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生成式人工智能的教育應用

【摘要】智能化時代,加速加深智能技術與教育的融合是保障教育高質量發(fā)展的必由之路。生成式人工智能(GAI)作為一種突破性技術工具,正逐漸在教育領域嶄露頭角。GAI具有賦能教育質量、教育效率和教育公平三大方面的顯著優(yōu)勢,然而也在知識生產、學習陪伴、育人職能、教育治理等方面存在潛在風險?;谄浜诵膬r值和潛在風險,需要提升理念認識、構建彈性體系、完善制度保障,同時豐富育人內涵、加速方法創(chuàng)新、優(yōu)化治理效能,以確保生成式人工智能可以最大限度發(fā)揮其教育作用,激發(fā)教育創(chuàng)新,促進教育高質量發(fā)展。

【關鍵詞】生成式人工智能 教育高質量發(fā)展 核心價值 應用風險

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

以ChatGPT為代表的生成式人工智能(Generative Artificial Intelligence,GAI)技術日益成熟,其對人類生活的變革引發(fā)了智能技術融入教育教學場景的新一輪探索浪潮,推動著教育教學形態(tài)的重塑。一方面,教育領域對于生成式人工智能賦能教育應用的潛力充滿期待,認為生成式人工智能可以通過高質量的內容生產和深層次的人機交互增進學習過程個性化、學習評價多元化以及教育決策科學化。另一方面,由于生成式人工智能臆想、偏見與歧視等技術層面的挑戰(zhàn)以及生成式內容的版權問題、信息準確性等社會層面的局限,如何更可靠、更理性、更審慎的利用生成式人工智能賦能教育應用,仍是未來持續(xù)探索和關注的方向。在此背景下,GAI如何賦能教育,以及在教育應用中隨之會產生哪些風險非常值得討論。

提升與超越:生成式人工智能賦能下教育新機遇

GAI作為一種創(chuàng)新的技術手段,可以為教育提供更加高效和精準的支持。GAI的出現(xiàn)為教育帶來了更多的可能性,為教育質量、教育效率和教育公平的提升提供了新的路徑和解決方案。

人機共教,教育效率再提升。GAI在特定領域高效且有組織的生成能力可以緩解因教師短缺、工作量過大導致的教師壓力和負擔,從而有助于提升教育效率。GAI可以在生成個性化試卷、過程答疑和批改及給出建議等方面大大節(jié)約教師時間和精力,使教師能夠將精力更多專注于個性發(fā)展、素養(yǎng)提升和德育等方面。在數(shù)學、編程等邏輯課程領域,GAI可以通過數(shù)據(jù)分析和學習模式識別,了解學生的學習進展和困難,為其提供有針對性的輔導和支持,甚至還可以模擬問題的解題過程,幫助理解和掌握解題方法和思維方式,提高問題解決的效率和質量。

普惠智能,教育服務更公平。教育不平等是全球面臨的重要挑戰(zhàn)問題之一。依托我國較為完備的移動設備和網絡基礎設施,GAI生成的高質量在線教育內容可以彌補教育資源和師資缺乏等問題,為學生提供包括各個學科和技能的學習資料,并根據(jù)學生的不同需求和水平提供個性化的學習支持。這種個性化的學習方式有助于縮小不同地區(qū)、學校和學生之間的差距,從而促進教育的公平性。GAI在新教師培養(yǎng)中還可以提供更全面和個性化的培訓支持,為經濟不發(fā)達地區(qū)、教育薄弱地區(qū)的新教師發(fā)展帶來契機。此外,GAI還可以通過模擬教學場景和角色扮演等技術,幫助新教師鍛煉教學技能和應對挑戰(zhàn)的能力,幫助他們更快地適應教學工作,提高教學質量和效率。

