复旦通识·人工智能丨在教学实践中体验ChatGPT：鼓励学生向ChatGPT提问，而不是仅仅

　　【编者按】随着聊天程序ChatGPT成为时下关注的焦点，人们意识到人工智能正在影响着各个领域与学科，正在成为推动人类文明进入一段新旅程的力量。复旦大学通识教育中心组织“人工智能”系列，邀请校内外不同领域的学者，从多学科视角入手、以平实的语言，尝试与读者一起了解有关人工智能的方方面面。以下是复旦大学生命科学学院生态学赵斌教授的文章《在教学实践中体验ChatGPT：鼓励学生向ChatGPT提问，而不是仅仅获得标准答案》。

　　人工智能（AI）已悄然进入我们的生活，这是从数年前开始的一个事实。技术的进步，促使我们大部分现代人开始习惯于各种改变，包括我们建立联系、交互、读写以及获取信息的方式。

　　2019年初英国Nature周刊，报道了Scopus过去两年学术热点词汇的变化，“人工智能”和“教育”双双成为当年新晋热词，预示着这两个概念受到越来越多的社会关注。同年，美国高校教育信息化协会学习促进会发布了《地平线报告》（2019高等教育版），聚焦于高等教育领域中的技术应用趋势和未来发展方向，并预测了2019~2023年间六项可能影响全球高等教育的技术应用，包括：人工智能、虚拟现实、区块链、开放教育资源、云计算和自动化。虽然虚拟现实与区块链并未如预测那样顺利进入我们的教育领域，但人工智能却一直在稳步发展中，变得能像人脑一样感知、学习和推理，甚至理解自然语言，不久前掀起了一波新的浪潮。

　　这并非不速之客，而是如约而至！其中最知名的就是2022年11月Open AI发布的ChatGPT，以及2023年2月微软开发的新版必应（New Bing）。

　　表观上看，ChatGPT可以与用户进行类似人类的对话，但它并非我们所熟悉的聊天机器人，因为它不仅可以回答用户的问题，还可以帮助完成一些更复杂的任务，比如写邮件、文章或代码，还可以根据用户输入和反馈来不断学习和改进，让我们感受到如同真人一样交流的乐趣和便利；而New Bing则是一个全新的搜索引擎，与传统搜索引擎不同，它可以透过自然语言了解搜索者的意图，并进行更复杂的搜索，以便更快地在网上找到更多、更准的答案和资源。

　　从底层技术内核来看，这两个产品具有相同的技术原理，都使用了OpenAI将深度学习用于自然语言生成的技术。深度学习我们并不陌生，之前我们所熟知的谷歌AlphaGo和AlphaGo Zero，就是利用的深度学习技术。更重要的是，这个大规模语言模型，比之前的AI模型都要大得多，具有数十亿个参数，因此能够以更高的精度执行更高级的语言任务。ChatGPT一夜爆红后，人们发现类似的产品其实有很多，在本文中我们将所有基于类似技术的产品统称为类ChatGPT。

　　任何语言都是交流的手段，人与人之间交流的语言我们称为自然语言，因为要与机器交流，我们发明了编程语言。这不同的语言，在ChatGPT看来处理上并无二致，也就是说，不管是英语、汉语，还是计算机代码，它统统都有自己的理解方式，那就是OpenAI基于神经网络的自然语言生成技术，这与传统基于规则和模板的方法有着本质的不同。大家知道，之前我们为了迁就机器的理解，就要设法去学习编程语言，也就是人主动学会与机器对话。而现在似乎反过来了，让机器学会理解人类的语言，我们直接用人类能理解的语言来与机器进行交流。

　　让人工智能更像人，可以回答问题，提供信息，以对人来说自然和直观的方式做出反应。这种让人工智能更人性化的追求，源于我们一种最简单的愿望，即让技术更容易获得、更直观，带来更多的实用性和可能性。所以，人类一直着迷于创造、模仿和增强机器具有人类能力的技术。

　　新兴技术促进新产品的出现，特别是这些更像人类的技术，有些人会首先想到对人类角色的替代，这可能存在一些误区。类比一些新技术对我们传统行业的挑战，有了网上视频课程（慕课），有人质疑：这样形式的教学是否会替代教师，教师未来是否会变得可有可无？其实我们看到，这种替代并不会广泛发生，除非你上课的内容和形式，还不如学生直接看视频课程的学习效果。慕课所努力的方向，一直是给学习者提供更多的一种选择方式，并非要全面替代传统课堂。如果我们的传统课堂能与在线课程结合起来，优势互补，那将是一个巨大的飞跃。

　　同样，人工智能在教学领域中的出现，也不是为了全面取代教师的角色。相反，它们可以为教育带来许多新的机会。人工智能的优势在于其速度、准确性和一致性，在这些维度上，人类无法与之抗衡。因此，涉及常规和结构化任务的工作很容易自动化，很快就会被人工智能所取代。相应地，高等教育就应该让学生接受人工智能并学会将它视为工具，而不是回避。这样，我们就能进行更高效的信息处理和分析，更便捷的学习和交流，这将改进教学实践，增强学生的学习能力。毫无疑问，这对教师和学生两方面的角色都是促进作用：学生更容易进入到理想的自主学习状态，而教师有更多可能把握学生的学习效果，从而给予更有针对性的指导。

