用生成式人工智能激活學習

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應用案例，包括文本對話類AI的教學應用、繪畫生成類AI的教學應用以及定制化教學AI的應用。這些應用被用于各學科教學，為教師提供了高效的教育支持，為學生提供了獨特的個性化學習體驗；也增強了學生對知識的理解，培養(yǎng)了學生的批判性思維。

【關鍵詞】生成式人工智能；教學應用；批判性思維；個性化學習；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)產生深遠和不可逆轉的影響，教育也不能獨善其身。在經過一番掙扎后，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事務、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用于課堂教學，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用案例或能為教師使用生成式人工智能幫助學生學習提供一些思路。

文本對話類AI的教學應用

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，可根據學生的提問并結合上下文進行互動回答。目前，讓學生與生成式AI聊天是用于教學最多的方式。以下是一些文本對話類AI的教學應用案例。

1.與AI聊天學習外語

2023年，捷克共和國赫拉德茨-克拉洛韋大學信息與管理學院應用語言學系教授Blanka Klímová研究發(fā)現，AI聊天機器人有助于學生對詞匯的掌握，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，總會擔心被嘲笑而不敢大膽練習。據英國廣播公司（BBC）報道，許多語言學習者正轉向AI聊天機器人尋求幫助。因為不用擔心聊天機器人的評判，而且可以談論任何感興趣的話題，但要注意道德和法律規(guī)范。語言教師可以讓學生與 ChatGPT 進行對話，從“我想練習西班牙語，你能用適合九年級學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習的 AI 聊天機器人，如 LearnLingo 和 Tutor Lily，它們都有免費版本。這些工具可以調整流利程度以匹配不同學生的水平，并提供文本和音頻對話選項（讓語音和文本同步出現）。教師可以要求學生在家中與這些語言工具互動，并將結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，教育技術教授Maureen Yoder建議教師關注名叫Hello History的AI應用。這款由ChatGPT提供支持的應用程序可讓您與近400位歷史人物聊天，包括有影響力的歷史人物和著名科學家等。當然也可以通過提示詞設定角色的方式，讓學生直接與ChatGPT等AI大模型對話。學生在學習相關課程知識后，會產生一些疑問或構建一些新的想法，需要找到合適的對象來解答其疑問或探討新的見解。特別是學生面對一些歷史上經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學生解釋。這款AI聊天工具為學生提供了獨特而身臨其境的學習體驗，涉及廣泛的主題，包括藝術、音樂、司法、文學、哲學、科學和技術等。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)讓學生通過與AI討論產出自己的見解。同時，教師要提醒學生，AI可能會生成一些錯誤的觀點，這需要學生利用所學知識來進行批判性分析，或通過獨立研究來驗證AI的說法。為了避免學生不被AI的錯誤帶偏，教師可要求學生把與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，這是學生最喜歡而教師們最擔心的事情。然而，卻無法完全避免這樣的情況發(fā)生。不過，AI生成的內容會出錯，這是學生使用后也會發(fā)現的問題。一些教師以此為契機找到了利用AI來培養(yǎng)學生批判性思維的方式。紐約州羅徹斯特大學哲學系助理教授Jonathan Herington布置了一項特別作業(yè)，要求學生與聊天機器人共同撰寫一篇文章，然后讓學生反思合寫的過程，探索發(fā)現生成式人工智能的能力和局限性。劍橋大學的醫(yī)學教授Vinod Aithal 和 Jasmin Silver采用了類似方法來培養(yǎng)學生批判性思維能力。他們讓學生自己撰寫特定主題的論文，然后與聊天機器人生成的內容進行比較，分析發(fā)現雙方的優(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，讓學生在ChatGPT中輸入相應的提示。然后，讓學生扮演教師的角色，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，并提出建設性的反饋。通過這種方式，學生可以積極地理解如何才能更好地解決問題，也培養(yǎng)學生用獨立和批評的視角與AI協(xié)作的能力。

4.聊天幫助數學教學

數學和科學教育常常因為概念抽象，使得學生難以理解。STEAM教學專家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學教學。首先，教師可以通過AI生成逼真的情境化數學問題，以此將數學概念應用于現實世界的場景來培養(yǎng)學生的數感。其次，教師利用生成式人工智能還能把科學、工程、金融或體育整合生成有趣的跨學科任務，鼓勵學生進行深入的數學思考，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個別學生的表現，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習材料，如情境、任務和解釋等，以提供個性化學習體驗來支持差異化，確保每個學習者都受到適當的挑戰(zhàn)。這種方式正在向其他科學類學科教學推廣。

