中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1005-2909(2025)04-0028-09
2022年11月30日,美國(guó)OpenAI發(fā)布的人工智能產(chǎn)品ChatGPT,在上線兩個(gè)月內(nèi)活躍用戶達(dá)到了一億,標(biāo)志著生成式人工智能(Artificial Intelligence Generated Content,簡(jiǎn)稱 AIGC)進(jìn)人爆發(fā)式發(fā)展的新階段。隨后,國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)了一批典型的生成式人工智能,包括“文心一言\"“豆包\"\"夸克\"等。這些生成式人工智能產(chǎn)品的迅速發(fā)展,反映出該技術(shù)在滿足多樣化需求和推動(dòng)創(chuàng)新方面的巨大潛力。生成式人工智能作為新一代人工智能技術(shù),其功能外延性強(qiáng),能夠采集、加工、升華人類知識(shí),為用戶提供個(gè)性化數(shù)字內(nèi)容服務(wù)。生成式人工智能技術(shù)基于海量?jī)?yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)、不斷更新迭代的算法和強(qiáng)大可靠的算力支持,在金融、娛樂、教育、電商等領(lǐng)域引發(fā)顛覆性變革,成為數(shù)智環(huán)境下驅(qū)動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎[1]。
近年來,國(guó)家極為重視人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。黨的二十大報(bào)告明確提出“推進(jìn)教育數(shù)字化”。教育部等八部門印發(fā)的《新時(shí)代基礎(chǔ)教育強(qiáng)師計(jì)劃》提出,要探索人工智能助推教師管理優(yōu)化、教師教育改革、教育教學(xué)方法創(chuàng)新、教育精準(zhǔn)幫扶的新路徑和新模式,進(jìn)一步挖掘和發(fā)揮教師在人工智能與教育融合中的作用。教育部部長(zhǎng)懷進(jìn)鵬在2024世界數(shù)字教育大會(huì)的主旨演講中提到教育部將實(shí)施人工智能賦能行動(dòng),促進(jìn)智能技術(shù)與教育教學(xué)(AIforeducation)、科學(xué)研究(AIfor Sci-ence)社會(huì)(AIfor Society)的深度融合,為學(xué)習(xí)型社會(huì)、智能教育和數(shù)字技術(shù)發(fā)展提供有效的行動(dòng)支撐。在這一背景下,許多學(xué)者從實(shí)踐和理論層面探討了人工智能在教學(xué)中的應(yīng)用路徑和發(fā)展策略,為促進(jìn)政策落地提供了重要建議。
陳增照等2認(rèn)為人工智能與教育的融合是通往現(xiàn)代化教育的必由之路,教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已是必然。焦建利3認(rèn)為教育工作者必須通過創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì),徹底改變作業(yè)和學(xué)習(xí)任務(wù)的形式,以培養(yǎng)學(xué)生超越AI的獨(dú)特技能。武法提等[4進(jìn)一步指出生成式人工智能可通過重構(gòu)人才培養(yǎng)理念、知識(shí)與課程觀、教學(xué)模式與學(xué)習(xí)方式、教育評(píng)價(jià)體系和教育治理模式,改變智慧學(xué)習(xí)環(huán)境生態(tài)。顧建民等[5建議我國(guó)高校從增強(qiáng)功能價(jià)值認(rèn)知、細(xì)化政策框架指導(dǎo)和強(qiáng)化應(yīng)用情境創(chuàng)設(shè)三個(gè)方面深化人工智能應(yīng)用路徑探索。也有學(xué)者指出人工智能可能產(chǎn)生一些問題。王佑鎂等提出在教育中應(yīng)用ChatGPT可能引發(fā)四類風(fēng)險(xiǎn):學(xué)業(yè)誠(chéng)信遭質(zhì)疑與評(píng)估機(jī)制失衡;過度依賴與教師地位恐弱化;信息傳輸不準(zhǔn)確與知識(shí)水平受限制;倫理意識(shí)未加強(qiáng)與倫理風(fēng)險(xiǎn)難應(yīng)對(duì)。張艷麗等[7]認(rèn)為ChatGPT的過度使用容易引發(fā)“科林格里奇困境”,削弱大學(xué)人才的創(chuàng)新性,降低大學(xué)生的獨(dú)立思考與自主學(xué)習(xí)能力。Qadir[8]指出ChatGPT和其他AI大語言模型并不完美,可能會(huì)提供錯(cuò)誤的信息。因此,在使用這些工具時(shí)應(yīng)保持謹(jǐn)慎,并考慮制定指南和標(biāo)準(zhǔn)以確保其公平使用。
