ChatGPT背景下新工科教育的革新路徑

摘" 要：在ChatGPT這一人工智能語言模型崛起的背景下，新工科教育正迎來前所未有的機遇與挑戰。物聯網自動識別課程融合了計算機科學、大數據分析、機器學習等多個前沿領域，不僅為學生提供了實踐創新能力的廣闊舞臺，也為教育者重新思考教學內容、方法及評估體系的革新提供了良好的切入點。

關鍵詞：ChatGPT;新工科教育;物聯網工程專業;自動識別課程;教學改革

中圖分類號：G642" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1673-7164（2024）32-0012-04

ChatGPT這一前沿技術的引入為新工科教育的模式注入了新的活力與無限可能。物聯網自動識別技術課程作為新工科領域的重要組成部分，其發展與計算機科學、電子工程、自動化等多個學科緊密相連。ChatGPT的引入，為跨學科融合教學提供了有力支持。它能夠引導學生探索物聯網自動識別技術在各個領域的應用前景，如智慧城市、智能制造、醫療健康等。這種跨學科的學習體驗，有助于培養學生的綜合素養和創新能力，使其成為適應未來社會發展需求的復合型人才。ChatGPT與新工科教育在物聯網自動識別技術課程中的交匯融合，不僅豐富了教學手段，提高了教學質量，還為學生提供了更加個性化、互動化和實踐化的學習體驗。隨著技術的不斷進步和應用的深入拓展，這一融合趨勢將在未來新工科教育領域發揮更加重要的作用。

一、ChatGPT為新工科課程教育帶來的變化

（一）深化理論理解

在傳統物聯網自動識別技術課程中，理論知識的學習往往側重于概念解釋、技術原理及算法流程等，這些內容雖為基礎但相對抽象，學生理解起來可能存在一定的難度。而ChatGPT的加入，能夠通過其智能問答系統，以更加生動、具體的方式解答學生的疑問。無論是RFID（無線射頻識別）、NFC（近場通信）還是二維碼識別等關鍵技術，ChatGPT都能根據學生的認知水平，提供由淺入深的解釋，甚至結合實際應用案例，幫助學生構建起理論與實踐之間的橋梁。ChatGPT還能鼓勵學生提出假設、探索未知，激發其創新思維和解決問題的能力。[1]

ChatGPT的深入應用，在物聯網自動識別技術課程的教學實踐中帶來了學習方式的深刻變革。除了講解基礎知識外，ChatGPT還開始承擔起引導項目實踐的重任。它能夠根據學生的興趣點和課程要求，智能推薦一系列由簡至繁的實驗項目，從簡單的RFID標簽讀寫到復雜的物聯網系統集成，每一步都附有詳細的步驟指導、預期結果及可能遇到的問題解決方案。這種個性化的學習路徑設計，不僅滿足了學生多樣化的學習需求，還極大地提升了他們的實踐動手能力和問題解決能力。學生在完成項目的過程中，不僅加深了對理論知識的理解，更學會了如何將所學知識應用于實際情境中，實現了從“學”到“做”的跨越。

ChatGPT還利用其強大的自然語言處理能力，構建了一個開放的交流平臺。在這個平臺上，學生可以就自動識別技術領域的最新技術進展、行業應用案例或是個人項目心得進行廣泛的交流與討論。ChatGPT作為智能助手，不僅能夠即時回應學生的提問，還能引導討論深入，促進思想碰撞，激發學生的創新思維和團隊合作精神。此外，ChatGPT還開始嘗試與虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術相結合，為物聯網自動識別技術課程帶來前所未有的沉浸式學習體驗。學生可以“走進”虛擬的物聯網世界，親身體驗RFID標簽的部署、NFC支付的過程或二維碼識別在智能物流中的應用場景，進一步提升學生的學習興趣和效果。

