從國際視野透視如何將ChatGPT有效納入教育

摘要：如今，以ChatGPT為代表的生成性人工智能推動著AI時代的快速發展，ChatGPT的顛覆性作用對于教育教學來說是一場挑戰，但同時也是推動教學變革的契機。然而，當前關于ChatGPT納入教育的研究尚且不足，從國際視野透視如何將ChatGPT納入教育的系統探究就更少了。基于此，文章首先從國際視野出發，以ChatGPT為主題對72篇國際期刊文獻進行系統綜述。然后，文章基于系統綜述總結了ChatGPT在不同學科中的應用場景，并提煉了其具有的9類積極作用與3類潛在風險。最后，文章提出9個ChatGPT教育應用的可能場景，并總結了將ChatGPT納入教育的3點建議和9條具體策略，以期對如何有效將以ChatGPT為代表的AI技術納入教育作出回應，并為教育從業者應用AI技術提供理論視角和實踐經驗。

關鍵詞：ChatGPT；人工智能教育；教育應用；系統性文獻綜述；風險治理

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2023）06—0026—08nbsp;【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2023.06.003

引言

2022年11月，OpenAI公司發布的基于Transformer的生成式預訓練神經網絡模型（Chat Generative Pre-trained"Transformer，ChatGPT）在向公眾開放一周后就吸引了超過一百萬用戶^[1][2]，從而迅速成為全世界關注的焦點。ChatGPT采用GPT-3.5架構，盡管其技術細節尚未披露，但該模型的前身GPT-3架構已經非常強大，其由96層Transformer解碼器組成，采用稀疏注意力模式提升運行效率，融合了強化學習算法和超過1750億個人類輸入的參數，訓練數據包含約4000億個標記。其借助人類反饋的強化學習技術（Reinforcement Learning with Human Feedback，RLHF），不但能像人類一樣聊天，還能夠幫助用戶完成一系列復雜的日常工作，如代碼編寫、網頁開發和科學實驗設計等^[3]。盡管ChatGPT仍有很大的改進空間，但它的發布仍促使Google宣布拉響行業內的火災警報“紅色代碼”，這也預示著各行各業的顛覆性變革即將到來^[4]。

面對以ChatGPT為顛覆性技術代表的AI時代的到來，世界上各國家和地區都希望可以借助AI技術在新一輪的教育改革浪潮中占據有利地位。我國國務院早在2017年7月就印發了《新一代人工智能發展規劃》，呼吁“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建新型教育體系”^[5]。教育部和科技部等六部門聯合印發《關于加快場景創新以人工智能高水平應用促進經濟高質量發展的指導意見》，明確提出“在教育領域持續挖掘人工智能應用場景機會”^[6]。而ChatGPT作為一款人工智能高水平應用，深入探索如何將其有效納入我國教育場景是對我國《新一代人工智能發展規劃》和教育部對AI教育頂層設計的積極響應。然而，目前對于“如何有效地將以ChatGPT為代表的AI技術納入我國教育場景”這個問題還停留在初級探索階段。基于此，本研究采用系統文獻綜述的方法提煉了不同學科領域使用ChatGPT的應用場景、積極作用及潛在風險，以此透視其對教育潛存的啟示與影響，旨在推動將ChatGPT有效納入我國教育，從而助力我國教育數字化轉型和新一代人工智能發展規劃的落地。

一"研究設計

1"研究方法

本研究通過系統文獻綜述方法，探究如何將ChatGPT有效納入教育的研究問題。研究過程遵循國際上開展系統文獻綜述所采用的通用流程，即系統綜述和薈萃分析優先報告的條目（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses，PRISMA）流程，包括：①文獻檢索（Identification）；②篩選（Screening）和納入（Inclusion）；③編碼（Coding）和分析（Analysis）。在文獻的檢索方面，由于Google學術搜索涵蓋世界上絕大部分出版的學術期刊，加上目前發表的ChatGPT的相關文章較少，故本研究選取Google學術作為數據庫進行檢索。

2"數據篩選

考慮到ChatGPT是從2022年11月正式發布的，故檢索時間設為2022年11月～2023年2月。本研究采取主題詞“ChatGPT”初步檢索，共得文獻257篇。在文獻的排除和納入上，本研究制定了三條文章排除標準：①與ChatGPT無關的文章；②非英文的文章；③不涉及ChatGPT應用場景的文章。基于排除標準，本研究排除與ChatGPT無關的文章45篇、無法獲取全文的文章10篇、非英文文章6篇、不涉及ChatGPT應用場景的文章124篇，最終納入72篇樣本文獻進行分析。

