生成式人工智能如何與教學(xué)深度融合

■關(guān)注中小學(xué)人工智能教育

本期聚焦：生成式人工智能在教學(xué)中的應(yīng)用

    編者按

隨著生成式人工智能的快速發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)校正在積極探索通過(guò)安全、可靠的方式將生成式人工智能與教學(xué)深度融合。生成式人工智能如何影響教學(xué)模式？將推動(dòng)教育呈現(xiàn)何種圖景？圍繞這些問(wèn)題，智慧教育專(zhuān)刊約請(qǐng)專(zhuān)家、學(xué)者展開(kāi)討論。

“效率”和“質(zhì)量”一直是課堂教學(xué)改革關(guān)注的兩個(gè)核心要素。當(dāng)前，我國(guó)基礎(chǔ)教育課程教學(xué)仍存在教師備授課負(fù)擔(dān)重、學(xué)生探究不足、教學(xué)質(zhì)量不高等問(wèn)題。在過(guò)去的兩年間，迅速發(fā)展的生成式人工智能為教育高質(zhì)量發(fā)展打開(kāi)了新賽道，點(diǎn)燃了大眾對(duì)未來(lái)教育的期待，也成為了教育者關(guān)注的熱點(diǎn)。

    為什么要在教學(xué)中應(yīng)用生成式人工智能

作為新質(zhì)生產(chǎn)力代表，生成式人工智能以其豐富的語(yǔ)料庫(kù)與強(qiáng)大的交互理解和對(duì)話(huà)能力，為破解教學(xué)難題、革新教學(xué)樣態(tài)帶來(lái)了機(jī)遇，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

一是高效文本處理，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)。生成式人工智能具備在特定語(yǔ)境中進(jìn)行邏輯推理、歸納總結(jié)以及演繹分析的能力，能夠推導(dǎo)出多樣化的答案或問(wèn)題解決方案。教師可以利用星火、文心一言、豆包等生成式人工智能產(chǎn)品，高效檢索教學(xué)資源、自動(dòng)生成教案，實(shí)現(xiàn)自身減負(fù)，進(jìn)而將時(shí)間與精力投入到更有價(jià)值的課程設(shè)計(jì)與學(xué)生輔導(dǎo)中。教師也可以將生成式人工智能當(dāng)作學(xué)科專(zhuān)家，對(duì)教案進(jìn)行多維度分析評(píng)價(jià)，幫助教師更好地把握教學(xué)重難點(diǎn)，精準(zhǔn)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)和靶向作業(yè)。

二是多模態(tài)信息加工，生成數(shù)字資源。生成式人工智能具備對(duì)文本、圖像、音頻、視頻等多模態(tài)數(shù)據(jù)的理解能力，能夠?qū)崿F(xiàn)跨模態(tài)的語(yǔ)義解析與轉(zhuǎn)換，生成多模態(tài)數(shù)字資源。借助生成式人工智能，每位教師都將成為數(shù)字資源的創(chuàng)作者，無(wú)須掌握專(zhuān)業(yè)的媒體制作技術(shù)，也可以輕松、獨(dú)立生成個(gè)性化的數(shù)字資源。特別是隨著Sora等產(chǎn)品的推出，各種教學(xué)短視頻、動(dòng)畫(huà)以及3D模型等資源也可以根據(jù)教師需求自動(dòng)生成，為教師提供了更強(qiáng)的資源定制化服務(wù)。

三是流暢的人機(jī)對(duì)話(huà)，助力學(xué)生深度探究。生成式人工智能具有強(qiáng)大的情境理解和連續(xù)對(duì)話(huà)能力。教師可以據(jù)此引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展素養(yǎng)導(dǎo)向下的個(gè)性化探究與思辨學(xué)習(xí)。學(xué)生課前梳理問(wèn)題，利用生成式人工智能解答問(wèn)題。課中教師有針對(duì)性地組織課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生與生成式人工智能開(kāi)展合作探究、質(zhì)疑批判等，幫助澄清概念誤解，擴(kuò)展知識(shí)邊界。此外，生成式人工智能還可以給出啟發(fā)性問(wèn)題，自動(dòng)調(diào)整問(wèn)題難度，在連續(xù)的追問(wèn)循環(huán)中促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深度理解和創(chuàng)意加工。

四是擬人智能代理，提升學(xué)習(xí)趣味性。當(dāng)前很多生成式人工智能產(chǎn)品都提供了智能體功能，用于構(gòu)建定制化的虛擬角色。教師可以根據(jù)教學(xué)需求構(gòu)建教學(xué)智能體，通過(guò)文字、語(yǔ)音等多種形式實(shí)現(xiàn)學(xué)生與智能體的自然對(duì)話(huà)交流，解答學(xué)生疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展活動(dòng)。相比通用大模型，教學(xué)智能體可以設(shè)定不同的人物身份，例如“小學(xué)三年級(jí)語(yǔ)文教師”“初中生物特級(jí)教師”等，通過(guò)模擬真實(shí)人物形象、聲音和動(dòng)態(tài)行為，加強(qiáng)與學(xué)生之間的情感聯(lián)系，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和參與度。

