大学开始重新构想人工智能世界中的学习 - 高等教育纪事报

2024-10-03 18:16:15 英文原文

去年 Dan Myers 和 Anne Murdaugh 在罗林斯学院的几门课程中引入了生成式 AI。但他们所做的不仅仅是告诉学生可以在作业中使用这些工具。他们要求他们这样做。

学生们利用 Claude 和 Copilot 集思广益地讨论论文主题、进行文献综述、撰写论文以及提纲、起草和修改论文,完成了为期一个学期的研究项目。在每一步中,学生们都使用日志写下他们使用的提示、收到的答复以及经验如何塑造他们的思维。

学生们在此过程中的参与程度给两位教授留下了深刻的印象,学生们则描述了他们认为人工智能在哪些方面有帮助,例如在头脑风暴和概述方面,以及在哪些方面没有那么有用。例如,有意义的文献综述仍然需要大量的独立工作,许多人发现人工智能写作平淡无奇,更喜欢自己的文字。

该实验向计算机科学副教授迈尔斯和副教授默多展示了这一实验物理学教授,这是他们已经思考了一段时间的事情。如果学生不是将工作外包给人工智能,而是学会如何通过与人工智能一起工作来更有效地学习,结果会怎样?

迈尔斯说,我们的对话不再是关于我们如何从根本上重新构想事物,而是更多地讨论什么课程中的适当位置是否可以放置接触点,以便每个学生都有机会培养这些基本的人工智能技能?

这种与人工智能合作的转变并没有让迈尔斯或默多感到不安,因为它有很多教授。他们说,原因是学生用来深思熟虑地接触人工智能的技能与大学擅长教授的技能相同。即:知道如何获取和使用信息,批判性和分析性地思考,以及理解你想要沟通的内容和方式。

今年,更多的教授正在朝着同一方向前进。ChatGPT(第一个用户友好的大型语言模型)出现两年后,大学本身已经开始思考如何将生成式人工智能战略性地融入到课程中。鉴于它最终可能会与计算器、搜索引擎和 Excel 一起在教育领域日常使用的改变游戏规则的技术万神殿中占据一席之地,因此它的存在提出的问题是教学的基础。

大学正在讨论人工智能素养对学生意味着什么,以及这是否需要新课程和修改专业。他们正在考虑如何提高教职员工对人工智能的熟练程度,其中许多人对这项技术感到不知所措。一些机构已经创建了最先进的工具和系统:所谓的围墙花园,人们可以在其中进行实验,而不必担心他们的工作将被用来训练未来的技术迭代。

如果 2023 年今年,教授们开始将人工智能使用政策添加到他们的教学大纲中,并将人工智能检测工具添加到他们的实践中,本学年可能会因校园范围内的进步而闻名。

最近的调查突显了大学面临的紧张局势之一。当他们深入这些更深的领域时,他们面临着一个问题:即,当绝大多数教授说他们自己不知道如何使用人工智能时,如何鼓励学生深思熟虑地使用人工智能。

数字教育委员会(其中包括大学)的一项调查和来自世界各地的企业发现,绝大多数本科生和研究生都在使用人工智能工具。近 70% 使用人工智能作为搜索引擎;33% 使用它来总结文档;24% 的人使用它来创建工作初稿。另一项由沃尔顿家庭基金会委托进行的调查报告称,49% 的本科生表示他们每周都会使用 ChatGPT。其中超过 60% 的人使用它来学习考试和测验。

同时,Ithaka S R 最近对教师进行的一项调查发现,虽然三分之二的人对人工智能工具有些熟悉,但只有 18% 的人表示他们理解如何将其应用到他们的教学中。教员们对生成式人工智能的价值仍然抱有深深的怀疑。只有大约五分之一的人认为这有利于他们领域的教学。大多数 56% 的人只是不确定。

西部州长大学 (Western Governors University) 下属 WGU 实验室的学习创新总监 Omid Fotuhi 对于高等教育中迄今为止围绕人工智能的有组织的运动如此之少并不感到惊讶。他说,教师和管理人员看到了它的潜在好处。但除非他们对如何有效实施有信心或有例子,否则就会有这种不情愿。我们对如何实施、规模和支持内容存在犹豫。因此,我们看到的是很多不作为。

在他的实验室中,Fotuhi 和他的团队正在测试人工智能工具并对其进行原型设计,以便与一组名为“大学创新网络”的机构共享,帮助提供这些具体示例.

