基于ChatGPT的人机协同模式实践——以《商务智能》课程为例

文 ｜武汉纺织大学管理学院 万欣、中国科学院大学工程科学院 徐栋

本文旨在探讨ChatGPT作为智能学习工具在教学中的应用，以提供多样化的学习方式和个性化的学习支持。在商务智能课程教学中，学生通过与ChatGPT的交互获得根据个体需求定制的学习资源和支持，从而促进知识的理解和应用。通过结合项目式学习和人机协同学习，学生能够获得更加优质的学习体验和实践，进而提高学习效果。ChatGPT作为一种智能学习工具为教学改革提供了新的可能性。本研究将为智能化教学在教育领域的应用提供有益的启示和借鉴。

一、ChatGPT简介

ChatGPT是一种基于大型语言模型的生成式人工智能，通过对海量语言数据的学习，能够具备深入的语言理解和组合创新能力。ChatGPT的基础架构和技术主要建立在Transformer模型的基础上。Transformer是一种创新的神经网络架构，广泛应用于自然语言处理任务中。它采用了自注意力机制来处理文本序列，具有处理长距离依赖和并行化计算的优势。ChatGPT通过利用Transformer模型的强大能力，实现了对人类语言的理解和生成。自注意力机制是Transformer模型的核心组成部分，它允许模型在处理输入序列时，能够自动地为每个输入位置分配不同的注意力权重，从而更好地捕捉输入序列中不同位置之间的关系。通过自注意力机制，ChatGPT能够对输入序列中的每个单词或子词进行建模，并考虑它们与其他单词之间的关联。这种注意力机制使得ChatGPT能够在生成回复时更好地理解上下文，并生成更准确和连贯的文本。

ChatGPT通过对大量数据进行训练来建立其语言模型。这些数据包括书籍、新闻文章、网页内容以及其他来源的文本数据。通过处理这些数据，ChatGPT学习到了丰富的语言知识和模式，并建立起一个巨大的单词共生关联网络图。这个网络图包含了单词之间的关联和相互作用，使得ChatGPT在生成文本时能够更好地预测下一个单词或短语。在生成文本时，ChatGPT使用一种称为“采样”的策略来决定生成的下一个单词。采样策略基于概率分布，根据每个单词的概率分布来选择下一个单词。这种策略允许ChatGPT在生成文本时具有一定的随机性和多样性，使得每次生成的结果可能会略有不同。但是这种随机性有时可以使得ChatGPT的回复更加富有创造力，但也可能导致生成的结果不够准确或连贯。尽管ChatGPT在生成文本时会有“妄想”、“偏见”等问题，但是它在教育领域中仍然具有巨大的应用潜力。

在当前高等教育背景下，将ChatGPT等人工智能生成式对话技术应用于教学改革具有重要意义。AIGC技术能赋能教师实现个性化教学，为学生提供多样化、互动式学习体验，激发学生兴趣和学习动力，并促进学生高阶能力和综合素养的培养。ChatGPT作为AIGC技术的一种代表，在教学中展现出巨大的潜力。教师可以利用ChatGPT协同设计具有挑战性的任务，培养学生的批判性思维、创新思维和问题解决能力。此外，通过跨学科设计和智能推荐教学资源，ChatGPT辅助教学可以有针对性地培育学生的综合素养。因此，ChatGPT在教学中的应用为高等教育提供了一种有效的方式，能促进学生的高阶能力发展和综合素养提升。

二、拼图项目式教学设计

商务智能（Business Intelligence，BI）是一套理论、方法和应用，通过它们可以快速地发现海量数据中隐含的各种知识，有效地解决企业面临的管理和决策问题，支持企业的战略实施。课程包括数据的收集、处理和管理、数据仓库、数据可视化、Python数据分析、描述性分析、机器学习等内容，主要培养学生独立自主的学习、探究、归纳、总结和综合分析的能力；培养数字时代所需的数据思维、模型思维和算法思维等知识素养。建构主义学习理论认为学习是学生建构知识的过程。即学生根据自己的经验背景，对外部信息进行选择、加工和处理，生成自己的理解。教学材料的质量、组织和呈现方式直接影响学生的知识建构。为了加强学生知数据、懂数据、用数据、解决问题即模型思维等数据素养的培养满足现代社会需求，我们对传统的课程内容进行了补充融入人工智能、大数据分析及在经管领域的综合应用等内容，彰显学科交差融合特色。教学内容以学习内容和项目内容层层递进为特色，通过4个典型的管理领域项目锻炼学生的大数据处理、分析和挖掘以及实际应用能力。教学实施过程中突出“逐层递进，由浅入深”，推行“自主+合作学习”的混合式教学，借助信息技术将课堂变为数字化“体验馆”“实验场”，支持在实验、操作、对话中进行个性化开放性探究，使学生在知识产生和应用的情境中学习，不断激活具体经验而达成深度理解，建立学科知识体系和复杂认知结构。教学内容做到“一补、二驱动、三要素”。“一补”是指在教学中与时俱进，补充商务智能的研究性、前沿性内容，通过各种方式及时把学科最新发展成果和教改教研成果引入教学；“二驱动”是指在教学内容中将大数据时代下的数据驱动与理论驱动相结合；“三要素”是指突出“数据、人、情景”。通过线上线下增加综合性和探索性实践性教学课时，有效培养学生的实践能力和创新能力，挖掘学生解决问题的潜力和能力。