    教學(xué)中如何應(yīng)用生成式人工智能

為更好地發(fā)揮上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)，防范潛在風(fēng)險(xiǎn)與應(yīng)用弊端，生成式人工智能賦能教學(xué)應(yīng)遵循如下3條基本原則。

其一，提升人機(jī)交互的認(rèn)知主動(dòng)性和深度。人機(jī)交互的核心宗旨在于激發(fā)學(xué)生的積極思考與主動(dòng)探索，旨在最大限度地喚醒學(xué)生的思維活力，而非讓人工智能取代其思考與創(chuàng)意產(chǎn)出。若生成式人工智能的應(yīng)用不當(dāng)，可能導(dǎo)致學(xué)生對(duì)技術(shù)的過(guò)度依賴(lài)，從而逐漸削弱其思維能力與創(chuàng)新能力。為規(guī)避負(fù)面影響，確保技術(shù)真正促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，教師必須準(zhǔn)確識(shí)別學(xué)生在人機(jī)互動(dòng)中的認(rèn)知主動(dòng)性與深度。認(rèn)知主動(dòng)性體現(xiàn)學(xué)生在創(chuàng)編人工智能提示語(yǔ)過(guò)程中的積極參與，而認(rèn)知深度則涉及學(xué)生對(duì)人工智能生成內(nèi)容的思維加工與處理水平。

其二，平衡“課前預(yù)設(shè)”與“動(dòng)態(tài)生成”的配比。隨著生成式人工智能的引入，課堂中生成性的內(nèi)容更加動(dòng)態(tài)、隨機(jī)，且不可控。為此，教師需要合理設(shè)定預(yù)設(shè)性教學(xué)內(nèi)容與生成性學(xué)習(xí)活動(dòng)在課堂教學(xué)中的時(shí)間比例，保障課堂教學(xué)的有序進(jìn)行。對(duì)于低齡學(xué)生，教師可通過(guò)提高課堂預(yù)設(shè)性?xún)?nèi)容的比重，輔助他們構(gòu)建對(duì)基礎(chǔ)概念的認(rèn)知。依據(jù)學(xué)生知識(shí)掌握情況，教師可適度引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用人工智能進(jìn)行自主探索。對(duì)于中高年級(jí)學(xué)生，教師可以增加生成性學(xué)習(xí)活動(dòng)的比重，借助開(kāi)放性問(wèn)題、項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、自主編程、自由創(chuàng)作圖片等多種方式，促進(jìn)學(xué)生在課堂上進(jìn)行更廣泛深入的探究。

其三，強(qiáng)化生成內(nèi)容的真?zhèn)舞b別和安全使用。訓(xùn)練生成式人工智能所涉及的大規(guī)模數(shù)據(jù)集來(lái)源廣泛，但由于受算法偏見(jiàn)、語(yǔ)料質(zhì)量等因素影響，無(wú)法保證生成內(nèi)容的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，輸出的信息易出現(xiàn)錯(cuò)誤或虛構(gòu)。因此，師生在使用生成式人工智能的過(guò)程中，應(yīng)杜絕“盲信盲從”，需要審慎評(píng)估生成的內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)信息準(zhǔn)確性和權(quán)威性的甄別，避免課堂教學(xué)出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤。此外，師生都需要了解并重視生成式人工智能使用帶來(lái)的數(shù)據(jù)安全和隱私泄露問(wèn)題，培養(yǎng)安全意識(shí)，增強(qiáng)防范能力。

    教學(xué)中應(yīng)用生成式人工智能需要注意哪些問(wèn)題

生成式人工智能賦能教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)“效果導(dǎo)向”，不能為了用而用。一線(xiàn)教師需要熟練應(yīng)用各種智能工具，重點(diǎn)從規(guī)范使用提示語(yǔ)、設(shè)計(jì)深度化學(xué)習(xí)任務(wù)、強(qiáng)化技術(shù)有效性、創(chuàng)建助學(xué)角色、選擇應(yīng)用時(shí)機(jī)等方面深入實(shí)踐。

提升學(xué)生規(guī)范化使用提示語(yǔ)的能力。有效人機(jī)互動(dòng)依賴(lài)于用戶(hù)能夠通過(guò)提示語(yǔ)，清晰、準(zhǔn)確地表達(dá)需求，教師應(yīng)教會(huì)學(xué)生正確、規(guī)范使用提示語(yǔ)。根據(jù)人機(jī)互動(dòng)中的認(rèn)知主動(dòng)投入度從低到高排序，提示語(yǔ)編寫(xiě)可以采用“直接使用已有提示語(yǔ)”“基于模板，根據(jù)需求修改提示語(yǔ)”“自己編寫(xiě)提示語(yǔ)，由人工智能潤(rùn)色修改”“完全重新編寫(xiě)提示語(yǔ)”等方式。教師可根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平選擇合適的起始點(diǎn)，并引導(dǎo)學(xué)生從較低的認(rèn)知投入方式逐漸過(guò)渡到較高的認(rèn)知投入方式。低年級(jí)學(xué)生在使用生成式人工智能時(shí)，應(yīng)在教師的引導(dǎo)下通過(guò)“直接使用已有提示語(yǔ)”或“基于模板進(jìn)行修改”的方式開(kāi)始人機(jī)互動(dòng)的嘗試。

