生成式人工智能賦能學(xué)習(xí)情景與教學(xué)設(shè)計(jì)研究

關(guān)鍵詞：生成式人工智能；學(xué)習(xí)情境；教育；相關(guān)分析法

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）25-0027-04

隨著2022年末ChatGPT的推出，生成式文本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了前所未有的飛躍，標(biāo)志著生成式人工智能技術(shù)的重大突破。這一技術(shù)的迅猛發(fā)展不僅引起了科技界的廣泛關(guān)注，同時(shí)也在教育領(lǐng)域激起了深刻的變革浪潮。在《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》中，中共中央和國(guó)務(wù)院指出：“要?jiǎng)?chuàng)新教育服務(wù)業(yè)態(tài)，建立數(shù)字教育資源共建共享機(jī)制?！鄙墒饺斯ぶ悄芘c教育教學(xué)的融合發(fā)展已然成為大勢(shì)所趨。

生成式智能技術(shù)日新月異，教育領(lǐng)域正經(jīng)歷著前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇[1]。這些技術(shù)不僅為傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來(lái)了創(chuàng)新的可能，促使我們重新審視并優(yōu)化學(xué)習(xí)策略與思維模式，同時(shí)它們還孕育了一系列潛在的挑戰(zhàn)與不安因素。為了發(fā)現(xiàn)這些潛在的挑戰(zhàn)，深入探究生成式人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，本文通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)證分析，探討生成式人工智能如何在教學(xué)實(shí)踐、學(xué)習(xí)體驗(yàn)、教育評(píng)價(jià)體系等多個(gè)維度上發(fā)揮積極作用，為教育領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)與策略指導(dǎo)。

1 研究設(shè)計(jì)

1.1 研究方法

本文通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)與資料，以“生成式人工智能對(duì)學(xué)習(xí)情景和教學(xué)設(shè)計(jì)影響研究”為主題設(shè)計(jì)了調(diào)查問(wèn)卷，并使用問(wèn)卷星進(jìn)行信息收集。在問(wèn)卷調(diào)查結(jié)束后，隨機(jī)對(duì)8位教師進(jìn)行訪談。訪談圍繞以下8個(gè)方面進(jìn)行提問(wèn)：使用頻率、應(yīng)用場(chǎng)景、體驗(yàn)滿意度、內(nèi)容滿意度、是否提高教學(xué)質(zhì)量、對(duì)個(gè)性化教學(xué)的作用、所遇到的困惑與挑戰(zhàn)以及學(xué)生是否有過(guò)度依賴現(xiàn)象。

1.2 研究對(duì)象

本文研究對(duì)象為四川省內(nèi)的綜合類、理工類、醫(yī)學(xué)類和師范類高校的學(xué)生和教師。通過(guò)隨機(jī)抽樣和匿名填寫的方式進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，最終回收了505份有效問(wèn)卷。其中，學(xué)生問(wèn)卷共計(jì)445份，占總問(wèn)卷數(shù)的88.12%；教師問(wèn)卷共計(jì)60份，占總問(wèn)卷數(shù)的11.88%。從學(xué)校類型來(lái)看，綜合類學(xué)校問(wèn)卷共計(jì)117份，占學(xué)生問(wèn)卷總數(shù)的26.29%；理工類學(xué)校問(wèn)卷共計(jì)98份，占學(xué)生問(wèn)卷總數(shù)的22.02%；醫(yī)學(xué)類學(xué)校問(wèn)卷共計(jì)165份，占學(xué)生問(wèn)卷總數(shù)的37.08%；師范類學(xué)校問(wèn)卷共計(jì)125 份，占學(xué)生問(wèn)卷總數(shù)的28.09%。

1.3 數(shù)據(jù)處理方式與統(tǒng)計(jì)分析方法

本研究利用問(wèn)卷星軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并借助Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的可視化分析及圖譜統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，采用SPSS軟件對(duì)問(wèn)卷的信度與效度進(jìn)行深入分析，并利用Citespace軟件，對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行比較分析。最終結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了詳盡的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果分析

