大型语言模型在教育领域的机遇与挑战.pdf
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1、SHIYAN JIAOXUE YU YIQI2023年第9期信息技术与应用大型语言模型在教育领域的机遇与挑战邓蓉1,张万敏2,罗明3,张豪1,王莹1,戢宋昆1(1.湖南省振兴科普教育服务中心,湖南长沙 410116;2.湖南省教育生产装备处,湖南长沙 410018;3.长沙市教育考试院,湖南长沙 410023)摘要:简要讨论了大型语言模型的当前状态及其应用,以及使用大型语言模型创造教育内容,提高学生参与度,增强个性化学习体验。强调了批判性思维和事实检查是整合并充分利用大型语言模型的必要条件。同时,探讨了大型语言模型在教育领域所带来的其他挑战,并提出了如何解决这些挑战,以及大型语言模型应用于教育
2、的建议。关键词:数字化;人工智能;大语言模型;ChatGPT;科普教育DOI:10.19935/ki.1004-2326.2023.09.036近年来,如 ChatGPT等大型语言模型在自然语言处理(Natural Language Processing,NLP)领域取得了显著的进步。这些模型基于海量的文本数据进行训练,能够以高精度生成人类语言般的文本,解答问题及完成其他与语言相关的任务。该领域的一个重要进展是采用了跨注意力架构和基础注意力机制,这极大地提升了自动回归、自我监督语言模型处理长期依赖问题的能力。在大型语言模型中,预训练也是一个重要的发展阶段,即在特定任务上进行微调前,先在大型数据
3、集上对模型进行训练。实践证明,预训练是提升各类语言任务性能的有效方法。例如,BERT(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)是一款基于转换器的预训练编码器模型,可在各种NLP任务(如句子分类、问题解答和命名实体识别等)上进行微调。大型语言模型的少量学习能力已被证明可以在各种自然语言任务中发挥作用,例如在生成合成但真实的异构表格数据的场景下,能有效地适应下游任务,甚至可以对于迁移学习中的一些看似不相关的任务,在特定条件下进行观察和研究。近期的研究成果还包括GPT-3和ChatGPT等,这两个模型都在大型数据集(即来自一个大
4、型网络语料库的文本)上进行了训练,并且在广泛的自然语言任务中,包括从翻译到问题解答,编写连贯的文章,以及计算机程序等方面,均展现出了其领先性。此外,人们也在较小的数据集上对这些模型进行了微调,并对于新问题的迁移学习进行了广泛的研究,以便在少量数据的情况下也能提升特定任务的性能1-3。尽管近年来大型语言模型取得了显著的进步,但仍存在许多需要克服的局限性。其中一个主要的局限是缺乏模型的可解释性,因为我们很难理解模型预测背后的推理过程。此外,还有一些道德方面的问题需要考虑,如对于模型可能产生的偏见,以及模型可能带来的不利影响,如对就业的影响、滥用的风险、诚信的损失等。总而言之,大型语言模型仍将继续推
5、动自然语言处理领域的发展,但在解决其局限性和相关伦理问题方面,还有许多工作值得研究。1创建更适合学习者的应用环境鉴于大型语言模型的广泛应用,教育领域已被确定为其潜在的应用领域之一。利用这些模型,可以为各个教育阶段的学习者提供更好的学习环境。对于小学生而言,大型语言模型有助于提升阅读及写作能力,以及发展写作风格和批判性思维技能。这些语言模型可生成问题和提示,鼓励学生批判性地思考他们正在阅读和写作的内容,并以分析或互动的形式呈现给他们信息。此外,大型语言模型还可以通过为学生提供复杂文章的摘要和解释,帮助他们提升阅读理解能力,从而使阅读和理解材料变得更加容易。对于初高中学生,大型语言模型可以帮助他们
6、学习各种科目和主题的语言和写作风格,例如数学、物 1082023 年第9期信息技术与应用理、语文等。这些模型可以生成练习题和测验题,帮助学生更好地理解和掌握所学内容。此外,大语言模型还可以通过向学生提供问题的解释、逐步解决方案和有趣的相关问题,帮助他们理解背后的推理,培养分析和发散思维,从而提升他们解决问题的能力。对于大学生,大型语言模型可在完成研究和写作任务,以及培养批判性思维和解决问题的能力方面,发挥重要作用。模型可以生成文章的摘要和提纲,帮助学生快速理解文章的主要观点,并为写作整理思路。此外,大型语言模型还可以帮助学生发展研究技能,提供特定主题的信息和资源,并提示未被探索的方向和当前的研
7、究课题,帮助他们更好地理解和分析材料。对于小组学习和远程学习环境,大型语言模型可用于促进小组讨论和辩论,提供讨论结构、实时反馈和个性化指导。这有助于提高学生的参与度。在合作写作活动中,模型可以提供风格和编辑建议,提供各种协作写作功能。在研究方面,此类模型可用于覆盖与已研究主题相关的开放性研究问题,并将问题和主题自动分配给相关团队成员。在远程辅导方面,大型语言模型可用于自动生成问题,并根据学生的知识水平提供练习题、解释和评估,以便他们能够按照自己的进度学习。在职业培训方面,大型语言模型可以帮助开发特定工作领域的语言技能,还可以帮助培养编程、报告写作、项目管理、决策和解决问题等技能。例如,大型语言
8、模型可以针对特定领域的语料库(如法律、医疗、IT等)进行微调,生成特定领域的语言,帮助学习者撰写技术报告、法律论文、医疗记录等。大型语言模型有潜力为各个教育阶段的学生和专业人员提供广泛的和机会,可以帮助学生提供个性化的练习材料、总结和解释,这将有助于提高学生的学习成绩。2多维度丰富教学应用大型语言模型,例如ChatGPT,能对教育教学过程产生深远影响。在个性化学习方面,教育者可以利用大型语言模型为学生提供个性化的学习体验。这些模型能够分析学生的写作及回答,针对学生的具体学习需求提供有针对性的反馈和建议。大型语言模型能够节省教育者在创建个性化材料和反馈上的时间和精力,使他们可以专注于教学创造,如
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