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數(shù)字學(xué)習(xí)新里程：從CAI轉(zhuǎn)型生成式AI輔助教學(xué)

吳權(quán)威Power

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Assisted Instruction，簡稱CAI) 的研究與發(fā)展，已經(jīng)歷經(jīng)一甲子歲月，60多年之后，因?yàn)樯墒紸I的爆炸性發(fā)展，終于迎來契機(jī)，實(shí)現(xiàn)生成式AI輔助教學(xué)(Generative Artificial Intelligent Assisted Instruction，GAI)，從CAI轉(zhuǎn)型升級為GAI。<div><br><b>?一、從CAI到GAI，一甲子的歲月</b><div><br>世界上第一套CAI系統(tǒng)，是美國伊利諾伊大學(xué)的柏拉圖系統(tǒng)(PLATO)，全球各地經(jīng)歷60多年的研究與發(fā)展，終于開啟實(shí)現(xiàn)GAI的新里程。數(shù)十年來，教育主管部門、學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)、教育企業(yè)爭相投入研發(fā)資源，集合計(jì)算機(jī)專家、教育學(xué)者、學(xué)科領(lǐng)域?qū)＜摇⒌谝痪€教學(xué)專家等，先后研發(fā)各種將整合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)到教學(xué)活動中的產(chǎn)品、方案，以期提高教學(xué)效能和學(xué)習(xí)質(zhì)量。<br><br>1999年，我們創(chuàng)立醍摩豆智慧教育，開始投入CAI的研究、發(fā)展與推廣。我們推出「按按按」高互動輔助教學(xué)系統(tǒng)(醍摩豆，1999)，并經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)教育學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)研究，獲得非常好的效果，也因此推廣應(yīng)用普及到包括大學(xué)、中學(xué)、小學(xué)等各級學(xué)校，如圖1。</div></div> 圖1：「按按按」高互動輔助教學(xué)系統(tǒng)(醍摩豆，1999)<br><br>多年來，人工智能(Artificial Intelligent)一直是相關(guān)研究人員最重要的研發(fā)議題，例如IBM的深藍(lán) (超級計(jì)算機(jī))計(jì)劃，Google的AlphaGo西洋棋計(jì)劃...等。直到2022年11月30日，總部位于舊金山的OpenAI推出基于大型語言模型的ChatGPT，在短短2個(gè)月內(nèi)，隔年1月ChatGPT的使用者數(shù)就超過1億人，成為增長最快的消費(fèi)者應(yīng)用程序。ChatGPT的爆炸式應(yīng)用擴(kuò)散，使得大型語言模型如雨后春筍般出現(xiàn)，也助燃了教育領(lǐng)域的生成式AI輔助教學(xué)「火花」，紛紛投入積極研究發(fā)展能整合生成式AI的軟件、教材和學(xué)習(xí)平臺。<div><br><b>?二、HiTeach AI課堂輔助教學(xué)系統(tǒng)</b></div><div><br>根據(jù)廣義人工智能定義，除了普遍應(yīng)用的生成式AI和分辨式AI，還有許多不同類型AI。只要經(jīng)過教育研究，符合教學(xué)原理的，就可以嘗試應(yīng)用到課堂教學(xué)中，以提升學(xué)習(xí)效能，或減輕教學(xué)負(fù)擔(dān)。以HiTeach AI為例，具有多項(xiàng)AI引擎輔助課堂教學(xué)，包括AI口說練習(xí)、AI文句分析、AI/GPT服務(wù)、AI蘇格拉底小數(shù)據(jù)、AI語音轉(zhuǎn)文字等，如圖2：HiTeach AI課堂輔助教學(xué)功能。</div> 圖2：HiTeach AI課堂輔助教學(xué)功能<br><br>1.HiTeach AI口說練習(xí)功能<div><br>教師可以隨時(shí)派送口說練習(xí)任務(wù)，學(xué)生使用麥克風(fēng)錄音后，由AI自動辨識評分。