際教育技術(shù)學(xué)會（ISTE）會議的演講中，教育培訓(xùn)專家Doug Sanders鼓勵教師在課堂上使用 Meta AI Research的動畫繪圖工具。只需拍下學(xué)生最新的人物簡筆畫照片并將其上傳到這個動畫繪圖網(wǎng)站，AI就可以快速讓它執(zhí)行數(shù)十種不同的動作——走路、跳舞、投擲和拳擊等。然后，圍繞這個動畫鼓勵學(xué)生創(chuàng)作一個故事，可以先口頭講述，再用學(xué)到的詞匯和句子寫到紙上。例如，他們畫中的人物在做什么？為什么在房間里瘋狂地跑來跑去？它從什么地方跑出來？這種方式在小學(xué)1-3年級課堂使用，可以有效激發(fā)學(xué)生想象力和表達能力。

2.用AI繪畫促進深度寫作

佛羅里達州杰克遜維爾市的教師Lori Brenneise也在鼓勵學(xué)生使用免費生成式AI繪畫工具畫出自己心中想象的畫面，然后用文字把畫面內(nèi)容描述出來以增加學(xué)生的創(chuàng)意寫作技巧。首先學(xué)生需要組織詞句形成提示詞，讓AI畫出符合自己想象的圖片。這個過程需要修改提示詞進行反復(fù)嘗試，期間就會鍛煉學(xué)生表達能力，學(xué)生還需要跨學(xué)科了解一些美術(shù)和攝影知識。這需要學(xué)生在課前繪制出圖畫作品。然后，教師在課堂上展示出來，并要求學(xué)生寫下他們從圖像中能感受的內(nèi)容（看到、聽到、觸摸、聞到和嘗到什么），甚至可以更深入地挖掘圖像的背景故事。為了更好地將這項活動與課程學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，需要讓學(xué)生在寫作中運用新學(xué)的詞匯、句式和寫作框架等。

3.用AI繪畫趣味學(xué)習(xí)歷史

在2023年的ISTE會議上。教育技術(shù)專家和歷史教育家James Beeghley建議用AI繪畫來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)歷史。AI生成的歷史畫面可以幫助學(xué)生想象某個歷史事件場景可能是什么樣子的，但是這些圖像可能充滿了不準確之處。教師恰好能利用 AI 圖像的不可靠之處，使其成為歷史課活動有趣的起點。課堂上，教師可要求學(xué)生觀察AI生成的歷史圖片，然后先讓學(xué)生使用他們已經(jīng)學(xué)到的知識來分析和回顧畫面內(nèi)容的相應(yīng)歷史事件，然后讓他們進行額外的研究，以確定圖像中沒有不實之處——比如不合時宜的服裝或技術(shù)，或者對特定群體的偏見等。可以讓學(xué)生用歷史知識撰寫提示詞讓AI生成圖像，然后展示給全班，師生就作品展開評價和討論，進一步加深對歷史知識的記憶和理解。這種方式也被一些教師用于文學(xué)作品的閱讀教學(xué)，以此加深學(xué)生對作品的理解。

微調(diào)定制AI用于教學(xué)

不得不承認，生成式AI的功能非常強大，但直接應(yīng)用在教學(xué)中讓學(xué)生使用還是有一定的風(fēng)險。因為AI會出錯或產(chǎn)生一些超越課程標準的內(nèi)容，所以需要對其做一些微調(diào)和定制，才能更好地用于教學(xué)。以下是一些微調(diào)定制AI的工具和教學(xué)應(yīng)用的案例。

1.蘇格拉底式對話教學(xué)的Khanmigo

可汗學(xué)院的Khanmigo是基于ChatGPT定制開發(fā)的AI教學(xué)工具。如果學(xué)生直接用ChatGPT提問，ChatGPT會直接給出答案。經(jīng)過對回答方式進行調(diào)整后的Khanmigo則不會，因為它被調(diào)整為采用蘇格拉底式對話教學(xué)法。當學(xué)生向Khanmigo提問時，Khanmigo會反問學(xué)生“你認為該怎么做呢？”當學(xué)生回答出錯后，Khanmigo會要求學(xué)生給出推理過程，并對其錯誤進行糾正。這種方式會引導(dǎo)學(xué)生一步步思考，最終自己找到解決問題的方法。顯然，Khanmigo這種蘇格拉底式的教學(xué)，能避免學(xué)生不加思考而抄襲答案。同時，這種教學(xué)也是優(yōu)秀教師的做法，如果不知道學(xué)生對一個問題的想法或了解學(xué)生卡在哪里就開始講解，顯然會浪費時間。引導(dǎo)學(xué)生呈現(xiàn)出錯誤點，并開展針對性輔導(dǎo)，這才是一個有經(jīng)驗教師的做法。