2.1 生成式人工智能概述

隨著智慧教學(xué)的推進(jìn)，生成式人工智能在教育界的作用日益顯著。本次研究致力于通過(guò)真實(shí)有效的數(shù)據(jù)反映生成式人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、人們對(duì)其的普遍看法以及其存在的客觀挑戰(zhàn)，從而了解生成式人工智能在實(shí)際運(yùn)用中如何塑造教育改革。該技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用有利于豐富教學(xué)內(nèi)容、促進(jìn)教學(xué)形式的多樣化、增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，推動(dòng)教學(xué)課堂的智能化發(fā)展。然而，學(xué)術(shù)界對(duì)生成式人工智能在教育場(chǎng)景中發(fā)揮的具體作用和師生對(duì)其認(rèn)可程度的研究卻很少。為了彌補(bǔ)這些不足，本文深入不同高校調(diào)查生成式人工智能在學(xué)校的融入程度，了解師生對(duì)其的體驗(yàn)感和滿意度。文章采用問(wèn)卷調(diào)查和訪談法，對(duì)四川省內(nèi)不同類型高校進(jìn)行調(diào)查，分析高校師生對(duì)生成式人工智能的認(rèn)知、生成式人工智能在高校中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及師生對(duì)其的滿意度和負(fù)面反饋，進(jìn)一步探尋生成式人工智能在教育場(chǎng)域中如何作用于教育教學(xué)，了解生成式人工智能在高校中的發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，為科學(xué)地推動(dòng)教育改革提供建議和啟示。

2.2 生成式人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

通過(guò)Citespace分析國(guó)外的生成式人工智能與教育的相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)研究者主要來(lái)自高等學(xué)校和信息研究機(jī)構(gòu)，如Aston University 和Vignan′s Institute ofInformation Technology等。他們更傾向于實(shí)際調(diào)研的方法，焦點(diǎn)集中在生成式人工智能與教育融合在計(jì)算思維、育人范式以及產(chǎn)教融合等方面的研究。例如，Anthony Summers等[2]研究了生成式人工智能在護(hù)理教育中的貢獻(xiàn)；Shijian Che， Yee Lye等[3]提出了“反對(duì)、避免和采納”的原則來(lái)評(píng)估生成式人工智能引發(fā)的學(xué)術(shù)誠(chéng)信問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)，研究者主要來(lái)自高校，如陜西師范大學(xué)教育學(xué)部、西南大學(xué)教育學(xué)部和曲阜師范大學(xué)教育學(xué)部等，他們更偏向于概念建模的方法，主要研究人工智能在高等教育中的應(yīng)用與影響、人機(jī)協(xié)同以及風(fēng)險(xiǎn)治理等。例如，廖劍等[4]通過(guò)數(shù)智分身的原型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)共教；張惠彬等[5]探討了生成式人工智能在教育領(lǐng)域的倫理風(fēng)險(xiǎn)與治理路徑。國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)雖然有所不同，但都圍繞人工智能融入教育教學(xué)的具體研究展開(kāi)。

2.3 生成式人工智能對(duì)學(xué)習(xí)情景和教學(xué)設(shè)計(jì)的影響

2.3.1 調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

1） 信效度分析。在剔除基本問(wèn)題和不相關(guān)問(wèn)題之后，剩余的7個(gè)主要項(xiàng)目中，本次研究利用SPSS軟件進(jìn)行信效度分析，樣本量為505。分析結(jié)果如表1 所示，本次調(diào)查的信度系數(shù)（Cronbach′s α） 為0.828，該值大于0.8，表明該量表具有較高的內(nèi)部一致性，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定可靠。KMO值為0.721，該值位于0.7至0.8，表明數(shù)據(jù)適合進(jìn)行因子分析且量表具有較好的效度。