例如，教師請學(xué)生練習(xí)國語、英語、日語、韓語、粵語等，請學(xué)生自主錄音練習(xí)，每次練習(xí)后AI會自動評分，不滿意可以再錄音練習(xí)一次，直到滿分、滿意為止。HiTeach AI口說練習(xí)，是輔助學(xué)生自主口說練習(xí)的自動化工具，在課堂中應(yīng)用口說練習(xí)功能，可以讓學(xué)生充分練習(xí)口說能力。</div> 圖3：HiTeach AI口說練習(xí)畫面<br><br>2.HiTeach AI文句分析功能<div><br>HiTeach AI文句分析功能，可以協(xié)助教師快速分類和處理詞句、文章，學(xué)生端大量同步傳來各式各樣的字、詞、句，例如填充題(文字題型)、文字飛訊(討論區(qū))，或匯入文字檔等，均可借助AI文句分析功能，加速文句的分類和教學(xué)決策，AI輔助文句分析功能和應(yīng)用特點(diǎn)說明如圖4、圖５。</div> 圖4：HiTeach AI文句分析功能與應(yīng)用特點(diǎn)說明圖 圖5：HiTeach AI文句分析功能畫面截圖<br> <br>3.HiTeach AI/GAI智連環(huán)服務(wù)<div><br>HiTeach 整合介接生成式AI服務(wù)，提供課中依學(xué)生反饋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)應(yīng)用的提示指令集，或備課使用的提示指令集，例如AI自動評分、評語、出題、摘要、總結(jié)、挑選，以及自動繪制心智圖等，并可自定義通用指令集，讓教師可以根據(jù)課程需求，設(shè)計(jì)適合的提示指令集重復(fù)使用，如圖6。</div> 圖6：HiTeach AI/GAI功能應(yīng)用畫面截圖<br> <br>4.HiTeach AI蘇格拉底小數(shù)據(jù)服務(wù)<div><br>AI蘇格拉底小數(shù)據(jù)是AI小教練，可以用來幫助教師團(tuán)隊(duì)自主學(xué)習(xí)，快速增強(qiáng)科技互動能力。每一次使用HiTeach進(jìn)行互動課堂，課堂結(jié)束后，系統(tǒng)會自動發(fā)送通知到教師自己的HiTA APP如圖7，提供本次課堂的科技互動(T)指數(shù)和科技互動頻次分析。</div> 圖7：HiTeach AI蘇格拉底小數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)畫面截圖<br><br>5.HiTeach AI語音轉(zhuǎn)文字服務(wù)<div><br>HiTeach AI語音轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)文字服務(wù)，可以自動紀(jì)錄課堂師生互動的逐字稿，輸出AI蘇格拉底時(shí)間軸，以便更完整呈現(xiàn)課堂歷程。AI蘇格拉底時(shí)間軸是以時(shí)間序?yàn)橹休S，根據(jù)時(shí)間推移來呈現(xiàn)多種課堂歷程數(shù)據(jù)，包含專家觀課標(biāo)記、課堂逐字稿、師生互動歷程、教學(xué)影片等數(shù)據(jù)。打開時(shí)間軸可以更「立體化」重現(xiàn)課堂教學(xué)場景，協(xié)助教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于課堂數(shù)據(jù)與證據(jù)，進(jìn)行更精準(zhǔn)的循證教研活動，如圖8。</div> 圖8：HiTeach AI語音轉(zhuǎn)文字與AI蘇格拉底時(shí)間軸<div><br><b>?三、HiTeach AI與AI教科書</b><div><br>AI教科書顧名思義，就是可以整合應(yīng)用AI功能的教科書或課本，包括教師自編教材、出版社電子教科書、各類網(wǎng)絡(luò)資源等。以HiTeach AI作為課堂教學(xué)輔助載體，整合AI教科書(AI課本)的教材資源，以及生成式AI大語言模型資源，組合成為更便利的AI課堂輔助教學(xué)系統(tǒng)，如圖9，教師在課堂中隨時(shí)按鍵呼叫AI助教，輔助完成課堂教學(xué)活動，包括出題、評分、評語、挑選、分類、分析、摘要、總結(jié)等AI專長功能。</div></div> 圖9：HiTeach AI課堂輔助教學(xué)與AI教科書組合應(yīng)用圖<br><br>HiTeach AI課堂輔助教學(xué)系統(tǒng)，可應(yīng)用于多種課堂情境，舉例如下：<br><br>??1.