繪畫生成類AI的教學應用

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

1.用AI繪畫激發(fā)想象和表達

在 2023 年國際教育技術學會（ISTE）會議的演講中，教育培訓專家Doug Sanders鼓勵教師在課堂上使用 Meta AI Research的動畫繪圖工具。只需拍下學生最新的人物簡筆畫照片并將其上傳到這個動畫繪圖網站，AI就可以快速讓它執(zhí)行數十種不同的動作——走路、跳舞、投擲和拳擊等。然后，圍繞這個動畫鼓勵學生創(chuàng)作一個故事，可以先口頭講述，再用學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1-3年級課堂使用，可以有效激發(fā)學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容描述出來以增加學生的創(chuàng)意寫作技巧。首先學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嘗試，期間就會鍛煉學生表達能力，學生還需要跨學科了解一些美術和攝影知識。這需要學生在課前繪制出圖畫作品。然后，教師在課堂上展示出來，并要求學生寫下他們從圖像中能感受的內容（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習聯系起來，需要讓學生在寫作中運用新學的詞匯、句式和寫作框架等。

3.用AI繪畫趣味學習歷史

在2023年的ISTE會議上。教育技術專家和歷史教育家James Beeghley建議用AI繪畫來幫助學生學習歷史。AI生成的歷史畫面可以幫助學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，教師可要求學生觀察AI生成的歷史圖片，然后先讓學生使用他們已經學到的知識來分析和回顧畫面內容的相應歷史事件，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，或者對特定群體的偏見等?？梢宰寣W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作品的閱讀教學，以此加深學生對作品的理解。

微調定制AI用于教學

不得不承認，生成式AI的功能非常強大，但直接應用在教學中讓學生使用還是有一定的風險。因為AI會出錯或產生一些超越課程標準的內容，所以需要對其做一些微調和定制，才能更好地用于教學。以下是一些微調定制AI的工具和教學應用的案例。

1.蘇格拉底式對話教學的Khanmigo

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

2.幫助學習者自主學習的Mr.Ranedeer

Mr.Ranedeer是基于ChatGPT定制的AI輔導教師項目，由澳大利亞高中學生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)且復雜的微調和訓練，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教師來幫助學生學習各個學科的課程內容，為不同需求和興趣的學習者提供個性化的學習體驗。學習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，就能設置Mr.Ranedeer，使其符合自己的學習層次（小學到博士），以及學習風格、交流方式、語氣風格、推理框架、表情符號和使用的語言。然后，可以要求它提供學習計劃、內容和檢測學習效果了——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計提示詞定制AI來幫助自己學習。

3.每個教師都能定制自己的教學AI

Poe AI為教育工作者和學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，作為特定主題的學習助手。這對于教師來說是一個好消息，因為從Khanmigo和Mr.Ranedeer的經驗看來，如果教師能結合自己的經驗為專門的課程內容教學創(chuàng)建定制的AI，意味著能為自己的教學過程提供量身定制的教育支持、答疑解惑和補充教學。而學生也可以從與特定教學主題的AI互動中增強學習效果?，F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師，以特定主題的信息與學生進行有效的對話，避免出現偏差。實現方法非常簡單，教師需要預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。這非常適合在課堂上與學生一起使用，而不再擔心AI會提供一些超出教學內容的回答。教師可以在提示詞中設定要求聊天機器人如何回答特定類型的問題，然后，學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，甚至可以為學生的回答打分。

結? 語

生成式人工智能正在被教師以各種創(chuàng)新的方式應用在教學中，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；充當私人導師，為學生提供個性化即時答疑和反饋；模擬各種角色，增強學生對特定課程主題的理解。同時，教師和學生需要注意AI可能會生成錯誤內容，需要培養(yǎng)批判性思維來分析?！叭斯ぶ悄苁墙逃奈磥恚逃侨斯ぶ悄艿奈磥?。”可以預見，生成式人工智能在教學領域必然會有著更廣泛的應用和實踐，會為教育工作者和學習者提供新的機會和挑戰(zhàn)。生成式人工智能正在激活學習，將與師生一起探索知識、創(chuàng)造價值。

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

編? ?輯：王曉波