（二）互動式教學，提升學習體驗

物聯網自動識別技術課程強調實踐操作能力，但受限于教學資源和時間，學生往往難以獲得充分的實踐機會。ChatGPT的出現為這一難題提供了解決方案。通過模擬實驗環境、設計虛擬項目等方式，ChatGPT能夠與學生進行實時互動，指導他們完成從需求分析、方案設計到實施部署的全過程。這種互動式的教學方式，不僅提高了學生的參與度，還讓其在“做中學”，在解決實際問題的過程中深化對知識的理解和掌握。ChatGPT還能根據學生的表現給予即時反饋，幫助其及時調整學習策略，提升學習效率。

ChatGPT在物聯網自動識別技術課程中的互動式教學應用，不僅有效解決了實踐機會不足的問題，還通過情境化教學、協作學習和形成性評價等手段，極大地提升了學生的學習體驗和學習效果。在互動式教學的框架下，ChatGPT不僅扮演了智能導師的角色，還極大地豐富了學習體驗的維度。通過先進的自然語言處理技術，ChatGPT能夠根據學生的反饋和理解程度，動態調整教學內容的難度和深度，確保每位學生都能在適合自己的節奏下成長。為了進一步增強學習的沉浸感和參與感，ChatGPT還引入了情境化教學模式。它可以構建一系列貼近現實生活的應用場景，讓學生在模擬的環境中扮演不同角色，親身體驗從構思到實現的完整流程。這種方式不僅加深了學生對理論知識的理解，還培養了他們的創新思維和解決問題的能力。值得注意的是，ChatGPT在互動式教學中的應用，還帶來了評估方式的革新。傳統考試和作業評估往往側重于知識的記憶和再現，而ChatGPT能夠通過分析學生在互動過程中的表現，包括提問的質量、解決問題的思路、團隊協作的能力等多個維度，給出更加全面、客觀的評價。這種形成性評價方式，有助于教師更準確地了解學生的學習狀況，及時調整教學策略，鼓勵學生注重過程學習，培養終身學習的習慣。[2]

（三）個性化學習路徑，滿足多樣化需求

每個學生都有自己獨特的學習方式和節奏，而傳統教育往往難以兼顧這一點。ChatGPT憑借其強大的智能分析能力，能夠根據學生的興趣、能力和學習進度，為他們量身定制個性化的學習路徑。在物聯網自動識別技術課程中，ChatGPT可以推薦適合學生的學習資源、練習題和拓展閱讀，幫助他們鞏固基礎知識，開闊視野。對于學有余力的學生，ChatGPT還能提供更高層次的學習挑戰，如參與課程知識科研項目、參與競賽等，以滿足他們多樣化的學習需求。對于理論基礎薄弱的學生，ChatGPT可以自動調整講解內容的深度和廣度，用更生動易懂的例子和比喻幫助他們構建知識體系;對于渴求實踐技能的學生，ChatGPT能推薦更多實操性強的案例和項目，引導他們通過動手操作來鞏固知識，提升技能。ChatGPT還能根據學生的學習進度和反饋，動態調整教學計劃，確保每位學生都能在適合自己的節奏下穩步前行。

二、ChatGPT背景下新工科教育革新路徑與探索：以物聯網自動識別技術課程為例

（一）課程內容與ChatGPT技術的深度融合

“自動識別技術”課程的核心內容和教學目標通常涵蓋模式識別、圖像識別、語音識別、生物特征識別、計算機算法等多個領域，旨在培養學生掌握自動識別技術的基本原理、算法實現和應用能力。而ChatGPT技術作為一種先進的自然語言處理模型，具有強大的語言理解和生成能力，教師可以從以下幾個方面入手，與自動識別技術的課程內容進行更加深入的融合。

第一，理論教學內容與ChatGPT技術的深度融合。利用ChatGPT技術生成與自動識別技術相關的實際案例，如智能安防、人臉識別門禁系統等，激發學生的學習興趣和探究欲望。在講解自動識別技術的基本原理和算法時，可以引入ChatGPT技術進行輔助說明。例如在講解圖像識別算法時，可以利用ChatGPT生成算法的偽代碼或解釋性文本，幫助學生更好地理解算法的邏輯和流程。在課堂上設置互動環節，鼓勵學生提出與自動識別技術相關的問題，并利用ChatGPT技術進行實時解答。這不僅可以提高課堂的互動性，還能幫助學生及時解決學習中的疑惑。

