基于深度學習的ChatGPT技術在智慧教育中的應用

基金項目：2023年度江蘇高校哲學社會科學研究一般項目“新時代大學生愛國主義教育機制創新研究”（編號：2023SJSZ0095），南京工業大學 2022 年黨建與思想政治教育研究課題“偉大抗疫精神融入高校思政課教學研究”（編號：SZ20220309）

摘? 要? 隨著人工智能技術的快速發展和普及，ChatGPT技術作為一種基于深度學習的自然語言處理技術，具有極高的應用價值和廣泛的應用前景。ChatGPT技術能夠為教育機構和學生提供更加高效、精準和個性化的服務，但同時也存在著一些潛在的風險和挑戰，如數據安全和隱私保護問題等。因此，在ChatGPT技術的應用過程中，需要注意技術的局限性和不足，并采取相應的措施保障數據安全和隱私保護，促進ChatGPT技術在智慧教育中的健康發展。

關鍵詞? ChatGPT；智慧教育；風險與挑戰；發展趨勢

中圖分類號? G434

文獻標識碼? A

文章編號? 2095-5995（2023）08-0023-03

一、研究背景與意義

（一）智慧教育與自然語言處理的關系

智慧教育是利用現代信息技術手段對教育進行革新和創新，旨在提高教育質量和效率的一種教育模式。隨著人工智能和自然語言處理技術的發展，智慧教育與自然語言處理之間的聯系日益密切。自然語言處理是人工智能領域的重要分支之一，其主要研究將自然語言轉化為計算機可以理解和處理的形式[1]。

自然語言處理技術在智慧教育中發揮著重要作用，可以為教育教學提供智能化和個性化的支持和服務。而基于ChatGPT的教育知識圖譜構建和應用研究，是在這一背景下的重要實踐和探索[2]。

（二）ChatGPT技術的出現和發展

ChatGPT是近年來備受關注的自然語言處理技術，它是一種基于深度學習的語言模型，具備出色的自然語言生成和理解能力。ChatGPT是一種基于Transformer的自然語言生成模型，與傳統的語言模型不同，ChatGPT使用了大量的無標注文本進行預訓練，然后通過微調等方式完成特定任務，如文本生成、情感分析等[3]。

[HS（2][HT4”H]二、ChatGPT技術在智慧教育中的應用現狀

（一）基于ChatGPT的智能教育助手

智能教育助手是一種基于人工智能技術的教育輔助工具，可以為學生提供個性化的學習支持和幫助。借助ChatGPT技術，智能教育助手可以用于對話生成、知識問答、學習推薦等方面。其實現過程包括以下步驟：

（1）數據收集和預處理：為了訓練ChatGPT模型，需要收集和清理大量的語言數據。在智能教育助手中，可以收集與教育相關的語言數據，如教材、教師講義、學生筆記等。

（2）模型訓練：將收集到的語言數據用于ChatGPT模型的訓練，可以使用基于PyTorch等深度學習框架的實現。

（3）對話生成與知識問答：訓練好的ChatGPT模型可以用于對話生成和知識問答。在對話生成中，可以根據用戶的輸入和上下文生成自然流暢的回復；在知識問答中，可以回答學生的問題，提供有關教育知識的答案。

（4）學習推薦：智能教育助手還可以基于ChatGPT技術實現學習推薦。根據學生的歷史學習數據和個人興趣愛好，可以為學生推薦適合他們的教育資源，如教材、課程、文章等。

（二）基于ChatGPT的個性化學習推薦系統

個性化學習推薦系統可以根據學生的興趣、學習習慣、知識水平等多種因素，為學生量身定制個性化的學習計劃和學習資源推薦[4]?；贑hatGPT的個性化學習推薦系統能夠深度挖掘學生的學習特點和需求，精準地推薦學習內容，提升學生的學習效果和積極性。具體通過以下幾個步驟實現：