2） 相關(guān)分析。通過(guò)SPSS軟件對(duì)樣本進(jìn)行相關(guān)性分析，得到以下結(jié)果：認(rèn)為“生成式人工智能可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)”與“生成式人工智能具有較好的發(fā)展前景”之間的皮爾遜（Pearson） 相關(guān)系數(shù)為0.98；表示“聽(tīng)過(guò)生成式人工智能”與“使用過(guò)生成式人工智能”之間的P值為0.96；“使用過(guò)生成式人工智能”與認(rèn)為其“可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)”之間的P值為0.64；“使用過(guò)生成式人工智能”與認(rèn)為其在“教育領(lǐng)域有很好前景”之間的P值為0.63；認(rèn)為“生成式人工智能可以應(yīng)用在教育領(lǐng)域”與“能夠有效促進(jìn)學(xué)習(xí)和教學(xué)”之間的P值為0.51；認(rèn)為“生成式人工智能可以應(yīng)用在教育領(lǐng)域”與“具有很好的發(fā)展前景”之間的P值為0.50。各個(gè)問(wèn)題之間的相關(guān)系數(shù)r≥0.5，表明樣本之間顯著相關(guān)，結(jié)構(gòu)較為合理，能夠提供較為科學(xué)的結(jié)論。

2.3.2 高校師生對(duì)生成式人工智能的認(rèn)知現(xiàn)狀

如圖1所示，問(wèn)卷結(jié)果顯示，79.41%的受訪者表示聽(tīng)說(shuō)過(guò)生成式人工智能，不同類型學(xué)校的受訪者在聽(tīng)過(guò)生成式人工智能的比例上高度趨同，其中醫(yī)學(xué)類院校占比最多，為80.61%。從身份維度考察發(fā)現(xiàn)，聽(tīng)說(shuō)過(guò)生成式人工智能的學(xué)生占學(xué)生總數(shù)的77.8%，而在聽(tīng)說(shuō)過(guò)生成式人工智能的教師中，這一比例高達(dá)91.7%。進(jìn)一步調(diào)查了解到，有86.93%的受訪者認(rèn)為生成式人工智能可被應(yīng)用于學(xué)習(xí)和教學(xué)領(lǐng)域，其中有59.6%的學(xué)生表示他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中實(shí)際使用了生成式人工智能。

基于上述結(jié)果，筆者可以得出以下結(jié)論：生成式人工智能在高校中的普及范圍廣；不同學(xué)校類型的受訪者在生成式人工智能的認(rèn)知上差異較小，表明不同教學(xué)水平和教育背景在生成式人工智能領(lǐng)域的認(rèn)知差異不顯著；相較于學(xué)生，教師對(duì)生成式人工智能有更加深入的了解。

2.3.3 生成式人工智能在高校師生中的應(yīng)用現(xiàn)狀

深入調(diào)查師生的主要使用場(chǎng)景，排除未聽(tīng)說(shuō)過(guò)生成式人工智能以及認(rèn)為生成式人工智能無(wú)法應(yīng)用于教育領(lǐng)域的師生，最終篩選出322名有效受訪者。如圖2所示，這些受訪者的使用行為主要集中在以下四個(gè)場(chǎng)景：在線答疑、學(xué)程布置、個(gè)性化分析和協(xié)助完成文稿。其中，88.2%的師生將生成式人工智能應(yīng)用于在線答疑，占比最高。有82.04%的師生認(rèn)為生成式人工智能能夠更好地提供資源訪問(wèn)與參考咨詢服務(wù)，體現(xiàn)了生成式人工智能在教育領(lǐng)域中的主要應(yīng)用方向。

在“人師—機(jī)師—學(xué)生”教育新范式下，教學(xué)場(chǎng)域內(nèi)的“多對(duì)多”復(fù)雜交互得益于ChatGPT等生成式人工智能提供的個(gè)性化服務(wù)。從對(duì)老師的訪談結(jié)果來(lái)看，生成式人工智能在學(xué)科解答、輔助資料編寫、資料精準(zhǔn)推送、統(tǒng)計(jì)分析、教學(xué)輔導(dǎo)與內(nèi)容深度優(yōu)化（含案例分析與文稿自動(dòng)生成）等方面廣受師生認(rèn)可。生成式人工智能基于詳盡問(wèn)題描述與海量數(shù)據(jù)資源，快速生成精準(zhǔn)答案，大幅減少了師生查閱資料文獻(xiàn)的時(shí)間。在畢業(yè)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)、深度知識(shí)解釋（如代碼解析、專業(yè)名詞闡釋）中，生成式人工智能不僅激發(fā)了學(xué)生的思考，促進(jìn)了創(chuàng)新能力的發(fā)展，還有效填補(bǔ)了教師知識(shí)體系中的不足，共同推動(dòng)了教學(xué)水平的持續(xù)提升。

