生成式人工智能落地校园与课堂的15个场景

 

生成式人工智能正在重塑教育行业,为传统教学模式带来了革命性的变化。随着AI的不断演进,更多令人兴奋的应用场景将逐一显现,为学生提供更加丰富和多元的学习体验。

尽管AI在教学中的应用越来越广泛,但教师们也不必担心会被完全替代。牛津大学的研究表明,小学、中学和大学教师被AI替代的概率不超过1%,因为教师职业需要的创造力、社交能力和情感等是AI所不具备的。

不过,掌握AI技术的教师可能会在未来的教学中占据优势因此,未来教育的趋势将是人机协同,共同打造“超级教师”。未来已来,面对人工智能,我们不妨仰望星空打造未来教育,能想多远想多远;脚踏实地解决实际问题,能做什么就做什么。

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生成式人工智能

落地校园的15个场景

人工智能对教育的价值主要体现在促进学习的个性化、教学的智能化、评价的多元化、管理的科学化、资源的公平化,在具体的应用场景中,极大地释放了教师的创意和活力。

学习走向个性化

创造力的产生需要个性化的培养和支持。为了实现教育的个性化,需要对每个学生的学习行为和结果进行细致分析,并提供相应的个性化干预。然而,面对众多学生,教师难以有足够时间进行这样的个性化支持。在此背景下,人工智能的辅助作用变得尤为重要。

  • 01 自动批改作业

人工智能可以实现英文作文的自动批改,释放教师的时间,让他们能够更专注于教学和个别指导。

  • 02 辅助回答问题

在授课过程中,AI可以辅助教师提出问题,这些问题旨在激发学生的批判性和创造性思维。

问题:粉笔盒里有10支白粉笔,2支红粉笔,张丽同学闭上眼睛摸一支粉笔,她摸到的粉笔可能是粉笔,也可能是粉笔,其中摸到粉笔的可能性较小。

AI解答

【分析】

从粉笔盒里任意摸出一支粉笔,摸出的可能是白粉笔,也可能是红粉笔,因为10>2,白粉笔比红粉笔的数量多,所以摸出白粉笔的可能性大,摸出红粉笔的可能性小,据此解答.

【详解】

由分析得: 粉笔盒里有10支白粉笔,2支红粉笔,张丽同学闭上眼睛摸一支粉笔,她摸到的粉笔可能是白粉笔,也可能是红粉笔,其中摸到红粉笔的可能性较小。

【点晴】

本题主要考查学生对可能性知识的掌握和灵活运用。

  • 03 实现苏格拉底教学法

苏格拉底教学法的一问一答模式在现代课堂中难以实现,但人工智能可以辅助实现。例如,人工智能能够逐步分析和讲解数学题目,为学生提供一对一的指导。随着技术的发展,未来人工智能可能以机器人或虚拟人物形象出现,为学生提供更加个性化的互动学习体验。

利用人工智能和大数据技术,对海量学习过程数据进行学习分析,适当结合小班教学等形式,可能是迈向大规模个性化自适应学习的“唯一选择”。通过这些技术,教育可以更好地满足每个学生的需求,促进他们的全面发展,真正实现“一个都不能少”。

总之,人工智能可以追溯学习者学习过程中的多模态数据,并且对这些数据进行记录和分析;建立学科的知识图谱,通过数据分析学生的能力达到了哪一种水平,然后对学生的知识能力结构进行表征。借助生成的学生模型,教师和家长可以发现学生现阶段所处的位置、存在的问题等,从而及时进行干预和反馈。

根据学习者的个性化特征、我们可以建立每个学生的精准画像,继而从建立的资源库中提取符合学习者特定风格、特定能力结构、特定学习终端、特 定学习场景、特定学习策略的个性化学习内容,从而实现学习者和学习资源的双向匹配,满足学生的个性化学习需求。

教学迈向智能化

AI赋能教学,引领着教育进一步迈向智能化。通过个性化学习路径的定制、智能辅导系统的应用等,AI技术极大地提升了教学效率和学习体验。同时,AI的引入也为教师减轻了工作负担,使他们能够更专注于创造性教学和学生个体差异的关照。