在大學(xué)理工科教育教學(xué)領(lǐng)域,已有不少學(xué)者將人工智能引入其日常教學(xué)工作中。Yilmaz等[9在大學(xué)編程教學(xué)中將45名學(xué)生分為對(duì)照組和試驗(yàn)組,觀察ChatGPT對(duì)學(xué)生的影響,發(fā)現(xiàn)使用ChatGPT能夠顯著提高學(xué)生的計(jì)算思維能力、編程自我效能感和課程學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。He等[10深人探討了ChatG-PT在計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程教育中的潛力,指出ChatGPT在代碼生成方面表現(xiàn)出色,但在數(shù)據(jù)分析方面仍有不足。在化工領(lǐng)域,盧滇楠等以清華大學(xué)化工熱力學(xué)課程人工智能助教的建設(shè)與應(yīng)用為例,驗(yàn)證了所開發(fā)模型賦能教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性。張玉娟等[121]將ChatGPT引人材料模擬與設(shè)計(jì)課堂,利用其操作便利、性能高效等特點(diǎn),有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。周加貝等[13]將人工智能大語言模型(LLM)技術(shù)引人近代化學(xué)基礎(chǔ)和科學(xué)進(jìn)步與技術(shù)革命兩門課程,發(fā)現(xiàn)其在輔助教學(xué)和促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)方面起到了推進(jìn)作用。田莉等[14]在城市規(guī)劃課程中,開發(fā)了基于大語言模型的多智能體交互系統(tǒng)、低代碼方案自動(dòng)生成器等,并通過這些智能化工具培養(yǎng)了學(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力。李承超等[15]在工程地質(zhì)雙語課程中引入ChatGPT,用于輔助專業(yè)英語詞庫生成、課堂知識(shí)點(diǎn)圖片展示、批閱試題等工作。Uddin等[16]認(rèn)為ChatGPT能夠有效簡(jiǎn)化工程專業(yè)學(xué)生的知識(shí)獲取過程,且學(xué)生在使用過程中表現(xiàn)出較高的積極性,同時(shí)他認(rèn)為引導(dǎo)學(xué)生和教師理解人工智能的能力和局限性,正確使用人工智能至關(guān)重要。上述研究主要集中在教師如何有效利用ChatGPT輔助教學(xué)工作,針對(duì)土木工程學(xué)生在專業(yè)的深度學(xué)習(xí)中應(yīng)用人工智能可能產(chǎn)生的問題,值得關(guān)注的細(xì)節(jié),以及具體應(yīng)用方式,仍需進(jìn)一步探究。本研究將探討在土木工程施工教學(xué)中,學(xué)生深度應(yīng)用人工智能完成作業(yè)的效果和潛在問題,并最終形成一種可遷移至其他理工科課程教學(xué)的特定模式。
一、教學(xué)背景
本研究聚焦土木工程施工課程的教學(xué)實(shí)踐,選擇在該課程中引人人工智能主要基于以下考量。(1)課程作為土木工程專業(yè)必修課,具有代表性,其內(nèi)容覆蓋面廣,涉及土方工程、砌筑工程、模板鋼筋混凝土工程、道路橋梁、室內(nèi)裝修等內(nèi)容,涵蓋多個(gè)領(lǐng)域(如建筑、材料、機(jī)械和管理),需要綜合性知識(shí)背景。人工智能可以幫助學(xué)生理解復(fù)雜內(nèi)容,并實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科知識(shí)的整合。(2)課程在某些具體知識(shí)方面易于展開深度探究。例如,在橋梁工程施工部分,可以深入研究施工細(xì)節(jié)、影響因素,并進(jìn)行參數(shù)分析。這種探究便于測(cè)試人工智能在深度學(xué)習(xí)方面的應(yīng)用效果。(3)課程具有高度的實(shí)踐性和應(yīng)用性,涉及大量現(xiàn)場(chǎng)施工案例和技術(shù)細(xì)節(jié),借助人工智能模擬和分析施工方案,可提升學(xué)生的實(shí)踐能力和問題解決能力。
本研究要求參加課程的36名學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容,利用人工智能工具(如夸克、文心一言等)完成指定的學(xué)習(xí)任務(wù)和課題作業(yè)。在布置作業(yè)時(shí),明確規(guī)定了完成方式和操作流程,以引導(dǎo)學(xué)生有效使用人工智能,提升其自主學(xué)習(xí)能力和解決實(shí)際問題的能力。
二、“ ?AI+ 論著查詢\"模式
AI檢索能夠快速獲取信息,具有便捷高效的特點(diǎn),但AI提供的信息可能存在錯(cuò)誤和不妥之處。通過論著查詢解決學(xué)術(shù)問題,雖然耗時(shí)較長(zhǎng)、效率較低,但相較于AI,其更具權(quán)威性和科學(xué)性。本研究基于AI與論著查詢的優(yōu)缺點(diǎn),在土木工程施工的授課過程中,建立“ AI+ 論著查詢\"的作業(yè)完成模式,即要求學(xué)生通過AI問答初步了解作業(yè),再就某個(gè)特定問題對(duì)AI進(jìn)行連續(xù)且深人的提問,并通過論著查詢,對(duì)比分析AI生成的內(nèi)容,如圖1所示。