另一方面，传统的商务智能课程教学模式中存在一些问题，比如学生的兴趣和主动性不高、知识的更新和迭代较快、实践机会较少等。为了解决这些问题，我们在教学实践中进行了拼图式教学设计并且取得了良好的效果。“以项目为载体，知识与能力并重”的拼图（Jigsaw）项目式教学模式基于BOPPPS模型，所有知识模块纵向拼图完整阐述了商务智能的基础理论与知识，横向拼图又可以单独呈现每个独立的案例故事，为培养学生解决复杂工程问题的能力提供新途径，如图1。

图1 拼图项目式教学设计

商务智能课程教学实施以拼图项目式教学为主线，充分设计课前导学、课中学习、课后拓展三个环节的教学活动，从而形成完整的教学流程。

拼图项目式教学方法是一种以项目为核心的教学方法，旨在培养学生解决实际问题的能力。然而，该方法可能受到学生能力的限制，导致无法按预期进行。为应对这一问题，我们提出了敏捷式的学习推进策略。该策略通过快速试错和迭代的方式，先落地实施项目，然后在实践中进行改进。同时，及时调整理论、方法和功能，以适应学生的实际需求。在教学过程中，教师起到引导和参与的角色，提供指导和支持，帮助学生克服困难，同时，学生通过与ChatGPT的人机协同，促进项目的顺利进行，以提高教学效果，促进学生能力的发展。

三、人机协同学习模式实践

高意识学习是学习者有意识地运用元认知能力的学习方式，促进深入、有意义的学习。同时，技能本位教育强调培养适应未来社会需求的人才，而智慧教育则将高意识层面下的技能、道德、知识、智能等要素进行整合，以实现教育教学的智慧化。人机协同的学习模式是指通过人工智能技术，将学习者与计算机之间进行有效的互动，提高学习效果和学习体验。在数字化转型中，AIGC技术的出现为高等教育带来了新的机遇和挑战。ChatGPT作为一种人工智能模型，具备强大的自然语言处理能力，能够模拟人类的自然语言交互，为人机协同的学习提供了良好的技术支持。高意识学习和人机协同将为高等教育的范式创新和学生的批判性思考提供支持。

ChatGPT的生成能力和个性化服务为教学和辅助工具的智能化提供了新的可能性。通过将ChatGPT应用于智能辅导、教学助手和教学材料生成等方面，可以为教师和学生提供更智能化、个性化的教育支持，从而提升教学体验和学习效果。在课前知识点梳理、课中的课堂互动、课后的结课项目作业、生生互评作业批改等教学过程中尝试使用ChatGPT等对话式AI，结合项目式学习和协调学习，来提供更加智能化和个性化的教学服务和学习支持，为学生提供更好的学习体验和实践，实现以学生为中心的培养模式。

（一） ChatGPT在课前知识点梳理中的应用

在商务智能课程中，课前知识点梳理是学生学习的重要环节，它可以帮助学生快速掌握相关知识点和概念。我们可以通过ChatGPT，对知识点进行自动化的梳理和整理，并提供相应的解答和支持。例如，学生可以通过对话式界面输入“商务智能中的数据挖掘有哪些方法”，ChatGPT可以自动将相关的知识点和方法进行提取和分类，并提供相应的回答和解释，如图2。

图2 知识点梳理

（二）ChatGPT在课中课堂互动中的应用

在课堂互动中，学生会遇到各种问题和难点，需要及时得到解答和支持。我们可以通过ChatGPT，对学生的问题进行自动化的解答和支持。例如，学生可以通过对话式界面输入“商务智能中的关联规则有哪些应用场景”，ChatGPT可以自动将相关的知识点和应用场景进行提取和分类，并提供相应的回答和解释，如图3。