摘要總結(jié)：在語文課中，巧妙運(yùn)用AI小幫手，可協(xié)助摘要總結(jié)，例如：請學(xué)生閱讀「春夏秋冬」課文后，教師提問：「春夏秋冬你最喜歡哪一個(gè)季節(jié)？請說明喜歡的理由?！?，全班學(xué)生都在平板回答后，老師請出AI小幫手，立即總結(jié)摘要全班回答作品。教師根據(jù)AI小幫手摘要總結(jié)，再進(jìn)一步采用適當(dāng)?shù)娜簩W(xué)、自學(xué)或分組學(xué)習(xí)等教學(xué)策略。<br><br>??2.自動評分：全班學(xué)生提交回答作品后，教師請GPT根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備好的提示指令，給全班作品快速評分、評語。經(jīng)過快速運(yùn)算，AI小幫手就打好分?jǐn)?shù)、給出評語，我們來看看，一號同學(xué)9分，評語是：「描寫生動，頗有創(chuàng)意…」，二號同學(xué)7分，評語是「說明完整，可再修飾用詞」。這些評分、評語，會自動累計(jì)到每一位學(xué)生的紀(jì)錄中，提問、回答、評分、成績紀(jì)錄一氣呵成，省力又高效，大大減輕教師教學(xué)負(fù)擔(dān)。<br><br>??3.自動出題：AI小幫手有超強(qiáng)實(shí)時(shí)出題功能，幫助教師在課尾快速檢測課堂學(xué)習(xí)成效。教師請出AI小幫手，依照預(yù)先準(zhǔn)備的提示指令，經(jīng)過快速運(yùn)算，自動生成選擇、填充、問答等各種類型試題卷，教師只要按下測驗(yàn)鈕，試卷就會自動傳送到學(xué)生平板上，學(xué)生完成試卷后，按下結(jié)束鈕，HiTeach就會自動計(jì)算全班評量得分、成績分布、統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)。AI小幫手很厲害，幫助教師在課中立即檢測學(xué)習(xí)成效。<br><br>??4.學(xué)習(xí)幫手：課堂學(xué)習(xí)氛圍很重要，GPT也是課堂學(xué)習(xí)小幫手，教師可以預(yù)先設(shè)計(jì)提示指令，隨時(shí)提出小幫手觀點(diǎn)。例如，對開性問題，請小教師先請AI學(xué)伴回應(yīng)關(guān)于：「關(guān)于春夏秋冬的四字成語」，然后再以分組協(xié)作方式，請各小組接著進(jìn)行創(chuàng)作。利用AI小幫手，不但活絡(luò)課堂學(xué)習(xí)氣氛、更增添課堂學(xué)習(xí)樂趣。<div><br><b>?四、結(jié)論</b></div><div> <br>隨著生成式AI的爆炸性發(fā)展，數(shù)字學(xué)習(xí)邁入新里程，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)逐步轉(zhuǎn)型為生成式AI輔助教學(xué)，從CAI轉(zhuǎn)型升級為GAI。<br>我們欣逢這個(gè)實(shí)現(xiàn)生成式AI輔助教學(xué)的契機(jī)，需要為更好的教育作好準(zhǔn)備工作，包括師資、教材、教法、環(huán)境與設(shè)備。當(dāng)然，這也將會給教育領(lǐng)域帶來巨大變化和沖擊，教與學(xué)的型態(tài)都將改變，課堂、教室、學(xué)校的運(yùn)作型態(tài)也將隨之調(diào)整。<br> <br>?本文相關(guān)連接：</div><div><a href="https://www.habook.com.cn/about.php" target="_blank" class="link"><i class="iconfont icon-iconfontlink"> </i>醍摩豆智慧教育發(fā)展歷史沿革</a><br></div><div><a href="https://www.habook.com.cn/academic.php?act=view&id=111" target="_blank" class="link"><i class="iconfont icon-iconfontlink"> </i>教師增能與專業(yè)發(fā)展系列之四：HiTeach GAI教學(xué)活動設(shè)計(jì)舉例</a><br></div>