整個(gè)學(xué)期根據(jù)課程進(jìn)度共布置五次作業(yè),前兩次作業(yè)未要求使用論著查詢進(jìn)行驗(yàn)證,后三次則要求學(xué)生采用“ AI+ 論著查詢\"模式完成特定主題的研究報(bào)告,報(bào)告內(nèi)容主要包含AI的問答記錄、網(wǎng)絡(luò)查詢的資料和學(xué)生的自主分析。具體而言,在前兩次的作業(yè)中,學(xué)生傾向于在百度百科或百度問答中搜索資源與AI回答進(jìn)行對(duì)比,這些內(nèi)容相較于論文或著作缺乏嚴(yán)格的同行評(píng)議和審定,可能存在不專業(yè)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋磉_(dá),易對(duì)學(xué)生造成誤導(dǎo),如圖2所示。此外,在前兩次作業(yè)的批改過程中,教師發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生只是簡(jiǎn)單復(fù)制AI的回答和網(wǎng)絡(luò)找到的相應(yīng)描述作為作業(yè)主體內(nèi)容,自己的分析內(nèi)容偏少,并且分析非常淺薄和籠統(tǒng)。造成這一現(xiàn)象的原因主要有兩方面:一方面,教師布置前兩次作業(yè)時(shí)處于探索階段,對(duì)學(xué)生的要求不夠具體和清晰,給出的作業(yè)主題存在相關(guān)文獻(xiàn)資料偏少的情況,尤其是第二次作業(yè),學(xué)生難以找到相應(yīng)的參考內(nèi)容,進(jìn)而難以形成有效的對(duì)比和分析;另一方面,學(xué)生對(duì)AI工具的使用不夠熟練,主動(dòng)性不足,僅以完成任務(wù)的心態(tài)對(duì)待作業(yè)。根據(jù)前兩次作業(yè)遇到的問題,對(duì)第三次作業(yè)進(jìn)行了調(diào)整:一是選擇文獻(xiàn)資料豐富的主題;二是明確要求學(xué)生使用? AI+ 論著查詢”的模式,以確保對(duì)比驗(yàn)證資料的權(quán)威性和嚴(yán)謹(jǐn)性,并要求學(xué)生針對(duì)作業(yè)所列問題的某一方面進(jìn)行更深人、更聚焦的分析。第四次作業(yè)則制定了更清晰的完成路徑:首先,要求學(xué)生利用AI工具廣泛提問,并在此基礎(chǔ)上就某一方向深入提問;其次,查閱文獻(xiàn)資料,對(duì)比AI的回答;最后,分析并給出自己的看法。第四次作業(yè)特別強(qiáng)調(diào)對(duì)AI的多輪提問,這一要求使學(xué)生必須根據(jù)AI的已有回答進(jìn)行思考,否則無法提出更深入的問題。隨著作業(yè)次數(shù)的增加,學(xué)生對(duì)AI工具的運(yùn)用更加熟練,但在對(duì)比分析時(shí)往往未能明確指出AI描述中的問題。因此,第五次作業(yè)特別要求學(xué)生仔細(xì)檢查AI生成的內(nèi)容,若發(fā)現(xiàn)問題需指出并分析原因,同時(shí)明確告知學(xué)生能準(zhǔn)確識(shí)別并合理分析具體錯(cuò)誤的學(xué)生,將在作業(yè)中獲得高分。
第一次作業(yè)學(xué)生案例1:管涌的定義查詢 第一次作業(yè)學(xué)生案例2:管涌的定義查詢百度的分析:管涌是指在汛期高水位情況下,堤防背水側(cè)發(fā)生“流土和1.百度百科版:在滲流作用下,土體細(xì)顆粒沿骨架顆粒形成的孔隙,水在土孔隙中的流速增 “潛蝕”兩種不同含義的險(xiǎn)情的統(tǒng)稱。具體表現(xiàn)為水流通過土壤中的孔隙或裂大引起土的細(xì)顆粒被沖刷帶走的現(xiàn)象,也稱翻沙鼓水涌水口徑小者幾厘米, 1 縫,形成類似管道的水流通道,導(dǎo)致土壤顆粒被帶走,形成空洞,當(dāng)空洞擴(kuò)大!大者幾米,孔隙周圍多形成隆起的沙環(huán)。 ①1 到一定程度時(shí),堤壩就會(huì)發(fā)生坍塌,形成決堤。2.AI智能回答版: 11管涌是指在滲流作用下,土體細(xì)顆粒沿骨架顆粒形成的孔隙,水在土孔隙中 AI的回答:管涌是指在土壤或巖石中,由于水流的作用,導(dǎo)致地下水通過!的流速增大引起土的細(xì)顆粒被沖刷帶走的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象也被稱為翻沙鼓水, 土體或巖體的孔隙或裂隙迅速流出,形成一種類似于噴泉的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象通其危害包括但不限于堤防、水閘地基土壤骨架破壞,孔道擴(kuò)大,基土被淘空,最終可能導(dǎo)致建筑物塌陷,造成決堤、垮壩、倒閘等嚴(yán)重后果 常發(fā)生在水位變化、降雨或其他水文條件變化時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致土體的強(qiáng)度降低,進(jìn)而引發(fā)滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。CNKI高引博士學(xué)位論文關(guān)于管涌定義 般網(wǎng)絡(luò)資源與論著查詢對(duì)比分析(1)管涌。