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在教育中使用生成式人工智能:批判性思维的重要性

期刊:Frontiers in Artificial IntelligenceDOI:10.3389/frai.2024.1452131

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本文由Chien Ching Lee和Malcolm Yoke Hean Low撰写,分别来自新加坡理工大学的专业交流中心和信息与通信技术项目。文章于2024年11月1日发表在《Frontiers in Artificial Intelligence》期刊上,题为《Using GenAI in Education: The Case for Critical Thinking》。文章探讨了生成式人工智能(Generative AI, GenAI)在教育中的应用,特别是如何通过GenAI培养学生的批判性思维。

主要观点一:GenAI在教育中的普及与挑战
文章指出,随着大数据驱动的AI技术的发展,全球正在经历第四次工业革命。新加坡和美国等国家正在积极投资并培养AI人才。大学的主要任务之一是为学生未来的工作做好准备,因此,培训学生熟练且道德地使用GenAI已成为不可逆转的趋势。联合国教科文组织(UNESCO)已经制定了关于AI和教育的政策指南,帮助高等教育机构应对GenAI的使用。研究表明,大学教职员工普遍认为GenAI可以提高生产力,并对使用持乐观态度。学生也意识到GenAI的益处和挑战,特别是其提供的个性化反馈和24/7可用性。然而,学生也担心过度依赖GenAI可能影响其大学教育的价值,并可能无意中违反大学的使用指南。

主要观点二:GenAI在软技能教学中的应用
文章通过新加坡理工大学的两个案例展示了GenAI在教学中的实际应用。第一个案例涉及由第一作者教授的沟通技能课程。该课程采用研讨会形式,教授学生批判性思维和系统思维(Systems Thinking)。课程使用了Paul-Elder框架和系统思维工具,帮助学生从多角度审视问题,并检查其推理的质量。课程还通过Zoom平台进行,学生使用ChatGPT 3.5完成任务,并通过讨论和反馈提高其批判性思维能力。学生反馈显示,他们更了解如何战略性和批判性地使用ChatGPT,并且在写作中更加注重关键点,从而减少了课堂上的问题。

主要观点三:GenAI在硬技能教学中的应用
第二个案例涉及由第二作者教授的数据结构与算法(Data Structures and Algorithms, DSA)课程。该课程面向178名学生,涵盖了算法分析、栈、队列、树等数据结构,以及排序、搜索和图优化等算法。课程创新性地引入了AI聊天机器人作为学习工具,学生通过团队项目与聊天机器人互动,评估其回答的准确性、完整性、清晰性和相关性。学生反馈显示,聊天机器人的互动性使学习过程更加有趣,并帮助他们更好地理解复杂的DSA主题。学生还反思了人类学习的创造性方面,认为AI聊天机器人可以成为计算机科学教育中的宝贵工具。

主要观点四:GenAI在未来的教育中的潜力
文章进一步讨论了GenAI在未来教育中的潜力。当前Z世代是数字原生代,GenAI对他们来说如鱼得水。研究表明,50%的大学生每天使用GenAI帮助完成作业,且用户数量逐年增加。30%的学生认为熟练掌握GenAI对就业至关重要。文章建议教师应示范如何有意义且道德地使用GenAI,并利用形成性评估(Formative Assessments)来关注学习过程而非结果。Chan的3R框架鼓励学生报告GenAI的使用情况、修订其输出并反思过程。文章还提到,GenAI可以作为教学助理,提供个性化和互动性的学习环境,帮助学生为未来的工作做好准备。

文章的意义与价值
本文通过实际案例展示了GenAI在教育中的应用,特别是在培养批判性思维和系统思维方面的潜力。文章不仅为教育者提供了使用GenAI的指导,还强调了道德和负责任使用AI的重要性。此外,文章为未来教育中GenAI的进一步研究和应用提供了理论基础和实践经验。

亮点
文章的亮点在于其通过实际教学案例展示了GenAI在教育中的应用,并提出了具体的教学方法和评估框架。特别是Paul-Elder框架和系统思维工具的使用,为培养学生的批判性思维提供了有效的方法。此外,文章还强调了GenAI在硬技能教学中的潜力,特别是在数据结构与算法等复杂主题中的应用。这些创新方法不仅提高了学生的学习效果,还为未来教育技术的发展提供了新的方向。

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