關于ChatGPT用于計算機輔助教學的探討

于剛 賈志娟

摘要：以ChatGPT為代表的新一代生成式人工智能為計算機輔助教學提供了更強大的智能支持。ChatGPT在個性化學習、智能輔導、語言學習和編程學習等典型應用方面的作用明顯。ChatGPT有望為學生提供個性化、實時和豐富的學習體驗，并推動學生在編程學習和其他學科領域的發展。

關鍵詞：ChatGPT；輔助教學；人工智能

引言

計算機輔助教學是一種新興的教學手段，將傳統的教學模式和方法與多媒體和網絡結合起來，為學生創造更智能化和現代化的學習環境。傳統人工智能技術在計算機輔助教學中存在問題和不足，因為技術不成熟且經驗不充分[1]。然而，新一代語言模型如ChatGPT的出現帶來了革命性的變化。ChatGPT在生成連貫、系統化，以及信息豐富的回應方面表現出色，因此受到全球廣泛關注[2]。

ChatGPT的生成能力和理解能力為計算機輔助教學提供了很強的智能支持，促進了個性化學習、師生互動和學習動力。ChatGPT具備開放包容的特性，能夠根據不同學科和課程進行定制化教學，并提供有序的教學策略。ChatGPT在計算機輔助教學中的應用為教學環境和學習體驗帶來了新的革命性變化，拓展了其潛力。

1. 傳統的人工智能技術在計算機輔助教學中的現狀和困境

1.1 缺少開放包容的特性

傳統的人工智能技術在計算機輔助教學中可能缺乏開放包容的特性。這是因為傳統的人工智能系統往往基于預先定義的規則和模式，缺乏靈活性和適應性，無法充分滿足不同學生的個性化學習需求。因此，在實現開放包容性方面，傳統的人工智能技術存在局限性。

1.2 缺少人機交互的能力

傳統的人工智能技術在人機交互能力方面也存在困境。傳統人工智能系統通常是基于靜態的輸入和輸出模式，缺乏與學生的實時交互和動態調整的能力。這限制了學生與計算機系統之間的有效溝通和個性化指導，無法提供實時反饋和互動的學習體驗。

1.3 缺少課程教學的特點

傳統的人工智能技術在課程教學特點方面也存在挑戰。不同學科和課程具有獨特的教學特點和需求，但傳統的人工智能系統往往缺乏針對特定課程的定制化教學策略和資源。這導致計算機輔助教學無法充分融入各個學科領域的教學內容和方法。

1.4 缺少師生互動的樂趣

傳統的人工智能技術在計算機輔助教學中可能缺乏師生互動的樂趣。傳統人工智能系統往往將教學過程過度機械化和自動化，缺乏與教師和同伴的真實互動和討論的體驗。這可能導致學生失去與教師和同伴互動的樂趣和動力，影響到學習效果和參與度。

1.5 缺少有序的教學策略

傳統的人工智能技術在有序的教學策略方面存在不足。傳統人工智能系統往往缺乏對學習過程的整體規劃和管理能力，無法提供有序的教學策略和學習路徑。這可能導致學習過程的混亂和不連貫，影響到學生的學習效果和體驗。

1.6 缺少靈活的智能性能

傳統的人工智能技術在智能性能方面也存在限制。傳統人工智能系統往往依賴于預先定義的規則和模式，無法靈活地適應不同學生的學習需求和變化的教學環境。這限制了計算機輔助教學系統提供個性化和靈活的學習支持和指導的能力。

2. ChatGPT在計算機輔助教學中的典型應用

2.1 個性化學習

差異化、個體化以及個性化的學習一直是人類教育追求的理想和最終目標。實施以學習者為中心的教育模式，是全球各類教育組織長期以來的努力方向。ChatGPT可以為學生提供更個性化和互動的學習體驗，改進教學模型和評價方式，使教育變得更有趣[3]。借助ChatGPT豐富的認知能力和高度的適應性，教師可以更深入地理解每個學生，滿足他們的個性化需求，并為他們量身打造學習方式。教師能夠根據學生的進展、偏好和學習方式，動態地調整教學節奏、教材和方法，從而創造出一個更為愉快且有效的學習環境。同時，利用ChatGPT的全面學習能力，可以輔助不同領域和專業的學生自主進行跨學科的探究性學習。被歷代教育家所推崇，并作為教育原則的“因材施教”，也就是個性化教育，將有可能被真正地實施和實踐。

2.2 智能輔導

教師、家長和ChatGPT作為學生學習的輔導角色，在教育領域發揮著重要的作用。教師擁有專業的知識和教學經驗，能夠提供針對學生個性化需求的指導和支持。他們通過課堂教學、課后輔導等形式，與學生進行互動和合作，促進學生的學習動力和學術發展。然而，教師資源有限，無法滿足每個學生的個性化需求。家長作為學生的監護人，能夠提供學習支持和鼓勵，關注學生的學習情況。然而，家長可能缺乏專業知識，無法提供專業的指導，且存在過度干預的風險。