另一个希望消除人工智能不确定性的组织是美国高等院校协会。今年秋天,该组织成立了一个为期七个月的人工智能、教育学和课程研究所,由教学专家 C. Edward Watson 领导,他现在是该组织负责数字创新的副总裁。Watson 表示,人们的兴趣非常浓厚,该研究所正在与来自 123 个校区的团队合作,帮助实现他们的目标。沃森说,最常见的目标是确定如何将人工智能整合到课程中。第二个最常见的是制定教师发展策略。道德考虑排在第三位。

沃森将这种向战略思维的转变部分归因于教师们超越了课堂上发生的事情,而是关注了学生将进入的世界。如果您考虑一下学生毕业后的要求,就很难不接受人工智能作为一种学习成果。

如果你考虑学生毕业后的要求,你很难不接受人工智能作为一种学习成果。

这就是贝瑞学院成立的原因。贝瑞学院教务长大卫·斯莱德表示,我们并不是说每个专业都需要这样做。我们从更广泛的角度出发说,我们认识到我们需要教我们的学生如何合乎道德且有效地使用人工智能。那么围绕这一点的学习成果是什么?事实上,道德和安全贯穿了 Berry 的所有目标。斯莱德表示,它希望为教职员工提供可靠的工具来探索人工智能,希望将人们的数据保密,并且希望开发更复杂和支持性的方式来谈论学术诚信。

这包括制定一些关于是否使用人工智能检测工具的艰难决定。“我不知道组建一个内部警务部门是否是利用我们时间的最佳方式,”他说。像贝里这样的小型大学永远无法保持在技术的前沿,但这没关系。我认为我们有义务教导学生成为有思想的用户、有思想的公民。斯莱德说,要对他们提出问题和处理答复的方式持批评态度。获得大语言模型学位并不一定有助于培养学生的这种能力。

印第安纳州立大学是少数向该学院派遣多个团队的机构之一。他们的出发点和兴趣各不相同,说明了人工智能面临的挑战是多么复杂。

创业学教授阿鲁纳·钱德拉 (Aruna Chandra) 指出,代表商学院的团队中有几名成员曾尝试过人工智能。她的院长希望鼓励学院的所有教授以任何可能的方式在课堂上采用人工智能。但在艺术与科学学院,我们有很多院系都处于恐惧状态,领导他的团队的副院长克里斯托弗·费舍尔 (Christopher Fischer) 说。他说,他们在想,我们如何在历史、英语、语言方面围绕人工智能开展工作?健康与人类服务学院应用医学和康复学教授凯瑟琳帕特森说,医疗保健行业。她的团队面临的一个大问题是:我们的毕业生将进入什么样的环境,以及他们如何才能最好地满足该行业的需求?

三人都表示,一个核心挑战是培养教职员工的人工智能素养。为了在课程中建立人工智能的一致性。费舍尔说,我们很快就到了这样一个时刻,这种志愿、渐进的方法可能还不够。作为一个机构或教师,我们如何围绕如此广泛和普遍的问题进行专业发展?

许多资源丰富的大型机构正在几个人工智能领域发挥带头作用。战线。亚利桑那州立大学、密歇根大学安娜堡分校和耶鲁大学建立了自己的平台,允许教职员工和其他人创建定制的聊天机器人和其他工具,用于校园内的研究、教学和其他活动。校园领导指出,这种方法的好处之一,除了提供一层隐私之外,还有助于让学生处于平等的地位。例如,那些买不起最新版本 ChatGPT 的人不会被比他们富裕的同学更弱的工具所困扰。