設(shè)計(jì)具有認(rèn)知加工深度的學(xué)習(xí)任務(wù)。為了減少人工智能使用可能誘發(fā)的學(xué)生思維惰性，教師需要從提升學(xué)生認(rèn)知加工深度的視角出發(fā)，全面革新傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)觀念。具體策略包括：設(shè)計(jì)富有創(chuàng)造性和分析性的學(xué)習(xí)任務(wù)，盡量避免單一、固定答案的題目，采用設(shè)計(jì)開(kāi)放式、非結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題和項(xiàng)目；在評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)任務(wù)結(jié)果時(shí)，應(yīng)采用多元化的評(píng)價(jià)方法，如口頭報(bào)告、小組討論、同伴互評(píng)等；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自我認(rèn)知的監(jiān)控能力，引導(dǎo)學(xué)生在使用人工智能完成學(xué)習(xí)任務(wù)后進(jìn)行自我查驗(yàn)和評(píng)估，反思自己在學(xué)習(xí)過(guò)程和成果中的認(rèn)知加工深度。

高度關(guān)注技術(shù)應(yīng)用的有效性問(wèn)題。為確保課堂上生機(jī)交互的有效性，教師需要在課前進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)的認(rèn)知加工深度分析，明確完成任務(wù)所需的最低認(rèn)知投入度，并制定對(duì)學(xué)生使用人工智能生成內(nèi)容的反饋預(yù)案。教師要精心策劃學(xué)生使用人工智能的學(xué)習(xí)活動(dòng)場(chǎng)景及任務(wù)類(lèi)型與順序，確保生成性?xún)?nèi)容能夠促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。例如，在小學(xué)三年級(jí)語(yǔ)文寫(xiě)作課中，教師設(shè)計(jì)了活動(dòng)“學(xué)生發(fā)揮想象力，口語(yǔ)描述秋天景色，使用大模型通過(guò)語(yǔ)音輸入生成創(chuàng)意圖片”。在具體實(shí)施時(shí)，盡管學(xué)生對(duì)自主生成的圖片表現(xiàn)出了濃厚興趣，但教師未針對(duì)當(dāng)堂生成圖片的畫(huà)面特征，及時(shí)總結(jié)學(xué)生口語(yǔ)表達(dá)中所運(yùn)用的描景語(yǔ)言。雖然人工智能應(yīng)用激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，但在實(shí)現(xiàn)語(yǔ)文學(xué)科目標(biāo)方面尚顯不足。

創(chuàng)建豐富的學(xué)科化的助學(xué)角色。生成式人工智能在課堂教學(xué)中可扮演多樣化角色，包括學(xué)科專(zhuān)家、輔導(dǎo)教師、學(xué)習(xí)伙伴、口語(yǔ)陪練等。教師可以利用生成式人工智能設(shè)置適合不同學(xué)科特點(diǎn)的各類(lèi)職業(yè)、社會(huì)身份的教學(xué)智能體，如虛擬工程師、虛擬研究員、虛擬導(dǎo)游等，有助于極大提升項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的真實(shí)沉浸感。當(dāng)然，課堂作為主要的育人場(chǎng)所，在師—生—機(jī)的三元互動(dòng)關(guān)系中，人機(jī)互動(dòng)應(yīng)始終扮演輔助的角色，師生之間的真人互動(dòng)應(yīng)處于教學(xué)活動(dòng)的核心地位。真實(shí)交流互動(dòng)中的情感體驗(yàn)和人文關(guān)懷，是生成式人工智能再豐富的擬人智能體都無(wú)法替代的。

選擇適切的教學(xué)應(yīng)用時(shí)機(jī)。雖然生成式人工智能可以提升課堂教學(xué)的互動(dòng)性、動(dòng)態(tài)性和參與性，但其應(yīng)用并不適合所有的教學(xué)環(huán)節(jié)。過(guò)早或隨意引入生成式人工智能可能會(huì)破壞教學(xué)秩序，影響教學(xué)質(zhì)量。一般而言，生成式人工智能課堂應(yīng)用有3個(gè)適切時(shí)機(jī)：一是學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解陷入困惑，一籌莫展時(shí)；二是開(kāi)展有一定挑戰(zhàn)度的小組探究任務(wù)時(shí)；三是教師依據(jù)教學(xué)進(jìn)程和學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)變化需要活躍課堂氣氛時(shí)。當(dāng)然，具體時(shí)機(jī)的把握需要教師結(jié)合學(xué)情、學(xué)科特點(diǎn)、目標(biāo)達(dá)成、內(nèi)容難度等因素綜合考慮、靈活處理。

（作者楊現(xiàn)民系中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)、江蘇省教育信息化工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任，丁杰系江蘇師范大學(xué)智慧教育學(xué)院講師）

《中國(guó)教育報(bào)》2024年06月15日第4版