第二，實驗與實踐環節與ChatGPT技術的深度融合。利用ChatGPT技術構建虛擬實驗環境，讓學生在虛擬環境中進行自動識別技術的實驗操作。這種方式可以突破傳統實驗室的限制，提供更多的實驗資源和更靈活的實驗時間。還可以引導學生利用ChatGPT技術參與自動識別技術的項目。例如可以設計一個基于ChatGPT的語音識別系統或圖像識別系統，讓學生在實踐中掌握自動識別技術的應用方法和技巧。[3]

（二）構建基于ChatGPT的智能化教學平臺

隨著ChatGPT技術的融入，物聯網自動識別課程將打破傳統教室的物理界限，構建起一個高度智能化的教學平臺。通過ChatGPT的智能問答、個性化推薦等功能，學生可以在任何時間、任何地點，根據自己的學習進度和興趣點，獲得定制化的學習資源與指導，教師可以利用ChatGPT的數據分析能力，精準把握學生的學習狀況，及時調整教學策略，實現因材施教。這樣的教學模式不僅能提高教學效率，更能激發學生的學習興趣和主動性。

首先，將自動識別技術的相關課程內容進行梳理，包括基礎理論知識、算法原理、實踐案例等。利用ChatGPT的自然語言處理能力，將這些內容轉化為易于理解的語言形式，并通過平臺展示給學生。整合各類教學資源，如教學視頻、實驗指導、習題庫等，為學生提供多樣化的學習材料。

其次，通過ChatGPT分析學生的學習數據、興趣愛好及學習能力等信息，可以為每位學生推薦個性化的學習路徑。例如根據學生的學習進度和掌握程度，動態調整課程難度和教學內容;根據學生的興趣方向，推薦相關的拓展學習資源。這樣可以有效提高學生的學習效率和積極性。

最后，利用ChatGPT的聊天機器人功能，構建實時互動的學習環境。學生可以在學習過程中隨時向ChatGPT提問，獲得及時的解答和指導。ChatGPT還可以根據學生的回答情況，自動進行評估和反饋，幫助學生及時發現問題并糾正錯誤。平臺可以設置討論區或論壇功能，鼓勵學生之間的交流和分享。最后，ChatGPT可以輔助教師進行日常的教學管理工作。例如自動批改作業和試卷，減輕教師的工作負擔;根據學生的學習數據，為教師提供詳細的教學反饋和改進建議;支持在線會議和協作功能，方便教師與學生進行實時溝通和協作。

綜上所述，為自動識別技術課程構建基于ChatGPT的智能化教學平臺是一個綜合性的工程任務，應從課程內容、個性化學習、實時互動、智能輔助教學等多個方面入手，充分利用ChatGPT的技術優勢來提升教學效果和學習體驗。

（三）強化學生信息技能與自主學習能力和創新能力的全面培養

創新是新工科教育的核心目標之一。在新工科教育的改革中，將ChatGPT等先進的人工智能工具融入教學過程，是提升學生信息技能、自主學習能力以及創新能力的重要途徑。在ChatGPT技術的助力下，物聯網自動識別課程將更加注重學生創新能力的培養。通過引入前沿的技術挑戰、舉辦創新競賽等方式，激發學生的創新思維和創造力。作為學生的創意激發器，通過智能生成創意點子、分析創新方案等方式，幫助學生將想法轉化為實際行動。ChatGPT技術通過其強大的自然語言處理能力和海量的知識庫，為學生自主創新提供了強有力的支持。它不僅能夠回答學生的問題，提供相關的知識和信息，還能激發學生的創新思維和解決問題的能力。

