数字学习新里程：从CAI转型生成式AI辅助教学

吴权威Power

计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction，简称CAI) 的研究与发展，已经历经一甲子岁月，60多年之后，因为生成式AI的爆炸性发展，终于迎来契机，实现生成式AI辅助教学(Generative Artificial Intelligent Assisted Instruction，GAI)，从CAI转型升级为GAI。

✨一、从CAI到GAI，一甲子的岁月

世界上第一套CAI系统，是美国伊利诺伊大学的柏拉图系统(PLATO)，全球各地经历60多年的研究与发展，终于开启实现GAI的新里程。数十年来，教育主管部门、学术研究机构、教育企业争相投入研发资源，集合计算机专家、教育学者、学科领域专家、第一线教学专家等，先后研发各种将整合计算机系统到教学活动中的产品、方案，以期提高教学效能和学习质量。

1999年，我们创立醍摩豆智慧教育，开始投入CAI的研究、发展与推广。我们推出「按按按」高互动辅助教学系统(醍摩豆，1999)，并经过严谨教育学术实验研究，获得非常好的效果，也因此推广应用普及到包括大学、中学、小学等各级学校，如图1。

图1：「按按按」高互动辅助教学系统(醍摩豆，1999)

多年来，人工智能(Artificial Intelligent)一直是相关研究人员最重要的研发议题，例如IBM的深蓝 (超级计算机)计划，Google的AlphaGo西洋棋计划...等。直到2022年11月30日，总部位于旧金山的OpenAI推出基于大型语言模型的ChatGPT，在短短2个月内，隔年1月ChatGPT的使用者数就超过1亿人，成为增长最快的消费者应用程序。ChatGPT的爆炸式应用扩散，使得大型语言模型如雨后春笋般出现，也助燃了教育领域的生成式AI辅助教学「火花」，纷纷投入积极研究发展能整合生成式AI的软件、教材和学习平台。

✨二、HiTeach AI课堂辅助教学系统

根据广义人工智能定义，除了普遍应用的生成式AI和分辨式AI，还有许多不同类型AI。只要经过教育研究，符合教学原理的，就可以尝试应用到课堂教学中，以提升学习效能，或减轻教学负担。以HiTeach AI为例，具有多项AI引擎辅助课堂教学，包括AI口说练习、AI文句分析、AI/GPT服务、AI苏格拉底小数据、AI语音转文字等，如图2：HiTeach AI课堂辅助教学功能。

图2：HiTeach AI课堂辅助教学功能

1.HiTeach AI口说练习功能

教师可以随时派送口说练习任务，学生使用麦克风录音后，由AI自动辨识评分。例如，教师请学生练习国语、英语、日语、韩语、粤语等，请学生自主录音练习，每次练习后AI会自动评分，不满意可以再录音练习一次，直到满分、满意为止。HiTeach AI口说练习，是辅助学生自主口说练习的自动化工具，在课堂中应用口说练习功能，可以让学生充分练习口说能力。

图3：HiTeach AI口说练习画面

2.HiTeach AI文句分析功能

HiTeach AI文句分析功能，可以协助教师快速分类和处理词句、文章，学生端大量同步传来各式各样的字、词、句，例如填充题(文字题型)、文字飞讯(讨论区)，或汇入文字档等，均可借助AI文句分析功能，加速文句的分类和教学决策，AI辅助文句分析功能和应用特点说明如图4、图５。

图4：HiTeach AI文句分析功能与应用特点说明图 图5：HiTeach AI文句分析功能画面截图

3.HiTeach AI/GAI智连环服务

HiTeach 整合介接生成式AI服务，提供课中依学生反馈数据实时应用的提示指令集，或备课使用的提示指令集，例如AI自动评分、评语、出题、摘要、总结、挑选，以及自动绘制心智图等，并可自定义通用指令集，让教师可以根据课程需求，设计适合的提示指令集重复使用，如图6。