在地層中的滲透比降超過臨界滲透比降時(shí),土體中的細(xì)顆粒沿著 ①案例1中學(xué)生查詢的百度百科采用了不規(guī)范的工程俗語“翻沙鼓水”骨架顆粒的孔隙向下游遷移,逐漸流失,以至土體掏空而致塌陷,這種現(xiàn) ②案例2中百度分析提出“流土”現(xiàn)象與“管涌”現(xiàn)象有明顯區(qū)別,在象稱為管涌。一般發(fā)生在砂礫土中。11 管涌的定義中引入“流土”概念極易導(dǎo)致學(xué)生混淆。管涌是滲透侵蝕破壞的形式之一。管涌,其嚴(yán)格的術(shù)語定義是指在滲流作用③高引的博士論文有明確的判據(jù)“滲透比降超過臨界滲透比降”,并采下,無粘性土中的細(xì)小顆粒通過粗大顆粒的孔隙,發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。D.VanZy1(1981)[126]對(duì)產(chǎn)生的過程做了詳細(xì)的描述。管涌首先開始于土中性質(zhì) 用了規(guī)范的術(shù)語。
三、作業(yè)評(píng)價(jià)
(一)AI在幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念理解方面效果顯著,但也存在誤導(dǎo)學(xué)生的情況
學(xué)生通過直接向AI提問,能夠迅速掌握土木工程施工課程中的特定概念。在理解過程中,若存在模糊或不清晰之處,學(xué)生可以進(jìn)行多輪提問以加深理解。但需要注意的是,在涉及專業(yè)領(lǐng)域的詞匯時(shí),AI可能出現(xiàn)用詞不準(zhǔn)確的情況。例如,在第五次作業(yè)中,研究連續(xù)剛構(gòu)橋的施工立模標(biāo)高影響因素,涉及一個(gè)名為\"預(yù)拱度\"的概念,但是個(gè)別使用的詞匯是“預(yù)拋高值”,如圖3所示。雖然兩個(gè)詞意思相近,但一位學(xué)生以“預(yù)拋高值”為主題詞進(jìn)行文獻(xiàn)檢索和查閱時(shí),沒有找到特別對(duì)應(yīng)的資料,因而沒能解決他的疑惑和問題。這種專業(yè)詞匯使用不準(zhǔn)確的現(xiàn)象并非個(gè)例,給學(xué)生理解土木工程施工的專業(yè)內(nèi)容帶來了誤導(dǎo)和困擾。
學(xué)生的報(bào)告節(jié)選 教師評(píng)價(jià)對(duì)AI進(jìn)行第三次提問發(fā)現(xiàn)再次出現(xiàn)了預(yù)拋高值,證明預(yù)拋高值對(duì)立模標(biāo)高的影響是巨大的。結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形對(duì)立模標(biāo)高的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.混凝土的自重、彈性模量和收縮徐變以及預(yù)應(yīng)力的影響:這些因素會(huì)影響主梁的線形,進(jìn)而影響立模標(biāo)離。在橋梁施工中,湖數(shù)士的收縮徐資以及由于活荷載的作用而引配的資形需要被考慮在內(nèi), 學(xué)生在對(duì)AI進(jìn)行第3次提問時(shí),
2.梁段施工的預(yù)拋高值:這是影響立模標(biāo)高的重要因素,需要將結(jié)構(gòu)的自重以及預(yù)應(yīng)力等因素考慮在 關(guān)注到“預(yù)拋高值”這個(gè)概念,內(nèi)共利用有現(xiàn)元模以及經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)筆 并在后續(xù)針對(duì)該概念進(jìn)行深入
3.混凝土的收縮徐變值:結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及變形會(huì)受到混凝士的收縮以及徐變的影響,因此立模標(biāo)高的 提問與研究。確定也會(huì)受到混凝士的收縮以及徐變的影響,通??梢酝ㄟ^有限元模擬軟件將混疑土的收縮徐交值計(jì)算出來,因此,接下來著重研究預(yù)拋高值。對(duì)AI進(jìn)行提問預(yù)拋高值是如何影響立模標(biāo)高的,得到如下結(jié)果:預(yù)拋高值對(duì)立模標(biāo)高的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:預(yù)拋高值的定義和作用:預(yù)拋高值是在橋梁施工過程中,為了抵...... 學(xué)生并未在知網(wǎng)上找到“預(yù)拋高通過知網(wǎng): 值”與作業(yè)主題立模標(biāo)高的相關(guān)文獻(xiàn)。其原因是AI所提的“預(yù)拋知網(wǎng)能查到關(guān)于預(yù)拋高值對(duì)立模標(biāo)高的影響寥寥無幾,下面篩選了 高值”概念有誤,正確的專業(yè)提個(gè)相關(guān)度最高的。 法為“預(yù)拱度”。
(二)AI在培養(yǎng)批判性思維方面具有兩面性