互動評價,教育質量新發(fā)展。GAI可以通過數(shù)據(jù)分析和學習模式識別,對學生的學習過程和成果進行監(jiān)測和評估,幫助教師了解學生的學習進展和困難,及時調整教學策略。GAI還可以分析教師在課堂上的教學內容、教學方法和學生的參與,以及學生對教師的評價和反饋,以綜合評估教師的教學質量。這些數(shù)據(jù)提供更準確、客觀的教育評估和反饋,改進傳統(tǒng)評價主觀性強的不足,幫助發(fā)現(xiàn)教學中的問題和改進的方向,并提供有針對性的教師培訓與支持。除此以外,GAI通過重構數(shù)字導師等虛擬化角色,支持教學反饋與評價的生成性和個性化,有效輔助精準評價和決策,促進教育高質量發(fā)展。

審思與追問:生成式人工智能應用于教育的潛在風險

GAI技術的出現(xiàn)對教育領域產生革命性影響,使學生學習和教師教學更加個性化、靈活化,同時也催生出新的教育教學形態(tài),促進教育數(shù)字化轉型①。但GAI在為教育變革注入強勁動能的同時也帶來諸多挑戰(zhàn)和潛在風險。

知識生產。GAI憑借其強大的信息生成能力,能夠以低邊際成本、高效率的方式滿足用戶多樣化的生成與創(chuàng)作需求,如應用性文稿、科學寫作等,塑造“大語言模型+場景”的數(shù)字化內容生產新范式。但同時也會引發(fā)諸如內容適配性低、創(chuàng)新動能不足、知識評價危機等風險。

第一,生成內容存在質量風險,難以精準匹配真實教育系統(tǒng)的應用需求。GAI自動生成能力建立于超大規(guī)模的“數(shù)據(jù)喂養(yǎng)”之上,這些數(shù)據(jù)來源可能存在偏差、不完整、滯后性或不能涵蓋所有可能的教育教學場景,導致其在知識資源生成過程中不可避免地存在信息錯誤、數(shù)據(jù)偏見、知識與計算準確性等原生性問題,難以滿足真實教育場景中高度精準化和定制化的知識生產需求。第二,模型認知能力不足,阻礙人類知識的創(chuàng)新發(fā)展。現(xiàn)階段GAI并未擁有真正的高階思維能力,導致其內容生成缺乏人類智能的能動性、創(chuàng)新性和獨特性,難以輸出形成有意義、科學有效、高價值的知識信息,致使知識生產步入“套路化”與“模式化”的平庸之路,這與人類知識建構的內在機制和本質需求有所背離,一定程度上阻礙了人類知識的更新迭代與創(chuàng)新發(fā)展。第三,知識權屬認定困難,易引發(fā)以知識為主導的成果與人才評價危機。GAI模型是通過分析海量文本數(shù)據(jù)來學習的,很容易造成版權違規(guī)和不當使用等問題,繼而引發(fā)知識產權糾紛。相較于準確的源數(shù)據(jù),GAI模型會對內容進行深度整合加工,這就導致其生成內容的版權問題變得更加復雜。同時,這也將對傳統(tǒng)的以知識為主導的成果與人才評價產生重大影響,不僅會對知識生成的工作判定和權屬認定造成困難,而且也將直接影響知識成果的創(chuàng)新性評價以及人才評價客觀性等。

學習陪伴。GAI可以充當學生學習的智慧學伴,賦能學生學習,重塑學習空間、學習過程、學習方式,能夠更大限度激發(fā)學生的潛能、提高學生的學習動機、興趣和能力②,但在其為學生提供個性化支持過程中也面臨一些問題。