與傳統角色相比，ChatGPT作為一種先進的語言模型，在個性化學習方面具有潛力。它可以提供個性化的學習支持和指導，隨時解答學生的問題，提供學習資源和答疑解惑。ChatGPT作為一種虛擬助教，能夠在任何時間提供即時的學習支持，以多種方式輔助學生學習，包括提供導師輔導、反饋、解釋復雜的概念，并提供定制化的學習任務等。其“隨需而至”的輔助方式能夠在學生需要幫助的時候提供及時支持，從而提高學習效率和效果。通過個性化的對話和互動，ChatGPT能夠提供定制化的學習建議，幫助學生解決問題，深化理解，使學習變得更有趣、更有效。此外，ChatGPT可以簡明扼要地解釋復雜的概念，提供各個學科領域的概述。學生可以向ChatGPT提出問題，它能夠用易于理解的方式提供解答。然而需要注意的是，ChatGPT的局限性在于缺乏情感互動和人際交流，對復雜問題的解釋可能不夠準確或完整，學生不能養成對ChatGPT的依賴[4]。

2.3 語言學習

ChatGPT作為一種強大的語言模型，具備成為語言學習的有益伙伴的潛力。語言學習是一個互動和實踐的過程，而ChatGPT通過提供實時的語言交流和練習機會，能夠為學習者提供寶貴的語言學習資源。通過與ChatGPT進行對話交流，學習者能夠進行口語練習、語法糾正、詞匯擴充等，從而提高他們的語言表達能力。通過與ChatGPT進行對話交流，學習者可以在一個低壓和無人評判的環境中練習語言，提高口語流利度和自信心。此外，ChatGPT還能夠根據學習者的水平和興趣，個性化推薦相關學習資料和文化知識，幫助學習者深入了解目標語言和文化背景。ChatGPT作為語言學習的伙伴，為學習者提供了方便、實時和個性化的語言學習體驗，推動語言能力的提升和交際能力的發展。盡管ChatGPT的應用還存在一些限制，例如對話的真實性和語境的準確性，但隨著技術的進一步發展和改進，ChatGPT有望在語言學習領域發揮更大的作用。

2.4 編程學習

ChatGPT作為一種先進的語言模型，在編程學習中具有廣泛的應用潛力。編程學習是一個動手實踐和不斷探索的過程，而ChatGPT可以作為學習者的有益伙伴，提供即時的編程交流和指導。通過與ChatGPT進行對話，學習者可以提出編程問題、請求代碼示例，甚至進行代碼審查和調試。ChatGPT能夠根據學習者的問題提供詳細解釋、算法思路和編程技巧，幫助他們解決難題和理解復雜概念。此外，ChatGPT還可以在編寫測試用例和提供優化代碼風格方面提供幫助，為學習者提供編程資源、學習路線和項目建議，幫助他們規劃學習路徑和提升編程能力。雖然ChatGPT在編程學習中的應用存在一些局限性，例如，ChatGPT可能會產生不正確甚至是虛假的信息，對于特定領域和語言的專業性支持仍有待提高，但隨著技術的不斷進步和改進，ChatGPT有望成為編程學習中強有力的輔助工具。總的來說，ChatGPT作為編程學習的伙伴，為學習者提供了便捷、實時和個性化的編程學習體驗，促進他們在編程領域的理解和技能的提升。

3. ChatGPT在計算機輔助教學中的應用場景

ChatGPT在計算機輔助教學中的應用場景豐富多樣。它可以提供個性化學習支持，自適應教學和問題解答輔導。通過自動作業批改和反饋，它提供即時的評估和改進建議，能夠根據學生的水平和需求個性化組卷和推送習題，實現針對性的練習。通過智能閱卷和評估，它提供快速的評分和反饋。通過學情分析和學生管理，ChatGPT幫助教師了解學生的學習情況和弱勢領域，能進行教學評估與優化，為教師提供反饋和建議；能提供學習情感支持、學習監督和跟蹤，幫助學生保持學習動力和積極情緒。這些場景使得ChatGPT成為計算機輔助教學中強大的工具，為學生和教師提供了更個性化、智能化和互動性強的學習環境和支持，推動了教育的創新和發展。ChatGPT技術已實現的相關應用場景主要有以下幾方面。