　　大多人工智能工具在创造力、创新、批判性思维、解决问题、社会化、领导能力、同理心、协作和沟通等软技能方面仍然是很薄弱的，这是其机器本质所决定的。具体来说，大多人工智能系统设计和训练过程，缺乏真实世界中的复杂性和多样性，缺乏与人类类似的认知能力和经验积累。通常使用简单的数据集来训练机器学习算法，这些数据集通常是人工选择或生成的，而不是真实世界中复杂多变的数据集。因此，这些人工智能工具无法适应真实世界中的各种复杂情况和问题。它们只能在已知的模式和规律间进行预测，而无法创造新的模式和规律，这就限制了人工智能在创造性和创新性方面的表现。由于机器还缺乏与人类类似的认知能力和经验积累，以及情感认知和主观判断能力，使得机器不能像人类一样具备批判性思维能力，解决问题的能力有限。

　　相比之下，类ChatGPT由于具有更好的语言理解能力和表达能力，可以与人类进行更深层的交互和沟通，其训练数据包括了来自互联网的大量文本，这些文本具有丰富的多样性和复杂性，可以让其在训练过程中获得更广泛和深入的经验和知识。因此ChatGPT在解决问题方面的软技能得到了一定的提高，不仅能够模拟人类的社交行为和语言进行交流，表现出一定程度的社交技能和同理心，也可能在某些程度上具备了创造力和创新能力。

　　但是，ChatGPT的学习和适应能力受限于其所接触到的数据和信息，这使得它可能难以处理新的、不同的或变化的情况。而高度人类化的领导能力和协作能力，需要对人类社交行为和组织机制有深刻的理解和适应能力，目前这是人工智能模型难以完全掌握的，我们甚至都无法将这些能力进行模型化，更不用说让机器来学习和训练了。

　　总之，这些涉及非结构化任务的工作，对于人工智能来说仍然是一个不小的挑战，因为这些任务通常需要人类具备很高的认知能力和判断力，涉及的信息也很复杂、多样化和不规则。也就是说，涉及非结构化任务的工作对于人工智能来说仍然很难，这是人类不容易被替代的地方。因此，对于这个新技术的出现所带来的影响，从互补的角度来考虑可能更接近于现实。

　　一个新技术的出现往往是一个漫长的过程，刚开始都是很幼稚、不成熟的。还因为我们对新技术的使用习惯还未建立起来，很容易让我们觉得新技术的弊端很多，难以达到我们预期的效果。随着不断的学习和使用，我们会发现新技术的优点和潜力，以及如何更好地利用它来解决我们面临的实际问题。一般来说，新技术的出现往往是寻求与旧技术的互补关系。这意味着新技术不会完全替代旧技术，而是要在旧技术的基础上进行完善和改进，弥补旧技术的不足之处。这样的互补关系可以帮助我们更好地利用新技术，同时也不会失去旧技术的优点。而随着新技术的不断发展，我们可以通过更深层次的技术创新来超越旧技术。通过不断的试验、实践和创新，我们可以发现新技术更适合的应用场景，找到更有效的使用方法，让新技术得到更好的发展和应用。最终，当新技术发展到一定的程度，已经具备了足够的优势和成熟度时，它可以逐渐替代旧技术。

　　在历史上，我们可以看到许多新兴技术出现后对过去技术产生了碾压式的影响，从而带来了革命性的变化。然而，这些新技术并没有完全替代过去的技术，而是与之相互交织、相互补充，从而形成了更为多样化、灵活化的技术生态。新技术的出现往往会引起我们对过去技术的重新审视，从而发现过去技术中存在的不足和局限。如果这里要用一个更恰当的表达方式，我更愿意用“颠覆”，这将促使我们大幅度改变对传统的认知。

　　聚焦到我们今天讨论的类ChatGPT人工智能，它将对高等教育产生颠覆性影响，而高等教育也必须迎接挑战，为人工智能革命做好准备，同时为学生提供必要的技能，以便使学生在人工智能时代更具竞争力。类ChatGPT在教学过程中，至少有好几个方面的潜在优势。

　　首先，类ChatGPT可提高学生的学习效率。学生通过简单的对话窗口，用自然语言，就可以快速获取自己想要的知识和信息。ChatGPT的简单对话窗口，并非聊天机器人的问答。根据我前面的介绍，大家应该能理解，目前的ChatGPT对自然语言的理解能力很强了，可以识别自然语言交流中的那些复杂关系，理解语言前后联系，这样我们就可以与它连续对话，同一个对话中，问题与问题是有关联的，变得越来越像人了。