2.3.4 生成式人工智能對(duì)學(xué)習(xí)情景和教學(xué)設(shè)計(jì)的影響

1） 使用體驗(yàn)。研究從滿意度與認(rèn)同感兩個(gè)維度出發(fā)，探究師生對(duì)生成式人工智能的使用體驗(yàn)感，結(jié)果如圖3所示。在關(guān)于使用滿意度的243份有效問(wèn)卷中，有117人表示對(duì)生成式人工智能服務(wù)非常滿意，占總比的48.15%；有117人認(rèn)為生成式人工智能服務(wù)一般，占總比的48.15%；有9人對(duì)生成式人工智能服務(wù)不滿意，占總比的3.7%?；谏鲜鰯?shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：大部分使用者對(duì)生成式人工智能服務(wù)滿意，認(rèn)可度較高，這表明生成式人工智能具有良好的使用體驗(yàn)感，進(jìn)而有利于推動(dòng)教育體制機(jī)制創(chuàng)新，并在不斷優(yōu)化的教育改革中發(fā)揮積極作用。

2） 使用反饋。如圖4所示，在聽(tīng)說(shuō)過(guò)生成式人工智能的401份有效調(diào)查中，有322人認(rèn)為生成式人工智能可以應(yīng)用于教育領(lǐng)域，占總比的80.3%；有79人表示不知道生成式人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，占總比的19.7%。此外，有388人表示愿意參與生成式人工智能在教育領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用中，占總比的77%；有224人（占總比的44.95%） 認(rèn)為，盡管生成式人工智能具有廣闊的應(yīng)用前景與發(fā)展空間，其發(fā)展也會(huì)受到一定的限制與調(diào)整。受訪者指出生成式人工智能在教育領(lǐng)域面臨的主要障礙：首先是技術(shù)成本與可靠性問(wèn)題，其次是教育行業(yè)的監(jiān)管和標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。受訪者更期望將生成式人工智能應(yīng)用于科學(xué)統(tǒng)計(jì)、分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、資料資源供給以及解決學(xué)科難題等方面。

基于上述數(shù)據(jù)與分析，筆者可以得出結(jié)論：盡管大多數(shù)人對(duì)生成式人工智能持積極態(tài)度，但由于其智能技術(shù)水平與使用方式的限制，目前仍無(wú)法為用戶提供完美的體驗(yàn)。這一發(fā)現(xiàn)揭示了當(dāng)前生成式人工智能所面臨的主要困境與發(fā)展方向，同時(shí)也為智能化教育改革提供了一些有益的啟示。

3 討論與建議

3.1 研究發(fā)現(xiàn)

此前，許多學(xué)者研究了生成式人工智能對(duì)學(xué)習(xí)情境和教學(xué)設(shè)計(jì)的影響。例如，冉柔等[6]研究了如何通過(guò)生成式人工智能科學(xué)提升初中語(yǔ)文作文教學(xué)的效率與成果，馮曉英等[7]探討了在人工智能時(shí)代教師應(yīng)如何作為。然而，關(guān)于生成式人工智能在高校中的具體應(yīng)用現(xiàn)狀的研究卻相對(duì)較少。本文從四川省內(nèi)的四大類院校出發(fā)，調(diào)查了生成式人工智能在師生中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探尋其在高校師生中的融入程度。研究發(fā)現(xiàn)，在高等院校中，教育資源與地域的不同對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)新事物的影響不顯著，生成式人工智能受不同類型學(xué)校的影響較?。簧墒饺斯ぶ悄茉诟咝Ｖ邪l(fā)展較好，師生對(duì)其認(rèn)可度普遍較高，越來(lái)越多的師生開(kāi)始將其應(yīng)用于日常學(xué)習(xí)與教學(xué)中，尤其在編寫文稿、知識(shí)查詢等方面。