3"分析維度

由于本研究的研究目的為探究如何有效地將ChatGPT納入我國教育場景，故本研究將“作者”“年份”“地區”“學科”“ChatGPT的應用場景”“ChatGPT的積極作用”及“ChatGPT的潛在風險”作為主要維度對樣本文獻進行分析，并采用歸納法總結了ChatGPT相關的三大主題。

二"研究結果

1 研究發表地區與分布學科

本研究按照樣本文獻通訊作者的國籍和研究內容所涉學科進行分類，結果顯示：所選的72篇文獻來自26個國家，其中30篇源自美國，然后依次是澳大利亞（4篇）、印度尼西亞（3篇）、中國（3篇）、新西蘭（3篇）等國家；研究內容涉及13個學科，主要有醫學（22篇）、計算機科學（14篇）、教育學（13篇）、經濟學（6篇）、法學（5篇）、社會學（1篇）、建筑學（1篇）、交通工程學（1篇）、物理學（1篇）等（如需了解詳細分析結果，可聯系本文第一作者索取本研究的分析維度表）。

2 ChatGPT在不同學科的應用場景

本研究梳理了ChatGPT在不同學科領域的應用場景，發現ChatGPT的應用學科廣泛，應用場景多樣。在醫學領域，ChatGPT可以梳理文獻、檢索文獻、從電子病歷中提取信息、生成學術論文和病例報告、提供寫作風格和格式的指導等。這些應用使醫學研究人員可以進行更高效、更準確的研究，但是ChatGPT生成的內容在一定程度上能夠“以假亂真”，難以區分是由人工智能還是人類創作的^[7]。另外，ChatGPT還可以協助臨床決策，輔助醫學教育和醫療資源，并通過生成代碼來分析數據集，幫助研究人員推進新藥物的發現與合成^[8]。

在教育學領域，ChatGPT主要作為輔助教學和學習工具使用，如支持學生個性化學習、自適應學習并協助其進行學術論文寫作等^[9]。研究發現，ChatGPT的即時反饋能夠滿足學生的情感、尊嚴和自我實現的需求，提高學生的工作和學習效率^[10]；其在提供概念性解釋和應用程序方面效果顯著；可以用于自動化評價和外語教學軟件開發。

在計算機科學領域，研究發現ChatGPT能夠提高編程效率，協助立場檢測、維護網絡安全、生成不同開源編程語言的代碼等；還可以在文獻搜索過程中生成有效的布爾查詢以提高文獻檢索的精度，修復已有代碼當中存在的錯誤。也有研究指出，ChatGPT的錯誤修復性能與常見的深度學習方法CoCoNut和Codex相比更具有競爭力，并且其結果明顯優于標準程序修復方法的結果。還有研究認為，ChatGPT具備改變傳統軟件開發方式的潛力，未來ChatGPT將有可能通過自動化測試，成為一個能幫助軟件開發人員高效地完成日常任務的工具^[11]。但同時，也有研究擔心在使用ChatGPT的過程中，驗證ChatGPT答案所需的心理成本可能超過其帶來的利益。

ChatGPT在經濟學領域的作用也是巨大的，如ChatGPT可用于分析大型數據集、生成金融數據的報告、分析經濟事件產生的影響并生成預測、增強客戶和同事的溝通和協作、為復雜的會計查詢和問題解決提供個性化支持、解釋金融概念、搭建模型等。但也有研究認為，ChatGPT可能影響勞動力市場，導致部分人員失業，甚至改變行業規則^[12]。