图3 课中互动1

例如，对应我们在第六章机器学习中的讲课提到的泰坦尼克生存决策树案例代码如何实现，ChatGPT会给出具体的代码，如图4。

图4 课中互动2

（三） ChatGPT在课后结课项目作业中的应用

在结课项目作业中，可以首先让ChatGPT为我们草拟一份报告提纲，理顺思路，如图5。

图5 拟提纲

（四） ChatGPT在作业批改中的应用

在结课项目实现过程中，学生会遇到各种编程代码问题和错误，需要及时得到解答和支持。我们可以通过ChatGPT，对这些问题进行自动化的解答和支持。例如，在代码运行后发现不能正确显示汉字，ChatGPT可以帮助大家找出问题并给出解决方案。

作业批改是教学中的重要环节，其可以帮助了解学生理解和掌握相关知识点和概念的情况。“生生互评”阶段可以通过ChatGPT技术，对大家的作业进行自动化的批改和评价。例如，学生可以通过对话式界面上传作业，ChatGPT可以自动对作业进行分析和评价，并提供相应的评价和建议，可以帮助大家进一步分析和理解相关内容和概念，更好掌握相关知识。

除了在课前知识点梳理、课堂互动和作业批改等方面的应用，ChatGPT还可以在考试辅导、远程教育、自主学习等许多教学场景中发挥作用。

我们在一个学期的时间里，通过采用基于ChatGPT的人机协同模式进行学习和教学实践，取得了显著的教学成果。在信管电商专业本科三年级下学期，学生总人数为61人，无论其文科还是理科背景，所有学生在商务智能结课项目都取得了优秀的成绩，达到了100%的优良率。

四、讨论与结论

尽管ChatGPT在教育领域中具有潜力，但也存在一些挑战和局限性需要解决。首先，ChatGPT存在过度依赖训练数据的问题。由于ChatGPT是通过对海量语言数据进行学习而得到的，它的回答和生成内容往往受到训练数据的限制。这可能导致在面对新领域或新问题时，ChatGPT的回答不够准确或全面。其次，ChatGPT的逻辑推理能力相对较弱。尽管它可以生成流畅的文本回复，但在处理复杂的逻辑推理或推断问题时，可能存在一定的困难。第三，ChatGPT对于新场景的处理能力也有限，需要进一步的改进和优化。此外，ChatGPT还存在一些其他的局限性。例如，它可能受到数据偏见的影响，因为训练数据中可能存在性别、种族、文化等方面的偏见，从而导致生成的回答带有偏见或不公平的倾向。另外，ChatGPT在生成文本时可能会产生不准确或不合理的回答，这可能会对学生的学习产生负面影响。同时，智能化教育也引发了学术伦理问题，例如学生过度依赖ChatGPT编写论文可能涉及学术诚信问题，丧失自主思考能力。

因此，在教育场景中使用ChatGPT时，一方面，需要建立丰富和专业化的教育数据集，以提高ChatGPT在教育领域的知识覆盖范围。另一方面，应该探索如何引入逻辑推理和推理能力的训练任务，并将其融入ChatGPT的架构和训练过程中，以提升其在逻辑推理方面的能力。同时，还可以考虑建立不断丰富的个性化领域专业知识库，使ChatGPT能够在面对新场景和新问题时进行适应和学习。同时，建立人工智能与人类专业知识的协作模式，提供更可靠和负责任的教育支持。教育界需要坚持以人为本的教育观念，摆脱重复、模式化和标准化的学习方式，注重个体差异，培养学生自主学习和创新思维能力。学生和教师应掌握计算思维、创造性思维和批判性思维，以正确评估和有效使用智能化产品。制定完备的道德准则规范智能应用是教育工作者的责任，培养学生注重自身思考和创造力，将ChatGPT提供的信息融入个人的知识体系中，并谨慎使用，遵守学术规范，确保学术成果真实、独立且有价值。

本文以商务智能课程为例，探讨了基于ChatGPT的人机协同模式在教学改革中的应用。基于ChatGPT的人机协同模式为教育教学提供了全新的思路和解决方案，有望推动教育教学向更加个性化、多样化、智能化的方向发展。未来，基于ChatGPT的人机协同模式还有很多潜力有待挖掘。例如，可以将ChatGPT技术与虚拟现实、增强现实等技术相结合，为学生提供更加沉浸式的学习体验；还可以将ChatGPT技术与区块链等技术相结合，为学生提供更加安全、可信的学习环境。

随着人工智能技术的不断发展，我们有理由相信，在不久的将来，基于ChatGPT的人机协同的学习模式将在教育教学领域发挥越来越重要的作用，为教育改革带来更多的可能性和机遇，推动教育教学向更加智能化、创新化、全面化的方向迈进。