（1）數據收集和處理：系統需要收集學生的學習數據，如學習成績、學習行為等，并進行數據預處理和清洗。

（2）學生畫像生成：通過ChatGPT技術，系統可以自動化生成學生的學習畫像，包括學生的興趣愛好、知識水平、學習習慣等。

（3）個性化學習路徑規劃：系統根據學生畫像和學習數據，智能生成個性化的學習路徑，包括學習目標、學習內容、學習進度等。

（4）學習資源推薦：系統根據學生畫像和學習路徑，智能推薦適合學生的學習資源，如視頻、題目等。

（5）學習反饋和優化：系統可以對學生的學習過程進行監控和反饋，及時調整和優化個性化的學習路徑和資源推薦。

（三）基于ChatGPT的智能評價系統研究與實踐

傳統的評價方法主要依賴于人工評價，這種方法的效率低下、主觀性強。而基于自然語言處理技術的智能評價系統則可以有效地解決這些問題[5]?；贑hatGPT技術的智能評價系統可以根據學生的答案自動生成評價報告，提高評價的效率和準確度，更好地促進學生的學習。具體來說，該系統的實現過程包括以下步驟：

（1）數據預處理：將學生的答案進行預處理，包括文本清洗、分詞、去停用詞等，以便更好地進行后續的處理和分析。

（2）建立評價模型：使用ChatGPT技術，建立一個評價模型。該模型將學生的答案作為輸入，通過ChatGPT模型的訓練和學習，輸出相應的評價報告。

（3）智能評估：根據評價模型生成的評價報告，對學生的答案進行智能評估。

三、ChatGPT技術在智慧教育中的未來發展

（一）多模態數據的融合與處理

1.多模態數據的特點

多模態數據的特點是數據種類繁多，形式多樣，信息量豐富。相比單一的文本數據，多模態數據融合起來可以提供更加豐富的語境信息。但是，多模態數據也帶來了一些挑戰，如何將不同形式的數據有效地結合起來，需要克服一些技術難點。

2.多模態數據融合方法

多模態數據融合方法可以分為基于特征的融合和基于模型的融合兩類。

基于特征的融合方法將多模態數據分別提取特征，再將不同特征進行融合。這種方法通常需要進行手動特征工程，提取的特征需要具有代表性，并且需要考慮到不同類型數據之間的相關性。常用的特征提取方法包括卷積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）等。

基于模型的融合方法將多模態數據交由同一模型進行處理，通過模型自動學習多模態數據之間的聯系。這種方法通常需要使用到深度學習技術，如多模態圖像—文本檢索（MMI）、多模態神經網絡（MMN）、多模態圖像語言模型（MIL）等。

3.多模態數據處理

多模態數據處理是指對融合后的多模態數據進行處理，可以使ChatGPT技術能夠更加精準地理解并處理多模態數據。多模態數據處理包括以下方面：

文本與圖片的融合：對于包含文本和圖片的數據，可以將文本和圖片分別輸入到不同的模型中進行處理，然后將兩個模型的輸出進行融合，得到最終的結果。這種方式可以提高模型的準確性，并且可以減少模型的計算量。

文本與音頻的融合：對于包含文本和音頻的數據，可以將文本和音頻分別輸入到不同的模型中進行處理，然后將兩個模型的輸出進行融合，得到最終的結果。這種方式可以增強模型對數據的理解能力，提高模型的表現。

圖片與音頻的融合：對于包含圖片和音頻的數據，可以將圖片和音頻分別輸入到不同的模型中進行處理，然后將兩個模型的輸出進行融合，得到最終的結果。這種方式可以提高模型的綜合能力，使模型更好地理解數據。

（二）ChatGPT技術與知識圖譜的結合

1.知識圖譜簡介

知識圖譜是一種基于圖譜的知識表示方法，能夠將實體、屬性和關系表示為圖上的節點和邊，以便機器能夠理解和推理。在智慧教育領域中，知識圖譜也具有廣泛的應用前景。一方面，它可以幫助學生更好地理解教材內容，發現知識點之間的關系，從而提高學習效果；另一方面，它可以幫助教師更好地了解學生的學習狀況，提供個性化的教學服務。

2.知識圖譜與ChatGPT的結合

知識圖譜和ChatGPT技術的結合是智慧教育中的一個重要發展方向。知識圖譜是一種用于表達和組織知識的圖形化模型，通過連接實體和關系來描述現實世界中的事物和概念之間的關系。而ChatGPT技術則能夠基于大規模語言語料庫生成文本，實現自然語言的理解和生成。將知識圖譜與ChatGPT技術相結合，可以實現教育領域的語義理解和自然語言生成。