3 ChatGPT在不同學科的積極作用

本研究梳理了ChatGPT在不同學科的應用場景，將其功能歸納為以下9個方面：①文字整理，如起草法律文件、進行學術論文寫作、梳理文獻、撰寫病例報告等。②數據處理，如記賬、制作報表、分析大型數據集、實現數據輸入和計算等日常任務的自動化等。③生成創意與決策，如設計教學大綱、迭代完善創作、生成解決方案、進行臨床決策以及設計建筑行業的施工方案等。④促進人機互動和人人互動，如增強與客戶和同事的溝通和協作、支持交互式學習和自適應學習、自動評分、生成有效的布爾查詢和醫療咨詢等。⑤參與軟件開發，如生成不同開源編程語言代碼、開發外語教學軟件。⑥分析與預測，如分析情感、發現新藥物、檢測立場、識別合同條款中的邏輯缺陷、分析交通問題并提出解決方案、分析經濟事件的影響并生成預測、進行基于文本的金融分析等。⑦激發創造性。ChatGPT可以通過不斷的迭代問答，幫助用戶生成創意和策略方案。隨著輸入數據的不斷完善，有研究者認為ChatGPT的回答令人驚艷，這也意味著ChatGPT可以帶給用戶新的思路，從而促進用戶的創造性。⑧高度自動化。ChatGPT可以自動化解決許多行業中耗時且重復的任務，如自動生成報表、自動評分等。⑨推動行業創新。有研究者擔心ChatGPT可能導致一些專業人員失業，還有一部分人群可能會因此改變工作方式和內容。另外，ChatGPT也有可能顛覆一些行業中傳統的工作方式，如軟件開發方式、教學和學習方式、醫學治療和研發方式等，以此倒逼行業創新。

4 ChatGPT的潛在風險

與此同時，ChatGPT也有一定的局限性和潛在風險，主要歸納為3個方面：

（1）存在認知偏差或缺乏自我檢驗能力而導致錯誤提示或者引發道德風險

首先，ChatGPT同樣存在人類的認知偏差，如無法很好地理解圖形的美學特征，缺乏對多語言和多模態數據的理解。ChatGPT的效果取決于它所訓練的數據，如果數據不完整、有偏差或不準確，則模型的預測可能不可靠。典型的一個局限性，是它只能訪問上次訓練（2022年1月9日）后更新的信息，無法通過訪問互聯網來進行搜索。例如，在法學領域的相關研究發現，ChatGPT會毫無意識地引用錯誤的法規，而這些錯誤可能觸發職業規范問題，甚至導致違法行為。其次，ChatGPT也暴露了專業知識儲量不足的問題，如其在法學的考試題作答中表現參差不齊；數學能力明顯低于普通數學研究生，尤其是在高等數學方面表現不佳；雖然其撰寫的醫學摘要能夠以假亂真，但是無法通過醫學考試；在資源較少或不熟悉的語言（如漢語和羅馬尼亞語）上的表現明顯落后；不太適合獲取前沿的物理理論或回答前沿的研究問題（如解釋德西特猜想和弱引力猜想之間的關系）。再次，在面對復雜或者需要高階思維（如批判性思維）的問題時，ChatGPT的回答能力較弱，且其提供的答案很可能是錯誤或者捏造的，也存在看似合理、實則漏洞百出的情況，因此其很可能誤導初級學習者，也有可能演變為傳播高級謊言或不實信息的媒介。換言之，ChatGPT難以替代具備高階思維能力或者專業且復雜技能的從業人員。

（2）依賴用戶給定的指令內容致使反饋答案的不準確性

首先，與其他機器學習模型一樣，ChatGPT難以解釋清楚其所反饋答案的準確性，及其進行解答和預測的過程，用戶也很難理解和解釋其模型的內部工作原理，這會讓人難以相信模型預測的準確度。其次，數據質量和專業知識的輸入程度是決定ChatGPT輸出答案質量的關鍵因素。ChatGPT學習的語料庫來自互聯網，這些互聯網上的內容可能存在錯誤。再次，答案的準確性也取決于用戶給出指令的技巧。如果用戶指令冗長、模糊或缺乏上下文語境聯系，AI將不會做出適當的響應。研究發現，使用ChatGPT作為寫作工具所生成的文本難以融合個人的寫作風格，甚至會分散學生的注意力。因此，有研究認為ChatGPT不能用作論文合著而只能作為寫作輔助工具。總而言之，ChatGPT儲備的知識庫和用戶自身專業知識的局限性都可能造成不準確的反饋，這也意味著ChatGPT的合理應用對用戶本身存在一定的要求。

（3）不當應用引發的倫理和法律問題

目前，關于ChatGPT使用的一大爭議就是倫理問題。首先，綜述發現很多學者都擔心技術的干預會導致學術不端。諸多研究也都證明了ChatGPT具備一定的參與不同學科考試和撰寫相關論文的能力，因此其具有成為作弊工具的可能性。其次，將ChatGPT創作的作品集成到商業或者學術作品中可能會導致法律和倫理問題，人工智能是否應該獲得署名權、其工作量如何判斷、可能導致的版權問題應該由誰負責都是亟需解決的問題。最后，ChatGPT可能導致私人信息的泄露，尤其是在醫療領域，對于患者私人信息的收集和存儲存在很多安全隱患；不正確的醫療方案所導致的后果應該由誰來承擔，這也值得繼續深思。