  • 04 辅助教师生成教学资源

教学活动逐渐融入智能化元素,人工智能(AI)的应用贯穿了教师的课前、课中、课后等各个环节。在备课阶段,AI能够协助教师寻找教学资源,如图片和文献,避免了版权问题和资源适配性问题。

  • 05 辅助教师生成教学设计

教师可以利用AI生成特定主题的教学设计,如数学教师想要采用游戏化学习讲授三角形内角和,AI能够根据教师提供的条件,如所需时间、教学道具和学生特点,逐步生成教学设计,再在这基础上进行修改调整。

  • 06 辅助生成PPT课件

此外,AI还能辅助生成PPT课件,教师只需提供目标要求或相关文档,AI便能自动生成初步的PPT草稿,教师随后进行个性化修改和完善。

  • 07 辅助教师提问

在授课过程中,AI可以辅助教师提出问题,这些问题旨在激发学生的批判性和创造性思维。例如,上传一篇教学设计《古诗二首(登鹳雀楼)》,向AI提出以下问题:这是我写的一份教学设计,准备用它去上课,我想在课堂上提问几个问题,以便培养学生的批判性思维、创造性思维等,请帮我设计几个问题?

  • 08 辅助评价学生作文

以前老师批改作文主要看学生的文字能力,但是作文其实可以展示很多东西,比如创造力、写作能力、情感态度价值观,等等。在作业评价环节,AI技术能对作文等主观性作业提供评价和修改建议,帮助教师进行多元化评价。

  • 09 辅助撰写研究设计

AI还能辅助教师进行研究设计,提供研究问题,制定研究方案,并在研究过程中提供文献阅读和总结的支持。

示例:我是一名小学数学教师,希望开展一个研究,探索如何将生成式人工智能应用到小学数学教学中,但是我不知道该怎么研究,请您给我一个研究问题。

  • 10 辅助总结论文主要观点

人工智能可以为研究者在研究过程中提供文献阅读和总结的支持,尤其在处理大量文献时,AI系统能够迅速筛选和分析海量的学术论文,识别出与研究主题最相关的资料。通过自然语言处理技术,AI能够理解文献内容,自动提取关键信息,然后生成精炼的摘要,帮助研究者快速把握文献的精髓。

AI的这些能力,极大地减轻了研究者在文献搜集和初步分析阶段的工作负担,使他们能够将更多的精力投入到深入研究和创新思考中。

评价进入多元化

AI赋能教育评价,正推动传统评分体系向多元化评价模式转型。通过大数据分析和机器学习技术,AI能够为教师提供丰富的评价工具和决策支持,使教育评价更加客观、公正和高效。

  • 11 促进学习的评价

传统的以分数为唯一标准的评估方式存在局限性,而未来教育评价有望在人工智能、机器人技术和大数据分析的推动下实现变革,变得更加科学、客观和有效。

首先,评价的多元性将得到增强。例如,在作文评价中,除了给出分数,还可以综合考量学生的创造力、写作能力和问题解决能力等多个维度。

其次,评价的即时性也将得到提升。在课堂教学中,通过实时评价,教师可以根据学生的反馈及时调整教学内容和方法。

最后,评价的过程性将更加完整。过程性评价侧重于学生长期的学习过程,而非单一的考试成绩。通过分析学生多年的学习数据,可以对其进行更全面和公正的评价。

在实践中,有不少学校已经开始借助人工智能,了解学生的学习状态,判断学生的学习成效,促进学生的学习。

例如,普渡大学为了提高新生的留校率,开发了“课程信号系统”。该系统通过分析学生的学习历史、课程表现、努力程度以及个人特征,预测学生是否会在期末考试中不及格,并据此提供早期警告和干预措施,以提高学生的成功率。

管理逐渐科学化

在具体的学校管理场景中,AI同样神通广大。通过对教育过程中的海量数据进行精准分析,从而为教育管理者提供决策支持,提高工作效率,实现智能化管理。

  • 12 利用人工智能提升管理效率、促进智能决策

在决策性工作方面,人工智能可以辅助管理者进行全面的数据分析和比较,从而做出更加明智的决策。例如,在选拔学校主任的过程中,人工智能可以综合分析候选人的数据和情况,为管理者提供决策支持。

  • 13 辅助教师教研或课堂巡课

人工智能还能辅助教师的教研活动和课堂巡课,通过分析课堂录像,利用大数据技术对课堂进行多角度分析,帮助教师提升教学质量。对于管理人员而言,这种技术可以实现自动化评课,督导人员可以利用这些数据辅助教学决策。