第一,GAI的響應質量會放大學習者之間的差異。提問方式和問題中所包含的信息直接決定GAI模型的響應質量。從這個層面來看,GAI會在一定程度上放大差異,具有較強的批判性思維和創(chuàng)新能力的學生將從中獲得更大效益,而缺乏批判性思維和創(chuàng)新能力的學生雖然也能夠從中獲益,但更有可能因依賴GAI所提供的結果而掉入平庸陷阱,甚至被其提供的錯誤信息或者偏差信息所誤導。第二,對GAI的過度依賴將損害人類認知能力。GAI能夠輔助學生迅速完成多種學習任務,這很有可能導致學習者主動減少或放棄積極思考,易使學習者產生對機器的嚴重依賴、養(yǎng)成惰性心理,陷入“技術旋渦”,損害學習者的認知能力、削弱自主能動性,并直接影響學習者批判性思維、創(chuàng)造性思維等高級思維能力和問題解決能力的培養(yǎng)。第三,GAI高超的對話能力易引發(fā)學習者的社會情感危機。冰冷的智能工具還無法代替師生之間的溫情互動。盡管GAI憑借其強大的理解能力和高超自然的對話技能,能夠在溝通過程中讓用戶感受到“同理心”,但這很有可能導致學習者對其產生虛幻的情感依賴,甚至逃避現(xiàn)實社會的人際交流,致使學生產生情感缺失與社交障礙等現(xiàn)象,并使師生關系受到弱化與破壞。

育人職能。GAI可以作為教師教學的輔助工具,為教師提供豐富的教學資源,幫助教師更好地實現(xiàn)教學目標,提高教學效率和效果,但在其賦能教師育人工作過程中,也會對教師的育人角色、理念和過程產生深刻的影響和沖擊。

第一,沖擊育人角色定位。GAI在信息檢索、知識問答、決策分析等方面的出色表現(xiàn)使其能夠成為人類教師的工作助理,可以將教師從低效、重復、繁重的知識傳授中解放出來③,但同時智能技術的升級應用也會給教師群體帶來一定程度的心理壓力和職業(yè)焦慮,其對教師的數(shù)字素養(yǎng)與技能以及人機協(xié)同教學能力等方面提出更高的要求。第二,沖擊育人理念變革。當前GAI的機器智能僅能匹配到布魯姆教育目標層級的低階記憶和應用,但無法代替教師開展高級勞動工作。在GAI技術的加持下,育人理念需要進行深度調整和變革,由知識教授為主轉向更加強調“能力為重,價值為先”,側重學生品行培育與情感支持的環(huán)節(jié),重視培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性、批判性與人機協(xié)作能力,使其具備適應終身學習和社會發(fā)展需要的高階能力和核心素養(yǎng)。第三,沖擊育人方式轉變。將GAI技術引入教育領域的根本目的是優(yōu)化教學,促進個體全面發(fā)展,其對于教學模式、教育方法、教學手段、教學評價等育人過程的關鍵要素都將產生重要影響。如若使用不當,不僅難以取得預期效果,反而會產生教學過程異化風險。

教育治理。GAI技術賦予了推動教育數(shù)字化轉型的龐大紅利,同時也給教育治理等帶來了一系列新的挑戰(zhàn)。

第一,隱私與數(shù)據(jù)泄露風險。技術創(chuàng)新與風險相伴,GAI如同“黑匣子”,其技術原理超越了大眾理解的范疇,并在信息處理方式和用戶使用方面具有不透明性和不可解釋性,因而將大眾置身于算法“控制”的被動狀態(tài),使得模型在數(shù)據(jù)流通過程中極易引發(fā)隱私與數(shù)據(jù)泄露問題。第二,加劇教育數(shù)字鴻溝。GAI在教育領域的應用既可能縮小教育差距,讓偏遠地區(qū)學子在數(shù)字化軌道上擁有實現(xiàn)彎道超車的機會,但也有進一步擴大數(shù)字鴻溝的風險,漸次擴大的數(shù)字鴻溝會對教育公平造成威脅。第三,技術倫理安全風險。GAI在很大程度上降低了作弊和學術不端的成本,易滋生誠信危機和學術倫理等問題。CAI引入了基于人類反饋的強化學習技術,通過用戶的真實反饋打造“數(shù)據(jù)飛輪”引擎,促進大模型的智能迭代升級,但同時也易導致模型遭受“數(shù)據(jù)投毒”“黑盒攻擊”等攻擊,即利用大模型跟隨用戶指令的特性,誘導模型給出錯誤甚至有危險的回復,繼而引發(fā)數(shù)據(jù)倫理安全風險甚至更嚴重的違法犯罪問題。同時,GAI模型存在內生算法與外在數(shù)據(jù)的雙重風險,容易加劇不良價值觀念的惡意傳播和意識形態(tài)的異化風險。

