發行編號：HB20240809C    日期：2024年08月09日   作者：吳權威Power Wu  

電腦輔助教學(Computer Assisted Instruction，簡稱CAI) 的研究與發展，已經歷經一甲子歲月，60多年之後，因為生成式AI的爆炸性發展，終於迎來契機，實現生成式AI輔助教學(Generative Artificial Intelligent Assisted Instruction，GAI)，從CAI轉型升級為GAI。

✨一、從CAI到GAI，一甲子的歲月

世界上第一套CAI系統，是美國伊利諾伊大學的柏拉圖系統(PLATO)，全球各地經歷60多年的研究與發展，終於開啟實現GAI的新里程。數十年來，教育主管部門、學術研究機構、教育企業爭相投入研發資源，集合電腦專家、教育學者、學科領域專家、第一線教學專家等，先後研發各種將整合電腦系統到教學活動中的產品、方案，以期提高教學效能和學習品質。

1999年，我們創立醍摩豆智慧教育，開始投入CAI的研究、發展與推廣。我們推出「按按按」高互動輔助教學系統(醍摩豆，1999)，並經過嚴謹教育學術實驗研究，獲得非常好的效果，也因此推廣應用普及到包括大學、中學、小學等各級學校，如圖1。
 
多年來，人工智能(Artificial Intelligent)一直是相關研究人員最重要的研發議題，例如IBM的深藍 (超級電腦)計畫，Google的AlphaGo西洋棋計畫...等。直到2022年11月30日，總部位於舊金山的OpenAI推出基於大型語言模型的ChatGPT，在短短2個月內，隔年1月ChatGPT的使用者數就超過1億人，成為增長最快的消費者應用程式。ChatGPT的爆炸式應用擴散，使得大型語言模型如雨後春筍般出現，也助燃了教育領域的生成式AI輔助教學「聖火」，紛紛投入積極研究發展能整合生成式AI的軟體、教材和學習平台。

✨二、HiTeach AI課堂輔助教學系統

根據廣義人工智能定義，除了普遍應用的生成式AI和分辨式AI，還有許多不同類型AI。只要經過教育研究，符合教學原理的，就可以嘗試應用到課堂教學中，以提升學習效能，或減輕教學負擔。以HiTeach AI為例，具有多項AI引擎輔助課堂教學，包括AI口說練習、AI文句分析、AI/GPT服務、AI蘇格拉底小數據、AI語音轉文字等，如圖2：HiTeach AI課堂輔助教學功能。
 

1.HiTeach AI口說練習功能

教師可以隨時派送口說練習任務，學生使用麥克風錄音後，由AI自動辨識評分。例如，教師請學生練習國語、英語、日語、韓語、粵語等，請學生自主錄音練習，每次練習後AI會自動評分，不滿意可以再錄音練習一次，直到滿分、滿意為止。HiTeach AI口說練習，是輔助學生自主口說練習的自動化工具，在課堂中應用口說練習功能，可以讓學生充分練習口說能力。
 

2.HiTeach AI文句分析功能

HiTeach AI文句分析功能，可以協助教師快速分類和處理句字、文章，學生端大量同步傳來各式各樣的字、詞、句，例如填充題(文字題型)、文字飛訊(討論區)，或匯入文字檔等，均可借助AI文句分析功能，加速文句的分類和教學決策，AI輔助文句分析功能和應用特點說明如圖4、圖５。
     

3.HiTeach AI/GPT服務

HiTeach 整合介接生成式AI服務，提供課中依學生反饋數據即時應用的提示指令集，或備課使用的提示指令集，例如AI自動評分、評語、出題、摘要、總結、挑選，以及自動繪製心智圖等，並可自定義通用指令集，讓教師可以根據課程需求，設計適合的提示指令集重複使用，如圖6。
 

4.HiTeach AI蘇格拉底小數據服務

AI蘇格拉底小數據是AI小教練，可以用來幫助教師團隊自主學習，快速增強科技互動能力。每一次使用HiTeach進行互動課堂，課堂結束後，系統會自動發送通知到教師自己的HiTA APP如圖7，提供本次課堂的科技互動(T)指數和科技互動頻次分析。
 