2.幫助學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的Mr.Ranedeer

Mr.Ranedeer是基于ChatGPT定制的AI輔導(dǎo)教師項目，由澳大利亞高中學(xué)生Justin和他的JushBJJ 團隊所創(chuàng)建。這個項目對ChatGPT的定制不需要專業(yè)且復(fù)雜的微調(diào)和訓(xùn)練，僅是通過一段特別的提示詞，就能把ChatGPT變成一個自己的輔導(dǎo)教師來幫助學(xué)生學(xué)習(xí)各個學(xué)科的課程內(nèi)容，為不同需求和興趣的學(xué)習(xí)者提供個性化的學(xué)習(xí)體驗。學(xué)習(xí)者把這段提示詞在聊天窗口發(fā)送給ChatGPT后，再通過簡單的指令對話，就能設(shè)置Mr.Ranedeer，使其符合自己的學(xué)習(xí)層次（小學(xué)到博士），以及學(xué)習(xí)風(fēng)格、交流方式、語氣風(fēng)格、推理框架、表情符號和使用的語言。然后，可以要求它提供學(xué)習(xí)計劃、內(nèi)容和檢測學(xué)習(xí)效果了——就像一個私人的AI家教。Mr.Ranedeer的提示詞是開源的，任何人都可以拿來使用，且進行分析借鑒以設(shè)計提示詞定制AI來幫助自己學(xué)習(xí)。

3.每個教師都能定制自己的教學(xué)AI

Poe AI為教育工作者和學(xué)生提供了一個獨特的平臺，讓師生可以創(chuàng)建定制的AI聊天機器人，作為特定主題的學(xué)習(xí)助手。這對于教師來說是一個好消息，因為從Khanmigo和Mr.Ranedeer的經(jīng)驗看來，如果教師能結(jié)合自己的經(jīng)驗為專門的課程內(nèi)容教學(xué)創(chuàng)建定制的AI，意味著能為自己的教學(xué)過程提供量身定制的教育支持、答疑解惑和補充教學(xué)。而學(xué)生也可以從與特定教學(xué)主題的AI互動中增強學(xué)習(xí)效果。現(xiàn)在，每位教師都可以借助定制的Poe AI，使課堂體驗更加個性化，讓聊天機器人充當虛擬導(dǎo)師，以特定主題的信息與學(xué)生進行有效的對話，避免出現(xiàn)偏差。實現(xiàn)方法非常簡單，教師需要預(yù)先準備一份詳細的提示詞和上傳課程文檔作為知識庫，以此來定制AI。這個過程就是向你的聊天機器人解釋你希望它做什么，然后，它將被限制為只能執(zhí)行此任務(wù)。這非常適合在課堂上與學(xué)生一起使用，而不再擔(dān)心AI會提供一些超出教學(xué)內(nèi)容的回答。教師可以在提示詞中設(shè)定要求聊天機器人如何回答特定類型的問題，然后，學(xué)生可以上傳問題和答案，聊天機器人將立即提供反饋，并提出改進建議，甚至可以為學(xué)生的回答打分。

結(jié)? 語

生成式人工智能正在被教師以各種創(chuàng)新的方式應(yīng)用在教學(xué)中，包括作為工作助手，幫助教師制定創(chuàng)新的測驗和引人入勝的課程計劃；充當私人導(dǎo)師，為學(xué)生提供個性化即時答疑和反饋；模擬各種角色，增強學(xué)生對特定課程主題的理解。同時，教師和學(xué)生需要注意AI可能會生成錯誤內(nèi)容，需要培養(yǎng)批判性思維來分析。“人工智能是教育的未來，教育是人工智能的未來。”可以預(yù)見，生成式人工智能在教學(xué)領(lǐng)域必然會有著更廣泛的應(yīng)用和實踐，會為教育工作者和學(xué)習(xí)者提供新的機會和挑戰(zhàn)。生成式人工智能正在激活學(xué)習(xí)，將與師生一起探索知識、創(chuàng)造價值。

作者單位：1.重慶市聚奎中學(xué)校 2.重慶市江津區(qū)教師發(fā)展中心

編? ?輯：王曉波