盡管明確要求學(xué)生主動(dòng)查找AI回答中存在的問題,但并非所有學(xué)生都能發(fā)現(xiàn)問題。要找出AI回答的不妥之處,不僅要求學(xué)生對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)有一定深度的了解,還需要學(xué)生能夠主動(dòng)思考AI回復(fù)內(nèi)容的邏輯性和嚴(yán)密性。能夠在作業(yè)中提出AI描述存在問題的學(xué)生,都完成了大量的文獻(xiàn)查閱并進(jìn)行了詳細(xì)分析。第五次作業(yè)要求學(xué)生探究連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工立模標(biāo)高的影響因素,并就某一個(gè)因素深入研究。在優(yōu)秀作業(yè)案例中,學(xué)生通過對(duì)AI的初步提問,了解到影響因素包括結(jié)構(gòu)自重、預(yù)應(yīng)力、收縮徐變、溫度等,并就溫度的影響機(jī)制進(jìn)一步向AI深入提問,隨后學(xué)生通過查閱大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)了AI回答中的不妥之處。盡管學(xué)生的分析闡述仍存在一些細(xì)微缺陷,但其在大量文獻(xiàn)查閱和對(duì)比思考過程中所達(dá)到的深度值得肯定。在整個(gè)過程中,學(xué)生實(shí)現(xiàn)了“提問AI,初步了解一思考并深人提問一論著查詢驗(yàn)證—對(duì)比分析,形成自己觀點(diǎn)\"的邏輯閉環(huán)訓(xùn)練,學(xué)生的批判性思維、文獻(xiàn)查閱與分析能力得到了顯著提升,如圖4所示。這項(xiàng)任務(wù)兼具挑戰(zhàn)性與高階性,能夠有效促進(jìn)學(xué)生的知識(shí)掌握與思維深化。同樣以第五次作業(yè)為例,個(gè)別學(xué)生為應(yīng)付作業(yè),直接復(fù)制AI的回答作為自己的分析,且復(fù)制內(nèi)容與主題毫不相關(guān),如圖5所示。這種行為不僅無法鍛煉學(xué)生的分析判斷能力,而且可能使學(xué)生養(yǎng)成懶惰、不思考的習(xí)慣,不利于學(xué)生的成長(zhǎng)。
學(xué)生對(duì)AI的初步提問 就“溫度”影響對(duì)AI深入提問、人工智能 T (二)溫度變化對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工立模標(biāo)高的影響1 1.熱脹冷縮效應(yīng)(一)連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工立模標(biāo)高的影響因素有哪些溫度變化會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮,這是溫度變化對(duì)橋梁施工1.結(jié)構(gòu)自重:. 結(jié)構(gòu)自重是立模標(biāo)高計(jì)算中的一個(gè)重要參數(shù),包括掛籃、混凝 線形的直接影響。由于混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì),在溫度升高時(shí),
1 ...... i橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)膨脹;在溫度降低時(shí),橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)收縮。這種熱脹冷縮效4.溫度變化: 應(yīng)會(huì)導(dǎo)致橋梁的標(biāo)高發(fā)生變化,從而影響立模標(biāo)高的準(zhǔn)確性。 二=. 溫度變化會(huì)引起橋梁的熱脹冷縮,從而影響立模標(biāo)高。 1 1 1 2.溫度梯度引起的變形 =1...... 1. 在施工過程中,需要密切關(guān)注溫度變化,并采取相應(yīng)的措施進(jìn) 1 (三)環(huán)境溫度變化對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工立模標(biāo)高的影響
1 行調(diào)整。 1
= 1.熱脹冷縮效應(yīng)導(dǎo)致的標(biāo)高變化5.掛籃變形: 1 = 環(huán)境溫度的升高或降低會(huì)引起橋梁結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮。由于混凝土i學(xué)生思考和分析節(jié)選 查閱文獻(xiàn)資料
I 對(duì)比人工智能回答和查找資料發(fā)現(xiàn)了人工智能一些問題,第一 個(gè) (一)日照溫差效應(yīng)在環(huán)境溫度變化對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工立模標(biāo)高的影響中提到溫度 1 1 環(huán)境溫度變化對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的變形和內(nèi)力狀況產(chǎn)生影響。大氣環(huán)境溫度場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)為季節(jié)溫差和日照溫差。季節(jié)溫差主要梯度會(huì)導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生豎向的位移變化,但是在我查找的資料中并沒有指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平均溫度在某段時(shí)間內(nèi)的溫差,日照溫差是指橋梁結(jié)提到溫度梯度會(huì)導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生豎向的位移變化,只提到溫度梯度會(huì)使構(gòu)受到太陽照射在梁上沿著高度方向形成梯度溫度,在懸臂施工階段,主梁產(chǎn)生較大的繞度并沒有產(chǎn)生位移。