5.HiTeach AI語音轉文字服務

HiTeach AI語音轉轉文字服務，可以自動紀錄課堂師生互動的逐字稿，輸出AI蘇格拉底時間軸，以便更完整呈現課堂歷程。AI蘇格拉底時間軸是以時間序為中軸，根據時間推移來呈現多種課堂歷程數據，包含專家觀課標記、課堂逐字稿、師生互動歷程、教學影片等數據。打開時間軸可以更「立體化」重現課堂教學場景，協助教學團隊基於課堂數據與證據，進行更精準的循證教研活動，如圖8。
 

✨三、HiTeach AI與AI教科書

AI教科書顧名思義，就是可以整合應用AI功能的教科書或課本，包括教師自編教材、出版社電子教科書、各類網路資源等。以HiTeach AI作為課堂教學輔助載體，整合AI教科書(AI課本)的教材資源，以及生成式AI大語言模型資源，組合成為更便利的AI課堂輔助教學系統，如圖9，教師在課堂中隨時按鍵呼叫AI助教，輔助完成課堂教學活動，包括出題、評分、評語、挑選、分類、分析、摘要、總結等AI專長功能。
 
HiTeach AI課堂輔助教學系統，可應用於多種課堂情境，舉例如下：

✔️1.摘要總結：在語文課中，巧妙運用AI小幫手，可協助摘要總結，例如：請學生閱讀「春夏秋冬」課文後，教師提問：「春夏秋冬你最喜歡哪一個季節？請說明喜歡的理由。」，全班學生都在平板回答後，老師請出AI小幫手，立即總結摘要全班回答作品。教師根據AI小幫手摘要總結，再進一步採用適當的群學、自學或分組學習等教學策略。

✔️2.自動評分：全班學生提交回答作品後，教師請GPT根據預先準備好的提示指令，給全班作品快速評分、評語。經過快速運算，AI小幫手就打好分數、給出評語，我們來看看，一號同學9分，評語是：「描寫生動，頗有創意…」，二號同學7分，評語是「說明完整，可再修飾用詞」。這些評分、評語，會自動累計到每一位學生的紀錄中，提問、回答、評分、成績紀錄一氣呵成，省力又高效，大大減輕教師教學負擔。

✔️3.自動出題：AI小幫手有超強即時出題功能，幫助教師在課尾快速檢測課堂學習成效。教師請出AI小幫手，依照預先準備的提示指令，經過快速運算，自動生成選擇、填充、問答等各種類型試題卷，教師只要按下測驗鈕，試卷就會自動傳送到學生平板上，學生完成試卷後，按下結束鈕，HiTeach就會自動計算全班評量得分、成績分布、統計等數據。AI小幫手很厲害，幫助教師在課中立即檢測學習成效。

✔️4.學習幫手：課堂學習氛圍很重要，GPT也是課堂學習小幫手，教師可以預先設計提示指令，隨時提出小幫手觀點。例如，對開性問題，請小教師先請AI學伴回應關於：「關於春夏秋冬的四字成語」，然後再以分組協作方式，請各小組接著進行創作。利用AI小幫手，不但活絡課堂學習氣氛、更增添課堂學習樂趣。

✨四、結論 

隨著生成式AI的爆炸性發展，數位學習邁入新里程，電腦輔助教學逐步轉型為生成式AI輔助教學，從CAI轉型升級為GAI。

我們欣逢這個實現生成式AI輔助教學的契機，需要為更好的教育作好準備工作，包括師資、教材、教法、環境與設備。當然，這也將會給教育領域帶來巨大變化和衝擊，教與學的型態都將改變，課堂、教室、學校的運作型態也將隨之調整。
   
 

►本文相關連結：

✔️醍摩豆智慧教育研發歷史沿革
✔️教師增能與專業發展系列之四：HiTeach AI GPT教學活動設計舉例

 

※原文參考醍摩豆智慧教育創辦人吳權威Power教授blogspot「醍摩豆.智連環」文章：
數位學習新里程：從CAI轉型生成式AI輔助教學～