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人工智能在高校中的应用:当下研究的简要综述

杨航月
  
富网媒体号
2024年254期
成都东软学院 四川成都 611844

摘 要:21世纪,人工智能(AI)的飞速发展已经深刻变革了包括高等教育在内的多个领域。本文回顾了人工智能在高等教育中的融合情况,重点分析了国外研究和中国的现状。21世纪,将人工智能(AI)融入高等教育已成为一个至关重要的研发焦点。国外研究已广泛探讨了人工智能在教育领域的作用,尤其是在科学、技术、工程和数学(STEM)以及计算机科学方面,相比之下,中国在这方面的研究相对较少,主要关注人工智能与思想政治教育的融合。本文回顾了人工智能在教育领域的当前状况,并提出了未来的研究方向。

关键词:人工智能,高等教育,综述

引言

21世纪的科技发展给人类社会带来了许多变革,其中人工智能(AI)技术在人类生活各方面的应用随着ChatGPT、文心一言等工具的出现和发展为各行各业包括高等教育领域带来了革命性的冲击。

人工智能技术在教育领域的应用的研究目前以外文文献为主。人工智能在教育领域的快速发展已有30多年的历程,Alam & Mohanty(2022)通过系统性文献综述的方式对2021年之前的文献进行了总结:在2006年至2021年间的2984篇文章中,只有112篇符合纳入标准,其中科学、技术、工程、数学(STEM)和与计算机科学相关的研究在人工智能教育(AIEd)文章中占主导地位,而“定量方法”在实证研究中作主导作用,且研究结果分为4类:(1)智能辅导系统;(2)个性化和自适应系统;(3)评估和评估;(4)预测和分析。这些研究结果都坚定地呼吁人们关注人工智能带来的挑战和风险,以及其带来的伦理道德和教育技术方面的问题。

随着ChatGPT在全球的风靡,第一批通过学术界评审的探讨人工智能与高等教育,尤其是评估、学习和教学方面的学术期刊文章集中于2023年发表(Rudolph,Tan,Tan,2023)。2023年1月,《细胞与生物分子工程》期刊上发表了一篇由ChatGPT撰写的学术论文,论文由ChatGPT回答了关于高等教育中人工智能、聊天机器人和学术抄袭的相关问题,包括但不限于:(1)人工智能和聊天机器人的历史;(2)大学生如何使用ChatGPT在论文上作弊;(3)建议大学教授如何布置作业以将潜在的作弊行为最小化;(4)就人工智能滥用的可能性而言,回答高等教育需关注的点;(5)撰写参考文献(考虑人种和性别的公平性)。这篇论文是学术界首次出版和刊发人工智能为作者的学术性文章,也意味着高校教育与学术界在人工智能的技术冲击下不得不面临一系列的变革。

在以ChatGPT为代表的新式人工智能1出现之后,学界对人工智能技术影响下高等教育教学形态相关的各种教学要素的研究也随之增多。Rudolph(2023)以人工智能教育(AIEd)研究中面向学生、面向教师和面向系统的应用程序为切入口,分析这些应用程序为高等教育的教学和评估带来的机会和威胁,并给出了以下建议:(1)高等教育工作者应认识到人工智能工具应该是课程的一部分,包括以Grammarly为代表的写作和语法检查工具等;(2) 对教师进行人工智能的使用培训;(3) 为高校学生提供学术诚信培训;(4)避免提供对学生无意义的课程及作业(无明确价值的工作会滋生作弊行为);(5) 更新学术诚信政策和奖惩政策,并制定清晰易懂的AI语言模型的使用指南和政策;(6)鼓励、支持和分享AI教学的影响的研究。

在人才培养模式和课程设置方面,以佛罗里达大学(UF)为代表的部分高校正在将人工智能融入所有课程,其目标是创建一支满足21世纪全球劳动力市场和政府需求的人才队伍,利用AI推动跨学科参与、创新性AI课程和学生实践活动,同时确保学生的职业技能素养(Southworth,Migliaccio,Glover,Glover,Reed,McCarty,Brendemuhl,Thomas,2023)。

在教师的表现和考核评估方面,Liu & Fang(2023)在世界范围内高校绩效评价现状的基础上,利用人工智能技术中的径向基函数神经网络,建立了新的高校教师绩效的精细评价模型。此项研究的训练样本量不够多,权重系数评价指标也不一定适用于所有高校,但以AI技术赋能高校教育管理的实践性尝试是较为领先的。

在教学和学习方法方面,Alam(2022)将自适应学习和智能辅导机器人用于虚拟教室和线上教学,证实了自适应学习、智能校园、教师评估、智能辅导机器人和虚拟教室等人工智能技术的应用对教师提供的教学质量和学生的学习成果都有有益的影响。此外,Noi&Zhang(2023)也通过在线实验证实了受高等教育的专业人员在执行中级专业写作任务时,使用ChatGPT的平均生产率得到了显著提高,并指出ChatGPT主要替代的劳动者的劳力部分,而不是补充劳动者的技能。这些研究都论证了人工智能在帮助学校促进教育改革方面有着巨大的潜力。