耶鲁大学今年早些时候发布了人工智能工作组的一份报告,概述了校园中已经发生的变化以及尚未发生的变化。未来,包括工程和计算机科学方面的新课程,以及人工智能对语言和物理教学影响的预期。但耶鲁大学负责学术计划的副教务长兼 Poorvu 教学中心执行主任 Jennifer Frederick 指出,整个大学正处于考虑人工智能对课程产生何种影响的初始阶段。

这既反映了高等教育学校和院系的分散性质,也反映了学科内的意见分歧。我听计算机科学教师谈论过,我们真的还需要教编码吗?弗雷德里克说。对于某些人来说,答案可能是否定的。对于某些人来说,答案可能是肯定的,因为它带来了概念上的理解。但这些都是教师需要提出的问题,因为我们有可用的工具。

虽然规模较小的大学缺乏耶鲁大学和密歇根大学等地的资源,但他们可以更容易地解决这些问题课程改革的某些方面。例如,罗林斯·迈尔斯指出,他是那里教授该学科入门课程的两名计算机科学教授之一。他说,改变课程的挑战对我们来说并不是一个大问题。但是,如果你有十几个编程或物理部分,其中许多部分是由助教或讲师教授的,那么很难让每个人都达成共识。

今年秋天,他正在修改他的入门课程,以在线方式进行思考和离线技能。后者是他希望学生在不借助技术的情况下掌握的技能。因此,他将在课堂上进行所有技能培养,包括阅读和理解程序代码。学生将在现场实验室中进行大部分编码练习。假设学生将在课外使用人工智能,他正在计划更广泛的项目,在这些项目中,他将要求他们记录设计过程,就像他在之前的课程中记录研究和日志一样。

他说,为了实现这一切,他必须削减内容。传统上,学期的最后一个季度将介绍网络编程,但他将不再这样做。他说,这并不是一个重大挑战,因为他的系足够小,教师可以相应地调整后续课程。

除了学科内的挑战之外,人工智能的相关性如此依赖于所研究的内容,因此很难让大学定义人工智能素养。学生是否应该深入研究大语言模型的运作方式,考虑技术对经济和环境的影响,或者完全是其他什么?

让人工智能进行一种智能搜索和总结将使公共卫生专业人员更快地掌握更多权力。

今年秋天,中佛罗里达大学写作和修辞系与哲学系合作,推出了人工智能跨学科证书。负责监督课程并为证书课程的学生提供支持的本科生主任斯蒂芬妮·惠勒 (Stephanie Wheeler) 表示,其目的是帮助教授和学生发展有关人工智能的概念知识和批判性探究,而不是建立计算机科学或工程领域可能找到的技术专业知识。。她指出,写作和修辞长期以来一直在考虑技术如何塑造这些学科,因此这是一个自然的进步。

在密歇根大学安娜堡分校公共卫生学院,课程改革伴随着不同的考虑.

Sharon L.R.教育部高级副院长卡迪亚表示,人工智能通过其协助数据分析、研究审查和开展公共卫生活动的能力,具有造福公共健康的巨大潜力。她说,在不使用人工智能的情况下,学生仍然必须掌握基本技能。但一旦实现了这一点,人工智能工具就可以节省时间并提供见解。她指出,一些卫生政策长达数千页。让人工智能进行一种智能搜索和总结将使公共卫生专业人员更快地掌握更多权力。

与此同时,卡迪亚说,大型语言模型吸收并反映了社会信息导致公共卫生不平等的偏见,这也是她所在的学校不积极介入人工智能技能开发的原因之一。为此,密歇根州硕士级公共卫生项目的学生正在学习 Perplexity 等人工智能工具,该工具提供源材料的链接,以帮助进行研究和分析结果。不过,最终,教职员工将不得不考虑在密歇根州各级公共卫生教育中应用人工智能。

卡迪亚说,这是一个巨大的问题。而且,说实话,我只能与少数教员进行这样的对话,而他们的眼睛不会完全呆滞,他们会说,哦,天哪,我的工作量太多了,无法处理这个问题。

即使在像密歇根这样拥有相对深厚的人工智能人才和基础设施的校园,这种感觉也很常见,这在很大程度上说明了教师对人工智能对教学影响的不确定性。教学专家表示,关于如何使用这些工具的研讨会只能到此为止。教授们渴望获得关于如何在课堂上使用人工智能的具体、特定学科、经过测试的示例。卡内基梅隆大学埃伯利卓越教学和教育创新中心执行主任查德·赫肖克说,直觉是伟大的。但我们渴望获得更多信息来为我们下一步有关课程设计和交付的决定提供信息。

