中国现代教育装备
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 期刊导读  
基于生成式人工智能的探究式教学设计与应用研究
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2024-10-29 10:22:27
  [导读]人工智能在教育领域的发展已进入人机协同新阶段,生成式人工智能在语言理解、对话交互等方面的优势能够为课堂教学提供支持。学生可在教师的指导下,通过与生成式人工智能对话及时获得个性化知识,有助于学生开展探究式学习。依据人机协同教育理论,结合生成式人工智能的优势,研究构建了基于生成式人工智能的探究式教学模式,并以信息科技课程中的《智能家居系统设计》一课为例进行教学实践,教师引导学生与生成式人工智能交互,自主探究学习。研究表明,这种教学模式能够激发学生的学习兴趣,提高学生的学习效率,支持个性化教学;基于生成式人工智能的探究式学习有助于培养学生的创新实践能力和批判性思维。

  人工智能教育发展已进入人机协同新阶段,人工智能时代的人机协同教育,是以人工智能为代表的“机”与师生共同作为教育主体,参与教育教学方式的重组[1]。智能技术支持的教学可以减少单向的知识传输,通过师生的多向互动、探索实践式的学习方式,使学生对知识的认知和理解更加深入[2]。生成式人工智能作为人工智能领域的一个重要分支,具备自然语言理解和表达能力,加上其背后的语言大模型所拥有的庞大知识库的支撑,可根据学生的提问并结合上下文进行互动回答。因此,可以将生成式人工智能作为智慧助教应用于课堂教学。在教学过程中,教师可引导学生与智慧助教进行对话,提出在知识学习中遇到的问题,智慧助教能为学习者提供个性化、及时和跨学科的支持,满足学习者获取知识的需求,帮助学习者快速解决问题[3]。

  在以往教学中,教师和学生之间往往以单向知识传递为主,教师在教学过程中很难根据学生的需要提供个性化的学习资源,难以充分培养学生的创新性和批判性思维。生成式人工智能应用在课堂中,能够通过智能问答的形式,为学生提供较为精准而个性化的学习资源。课堂不再以教师单向传递知识为主,而是以学生为主体,教师作为学生学习的引导者,引导学生与生成式人工智能进行对话,鼓励学生主动提出问题、寻找答案。此外,学生还可根据生成答案进一步追问,以引导生成式人工智能优化对话技巧与方式,形成更适切的内容,实现递进式问答对话与迭代式内容生成[4]。在这种模式的教学中,学生可通过与教师、人工智能系统的交流互动,构建个体的学科认知体系,通过自身的独立思考探究,培养批判性思维、问题解决能力和创新思维等综合素质。

  本研究结合人机协同教育理论,构建基于生成式人工智能的教学模式,并以信息科技课程中的《智能家居系统设计》一课为例,进行教学设计和实践,探索基于生成式人工智能的探究式教学所带来的效果。

  一、核心概念和理论基础

  二、基于生成式人工智能的探究式教学设计

  三、基于生成式人工智能探究式教学设计的案例分析

  四、结语

  基于生成式人工智能的探究式教学,对教学效果具有一起的积极作用。第一,生成式人工智能能够为学生提供所需的学习资源,支持个性化学习。第二,生成式人工智能能够在与学生的互动中及时解答问题,提高学习效率。第三,在智能问答的过程中,生成式人工智能能够激发学生深入思考,培养学生的探究能力,并拓宽学生的思维视野,有助于其创新能力的培养。第四,与生成式人工智能的交互,能够提供丰富的学习资源和多样的信息,使学生在面对问题时能够拥有更多的思考角度和参考依据。通过与生成式人工智能进行交互,学生可以学会如何筛选、分析和评价信息,从而培养批判性思维能力。

  但同时,生成式人工智能融入课堂也存在不足之处。学生可能会过度依赖大语言模型,出现抄袭答案的情况,从而限制了独立思考能力的发展。此外,生成式人工智能生成的学习内容存在偏差。这要求学生在使用交互式系统时应保持批判性的态度,审慎对待其生成的内容,以确保学习的准确性和有效性。此外,由于研究样本数量较少,所得结论可能存在一定的局限性。未来研究应进一步扩大样本规模,以提高研究的代表性和普适性。

  参考文献

  [1] 方海光,孔新梅,李海芸,等.人工智能时代的人机协同教育理论研究[J].现代教育技术, 2022,32(7):5-13.

  [2] 王开,汪基德.人工智能赋能课堂教学减负提质的机制、风险与应对[J].当代教育科学,2022(2):57-65.

  [3] 李海峰,王炜.人机协同深度探究性教学模式:以基于ChatGPT和QQ开发的人机协同探究性学习系统为例[J].开放教育研究, 2023,29(6):69-81.

  [4] 戴岭,赵晓伟,祝智庭.智慧问学:基于ChatGPT的对话式学习新模式[J].开放教育研究,2023,29(6): 42-51.

  [5] 荆洲,杨启光.生成式人工智能赋能教育研究范式变革:机理、风险与对策[J].中国电化教育, 2024(3):68-75.

  [6] 刘明,吴忠明,廖剑,等.大语言模型的教育应用原理、现状与挑战:从轻量级BERT到对话式ChatGPT[J].现代教育技术,2023,33(8): 19-28.

  [7] 方海光,孔新梅,等.基于共生理论的人机协同教育主体合作博弈及其优化策略研究[J].电化教育研究, 2024,45(1): 21-27.

  [8] WILSON H J, DAUGHERTY P R. Collaborative intelligence: Humans and AI are joining forces [J]. Harvard Business Review, 1996(4): 114-123.

  [9] 方海光,李海芸.人机协同课堂教学理论与实践研究[J].中国现代教育装备, 2022(4): 1-4.

  [10] 黄荣怀,刘德建,阿罕默德•提利利,等.人机协同教学:基于虚拟化身、数字孪生和教育机器人场景的路径设计[J].开放教育研究,2023,29(6): 4-14.

  [11] 郝祥军,张天琦,顾小清.智能时代的人机协同学习:形态、本质与发展[J].中国电化教育, 2023(10):26-35.

  [12] 何克抗,吴娟.信息技术与课程整合的教学模式研究之三:“探究性”教学模式[J].现代教育技术,2008(9): 5-10.

  张明飞1 孔新梅2 王显闯2 方海光2 1首都师范大学教师教育学院 2.首都师范大学教育学院


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