第二個(gè)是對(duì)溫度梯度的介紹是主梁在季節(jié)溫差下不會(huì)產(chǎn)生豎向變形,而日照溫差會(huì)使主梁產(chǎn)生較大橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同位置的溫度差異,資料中說的是橋梁結(jié)構(gòu)受到太陽的繞度a]。照射在梁上沿著高度方向形成梯度溫度。第三個(gè)說熱脹冷縮效應(yīng)是環(huán)......境溫度變化對(duì)橋梁標(biāo)高最直接的影響。而我在我查找的資料中并沒有 [3]張飛,黃福云,王燕.考慮日照溫差效應(yīng)的連續(xù)剛構(gòu)橋懸澆施工立提及熱脹冷縮是最直接的影響,在環(huán)境溫度變化中主要提及溫度梯度 模標(biāo)高確定研究[J]。 河南理 大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)的影響。 版).2020.39(4):147-154
不合格作業(yè)案例AI和文獻(xiàn)對(duì)比分析:AI能夠在瞬間處理海量數(shù)據(jù),快速響應(yīng)用戶的查詢需求。極大地節(jié)省了信息檢索時(shí)間。文獻(xiàn)需要人工在圖書館或數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行篩選查閱,這個(gè)過程可能耗費(fèi)數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天。AI雖然基于大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練,但有時(shí)可能會(huì)生成錯(cuò)誤或誤導(dǎo)性信息,尤其是在面對(duì)復(fù)雜、模糊或?qū)I(yè)性極強(qiáng)的問題時(shí)。文獻(xiàn)經(jīng)過嚴(yán)格的審核、編輯和同行評(píng)議流程,尤其是學(xué)術(shù)文獻(xiàn),在準(zhǔn)確性和可靠性方面有較高的保障。例如,在科學(xué)研究領(lǐng)域,發(fā)表在知名期刊上的論文需經(jīng)過多輪專家審查,以確保研究方法科學(xué)、數(shù)據(jù)可靠、結(jié)論合理。教師評(píng)價(jià):作業(yè)探究的主題是連續(xù)剛構(gòu)橋懸臂施工立模標(biāo)高的影響因素,但學(xué)生的分析內(nèi)容完全偏題,且存在明顯的AI生成特點(diǎn),不符合一名大三學(xué)生的書寫風(fēng)格。
AI在培養(yǎng)學(xué)生批判性思維方面既提供了挑戰(zhàn),又帶來了風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)需要通過正向激勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生合理利用AI,將其作為工具促進(jìn)深度思考和能力提升,而非成為思考的替代品。例如在課堂上直接表揚(yáng)和展示優(yōu)秀學(xué)生作業(yè),形成榜樣效應(yīng)。另外就是針對(duì)不認(rèn)真完成作業(yè)的學(xué)生單獨(dú)約談,要求重做作業(yè),給予一定的外部壓力來規(guī)范其行為。根據(jù)五次教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),教師的正確引導(dǎo)對(duì)實(shí)現(xiàn)AI在教學(xué)中的積極價(jià)值非常重要。
(三)AI的回答缺乏理論和數(shù)據(jù)支撐,而論文和著作查詢可有效彌補(bǔ)這一缺陷
AI的回答本質(zhì)上是對(duì)大量已有信息的整合和總結(jié),雖然在表面上可以給出較為全面的解釋,但在深層次的邏輯推導(dǎo)、理論驗(yàn)證和數(shù)據(jù)論據(jù)方面存在明顯不足。相比之下,論文和著作更具科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性,通過系統(tǒng)的理論分析和工程案例驗(yàn)證,能夠清晰地揭示各因素之間的定量關(guān)系,并提供具體的計(jì)算公式和參數(shù)范圍,有助于學(xué)生深人理解問題的本質(zhì)。因此,學(xué)生在使用AI時(shí),需要結(jié)合專業(yè)文獻(xiàn)進(jìn)行深入分析,真正理解問題的理論背景和應(yīng)用邏輯。
綜上所述,AI有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)概念的理解,發(fā)展學(xué)生的批判性思維。然而,由于學(xué)生的態(tài)度和使用方式不同,AI也可能產(chǎn)生負(fù)面影響。為了實(shí)現(xiàn)AI的教學(xué)價(jià)值,可使用“ AI+ 論著查詢\"的模式,即教師需要精準(zhǔn)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合文獻(xiàn)深入思考,科學(xué)、高效地使用AI。