首先，通過ChatGPT，學生可以接觸到最前沿的自動識別技術，學習如何高效地獲取信息、篩選信息、整理信息，并學會運用這些信息解決實際問題。這不僅鍛煉了學生的學習素養，還培養了他們在數字時代中必不可少的批判性思維和問題解決能力。ChatGPT的使用讓學生有機會在實際操作中學習和應用自動識別，在實踐和探索中，提升自己的技能水平和解決問題的能力。這種實踐性的學習方式對培養學生的信息技術素養和創新能力具有重要意義。當學生遇到難題或者需要靈感時，ChatGPT可以作為一個即時的、智能的助手，幫助學生梳理思路，探索不同的解決方案。它可以通過對話的形式，引導學生逐步深入問題，發現問題的本質和關鍵點。在這個過程中，學生不僅可以獲得問題的答案，還可以學習到解決問題的方法和技巧，從而培養他們的創新思維和自主學習能力。通過與ChatGPT的交流，學生可以激發創新思維，提出新的想法和觀點。ChatGPT不僅能夠對學生的創意進行即時的反饋和討論，還能引導學生進一步探索和完善自己的想法。這種創新實踐過程，不僅鍛煉了學生的創新思維和動手能力，還為他們未來的學習和工作打下了堅實的基礎。[4]

其次，ChatGPT的引入為學生開啟了一扇實踐的大門，讓他們能夠在現實情境中親自探索和應用自動識別技術的奧秘。通過這一平臺，學生不僅能夠學習相關技術的原理與概念，更能通過實際操作，深化理解并掌握其應用方法。這種理論與實踐相結合的學習方式，為學生提供了一個寶貴的機會，讓他們在未來的學習和職業生涯中，能夠更加自信地應對與自動識別技術相關的挑戰。在ChatGPT的陪伴下，學生不再局限于書本知識的灌輸，而是能夠親身參與到技術應用的每一個環節。他們可以通過輸入各種指令和問題，觀察ChatGPT的即時反饋與解答，逐步理解自動識別技術背后的復雜算法與邏輯。這種互動式的學習體驗，不僅激發了學生對技術的濃厚興趣，也培養了他們的創新思維和解決問題的能力。ChatGPT的靈活性和可擴展性也為學生提供了將理論知識轉化為實際應用的寶貴機會。學生可以基于ChatGPT的架構，開發自己的語言模型或應用，比如創建個性化的學習助手、智能客服系統或是語言翻譯工具。這些實踐項目不僅加深了他們對技術原理的理解，也讓他們親身體驗了從創意構思到產品上線的全過程，為未來的創業或職業生涯發展提供了助力。

最后ChatGPT還為學生提供了一個廣闊的實驗場，讓其能在安全的環境中嘗試不同的方法和策略，以優化識別效果。在這個過程中，學生將學會如何分析數據、調整參數、評估性能，以及如何處理可能出現的錯誤和異常情況。這些寶貴的經驗，將為他們日后在相關領域的研究和發展奠定堅實的基礎。不僅如此，ChatGPT還扮演了激發創新思維與跨界合作的催化劑角色。它鼓勵學生跳出傳統框架，將自然語言處理技術與其他領域如心理學、社會學，甚至是藝術學進行深度融合。學生可以設計實驗，探索語言模式如何反映人類情感、社會趨勢乃至文化變遷，從而在更宏觀的層面理解人類交流的奧秘。在這個平臺上，學生還能組建跨學科團隊，通過ChatGPT的接口，設計并實施創新項目。這種跨領域的協作不僅開闊了他們的知識視野，還培養了他們在多元化團隊中有效溝通與協作的能力，這對于未來在快速變化的職場中立足至關重要。[5]

參考文獻：

[1] 周雯婧，黃白飛，辛俊亮，等. ChatGPT時代基于新工科核心素養的教育改革[J]. 教育信息化論壇，2023（17）：66-68.

[2] 賈雅琨. 物聯網的自動識別技術問題研究[D]. 天津：天津大學，2015：93.

[3] 羅皓楠，李思佳，楊燕，等. 智能對話技術推進工科教育創新[J]. 信息技術時代，2023（17）：122-124.

[4] 種大雙，楊楓，宋婷，等. ChatGPT教育應用的優化路徑[J]. 中國教育信息化，2023，29（06）：17-25.

[5] 劉丙利. ChatGPT對話教育：意涵價值？風險挑戰與實踐進路[J]. 開放教育研究，2024，30（04）：53-61.