  • 14 利用生成式人工智能完成事务性工作

管理活动可以分为两类工作:事务性工作和决策性工作。在事务性工作方面,人工智能能够快速完成大量常规任务,如生成通知和规章制度,这些原本需要耗费大量时间的文书工作现在变得简单快捷。

在人工智能支持下,管理活动将趋向于构建一体化的信息管理系统,实现管理的信息化。南京理工大学通过分析学生在食堂的消费数据,自动识别出贫困生并为其饭卡自动充值,这一做法不仅提高了工作效率,还巧妙地保护了贫困生的尊严。

通过智能决策,未来的管理将变得更加无形,服务和管理将无处不在,却又不显山露水,实现“看不见的服务,看不见的管理”,使管理工作更加高效和智能。

资源趋于公平化

随着AI技术的不断进步,教育资源的公平化将得到进一步推动。它不仅能更便捷地获取优质教育资源,还能根据学生的学习需求和能力,提供定制化的学习方案,确保每个学生都能获得适合自己的教育机会。

15 利用AI教师提升教学质量

教育的均衡发展是一项重要目标,但怎样才能实现呢?在医学上,已经实现了利用超声机器人远程诊断,那么,未来教育是否可以变成这样?比如,学生在写作业,旁边有一个机器人陪着他,可以帮他讲题。

这可能成为促进教育均衡和公平的一种方式——在人工智能的支持下,利用AI教师提升教学质量,加上科学决策优化资源配置,进而推动教育公平和均衡发展。

北京师范大学新闻传播学院的喻国明教授提出过一个观点:ChatGPT是对于人的重大的赋能赋权。它的应用有助于缩小人们在使用和整合资源能力方面的差异,即便是能力较低的个体,通过人工智能的辅助,也有可能达到与高水平者相近的工作效果。

最后小结一下人工智能教育应用的核心价值及美好前景:在学习方面,实现个性化和自适应学习,培养具有个性化创新能力的人才;在教学方面,通过人机协同,打造超级教师,提升教师的幸福感;在管理方面,提高管理效率和决策水平,实现更加高效和智能的服务体系。

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面对人工智能,老师怎么办

Sora和ChatGPT之后,教育怎么办?作为教育人,我们该如何应对人工智能的挑战?怎么样才能让AI为我所用,介入到真实的教育场景中?

首先,我们需要高度重视人工智能的教育价值,并将其应用分为三个层次的境界:

促进教学变革:将生成式人工智能技术应用于课程教学中,以辅助提升教学能力。

重塑教育体系:整合人工智能、大数据、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、游戏和移动学习等新技术,对教育体系进行根本性的重塑。

回归教育本质:利用人工智能个性化地辅助每个学习者,无论是孩子、成人还是老年人,使他们能够体验到学习的乐趣,享受终身学习的过程。

其次,正确认识人工智能的风险,不要神化,也不要害怕。将人工智能知识和技术恰当应用到教学研究中,同时高度重视人工智能带来的风险。

理解AI系统的限制:认识到无论是Chat GPT还是其他AI系统,都存在一定的局限性,可能会产生不准确的信息。

核实AI生成内容的准确性:不完全依赖AI生成的内容,而应通过多个AI系统进行交叉验证,确保信息的真实性。

不将AI内容作为唯一来源:在使用AI生成的内容时,应结合其他来源,避免过度依赖可能导致的错误信息。

第三,教育工作者应努力掌握人工智能相关知识和技能,可通过以下5个步骤:

体验:自由探索和体验人工智能技术。

学习:系统地学习人工智能的相关知识。

应用:将所学技术应用到教学实践中。

创新:在应用过程中进行创新。

分享:将经验和成果与他人分享。

最后,全面推进教育的数字化转型。思考以ChatGPT为代表的人工智能技术等对整个社会的影响、对人才需求的改变,从而去全面考虑教育的培养目标、专业和课程建设、教学模式和学习方式的变革,推进教育的系统性变革,促进教育的数字化转型,提升教育新质生产力,实现具有中国特色的教育现代化。

作者丨尚俊杰

北京大学教育学院学习科学实验室执行主任

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