　　其次，ChatGPT会促进个性化教育。虽然说它的GPT模型，是基于大量文本数据所进行的预训练，最终回答的内容当然是这些预训练的结果。但是，这种训练为各种特定任务提供了坚实的基础，可以针对特定任务进行微调。比如，可以根据学生的特定学习需求，生成个性化的教育内容，以更好地满足学生的需求。在这样技术的帮助下，学生可以进行在线学习、作业辅导、知识检索、创意写作等等。

　　还有，从教师角度来看，可以提高教师的工作效率。依靠这样的语言模型，可以帮助教师生成大量的教学内容和课件。同样可以针对教师教学和课程的特点，生成个性化的教学内容。与传统教学相比，现代教学更强调如何激发学生学习的自主性。在该理念指导之下，教师和学生的传统角色也正在悄然地改变，教师不再是单方面的灌输者，而更像一位指路人；而学生也不再是一名被动的接受者，而是要发挥自己的特长、夯实自己的知识结构，成为课堂的主导者。

　　从开始接触ChatGPT和New Bing，已经有一段时间了。这些类ChatGPT工具能够较好回答的一些问题，是允许有一定偏差，没有标准答案的问题。而我们的科学研究，其实就是还没有标准答案的问题。那么这二者之间是否是可以融通呢？我们人脑在思考的时候，可能因为思考问题的角度不同，或者一些主观因素的影响，比如存在一些知识盲区，或者对某些认识的古板理解。这个时候，如果我们能与ChatGPT交互，它就会把其他的一些你没有考虑到的，或者你忽略的内容反馈给你，这样的交互过程，对你个人来说就是一种新的见解，或者提供了一种思考问题的新角度。就像你与另外一个同行交流一样。所以，我现在更乐意把ChatGPT看作是一个老师，一个知识渊博的朋友，遇到一些不会的技巧，或者不懂的知识，就问问它，让它告诉我，前人有没有这方面的工作可以参考。

　　其实，在我的教学实践中，我一直希望能将科学研究的过程贯穿到教学中。比如在我的课堂活动中，我会采用真实的项目研究套路，让学生完成一个循序渐进、完整而连续的PBL：提出关键问题、确定选题、开题报告、中期汇报、结题报告。其中，贯穿一个“知新而温故” 的教学理念，“知新”用于“刺激”学生的新素材，就是近期从Nature、Science和PNAS上经过精心挑选的研究报导，特别是提出新问题的文章，被预先确定为几个主题。学生读到这些文章，了解新问题，这就是知新；为了解决这些新问题，学生一方面会自己想很多办法，另一方面又会去查询更多故有的文献，也包括很经典的教材，这就是温故。

　　但是，在这个教学过程中，我一直觉得还欠缺的一点，就是如何培养学生提出问题的能力，这其实是大多数学生普遍缺乏的一种能力。在很多情况下，我们并非找不到答案，而是没有提出一个能够真正直击要害的问题。正确的提问，有明确的目的，问题本身就解决了一半；只有明确了自己的目的，才能转换成问题；提出了问题，就证明知道自己在做什么，想做什么，至少是把一个未知的复杂问题，分解成了潜在可解决的一些简单问题，离真正解决问题也就更近了。因此，提出问题，对学生的知识储备、思考问题的能力，批判性思维能力等方面的要求只会更高，不会更低。

　　

　　开学已经两周了，我正好一边熟悉ChatGPT和New Bing，一边用于教学实践。我的初步设想是：课程刚开始，我就主动给学生介绍了ChatGPT，然后鼓励学生使用ChatGPT来完成我布置的任务。当然此时的要求与之前就完全不同了。比如，上完一次课后，不是让学生简单回答一些有标准答案的问题，而是让学生结合学习内容，提出自己的问题，让ChatGPT来回答，它的回答肯定有学生理解的，也有不理解的，不理解的还可以继续追问，直到自己弄明白为止，这就是一种主动学习过程。这个问答的过程，要求学生截屏或者录屏，作为作业提交。很明显，学生与ChatGPT的交流，还是一个基于过程的学习，而且这个过程还可以记录下来。以前学生有不懂的问题，需要去问老师，但老师未定有那么多时间来处理这么多学生的问题，所以许多学生他们想问的问题也就不了了之了。有了ChatGPT的帮助，学生自己就可以找到了答案。在这样的训练过程当中，对于本身就具备批判思维的人来说，ChatGPT起到了不错的辅助作用；而对于那些暂时还没有批判思维的人来说，ChatGPT还能帮助学生锻炼这种思维能力。

　　让课堂上所有的学生都能使用ChatGPT，可能有一定的技术和政策难度。那么，目前我有一个更具操作性的解决办法，那就是建立一个基于ChatGPT的微信群“生态学 | 向AI提出好问题”（如图），其中的“阿宝”，就是机器人ChatGPT，只要@它，就可以回答同学们的提问。这样的方式，也带来了一个好处，那就是同学们相互之间还可以学习提出好问题的方法，甚至在竞争中要提出更好的问题。关于这个教学方式的实际教学效果，待学期结束，我再尝试做一份更详细的报告。