如何人工智能彻底改变科学教育

来源:参考消息网

参考消息网5月15日报道英国《自然》周刊网站4月8日刊登题为《无论准备好与否，人工智能正在进入科学教育领域，学生们对此有自己的选择》的文章，作者是萨拉·韦尔斯，内容编译如下：

2018年，约翰尼·张开始在伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校攻读计算机工程学本科。那时，世界还从未听说过聊天生成预训练转换器(ChatGPT)。公众对辅助性人工智能的认知是，它可以是一个会讲笑话的智能音箱，或者是一个说话不那么流利的智能手机助手。

但是，到了2023年，也就是约翰尼·张本科学习的最后一年，校园里已经有不少同学在使用ChatGPT。

现在进入斯坦福大学攻读硕士的他说：“我在图书馆里走一圈，就能看到大部分学生在使用ChatGPT。”

ChatGPT是过去两年大热的语言模型。使用者以书面或口头提问的形式输入信息，人工智能利用互联网作为知识目录，产生类似人类的回答。而生成新数据的人工智能要以它已经收集到的信息为依据。

但是，这些新生成的东西——从艺术作品到大学论文——往往缺乏准确性、创造性和完整性，这给教育工作者敲响了警钟。学术界和各大学迅速禁止在课堂上使用人工智能工具，因为担心可能出现剽窃和虚假信息风潮。但也有人对这种下意识的反应持谨慎态度。

斯坦福大学数据交互与STEM教学实验室负责人维克托·李表示，数据显示，ChatGPT等人工智能工具的推出并没有导致中学出现更多的作弊现象。他说，教育工作者面临的问题之一是人工智能带来的快速变化。这些变化也许看起来令人望而生畏，但并非没有好处。

这位负责人说，教育工作者必须重新思考让学生写书面作业这种使用“静态信息”的做法。他说：“这意味着我们在教学方面需要作出改变——但现在的技术更新很快，很难保持与时俱进。”

打破现有学习模式

尽管存在这些挑战，但约翰尼·张和其他一些学生认为，全面禁止学生使用人工智能可能剥夺了学生对一个潜在革命性工具的使用权。

约翰尼·张说：“在与老师们交谈时，我注意到，老师以为的和学生们真正利用ChatGPT所做的存在差距。”例如，学生们可能不会用人工智能帮自己写论文，反而是用它来制作授课视频的闪卡。他说：“校园里有很多是否应该使用ChatGPT的讨论，但讨论总把学生排除在外。”

为了弥补这种沟通上的差距，约翰尼·张在2023年创立了人工智能与教育大会，让中学生、大学生和教育工作者一起就人工智能在学习方面的未来进行开诚布公的讨论。这个虚拟大会共有60名发言人和5000多名参与者。

过去一年，在美国、印度和泰国举行的活动上，学生们纷纷发言，分享他们对人工智能作为教育工具的看法。尽管许多学生看到了人工智能的优点，但也有人担心，人工智能可能影响学生们的学习。

在旧金山米纳瓦大学攻读经济学的本科生莱奥·吴与人共同创立了一个学生组织，名为“人工智能共识”。莱奥·吴和他的同学们召集了印度海得拉巴和旧金山的学生与教育工作者进行了讨论，收集人工智能帮助学生学习的真实情况。

通过这些讨论，学生们一致认为，人工智能可以打破现有学习模式，为学习风格不同或有语言障碍的学生提供帮助。莱奥·吴说，对于利用第二语言学习的学生来说，“语言障碍有时让学生们无法充分表达自己的想法”，而利用人工智能就可以把他们的最初想法或用第一语言写出来的草稿转化成第二种语言。但是，莱奥·吴也承认，如果学生们完全依靠人工智能构思和撰写论文，很容易带来问题，因为人工智能的翻译和写作不一定准确。

去年11月，联合国教科文组织召开了“亚太地区人工智能与教育圆桌会议”，泰国玛希隆大学学生宗塔那功和空讪迪纳表达了他们的看法。他们指出，人工智能可以充当个人导师并为学生提供及时反馈。

创造公平竞争环境

尽管私人家教也可提供同样的学习支持，但人工智能工具为穷困学生提供了一个选择，创造了公平的竞争环境。

尽管有这样或那样的好处，但学生们也担心人工智能可能对他们的教育和研究造成负面影响。ChatGPT在制造错误信息方面就很出名——明明是错误信息，它却信誓旦旦地称这是事实。

卡内基梅隆大学的物理学家鲁珀特·克罗夫特与物理系的两位研究生共同创立了一个研讨会，讨论人工智能在自然科学中的作用。

克罗夫特说：“在科学领域，我们需要进行一些测试，被测试的东西必须是可复制的。”但他说，用人工智能很难确定一个事物是否可复制，因为“同一个问题问ChatGPT三遍，可能会得到三个不同答案，因为它的回答有一定的随机性”。

由于人工智能系统只能根据已经看到的数据给出答案，所以真正新的信息，比如尚未发表的研究结果，往往是它们无法掌握的。

克罗夫特也认为，人工智能可以为研究人员提供帮助，例如帮助天文学家在海量数据中发现研究目标。但他强调，在使用这些工具时需要进行批判性思考。克罗夫特说，要负责任地使用人工智能，研究人员必须理解人工智能生成答案的原理。仅靠一个答案就进行研究推导是不负责任的。

物理系研究生帕特里克·肖说：“在科学领域，我们正在进行的研究已经处于前沿。通过一个我们不太了解的工具来了解我们未知的领域不太现实。”

制定明确使用指南

宗塔那功和空讪迪纳说，人工智能是一把“双刃剑”，尽管它可能在某些方面可以帮助学生学习，但学生们应该警惕过度依赖这项技术，这可能会减少人际互动，减少学习和成长的机会。

他们说，“这种技术应该只作为教学辅导或辅助工具”，而不是作为主要的教学手段。

加拿大蒙特利尔麦基尔大学的硕士生塔玛拉·帕里斯说，学生们在使用人工智能工具时，还应考虑隐私和不平等问题。

她说，学术界一些人士不想使用某些人工智能工具，因为他们担心人工智能公司滥用或出售用户数据。帕里斯指出，如果在获取人工智能工具方面存在不平等，那么也会在学生间造成“不公平”。

她说：“一些学生非常清楚人工智能工具可以为他们干什么，而另一些学生并不了解。有些学生可以付得起使用费，也有人付不起。”

约翰尼·张说，正确使用人工智能工具的一个办法是，尽早说明人工智能的缺陷以及负责任的使用方法。

他说，除了人工智能可能无中生有或提供不准确的信息之外，还应该让学生们知道，人工智能可能把我们社会中已存在的社会偏见延续下去，比如歧视少数群体。这些问题因人工智能的黑匣子特质而变得越发严重——通常情况下，就连开发人工智能的工程师也不知道人工智能到底是如何得出结论的。

维克托·李说，主动预防并制定明确使用指南是关键。

就目前而言，人工智能在教育中的应用在不断变化，最佳使用方法是根据对象和领域不同，制定不同的使用规定。在这个过程中应考虑学生们的意见，并确保人工智能工具的公平和有益使用。毕竟，人工智能工具会一直存在下去。（编译/潘晓燕）