卡内基梅隆大学于 2024 年春季开始资助教职人员进行的一系列教学实验。这些研究试图回答一些问题常见问题。在集思广益时使用人工智能会产生更多还是更少的独特想法?生成式人工智能工具能否为经验不足的学生提供更好的机会在技术课程中取得成功?使用人工智能在多大程度上有助于或阻碍写作技能?卡内基梅隆大学还支持一系列实验,考虑跨课程的单一问题,以考虑不同的课堂环境。一个问题是:将生成式人工智能作为思想伙伴是否可以增强学生提出主张并用证据支持其主张的能力?

赫肖克说,所有这些研究的结果都将被分析和发表,因此其他研究教授们可以向他们学习。不过,他指出,任何教学实验的结果都很难推断到进行环境之外的地方。他鼓励教师首先审查他们的教学目标,然后考虑人工智能工具如何提供帮助。例如,人工智能工具可以帮助学生复习和反馈他们正在学习的材料吗?

一些正在思考如何最好地利用人工智能进行学习的教师倾向于人工智能导师的发展。这个想法很有吸引力,因为在适当的情况下,内容以及导师的个性,即如何响应学生的提示,都可以由导师控制。

Greg Kestin,物理学讲师哈佛大学今年早些时候发布的一项研究表明,他为物理课创建的人工智能导师提高了学生的参与度并提高了他们的考试成绩。他专门对导师进行课程材料培训,以减少出现幻觉的可能性,这在接受互联网内容训练的聊天机器人中很常见。凯斯汀和他的合著者还利用教学和心理学研究的最佳实践来构建导师的行为方式,这样学生就会收到指导性的回应和反馈,并且不能跳过学习概念或解决问题的艰苦工作。

这项研究于 2023 年秋季进行,规模较小。Kestin 和他的合作者为大约 200 名生命科学专业物理课程的学生设计了它。在其中一个部分,学生们参加了标准的主动学习课堂活动,对他们当天学习的概念进行了前后测试。另一组使用人工智能导师在家学习相同的材料。然后,这两组学生在另一节课上进行交换。

使用人工智能导师的学生学得更快,得分也更高。凯斯廷在谈到他们从学生那里收到的回复时说,很多评论都是关于学生如何能够按照自己的节奏前进,并且可以不受限制地接触到一位不带偏见的老师,无论他们多少次,他都不会感到沮丧或恼怒。

当然,这助长了学术界对人工智能的反乌托邦愿景。如果机器人的表现比教授更好,还需要人类教师吗?

但凯斯汀表示,他们的实验并没有表明人工智能可以取代教师。事实上,他得出了一个截然不同的结论:精心设计的人工智能导师可以帮助学生利用自己的时间构建基本的基础知识。这意味着教授可以花时间在课堂上与学生一起解决更复杂的问题。

哈佛大学对实验结果非常满意,因此今年秋天在一些大型入门课程中试用类似的人工智能聊天机器人。凯斯廷表示,他一直在与麻省理工学院、耶鲁大学、斯坦福大学和其他地方的教授交谈,以帮助在那里试点人工智能导师。

其他大学也在尝试人工智能导师,其中一些是大规模的。密歇根州的生成式人工智能基础设施也在弗林特和迪尔伯恩校区提供,允许教师创建专门根据课程材料进行培训的聊天机器人。信息技术副总裁 Ravi Pendse 表示,一项名为 Maizey 的服务允许人们在校园内的围墙花园内开发此类人工智能工具,以保护他们的隐私。他说,大约 2,500 个 Maizey 正在学术界内外的许多不同部门和部门生产。

公共卫生高级副院长卡迪亚 (Kardia) 认为人工智能导师可以为教师搭建信任人工智能并在教学中发挥创意的桥梁。为此,她的学校将于今年秋天在三门课程中试行虚拟助教。

