ChatGPT在医学分子生物学教学中的应用

单 琳,王文娟,刘舒萌

(首都医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系, 北京 100069)

于2022年11月底问世的ChatGPT(Chat generative pre-trained transformer),是一款基于自然语言处理技术的大型语言模型,通过对海量文本数据的训练,能够生成人类可读的高质量文本,模拟人类的语言交流的机器人工具[1]。在日常教学过程中,无论是在课程设计、协助备课,还是教学资源整合上,ChatGPT都是一款很有借鉴意义的辅助工具;它也给学生的日常理解和个性化学习过程带来了全新的学习体验。ChatGPT虽然在为教师和学生带来的新的教学体验和学习方式中体现出绝对优势,但其潜在的负面影响也让我们如临大敌[2]。例如,一些学生在日常学习中对于ChatGPT的过度依赖,导致完全借助于其完成课后作业或问题讨论,最终不再思考或深入探究问题。这就起到了负面的作用和影响。

1 背景

1.1 ChatGPT在教学应用中的优势

教师的职责是传道授业解惑,教育的本质是激发学生的创新思维,培养学生解决实际问题的能力、学习能力以及团队协作能力。在教学设计中,教师将自己的实际想法与ChatGPT的课程构思结合起来,搭配项目合作、小组讨论等模式,鼓励学生对知识进行自我理解和消化,进而在不断探索中,激发自身的学习兴趣,生成高质量的教育内容;同时也培养了学生学习的积极性、主动性,感受学习的乐趣和魅力;另一方面,传统的课堂教学给予学生较多的限制,一些问题的答疑解惑需要等待教师的指导和帮助,这就要受限于课程安排和授课时间等因素。而ChatGPT可以随时、自由地选择话题与其进行对话从而便于提高他们的学习效率,更好地满足个性化学习需求。此外,教材的编辑和出版需要一定的时间,尤其是医学分子生物学,学科研究技术飞速发展。以高通量测序为例,对标本测序的分析手段已然从二代全面测序飞速进展到三代单细胞组学,这致使学生可能无法通过书本及时了解科研前沿信息,导致信息滞后,不能与时俱进。而ChatGPT可以有效帮助解决这一问题。总之,ChatGPT在教学中的使用,是时代信息化、科技化带来的结果。对于人工智能的合理运用将是实现教育时代化、信息化、数字化强有力的助推剂。

1.2 ChatGPT在教学应用中的弊端和挑战

当下是信息爆炸的时代,人工智能若使用不当,必然引起反噬。如果教师过度依赖ChatGPT的使用,在课堂上的引导和主导作用被弱化,教育事业将无法依靠人类进一步发展和实现改革创新。如果学生过度依赖ChatGPT,习惯于直接利用ChatGPT给出的答案,那么无论是他们的动手能力,还是思考能力、创新能力都将变弱,认知水平和创造力无法提高,尤其是对于需要到一线工作的医学生,他们的未来该将何去何从?此外,ChatGPT缺少情感认知和道德考量。ChatGPT虽然可以提高我们获取信息的速度和效率,但却无法替代人与人之间的交流、沟通以及团队协作能力。ChatGPT只能按照使用者的语言表述进行信息加工,了解使用者语言的表面含义,因此可能生成不合理且存在偏差的回答。在现实生活中,当学生在面对各种挑战和压力时需要有抗击打能力和判断力时,ChatGPT不再能提供足够的心理支持和情感慰藉。因此,充分发挥教师的引导性,将ChatGPT与人类智慧相结合,平衡教师-学生-ChatGPT之间的关系,是我们在教育教学过程中需要探讨和解决的问题。

2 研究对象和结果

我们选取2021级基础医学班学生作为研究对象,开展随机问卷调查,探究学生对ChatGPT的熟悉程度、使用程度、使用方面及使用感想。

根据统计结果:22.86%的学生对ChatGPT非常熟悉;74.29%的学生听说过或接触过ChatGPT,另外有2.85%的学生从未听过ChatGPT。这一结果反映出ChatGPT等人工智能已经渗入大学校园,且有接近1/4的学生展现出浓厚的兴趣。通过对ChatGPT的使用频率进行调查,结果显示,11.43%的学生对其使用频率非常高;37.14%的学生对ChatGPT的使用频率处于中等水平,另有超过一半的学生在日常生活学习中并不使用ChatGPT。该结果表明,约有一半的学生成为ChatGPT产品的参与者,这可能与其本身所提供的个性化的回应和适应性的学习反馈,从而提高学生的参与度和积极性有关。ChatGPT以其1对1和自然化语言处理的沟通方式获得了使用者的高度评价。我们在对学生使用ChatGPT后是否对学习有帮助进行了调查。结果显示:82.86%的学生认为ChatGPT有助于提高他们的学习效率以及对知识的摄取程度,其中14.29%的学生认为非常有帮助并给予了高度肯定;另有17.14%的学生则持相反观点,他们认为ChatGPT对其生活和学习并没有帮助。