四、學(xué)生評(píng)價(jià)
為更進(jìn)一步了解“ AI+ 論著查詢\"模式的效果,在學(xué)期初和學(xué)期末分別對(duì)學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)研和訪談,調(diào)研內(nèi)容包括學(xué)生對(duì)AI的了解程度、使用情況、收獲、建議和主觀感受等。
(一)學(xué)生使用情況
通過在土木工程施工作業(yè)中采用“ AI+ 論著查詢\"模式,學(xué)生對(duì)AI的認(rèn)知程度明顯增加。學(xué)期初,有 8% 的學(xué)生完全不了解AI, 36% 的學(xué)生對(duì)AI略有了解;學(xué)期末,已經(jīng)沒有學(xué)生對(duì)AI完全不了解,如圖6所示。同時(shí),學(xué)生使用AI的頻率也發(fā)生明顯變化。學(xué)期初,有 14% 的學(xué)生完全沒有使用過AI, 25% 的學(xué)生曾經(jīng)使用過幾次;學(xué)期末,已經(jīng)沒有完全沒使用或使用幾次AI的學(xué)生,學(xué)生開始偶爾使用AI,甚至有的學(xué)生會(huì)頻繁使用AI,如圖7所示。
(二)正向評(píng)價(jià)
學(xué)生普遍認(rèn)為AI可以幫助其理解土木工程施工的課程內(nèi)容。學(xué)期初,僅有 6% 的學(xué)生認(rèn)為AI對(duì)其理解課程非常有幫助,有 47% 的學(xué)生認(rèn)為AI較為有幫助,而有 41.6% 的學(xué)生認(rèn)為AI只有一般幫助;學(xué)期末,有 29% 的學(xué)生認(rèn)為AI非常有幫助,有 57% 的學(xué)生認(rèn)為AI較為有幫助,如圖8所示。在對(duì)AI功能的認(rèn)知方面,認(rèn)為AI有助于理解概念的學(xué)生比例從 53% 提升至 71% ,認(rèn)為AI能輔助信息檢索的學(xué)生比例也增加了 10% ,如圖9所示。學(xué)生的常用學(xué)習(xí)方法和工具也發(fā)生了變化,使用AI的比例從 47% 提升至 83% ,結(jié)合學(xué)術(shù)論文和研究報(bào)告進(jìn)行學(xué)習(xí)的比例從 19% 提升至 40% ,如圖10所示。
基于問卷調(diào)研收集的學(xué)生AI使用反饋,正向評(píng)價(jià)歸類整理如下。(1)大部分學(xué)生認(rèn)為AI能夠幫助其提升學(xué)習(xí)效率。AI能夠更加快速、全面地提供信息,并且通過反復(fù)問答幫助學(xué)生理解概念。(2)部分學(xué)生提到AI能夠提供思路,梳理要點(diǎn)。當(dāng)學(xué)生面對(duì)作業(yè)題目毫無頭緒時(shí),AI能夠提供框架性內(nèi)容,從而啟發(fā)學(xué)生思考,形成解題思路。(3)個(gè)別學(xué)生認(rèn)為使用AI能夠培養(yǎng)其批判性思維。AI提供的內(nèi)容并非全部正確,因此需要進(jìn)一步查閱文獻(xiàn)加以驗(yàn)證,在此過程中鍛煉了學(xué)生的自主思考能力和批判性思維。(4)個(gè)別學(xué)生認(rèn)為AI有助于提升書面表達(dá)能力和寫作技巧。(5)個(gè)別學(xué)生將AI的應(yīng)用遷移到了其他課程,例如借助AI解決結(jié)構(gòu)力學(xué)問題,完成項(xiàng)目策劃作業(yè)和建筑方案設(shè)計(jì)等。
(三)負(fù)向評(píng)價(jià)
5 AI+ 論著查詢”的教學(xué)應(yīng)用并非全為正面效應(yīng),認(rèn)為AI有助于培養(yǎng)邏輯思維能力的學(xué)生比例從 47% 下降至 34% ,如圖9所示。通過對(duì)學(xué)生的訪談了解到,這是因?yàn)锳I能夠幫助學(xué)生完成許多文字性內(nèi)容,并能夠給出直接答案和相應(yīng)敘述,所以學(xué)生懶于思考,反而不利于培養(yǎng)邏輯思維能力。
而在常用學(xué)習(xí)方法和工具的變化上,采用討論小組或者學(xué)習(xí)伙伴方式的學(xué)生比例明顯下降,從 56% 下降至 26% ,將上課聽作為主要學(xué)習(xí)途徑的學(xué)生比例也從 89% 下降至 71% ,如圖10所示。這主要是由于學(xué)生認(rèn)為通過與AI的對(duì)話,能夠更加高效和直接地獲得信息,并且能夠更有針對(duì)性地解決自身存在的問題和知識(shí)盲區(qū)。
此外,在學(xué)生反饋的問題中,最為突出的是AI問答的準(zhǔn)確性較低。學(xué)生認(rèn)為在涉及土木工程施工的專業(yè)性問題時(shí),AI的回答常常存在錯(cuò)誤、邏輯不通的情況,這給他們學(xué)習(xí)新的概念和內(nèi)容帶來困擾。同時(shí),AI的回答內(nèi)容寬泛且重復(fù),缺乏深度,使得學(xué)生需要耗費(fèi)大量時(shí)間篩選有效信息。盡管學(xué)生可通過反復(fù)追問解決回答深度不足的問題,但AI的回復(fù)始終缺乏數(shù)據(jù)和理論支撐,仍需查閱專業(yè)論著加以驗(yàn)證。
五、結(jié)語