我暂时不会让聊天机器人在我的课堂上出现。

教师还可以通过其他方式更快地采用人工智能。自从 ChatGPT 首次出现以来,教授们就开始尝试使用人工智能工具来辅助课程设计和评估,例如将讲义转化为 PowerPoint 幻灯片、生成多项选择题考试以及设计课程的学习成果。人工智能能够简化这些必要但耗时的任务,这在学术界赢得了人工智能粉丝。

密歇根州立大学化学教授 Melanie M. Cooper 和科罗拉多大学生物学教授 Mike Klymkowsky在博尔德,我们希望做得更好。他们希望设计一种支持更复杂评估的人工智能工具,以便教授大型课程的 STEM 教授可以摆脱多项选择考试,因为多项选择考试无法揭示学生掌握基本概念或推理解决问题的能力。教授们指出,挑战在于对更复杂的评估进行设计、评分和提供反馈非常耗时。然而,学生通过这种解释性工作学习得最好。

库珀和克林科斯基指出,一个设计良好的聊天机器人可能会减少这个时间,如果它可以生成活动和评估,汇总学生的反应以突出他们的理解模式,并通过提供反馈和支持来充当导师。密歇根州立大学最近获得了国家科学基金会的一笔资助,通过该资助,两位教授和其他人将在普通化学课程中合作设计和测试其中一些想法。

然而,库珀指出,这这是一个极其复杂的项目。如何训练聊天机器人提供正确的交互?她指出,人工智能领域充满热情,但保持警惕很重要。例如,滥用人工智能并覆盖系统以获得快速答案或以其他方式将其用作拐杖是很容易的。我暂时不会让聊天机器人在我的课堂上随意出现。

这种担忧是目前高等教育界对人工智能的许多推拉的根源。教授们担心使用人工智能工具可能会给出错误的答案,或者让学生避免艰苦的学习工作。学术界也很快拒绝了人工智能传播者的言论,他们承诺他们的工具将使学习变得更容易、更快、更有趣。

但他们现在也更愿意谈论理解人工智能为何是一个必要的部分高等教育的责任,无论这意味着了解如何使用人工智能进行编码,辩论其存在的道德含义,还是探索其作为工作场所技术的作用。

当然,在许多地方,此类进展尚未实现由于缺乏时间和资源,或者由于面临着巨大的挑战而处于非常早期的阶段。

同时,大学将继续探索如何利用其有限的资源来提供最有用和最安全的服务技术,以及为教师和学生提供相关且有用的专业发展和培训。这是一个巨大的提升,尤其是考虑到生成式人工智能工具正在快速发展。最近,OpenAI 推出了一个可以在博士论文中执行的 ChatGPT 版本。水平,引发了一场关于我们距离通用人工智能有多远的辩论,通用人工智能不仅仅是针对特定任务的。但这使得大学深入研究变得更加重要。

耶鲁大学的 Frederick 表示,大学确实需要成为大型科技公司及其人工智能发展的对立面。我们需要放慢脚步,真正思考对社会、人性和道德的所有影响。

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摘要

去年,丹·迈尔斯 (Dan Myers) 和安妮·默多 (Anne Murdaugh) 在罗林斯学院的几门课程中引入了生成式人工智能。迈尔斯表示,如果学生不是将工作外包给人工智能,而是学会如何通过与人工智能一起工作来更有效地学习,结果会怎样?设置接触点,以便每个学生都有机会培养这些基本的人工智能技能?这种与人工智能合作的转变并没有像许多教授那样让迈尔斯或默多感到不安。西部州长大学 (Western Governors University) 旗下 WGU 实验室的学习创新总监 Omid Fotuhi 对于高等教育领域迄今为止围绕人工智能的有组织的运动如此之少并不感到惊讶。假设学生将在课堂外使用人工智能,他正在计划更广泛的项目,在这些项目中,他将要求他们记录设计过程,就像他在之前的课程中记录研究和日志一样。我暂时不会让聊天机器人出现在我的课堂上。