三"研究討論

ChatGPT作為生成人工智能技術的代表對各行各業的影響是顛覆性的，對于教育從業者而言，機遇與挑戰并存^[13][14]。尤其在發展初期，有必要借鑒不同學科領域的應用途徑，梳理教育中納入ChatGPT的場景機會和有效策略，規避潛在風險，以落實我國對AI教育的頂層設計。

1 ChatGPT介入教育的可能場景

基于系統文獻綜述高度提煉的ChatGPT在不同學科的應用場景及積極作用，本研究將學生學習、教師教學、教育測評和行政管理三個維度作為切入點展開討論。

首先，對于學生學習，ChatGPT應用的可能場景包括：①自主學習。ChatGPT能夠為學生提供個性化和定制化的學習體驗，這為學生自主學習提供了有利條件^[15][16]；具備文字處理和數據分析能力^[17]，可以輔助學生的備考、翻譯、背誦和編程等學習活動^[18]；可以為學生推薦有針對性的學習資源。②合作學習。ChatGPT所提供的“基于對話的學習是一種包容性學習法”^[19]，能夠促進人機互動和人人互動，通過問答交流，提升學生的學習動機和學習參與度，促進合作學習。③探究學習。ChatGPT具備預測和分析能力^[20]，可以為學生在主題探究活動中提供一定的啟示，促進學生開展探究學習，從而增強學生探究精神并培養實踐能力。

其次，對于教師教學，ChatGPT能夠幫助教師從一些簡單的基礎性工作中解放出來。不過，ChatGPT難以實現高度精確的對話功能，需要補充一定的專業知識才能完成精細的教學工作^[21]。其對教師教學的幫助主要集中在輔助教師進行集體授課方面，包括：①在教學準備上，其強大的內容生成功能可以在課堂前幫助教師設計教學大綱和課程講義、陳列主要知識點、生成教案等，教師只需進一步完善相關教學內容即可。在輔助教師備課的過程中，ChatGPT可以根據教師的教學需求幫助教師形成多種創新的教學策略，提高教師的教學效率和授課質量^[22][23]。②在課堂教學中，ChatGPT可以生成課堂教學所需的內容和素材，交互式的學習能夠增加課堂的趣味性和生動性，從而更好地吸引學生在情感、認知和行為上都參與到課堂中。③在行政管理上，ChatGPT可以幫助教師開展各類行政工作，如起草各類文件、信函、報告和計劃等^[24]。

最后，對于教育測評和行政管理，ChatGPT能起到多種輔助作用：①ChatGPT強大的質量監控和分析功能，能夠有效促進作業質量的優化，為作業的減負增效提供可能。②ChatGPT的自然語言處理和生成能力，能夠幫助用戶生成文本形式的答案選項，可用于創建練習題和測試，并解釋多個條目的文本且得出結論（如根據幾何概念和學習對象生成數學測試題），因此能夠幫助教師監控作業質量。③ChatGPT具備一定的教育數據分析功能^[25][26]，既可以分析大型的教育數據集，也可以分析教育文本，并憑借其糾錯能力，減少相關教育測評人員對教育數據進行過濾、排序、標記和理解的時間，對不同類型的教育數據分析進行可視化處理并生成報告。

2"將ChatGPT有效納入教育的建議及具體策略

（1）培養學生成為AI的高級用戶

由于生成性人工智能反饋的答案依賴用戶給定的指令，因此培養學生如何與AI打交道是恰當應用ChatGPT的先決條件^[27]，具體策略為：①培養學生的專業知識與技能。研究證明，具備良好專業知識和技能的學生更容易從技術使用中受益^[28]，并且學生的先驗知識水平會影響其利用AI自主學習的效果，而AI技術的使用門檻并不高^[29]。因此，在學生應用AI獲取某一領域專業知識時，應幫助其建立此領域的先驗知識和技能。②培養學生思維能力。高階思維能力是應用內容生成式AI產品的關鍵技能^[30]，學生需要培養創造力、協作、溝通和批判性思維^[31]。因此，AI教育應注重激發學生的學習興趣和創新精神，培養學生自主學習、合作學習、探究式學習和終身學習的能力^[32]。③培養學生AI素養。將ChatGPT應用到教育中存在潛在風險的原因，是學生缺乏分辨真偽的AI素養。故可以信息科技課程為載體，探索學生數字素養及AI素養培養的有效途徑，從根本上解決人工智能技術應用進程中可能存在的風險和消極影響。