（1）個性化教案：ChatGPT根據學生的學習需求和興趣，生成個性化的教學計劃和教案，包括授課計劃、課堂練習、作業布置等，提供定制化的學習資源和教學活動建議。

（2）本地化教研：ChatGPT結合本地教育背景和教學實踐，分析數據并為教師提供全方位的個性化教研建議，高效匹配當地教材版本、教學側重點以及考點等。

（3）習題推送：ChatGPT根據學生的學習情況和知識點掌握情況，智能推送符合學生水平的習題和練習材料，提供有針對性的練習和鞏固。

（4）作業批改：學生提交作業后，ChatGPT可以自動批改作業并給出評分和詳細反饋，幫助學生了解錯誤和提供改進建議，為每個學生提供精準“查缺補漏”。

（5）問題答疑：學生通過與ChatGPT對話，提出問題并獲得詳細答案、解釋和示范，幫助學生解決疑問和加深理解。

（6）個性化組卷：ChatGPT根據學生的學習水平和能力需求，智能組卷生成個性化的試卷和考試題目，為教師提供滿足不同班級學情的考試題目。

（7）智能閱卷：ChatGPT可以對學生的答卷進行智能閱卷，識別和評估答案的準確性和完整性，匯總班級考試結果。

（8）考情分析：ChatGPT分析學生的考試成績和學習數據，生成考情分析報告和趨勢分析，并匯總為錯因歸集，幫助教師了解學生的學習情況和弱勢領域。

（9）教學評估：ChatGPT結合學生的學習表現和評價指標，提供教學評估和反饋，構建全覆蓋并快速反饋的課堂質量評估系統，提供全面、客觀、科學的課堂評估報告。

（10）學情管理：ChatGPT跟蹤學生的學習數據和行為，識別學生課堂動作、表情、語言、師生互動等信息，生成統計與分析報告，提供學情分析和個性化發展建議。

4. ChatGPT在計算機輔助教學中的發展前景展望

隨著技術的不斷進步和ChatGPT模型的不斷演進，它在計算機輔助教學中的發展前景非常廣闊。通過不斷改進和創新，ChatGPT有望成為學生的智能學習伙伴，提供個性化的學習支持、跨學科的知識輔助和情感心理的支持，進一步提升學生的學習效果和體驗。

4.1 智能化學習伙伴

隨著ChatGPT模型的不斷改進和優化，它可以更準確地理解學生的問題，并提供更精確、個性化的答案和指導。未來的ChatGPT可以成為學生的智能學習伙伴，通過與學生的互動來提供定制化的學習支持和反饋。

4.2 自適應學習路徑

ChatGPT可以根據學生的學習需求和能力水平，為他們提供個性化的學習路線和推薦資源。未來的ChatGPT可以基于學生的學習歷史和表現，自動調整學習路徑，幫助學生更高效地學習和掌握知識。

4.3 跨學科知識輔助

ChatGPT可以整合多個學科領域的知識，為學生提供跨學科的學習支持。未來的ChatGPT可以更好地理解不同學科的關聯性，提供綜合性的問題解答和知識鏈接，幫助學生建立跨學科的思維和應用能力[5]。

4.4 情感支持與心理輔導

ChatGPT可以通過對話和語言分析，識別學生的情感狀態和學習困難，并提供相應的情感支持和心理輔導。未來的ChatGPT可以在學習過程中關注學生的情感需求，幫助他們建立積極的學習心態和解決心理障礙。

4.5 多模態學習體驗

隨著技術的發展，ChatGPT可以與其他技術（如虛擬現實、增強現實等）結合，為學生提供更豐富的多模態學習體驗。未來的ChatGPT可以通過視覺、聽覺等多種方式與學生進行交互，提供更具沉浸感和互動性的學習環境。

4.6 群體學習與協作

ChatGPT可以支持群體學習和合作學習，在多個學生之間進行交流和協作。未來的ChatGPT可以促進學生之間的互動和知識共享，鼓勵合作學習和團隊合作精神。

結語

ChatGPT在計算機輔助教學中的應用展示出了巨大的潛力和前景。作為一種先進的語言模型，它可以作為學生的智能學習伙伴，提供即時的編程交流和指導。ChatGPT可以回答學生的問題、解釋概念、提供編程示例和資源，幫助學生解決難題和深化理解。它還可以生成測試用例、優化代碼風格，提供個性化學習支持和自適應教學。然而，ChatGPT的應用仍面臨一些挑戰，如語義理解、上下文處理和專業性支持的提升。未來的研究可以集中在改進模型的語義理解和生成能力、實現個性化學習和情感分析、探索多模態學習和社交學習等方向。此外，跨領域知識擴展和代碼生成等領域也值得深入研究。通過豐富數據集、改進模型架構和訓練技術，并結合用戶反饋進行迭代改進，可以進一步提高ChatGPT在計算機輔助教學中的應用效果。

參考文獻：

[1]張鎰麟.關于計算機輔助教學中人工智能技術的應用研究[J].當代旅游（高爾夫旅行），2019，（1）：239.

[2]邱燕楠，李政濤.挑戰·融合·變革：“ChatGPT與未來教育”會議綜述[J].現代遠程教育研究，2023，35（3）：3-12，21.

[3]劉玲，賈娟.人工智能在計算機技術方面的應用[J].科技資訊，2022， 20（11）：16-18.

[4]焦建利.人工智能賦能教師的五種路徑[J].中小學數字化教學，2023，（6）：1.

[5]張瑞，陳巖.智能時代數字教材的嬗變邏輯、價值意蘊及新生樣態[J].當代教育論壇，2023，（3）：65-71.

作者簡介：于剛，碩士研究生，研究方向：計算機應用；賈志娟，碩士研究生，教授，研究方向：信息安全，計算機應用。

基金項目：河南省高等教育教學改革研究與實踐項目（編號：2021SJGLX579）；河南省高等學校重點科研項目計劃（編號：23B520010）；鄭州師范學院本科教學改革研究重點項目（編號：JXGGZD-001211570）；鄭州師范學院青年骨干教師項目（編號：QNGG-20852）。