本研究基于土木工程施工課程的教學(xué)實(shí)踐,探索并提出\"AI+論著查詢\"模式。研究結(jié)果表明,該模式在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、概念理解能力,以及啟發(fā)學(xué)生思維等方面具有重要作用。通過AI,學(xué)生可以快速獲取信息并鎖定問題答案,加深對(duì)復(fù)雜案例的理解,強(qiáng)化自主學(xué)習(xí)能力。然而,在土木工程施工領(lǐng)域,AI對(duì)專業(yè)概念的描述仍存在一定的不準(zhǔn)確性,因此學(xué)生需借助論著查詢驗(yàn)證AI生成的信息。
值得注意的是,“ AI+ 論著查詢\"模式在提升教學(xué)質(zhì)量的同時(shí),也可能加劇學(xué)生學(xué)業(yè)表現(xiàn)的兩極分化。在五次作業(yè)中,主動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)生能夠熟練運(yùn)用AI,并通過反復(fù)提問AI、論著查閱來驗(yàn)證和優(yōu)化答案,其批判性思維、文獻(xiàn)檢索與資料分析能力均顯著提升,但部分學(xué)生則傾向于直接復(fù)制AI內(nèi)容,缺乏深人思考和對(duì)比分析,最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)成效不佳。這種差異印證了Toyama[17的觀點(diǎn),“任何資源或工具的有效性都受到個(gè)人現(xiàn)有知識(shí)和背景的限制。\"因此,AI的使用仍然需要教師的有效引導(dǎo)和支持。教師不僅需要引導(dǎo)學(xué)生辯證看待AI信息,強(qiáng)化批判性思維,還應(yīng)對(duì)學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足的學(xué)生采取激勵(lì)措施,避免其陷入依賴AI、缺乏思考的困境。此外,“ AI+ 論著查詢\"模式不僅適用于土木工程施工課程,還可推廣至其他工科課程,以進(jìn)一步探索工程教育的AI應(yīng)用思路。
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Application of the AI + literature query model in civil engineering construction teaching
DUAN Xi,LI Xun,LU Daiyue
(School of Architectural Engineering, Neijiang Normal University, Neijiang 641112, P. R. China)
Abstract: The rapid development of AI has driven the innovation of teaching concepts and methods.This paper focuseson the application of AI in the teaching of civil engineering construction within the civil engineering discipline. Students are required to use an AI + literature query model to complete assignments as part of the course.Through five progressive assignments,classroom guidance,and the collection of student feedback,it is found that the AI + literature query model can enhance students’learning eficiency, strengthen their conceptual understanding,and alter their learning methodsand habits.AI demonstrates limitations in professional terminologyaccuracy and logical rigor,which must becomplemented by literature query and teacher guidance.In addition,diferences in students’learning initiative and comprehension ability affect the operation efect of the model.Comprehensive teaching results show that under the targeted guidance of teachers, this model can effectively improve the teaching quality.
Key words: AI; engineering education; teaching model innovation; civil engineering construction; critical thinking
(責(zé)任編輯代小進(jìn))