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DAY 2
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AI 教師的新助手:30 天探索系列 第 2

Day2:AI 在教育領域的應用與挑戰

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前言:

我想將 AI 帶入教育領域,主要是因為現代家庭中,許多孩子從幼年時期就接觸大量電子設備與資訊。父母在忙碌或疲憊時,往往會讓孩子使用手機來快速安靜地處理情緒或活動,但這也意味著孩子暴露在大量資訊中,卻缺乏判斷哪些內容適合或安全的能力。這種情況可能會影響孩子的認知發展與價值觀形成。

如果能有一款 AI 系統,既可以作為教師的輔助工具,也能在家庭環境中扮演家長或玩伴的角色,便能幫助孩子安全、有效地接觸資訊。例如,AI 可以像防毒軟體一樣,過濾不適合的內容,並引導孩子探索適合其年齡層的資訊。更重要的是,AI 可以在互動過程中進行教育引導,教孩子如何分辨資訊的可靠性,培養批判性思維與自主學習能力。這樣,AI 不只是工具,更是孩子在家庭與學校中學習的重要支持。

一、AI 與大型語言模型的基本認知
GPT-3 / GPT-3.5 / Codex 的關係
GPT-3:主要以自然語言生成自然語言,擅長回答問題、對話、寫文章。
Codex:基於 GPT-3 微調而來,專注於生成程式碼,能理解自然語言描述並轉換為程式碼。
ChatGPT:起初基於 GPT-3.5 與 Codex 技術,雖然主要用於對話,但也能處理程式碼與解釋功能。
結論:ChatGPT 與 Codex 共享底層大型語言模型技術,只是應用領域不同。

模型為何能模仿並推斷人類意圖?
基礎:自回歸語言模型,透過大量文本學會統計語言規律,預測下一個最可能的詞。
推斷意圖:語境中的詞彙統計關聯讓模型可以「合理預測使用者想要的回應」,並非真正理解。

技術支持:

  1. Transformer 架構(注意力機制)
  2. 巨量訓練資料
  3. 微調 + RLHF(人類回饋強化學習)使回應更貼近人類期望。

二、AI 教育助手的可行性與訓練策略

AI 可以作為教師輔助或家庭教育工具,提供內容過濾、互動引導、因材施教。
目標:不只是「給答案」,而是培養學生思考能力與學習習慣。

訓練方法:

  1. 資料來源:
    教科書、教材、教學案例,學生常見錯誤與迷思概念,不同年齡層語言特徵與認知水平
  2. 微調 (Fine-tuning):
    根據不同年齡層設計適合的回應語氣與深度。
  3. 人類回饋強化學習 (RLHF):
    教師標註優化 AI 回應,教 AI 如何引導而非直接給答案。
  4. 個人化設計(未來方向):
    學生個人檔案、學習歷程、自適應學習、多模態學習(文字、圖片、影片、互動模擬)

三、AI 教育助手面臨的挑戰

問題:

  1. 作弊風險與答案依賴,學生可能旁敲側擊獲取答案。
  2. 過度依賴 AI,失去自主思考。

解決策略:

  1. 引導式回應:提供提示、拆解問題、逐步引導
  2. 判斷提問意圖:識別想作弊的問題模式
  3. 錯誤回饋設計:學生先輸入嘗試,再給提示
  4. 多步互動而非一次給答案(蘇格拉底式提問)
  5. 配合教育規範與題目設計
  6. 年齡適配與可行性
    例如:AI 數據生成的教案可能理論合理,但不適合幼兒或國小實際運作。

原因:

  1. 訓練語料偏高齡層
  2. 缺乏發展心理學概念
  3. 缺乏年齡層所面臨的成長問題
  4. 缺少真實回饋迴路(觀察學生反應)

改善策略:

  1. 加入兒童發展心理學與教學理論知識庫
  2. 使用案例驅動微調(實際教案 + 學生反應)
  3. 互動式生成(AI 與老師一起調整方案)
  4. 老師協同角色:AI 提供靈感,老師判斷可行性

四、總結:
理解了 AI 的能力後,我們進一步討論它在教育領域的應用。AI 教育助手可以同時擔任教師輔助與家庭教育工具,具備內容過濾、學習引導與因材施教的功能。

若要訓練 AI 成為教育助手,需要準備不同年齡層的教材、教學案例以及學生常見錯誤與迷思概念,並進行微調以調整回應方式,例如小學生的回答要生動簡單,高中生則需注重知識點與應試技巧。此外,透過 RLHF 可以讓 AI 回應更貼近老師的教學引導,而個人化設計則能根據學生的學習歷程與偏好調整互動方式,甚至結合文字、圖片、影片或互動模擬,提升教學效果。

然而,在實際應用中,AI 教育助手仍面臨兩大挑戰。首先,學生可能會將 AI 當成答案機器,透過旁敲側擊或直接詢問獲得解答,導致學習過程流於表面。為解決這個問題,AI 需要設計引導式回應,先拆解問題、提供提示、逐步引導學生思考,而不是直接給答案;同時,AI 也需要判斷提問意圖,識別高風險問題模式,並要求學生先輸入自己的嘗試答案。其次,AI 生成的教案可能理論上合理,但未必適合幼兒或小學生,這是因為訓練語料偏向高年齡層、缺乏發展心理學知識,以及缺少真實課堂回饋。

解決這個問題的方法包括加入兒童發展心理學知識、使用真實教案案例進行微調、採取互動式生成方式,並且強調老師的協同角色,由 AI 提供靈感與建議,而老師判斷可行性與安全性。

因此,Day2 的討論從 AI 的能力出發,逐步延伸到教育應用、面臨的挑戰,以及可能的改善策略,形成完整的邏輯脈絡。GPT 系列 AI 具備模仿與推斷能力,但若要成為真正有效的教育助手,仍需結合精心設計的教材與案例、微調與人類回饋,以及老師與 AI 的協同合作,才能確保學習過程安全、可行且有效。


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