（2）促使教師成為人機協同的調停者

將ChatGPT有效納入教育的前提，是用戶能夠充分考慮其在使用過程中的倫理道德和法律法規問題^[33][34]。然而，ChatGPT自身存在的認知偏差和處理復雜問題的能力不足，可能會對學生產生誤導甚至引發和觸及倫理或法律問題，具體策略為：①教師應加強引導學生的價值觀。教師應幫助學生養成正確使用AI的倫理道德和社會規范認識，有效避免學生違反倫理規范^[35]。②教師應關注學生的心理需求和性別差異。研究表明，心理需求的滿足是學生應用AI學習的必要保障之一^[36]。教師作為調停者，應注重師生情感交流，增強人文關懷^[37]。③教師應當擔當監護職責。教師在做教學設計之初應做好研判，及時規避AI對尚不具備專業知識和能力的學生產生誤導。

（3）技術與規則雙重監管

為有效抵御ChatGPT帶來的風險挑戰，可以從技術發展和規則建設兩個方面入手，具體策略為：①啟動監管技術。計算機領域已經研發了系列技術，用于甄別AI生成作品和人類作品的區別。未來可以繼續發展并啟動此類技術，用來防止ChatGPT這類技術引發的學術不端、考試作弊等學術倫理問題。②完善ChatGPT應用的倫理規范風險評估和治理體系。應綜合我國實際情境、法律法規及人工智能倫理規范，并通過實證研究不斷優化迭代，以構建適應我國特色化的AI技術應用倫理規范風險評估和治理體系的理論框架及科學方法。③在某一領域內達成規則共識。比如，關于ChatGPT是否應該擁有署名權以及其工作量如何評判的問題^[38]，可以在一定范圍內達成共識，以此兼顧AI在教育領域內的應用，也可避免觸及倫理道德的紅線。

四"結語

為了響應我國《新一代人工智能發展規劃》和教育部對AI教育的頂層設計，本研究對ChatGPT如何介入學生學習、教師教學、教育測評和行政管理中提出了可能的教育場景，對如何將ChatGPT有效納入教育提出了具體的建議策略。研究結果能夠為AI在教育教學中的有效應用提供一定的理論視角和實踐經驗，為我國教育數字化轉型和新一代AI發展規劃的落實提供助力。雖然技術在教育領域中的應用總是滯后的，但是滿足成長在AI時代的學生的終身發展需求刻不容緩，如何應對這場席卷全球的技術革命值得每一位教育行業者進行深思。本研究呼吁聯合多方力量，如中小學、大學和科技公司合作，有針對性地加強以人工智能為主題的教學教研，加強對中小學教師AI技術應用、AI倫理規范等主題的培訓，為AI納入教學做好充足準備。

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How to"Effectively"Integrate"ChatGPT into Education from an International Perspective

——Based on a Systematic Review on 72"Literature

XIA Qi CHENG Miao-ting XUE Xiang-zhong ZHAO Jian-feng LAI"Jun-tong

（1. Faculty of Education， The Chinese University of Hong Kong， Hongkong， China 999077; 2. Department of Educational Technology， Faculty of Education， Shenzhen University， Shenzhen， China"518000）

Abstract： At present， the generative artificial intelligence （AI） represented by ChatGPT is driving the rapid arrival of the AI era， and the subversive effect of ChatGPT has become a challenge to education and teaching， which is also an opportunity to promote teaching reform. However， current research on integrating ChatGPT into education is still insufficient， and few studies systematically explore how to integrate ChatGPT into education from an international perspective. Based on this， starting from the international perspective， this paper firstly systematically reviewed on 72 international journal literature with ChatGPT as the theme. Then， the paper summarized the application scenarios of ChatGPT in different disciplines and extracted 9 kinds of positive effects and 3 kinds of potential risks of ChatGPT. Finally 9 possible scenarios to apply ChatGPT in education were proposed， and 3 suggestions and 9 specific strategies to integrate ChatGPT into education were summarized in response to how to effectively integrate AI technology represented by ChatGPT into education， which provided theoretical perspective and practical implications for educatoral practitioners to apply AI technology.

Keywords："ChatGPT;"AI education;"education applications; systematic literature review;"risk management