Dogan,Dogan & Bozkurt,2023从在线远程教育的角度考察人工智能,结合文献综述和数据分析的方法对276份出版物进行了分析,指出中国、印度和美国是AI在线学习和远程教育的领先国家。

然而,人工智能技术在教育领域中的应用的中文文献却相对较少。部分研究关注人工智能与高校思政教育的融合,如李秋韵(2023)倡导要明确思政与人工智能主次关系,利用人工智能技术对教学评价标准进行完善;吴轲威和雷娟(2023)借用人工智能技术发掘线上课程教学中思想政治教育被遮蔽和缺位的部分,旨在将各类课程中的文化基因和价值范式融于线上教育之中,真正实现课程思政线上线下全覆盖。此外,张攀红(2023)分析了人工智能时代高校教师信息化教学能力的发展现状及存在的问题,就单个院校案例进行了分析和对策的制定。吴海丽(2023)以山西省部分高校为案例,对目前国内人工智能通识教育领域研究的空白进行了分析。此外也有对人工智能背景下高校人才培养模式、产教融合、人事管理等方面的研究。这些研究普遍采用案例研究的方法,暂时缺少实证性论证,也缺乏人工智能技术在教育教学中具体应用的数据性分析。

结论

人工智能(AI)融入高等教育在21世纪一直是研究和发展的重要焦点。国外研究已广泛探索了人工智能在教育领域的应用,尤其侧重于科学、技术、工程和数学(STEM)以及计算机科学。相比之下,中国在人工智能教育领域的研究相对较少,一些研究集中在人工智能与思想政治教育的融合。

基于当前研究,该领域未来的研究方向可能聚焦于以下几点:(1)高等教育教学中所使用的具体人工智能和机器学习算法,包括内容创作、信息分析、内容增强和后期制作流程、信息提取与增强、数据压缩等;(2)人工智能技术在高等教育中的应用,包括远程教育、在线教学所使用的工具、教师的教学方法、学生的学习成果、课程设置、评估方法等,以及人工智能如何融入人才培养方案与日常教学,并考察、讨论、测试和分析教育过程中的各种变量;(3)探索人工智能的使用给高等教育的教学形式和形态带来的革命性变化,这些变化的程度如何,以及未来可能的发展方向。

参考文献

[1] 李秋韵.人工智能赋能高校思政教育的挑战及其应对[J].牡丹江大学学报,2023,(1):74-79.

[2] 吴轲威,雷娟.人工智能赋能高校课程思政的价值旨归与核心意蕴[J].南京开放大学学报,2023(1):10-17.

[3] 张攀红.人工智能时代高校教师信息化教学能力发展现状及提升策略——以湖北经济学院为例[J].湖北经济学院学报:人文社会科学版,2023(1):126-129

[4] Ashraf Alam, Atasi Mohanty,Foundation for the Future of Higher Education or ‘Misplaced Optimism’? Being Human in the Age of Artificial Intelligence

[5] Innovations in Intelligent Computing and Communication, 2022, Volume 1737,ISBN : 978-3-031-23232-9

[6] Ashraf Alam,Employing Adaptive Learning and Intelligent Tutoring Robots for Virtual Classrooms and Smart Campuses: Reforming Education in the Age of Artificial Intelligence,In book: Advanced Computing and Intelligent Technologies (pp.395-406) August 2022DOI:10.1007/978-981-19-2980-9_32

[7] Jane Southworth, Kati Migliaccio, Joe Glover, Ja’Net Glover, David Reed, Christopher McCarty, Joel Brendemuhl, Aaron Thomas,Developing a model for AI Across the curriculum: Transforming the higher education landscape via innovation in AI literacy,Computers and Education: Artificial Intelligence,Volume 4,2023,100127,ISSN 2666-920X,https://doi.org/10.1016/j.caeai.2023.100127.

[8] Jürgen Rudolph,Samson Tan,Shannon Tan,ChatGPT: Bullshit spewer or the end of traditional assessments in higher education?Journal of Applied Learning & Teaching,vol.6.DOI: https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.9

[9] Yi Liu, Yu Fang, Optimization of College Teachers’Performance Management Using Artificial Intelligence Technology,Computational Intelligence and Neuroscience,vol.2023,ArticleID4203776,9pages,2023.https://doi.org/10.1155/2023/4203776

[10] Dogan,M.E.,GoruDogan,T.,Bozkurt,A.,The Use of Artifificial Intelligence (AI) in Online Learning and Distance Education Processes: A Systematic Review of Empical Studies. Sci. 2023, 13, 3056. https: //doi. org/10. 3390/app13053056

1注:2023年5月6日,伯克希尔副董事长理查·芒格在巴菲特股东大会上提出“老式智能(old-fashion intelligence)”的概念,特指ChatGPT出现之前的人工智能技术。此处“新式人工智能”与之相对。来源:华尔街见闻2023年5月7日《2023年巴菲特股东大会来了!这是五个半小时问答的全部要点》。

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