四、ChatGPT技術在智慧教育中的風險和挑戰

（一）ChatGPT技術的局限性與不足

第一，非全面性。ChatGPT技術依賴于預訓練語言模型進行訓練，而這些語言模型的訓練數據源是來自公共數據集，如維基百科等。這些數據集并不能完全覆蓋教育領域中的專業術語和知識點，導致ChatGPT技術在教育領域應用時可能存在一定的局限性。

第二，對話理解精度有限。ChatGPT技術可以生成與人類類似的對話，但在語言邏輯方面仍存在不連貫和不合理的表達，這可能降低對話理解的準確性。

第三，數據隱私保護問題。由于ChatGPT技術需要大量的訓練數據，其中可能包含用戶的個人信息，如姓名、年齡和興趣愛好。因此，保護用戶的數據隱私變得至關重要，避免給用戶帶來巨大的損失。

第四，偏見和歧視。ChatGPT技術的訓練數據集可能存在偏見和歧視，這些偏見和歧視可能會被ChatGPT模型學習到并進一步強化，導致模型對某些特定群體或內容的理解和表達存在偏差，從而影響模型的應用效果和公正性。

第五，網絡安全問題。隨著ChatGPT技術的應用，也帶來了一系列的網絡安全問題。例如，黑客可能通過對話框架實施詐騙行為，從而破壞社會安全和人們的經濟利益。此外，還有可能會出現惡意攻擊或者輸入，破壞ChatGPT技術的正常應用。

（二）數據安全和隱私保護問題

1.數據泄露

ChatGPT技術在智慧教育中的應用需要大量的教育數據，包括學生的學習記錄、教師的教學方案等。這些數據的安全性對于學校、學生和教師都非常重要。然而，隨著ChatGPT技術的普及，黑客或不法分子可能會利用這些數據進行攻擊或非法獲取，從而造成數據泄露。為了解決這一問題，智慧教育平臺應該加強對數據的安全保護，包括運用數據加密和訪問控制等技術手段，并加強安全意識教育，避免人為因素造成的數據泄露。

2.隱私保護

在智慧教育中，ChatGPT技術需要對學生的個人信息進行處理，包括姓名、性別、年齡、學號等。這些個人信息的泄露可能會導致學生隱私受到侵犯，對學生的心理和生理健康造成不良影響。為了保護學生的隱私，智慧教育平臺需要制定嚴格的隱私保護政策，明確個人信息的收集、使用、保存、共享、銷毀等方面的規定。

3.人工智能歧視

ChatGPT技術的應用也可能會帶來人工智能歧視的問題，即機器學習模型在對不同種群進行分類、預測時，存在種族、性別、年齡等方面的歧視。在智慧教育中，人工智能歧視可能會對學生的教育機會和發展產生負面影響。為了避免人工智能歧視，教育系統應該遵循公平、透明、可解釋的原則，加強對機器學習算法的監管和評估；引入多維度的特征，并在特征選取過程中保證公平性，避免因特征選擇而帶來歧視問題；對系統進行全面測試和評估，確保算法的公平性和非歧視性。

（王藝如，南京工業大學海外教育學院，南京 211816）

參考文獻：

[1]焦建利. ChatGPT助推學校教育數字化轉型——人工智能時代學什么與怎么教[J]. 中國遠程教育，2023（4）：16-23.

[2]王樹義，張慶薇. ChatGPT給科研工作者帶來的機遇與挑戰[J]. 圖書館論壇，2023（3）：109-118.

[3]祝智庭，胡姣. 教育數字化轉型：面向未來的教育“轉基因”工程[J]. 開放教育研究，2022（5）：12-19.

[4]吳砥，李環，尉小榮. 教育數字化轉型：國際背景、發展需求與推進路徑[J]. 中國遠程教育，2022（7）：21-27，58，79.

[5]王一巖，鄭寧，鄭永和. 智慧學習力：概念內涵與結構模型[J]. 電化教育研究，2022（7）：19-26.

責任編輯：劉? 源

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