創(chuàng)新與發(fā)展:智能化時代教育發(fā)展對策

從現(xiàn)有的技術發(fā)展水平和應用案例來看,GAI技術還難以對現(xiàn)有教育系統(tǒng)產生顛覆性影響。教育領域需要順應時代潮流,充分利用智能技術帶來的發(fā)展機遇,審慎應對,創(chuàng)新發(fā)展。

超越工具,提升理念認識。GAI對教育帶來的變革是全方面且深刻的,需要全面提升對其的認識,主動求變,應對挑戰(zhàn)。首先,要充分認識GAI賦能教育是全流程、全要素的系統(tǒng)化賦能。GAI作為教育數(shù)字化的重要組成部分,具有自主學習和創(chuàng)造能力,能夠為教育全鏈條過程帶來變革。其次,要超越技術的工具性思維,重新思考人工智能技術與教育的雙向融合創(chuàng)新。GAI不僅能夠為教育提供技術支持,還可以通過與教育的深入融合,推動教育模式的創(chuàng)新和變革。最后,要加強前瞻性理論研究,探討GAI時代教育發(fā)展的新規(guī)律。加強對GAI技術的理論研究,深入探討其在教育中的應用模式和效果評估,思考教育目標的調整和教育體系的創(chuàng)新,這包括如何平衡技術驅動和人文關懷,如何保障教育公平和隱私安全,以及如何培養(yǎng)學生面對未來挑戰(zhàn)所需的能力和素養(yǎng)等問題。

以人為本,構建彈性體系。通過充分利用GAI技術,打造更加靈活、適應性強的教育體系,為學生的全面發(fā)展和未來成功奠定堅實基礎。首先,以學習者為中心,構建智能化、泛在化的學習環(huán)境。GAI可以在不同的學習場景中進行無縫連接,為學生提供個性化、泛在化的學習體驗,讓學習成為生活的一部分。其次,關注學習者的全面發(fā)展,將教育體系從知識培養(yǎng)轉換為素養(yǎng)培養(yǎng)。GAI技術的應用不僅僅局限于知識的傳授,更重要的是提供面向德智體美勞全面發(fā)展的學習服務。通過GAI的支持,教育體系能夠更好地促進學生的全面成長,培養(yǎng)具備綜合素養(yǎng)的新一代人才。最后,圍繞人的個性化特點,借助GAI的支持,跟蹤學習者發(fā)展軌跡,提供個性化、終身化的發(fā)展路徑,使學習成為持續(xù)的過程,培養(yǎng)學生的自主學習能力和終身學習意識。

綠色安全,完善制度保障。加強GAI在教育應用方面的制度保障,促使教育智能化的安全轉型與綠色轉型。首先,建立健全的數(shù)據(jù)隱私保護和安全機制。教育制度需要確保學生個人信息的合法獲取和使用,并采取有效的措施防止數(shù)據(jù)泄露和濫用。同時,教育者和技術提供商需要遵守嚴格的道德和法律準則,確保GAI技術的應用不會造成任何潛在的傷害或不當干預。其次,推動GAI技術與教育的可持續(xù)發(fā)展相結合。加強對教育者和學生的技術培訓,確保教育的可持續(xù)發(fā)展與技術的快速進步相適應。最后,重視GAI時代的教育倫理和人文關懷。需要重視GAI教育應用引發(fā)的倫理和隱私問題,制定相關政策和措施,確保技術的應用符合倫理和法律的要求。