图6：HiTeach AI/GAI功能应用画面截图

4.HiTeach AI苏格拉底小数据服务

AI苏格拉底小数据是AI小教练，可以用来帮助教师团队自主学习，快速增强科技互动能力。每一次使用HiTeach进行互动课堂，课堂结束后，系统会自动发送通知到教师自己的HiTA APP如图7，提供本次课堂的科技互动(T)指数和科技互动频次分析。

图7：HiTeach AI苏格拉底小数据统计画面截图

5.HiTeach AI语音转文字服务

HiTeach AI语音转转文字服务，可以自动纪录课堂师生互动的逐字稿，输出AI苏格拉底时间轴，以便更完整呈现课堂历程。AI苏格拉底时间轴是以时间序为中轴，根据时间推移来呈现多种课堂历程数据，包含专家观课标记、课堂逐字稿、师生互动历程、教学影片等数据。打开时间轴可以更「立体化」重现课堂教学场景，协助教学团队基于课堂数据与证据，进行更精准的循证教研活动，如图8。

图8：HiTeach AI语音转文字与AI苏格拉底时间轴

✨三、HiTeach AI与AI教科书

AI教科书顾名思义，就是可以整合应用AI功能的教科书或课本，包括教师自编教材、出版社电子教科书、各类网络资源等。以HiTeach AI作为课堂教学辅助载体，整合AI教科书(AI课本)的教材资源，以及生成式AI大语言模型资源，组合成为更便利的AI课堂辅助教学系统，如图9，教师在课堂中随时按键呼叫AI助教，辅助完成课堂教学活动，包括出题、评分、评语、挑选、分类、分析、摘要、总结等AI专长功能。

图9：HiTeach AI课堂辅助教学与AI教科书组合应用图

HiTeach AI课堂辅助教学系统，可应用于多种课堂情境，举例如下：

✔️1.摘要总结：在语文课中，巧妙运用AI小帮手，可协助摘要总结，例如：请学生阅读「春夏秋冬」课文后，教师提问：「春夏秋冬你最喜欢哪一个季节？请说明喜欢的理由。」，全班学生都在平板回答后，老师请出AI小帮手，立即总结摘要全班回答作品。教师根据AI小帮手摘要总结，再进一步采用适当的群学、自学或分组学习等教学策略。

✔️2.自动评分：全班学生提交回答作品后，教师请GPT根据预先准备好的提示指令，给全班作品快速评分、评语。经过快速运算，AI小帮手就打好分数、给出评语，我们来看看，一号同学9分，评语是：「描写生动，颇有创意…」，二号同学7分，评语是「说明完整，可再修饰用词」。这些评分、评语，会自动累计到每一位学生的纪录中，提问、回答、评分、成绩纪录一气呵成，省力又高效，大大减轻教师教学负担。

✔️3.自动出题：AI小帮手有超强实时出题功能，帮助教师在课尾快速检测课堂学习成效。教师请出AI小帮手，依照预先准备的提示指令，经过快速运算，自动生成选择、填充、问答等各种类型试题卷，教师只要按下测验钮，试卷就会自动传送到学生平板上，学生完成试卷后，按下结束钮，HiTeach就会自动计算全班评量得分、成绩分布、统计等数据。AI小帮手很厉害，帮助教师在课中立即检测学习成效。

✔️4.学习帮手：课堂学习氛围很重要，GPT也是课堂学习小帮手，教师可以预先设计提示指令，随时提出小帮手观点。例如，对开性问题，请小教师先请AI学伴回应关于：「关于春夏秋冬的四字成语」，然后再以分组协作方式，请各小组接着进行创作。利用AI小帮手，不但活络课堂学习气氛、更增添课堂学习乐趣。

✨四、结论

随着生成式AI的爆炸性发展，数字学习迈入新里程，计算机辅助教学逐步转型为生成式AI辅助教学，从CAI转型升级为GAI。
我们欣逢这个实现生成式AI辅助教学的契机，需要为更好的教育作好准备工作，包括师资、教材、教法、环境与设备。当然，这也将会给教育领域带来巨大变化和冲击，教与学的型态都将改变，课堂、教室、学校的运作型态也将随之调整。

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