AIGC在教育领域的具体应用场景

行业研究· 2023-10-30 16:54:45

AIGC技术的发展、应用建立在GAN(2014)、Transformer(2017)等深度学习模型的基础上,将AIGC植入于自适应学习软件中,会显著提升自适应系统的推荐精确性,从而提供更符合学生学情的学习资源、学习路径。除此之外,AIGC具有智能生成数字化教学资源的属性,其可与多样的教育场景相结合,并将从高效生成、高频互动、高度沉浸三个方面赋能教育。


1)高效生成


含义:高效生成是指AIGC技术可以根据特定的输入指令(例如ChatGPT的prompt),帮助教师快速生成形式多样化的教学材料,例如教案、试题等,从而极大地提高教师的工作效率。同时,学生也可以根据自身的学习需求,生成练习题、作文提纲等辅助学习材料,以实现个性化学习。更重要的是,AIGC技术还可以参照数据产生的模式创造出新的数据样本,可用于生成市面上不存在但更贴近教师、学生需求的数字化教育材料。


具体应用示例:生成备课教案:经调研,国内外部门教育机构已在尝试将ChatGPT等AIGC应用于教师的备课环节中,其在教师备课环节的介入深度远大于传统AI。以英语教学为例,备课时教师只需要将学生特征、知识点内容、授课环节、备课框架等要点作为prompt输入ChatGPT,即可得到一份较为详细的教案安排,其可应用于任何学科,亦可与现有的相似题推荐等AI应用相结合。


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生成随堂练习题:以英语课的随堂练习为例,只需将学生的认知水平、课程中知识点(甚至可以设定交叉哪些知识点)、题目类型等要求作为prompt输入ChatGPT,即可得到满足要求的测试题目,还可以根据其他要求任意调整题目的细节(格式、数量、选项等)。


2)高频互动


含义:高频互动是AIGC类应用的一个重要特点,它具有上下文语义的理解能力和一定的逻辑能力。AIGC应用能够根据输入内容的变化不断学习和调整输出内容,从而在课堂中与学生进行辩论、发起讨论会等活动,提高了人机交互频率,激发了学生的学习积极性。在课外,AIGC应用可以进行一对一的个性化答疑、作业批改和学情评估等工作,一定程度上弥补了教师资源的紧缺,推进了规模化的因材施教实践。


具体应用示例:辩论对手:以"AI的利弊"话题为例,将辩论的话题、ChatGPT所持有观点以及其他的辩论细节(论据类型)作为prompt输入对话框中,ChatGPT即可生成所持观点的论点、论据,并根据对方的观点进行有说服力的反驳。


1v1个性化答疑:ChatGPT类模型通过文字交互实现课后1v1答疑,其接收学生问题并通过提供解答、解释相关概念和技能、演示示例、提供相关资源和资料等方式帮助学生解决疑问、加深对所学知识的理解,缓解了课后教师答疑资源紧缺的问题。与直接给出标准答案的拍照搜题等软件不同,ChatGPT类模型会渐进式地引导学生解决问题,并鼓励学生进一步发问。以KhanAcademy旗下的Khanmigo(基于GPT-4)为例,它可以提供课后1v1答疑服务。当学生直接询问答案时,Khanmigo会鼓励学生自己解决问题,并提供解题思路的引导。对话内容也可以由家长和教师随时查阅,以及时掌握学生的学习情况;此外,Duolingo新推出了DuolingoMax订阅服务,它具备"ExplainMyAnswer"的新功能。在练习结束后,用户可以与Duo(基于GPT-4)展开对话,获得错误原因的解答,并且还可以进一步要求举例或说明。


3)高度沉浸


含义:高度沉浸是指AIGC技术能够大幅缩短在教育元宇宙虚拟世界中建立3D模型所需的时间,配合VR/AR等相关技术,教师可以进行模拟试讲和构建生动的教具模型,如虚拟历史人物和天体模型等,提高课堂的趣味性,激发学生的学习热情。在教育元宇宙中,学生可以进行口语对话练习、模拟演讲和模拟社交等互动体验。此外,AIGC技术还可帮助教师和学生创建自己的虚拟形象,以实现在远程虚拟教室、虚拟实验中的沉浸式教学体验。教育元宇宙一般指利用VR/AR等技术构建的教育虚拟空间,使得学生和教师可以在其中共同创造、学习、交互和分享知识。传统构建虚拟世界的方式需要依靠扫描、重建模型等方式完成,费时费力,而AIGC技术的应用,可以快速生成高质量的虚拟世界内容,为元宇宙的构建提供了更加高效的解决方案。


具体应用示例:远程虚拟课堂:利用AIGC技术生成虚拟课堂空间、虚拟人物形象和教学材料,学生通过ARVR设备参与课堂学习,提升远程在线教育的互动性和沉浸感,同时利用多样化的虚拟教具增强学生的学习兴趣。美国教育机构OptimaClassicalAcademy提供远程虚拟课程服务,学生可以通过虚拟现实设备在家中完成数学、文学、科学、艺术等课程的学习。在学习过程中,老师提供多样的虚拟教具,例如虚拟的太空环境、原子结构模型、动植物结构模型、历史场景等,以增强学生的学习兴趣和体验感。此外,学生还可以通过"元宇宙课间"、"元宇宙学生会"等进行社交活动,提升人际交往能力。


虚拟实验室:利用AIGC技术可生成任意学科的实验室环境、实验设备等,学生和教师可通过VR设备进入虚拟环境进行实验操作,在达到安全、低成本的同时,实现良好的实验效果。与传统实验相比,虚拟实验室中的教师可实时掌握学生的实验操作情况,以更好地分析教学问题的所在。"智慧宫"是格如灵科技旗下的一套中学虚拟仿真实验室训练考评系统。它可以模拟物理、化学、生物实验场景,提供规范的实验内容和自由化的交互方式。学生可以通过VR设备在安全有保障的条件下进行实验操作,教师可以通过后端监控系统实时了解学生的操作情况。



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