固本筑基,豐富育人內涵。充分利用GAI技術,教育能夠更好地滿足學生的學習需求,提供更加個性化和多樣化的學習體驗,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。首先,豐富生成式教育資源內容。教育者可以利用GAI技術快速生成各種形式的教育資源,滿足學生不同層次、不同學科的學習需求。其次,擴展數(shù)字教育資源的呈現(xiàn)方式與交互方式。教育者可以利用技術創(chuàng)新教學方法,提供多樣化和定制化的學習體驗,加強對知識的理解和應用,激發(fā)學生興趣。最后,增強師生數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教育者需要不斷提升自己的數(shù)字技術能力,并在教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。同時,學生也需要培養(yǎng)數(shù)字素養(yǎng),包括信息搜索和篩選、數(shù)據(jù)分析和解讀等能力。

人智協(xié)同,加速教學創(chuàng)新。GAI技術的應用將為教育領域的人智協(xié)同提供更加多樣化的選擇,為學生提供更加個性化、創(chuàng)新化的學習場景,促進教學范式的不斷發(fā)展和升級。首先,推進個性化學習的普及。GAI技術實現(xiàn)了個性化學習的機會,而個性化學習的推進將加快教學范式的轉型,促進關注學生個體差異和需求的個性化教學的全面普及。其次,加速創(chuàng)新教學方法。通過融入教學代理、智能導師等應用,GAI可以有效支持復雜問題解決過程,促使協(xié)作學習、項目式學習等創(chuàng)新教學方法的應用,為教學場景的創(chuàng)新提供支持。最后,推動教師角色的轉變。教師將成為學生的指導者、學習的設計者和學習環(huán)境的創(chuàng)造者,利用先進技術幫助學生創(chuàng)造可控、安全和個性化的學習環(huán)境,引導學生主動探索、培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。

技術向善,優(yōu)化治理效能。充分利用GAI,提升教育治理質量,優(yōu)化教育治理效率,實現(xiàn)共治和善治。首先,通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習算法,GAI能夠收集、整合和分析大規(guī)模的學習表現(xiàn)、教學效果、管理指標等多樣的教育數(shù)據(jù),提取有價值的信息,用以優(yōu)化教育決策,輔助政策制定。其次,GAI可以幫助建立智能化的監(jiān)測和評估體系,實現(xiàn)教育過程的實時監(jiān)控和精細化評估。通過長周期實時監(jiān)測各類教育質量指數(shù),并開展數(shù)據(jù)規(guī)律挖掘與對比,決策者能夠更全面和精準地了解教育系統(tǒng)的狀況和問題,制定更科學、精準、前瞻的改革方案,從而提升教育治理效能。最后,GAI可以幫助開展基于數(shù)據(jù)驅動的科學決策,促進教育資源的優(yōu)化配置,確保資源的高效利用和公平分配。

(作者分別為北京師范大學教育學部/互聯(lián)網教育智能技術及應用國家工程研究中心教授、博導;北京師范大學教育科技中心特聘研究員;中國教育科學研究院助理研究員包昊罡對本文亦有重要貢獻)

【注:本文系科技創(chuàng)新2030-“新一代人工智能”重大項目“學習環(huán)境智聯(lián)計算關鍵技術研究及應用示范”(項目編號:2022ZD0115900)階段性研究成果】

【注釋】

①吳砥、李環(huán)、陳旭:《人工智能通用大模型教育應用影響探析》,《開放教育研究》,2023年第2期。

②楊宗凱、王俊、吳砥等:《ChatGPT/生成式人工智能對教育的影響探析及應對策略》,《華東師范大學學報(教育科學版)》,2023年第7期。

③黃榮懷:《人工智能正加速教育變革:現(xiàn)實挑戰(zhàn)與應對舉措》,《中國教育學刊》,2023年第6期。

責編/李丹妮 美編/楊玲玲

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[責任編輯:李一丹]
標簽: 教育   生成式人工智能