生成式人工智能在教育領(lǐng)域展現(xiàn)出的關(guān)鍵作用顯著提升了學(xué)習(xí)效率與教學(xué)質(zhì)量[8]，并廣泛應(yīng)用于各類教育場(chǎng)景，跨越了學(xué)校類型的界限。生成式人工智能突破了詞條問(wèn)答不匹配與搜索格式化的限制，打破了教育資源的信息繭房，促進(jìn)了知識(shí)的深度挖掘、高效檢索與思維創(chuàng)新。它不僅推動(dòng)了教學(xué)模式向人機(jī)協(xié)同轉(zhuǎn)型，還豐富了教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)效率與教學(xué)質(zhì)量的雙重飛躍，符合現(xiàn)代教育發(fā)展的需求與趨勢(shì)。

3.2 建議與展望

生成式人工智能在教育教學(xué)中的廣泛融入，是發(fā)展智慧教育的重要步驟。雖然它已被廣泛使用，但不少教師依然持保守態(tài)度。主要原因在于許多教師擔(dān)憂學(xué)生可能因?yàn)檫^(guò)度依賴人工智能導(dǎo)致思維惰性，進(jìn)而阻礙主動(dòng)學(xué)習(xí)和思維創(chuàng)新。生成式人工智能作為未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向，其與教育教學(xué)的深度融合是一個(gè)必然且不可忽視的過(guò)程。促進(jìn)生成式人工智能與教育理念的融合需要一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，需要教育者、學(xué)生及開(kāi)發(fā)者的共同努力。教育者尤其需要保持對(duì)技術(shù)的敏感性，更新知識(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)塑造學(xué)生正確的學(xué)習(xí)觀，以促進(jìn)教育創(chuàng)新。

此外，調(diào)查發(fā)現(xiàn)生成式人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)，如生成內(nèi)容生硬、道德倫理?yè)?dān)憂，以及因訪問(wèn)人數(shù)過(guò)多導(dǎo)致的服務(wù)器不穩(wěn)定等負(fù)面體驗(yàn)?！敖逃狢hatGPT”的積極關(guān)系不容忽視[9]。作為智能輔助工具，它正在引領(lǐng)社會(huì)變革，革新教學(xué)模式。因此，作為用戶端，我們應(yīng)冷靜客觀，揚(yáng)長(zhǎng)避短，秉持人本教育理念，強(qiáng)化立德樹(shù)人，推動(dòng)教育改革，著重培養(yǎng)數(shù)字化、智能化學(xué)習(xí)能力與思維，構(gòu)建“人—機(jī)—環(huán)境”和諧共生的教育新生態(tài)。作為開(kāi)發(fā)端，研發(fā)者更應(yīng)該關(guān)注這些負(fù)面體驗(yàn)，同時(shí)關(guān)注生成式人工智能在教育領(lǐng)域的主要應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，為教育教學(xué)研發(fā)出更適合的新模式。

4 結(jié)束語(yǔ)

生成式人工智能在教育領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，并在推動(dòng)教育變革和數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。研究得出的結(jié)論包括：生成式人工智能在師生中的滲透程度不受學(xué)校類型限制，其主要應(yīng)用場(chǎng)景是生成文稿和知識(shí)查詢。師生對(duì)其的認(rèn)可度與滿意度普遍較高，大部分師生表示愿意參與生成式人工智能與教育教學(xué)融合的推廣。然而，負(fù)面體驗(yàn)也存在，包括學(xué)生可能過(guò)于依賴人工智能、生成內(nèi)容較為死板和機(jī)械化、倫理與道德的擔(dān)憂以及服務(wù)器不穩(wěn)定等問(wèn)題。

需要指出的是，本研究仍有改進(jìn)空間，如線上線下問(wèn)卷發(fā)放、調(diào)查對(duì)象規(guī)模的差異及問(wèn)卷設(shè)計(jì)的科學(xué)性，這些因素可能影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。期待未來(lái)的研究能夠進(jìn)一步彌補(bǔ)這些不足，不斷提升調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，以更好地指導(dǎo)生成式人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。