基于ChatGPT所涉猎的广泛内容,我们调查了医学生在日常学习中对ChatGPT的使用方面。结果显示,多数学生在文献翻译、知识问答、思路拓展等方面会借助ChatGPT;但令人担忧的是,约30%的学生会用ChatGPT进行论文撰写及完成作业等情况。这一结果提示,ChatGPT在为生活、学习提供便利的同时,也可能会影响到学生创造性思维、发散性思维能力的培养,我们应在借助ChatGPT帮助学生理解知识、扩大知识视野的前提下,提高自己的动手能力、思考能力和解决实际问题的能力。

学生对知识点疑问的提出往往是在课后复习的时候,ChatGPT的知识共享不局限于时间、地点和命题。因此,我们对学生在ChatGPT是否可以帮助他们答疑解惑方面进行了统计。结果显示,68.57%的学生持一致的看法,尤其是对于医学生,分子生物学中的概念是相对抽象的,只是根据课堂上教师的讲解,并不能让学生有一个精确到位的理解。通过ChatGPT相对语言化的解释,有些知识点或定义就变得相对轻松易懂,这不仅提高了学生在课后复习的效率,还能增加他们对知识点的理解和把握。

我们在对学生群体进行了他们对使用ChatGPT利弊的看法调查。结果显示,71.43%的学生认为ChatGPT的利大于弊,8.57%的学生持相反态度,还有20%的学生认为ChatGPT的利弊无法判断。

随后,我们对该班学生医学分子生物学学科的期末考试进行了分析追踪。结果显示,75%频繁使用ChatGPT学生的期末考试成绩大于80分;使用频率一般的学生中,大于80分学生的比例为30.77%;而未使用ChatGPT学生的期末考试成绩中,仅有17%的学生高于80分。这一结果提示我们,对于本次的调查对象群体而言,熟悉并经常使用ChatGPT的学生期末考试成绩优异,当然这也与他们本身的学习能力和保持对新鲜事物的好奇感有关。

3 讨论

分子生物学作为一门基础医学学科,研究对象是微观的、抽象的[3,4]。根据以往教学经验来看,针对大学二年级各个专业医学新生来说,用传统方法进行学习毫无疑问有一定困难。对于教师而言,虽然在教学工作的同时,自身亦处于科研一线,对分子生物学国内、国际等前沿进展有充足的了解和把握,但限于各个学生对学科基本知识掌握的情况、学习背景和学习能力水平参差,授课过程中仍要坚持以教学大纲为指导,加之各个章节课时数量的限制等,很难在课堂实现对前沿进展的充分扩展。而ChatGPT的发明和兴起为解决这一教学难题提供了很好的解决手段,尤其是针对各个学生不同的状态。因此,合理、充分地应用ChatGPT可以更精准地满足每个人的学习要求。

相较之前的在线学习资源,由于ChatGPT可以直接进行1对1对话,学生可以更有针对性了解自己感兴趣的相关知识点、背景或知识盲点,从而更加有效地开展自主学习,提高学习兴趣、满足学习需求,最终提高学习动力和效果[5]。现代教育更主张激发学生的主观能动性和创造性思维。从这个角度出发,ChatGPT机器人相较于其他人工智能软件,确实可以更好地为我们服务,让医学生从学生时代就走在世界科技、医疗的前端。

然而智能软件是把双刃剑,ChatGPT在为医学生提供便利、提高学习效率的同时,也可能引发一些与教育本质相违背的现象或影响。根据我们的问卷调查结果,比例虽不高,但却存在直接用ChatGPT完成作业、撰写论文现象。这值得引起教育工作者的注意。长此以往,不仅学生的学习能力会下降,主观能动性和创新性也得不到拓展,同时还会产生大量的欺诈、作弊、抄袭等恶劣行径,将给教育系统乃至祖国教育事业的未来发展和伟大复兴带来了巨大的安全隐患[6]。因此,教师必须正确引导学生接触新工具,批评、审视并驾驭它们,要让他们坚持以自我学习、思考为主,坚信机器人再智能,也是科学的产物,不应该也不可能完全替代人类主体[7]。尤其是医学生,要树立对职业的崇尚和敬畏,清晰明确医学职业在社会中的定位,肩负着救死扶伤的神圣使命,必须尽快掌握自我认知、道德意识、批判性思维、创造性解决问题的能力等。ChatGPT的不当使用也可能会有一系列潜在的风险因素和问题,尚需要探讨[8],包括可能会带来学术不端、与现有的教育体系和规则形成冲击等。如何解决这些问题,让ChatGPT更好地提高学生学习兴趣、教师授课的效率,更好地服务于教育工作,教师应着手于整体规划,实施于因地制宜,并注意扬长避短,将对提高我校教育水平、乃至实现教育改革的腾飞具有深远的意义。

面对AI的挑战,我们不用过度担忧或抵制,积极寻找机遇,通过优化相处模式,提高学生的主观能动性、创造性、适应性,解决问题的能力和团队协作能力,以适应未来的社会和工作环境。每个人都将成为终身学习者。目前,AI在教学领域的应用,还处于探索阶段,ChatGPT的发展前景并不能以其卓越的技术功能而动摇或改变人类是教育的主导者这一本质,其发展取决于社会的选择以及对其功能、价值、风险的评估。因此,我们应该给予ChatGPT客观的定位和评价。如何合理、有效地应用ChatGPT,仍是值得我们持续关注的问题。后期我们仍会持续追踪经常使用ChatGPT学生的主观能动性、创造性、适应性、解决问题的能力和团队协作能力。