STEAM教育好助手︰ChatGPT｜星岛教室

2023-10-26 15:44

你知道吗？现在超火的ChatGPT可以成为教学小助手，帮助中小学老师轻松搞定各种教学任务。它可按老师的需求，从设计课程、编写试题到批改作业，每样工作都能迅速完成。最棒的是，ChatGPT还可以成为学生的自主学习夥伴︰向它提问，得到解答；用它来复习课程知识，生成练习题来巩固学习成果；甚至请它批改作业，及时得到回馈资讯。它亦可用于增强STEAM（科学、技术、工程、艺术、数学）教育。

基本应用

以下是ChatGPT一些基本的应用方式：

1. 提供即时辅导：ChatGPT可随时回答学生提问，无论是解释STEAM概念、复习教材，还是帮助解决作业问题。

2. 解释复杂概念：对于复杂的STEAM主题，ChatGPT可提供简单易懂的解释和例子，以帮助学生捕捉重要概念。

3. 加强学习资源：ChatGPT加上适当插件（例如︰EXCEL、Stable Diffusion、DALL．E 2、Midjourney等），可提供额外学习材料，如视频教程、线上文章和学术报告，以加强学生的STEAM学习。

4. 鼓励探索学习：学生可以向ChatGPT提出「假设」或「what if」的问题，来探索和学习新概念；鼓励学生进行STEAM创新思维和批判思考。

5. 进行模拟预测：利用AI技术，ChatGPT可为学生建立科学模型，并进行预测和模拟，例如预测天气模式、模拟化学反应等。

6. 建跨学科连线：ChatGPT亦可帮助学生看到STEAM学科之间的联系，例如清楚解释数学如何在物理中应用，或是科学概念在工程项目中如何实现。

使用ChatGPT作为中学生的STEAM教育工具，可以为学生提供更个性化、互动性强、随时可用的学习资源。

以下是如何使用ChatGPT来学习STEAM主题的示例。

学习EXCEL用法

学生：在EXCEL中，举一个实例，教我如何使用COUNTIF函数的方法？

ChatGPT：「COUNTIF」的功能是根据你给定的条件，计算特定范围中的单元格数量。假设我们有一个EXCEL表格，记录了学生的成绩如下︰

如果你想计算成绩等于90的学生人数，你可按照以下步骤使用「COUNTIF」函数： 1. 在单元格中输入「=COUNTIF(」。

2. 首先，须选择你要在其中进行计数的范围。在我们的例子中，要计算的是「成绩」，所以选择成绩列的所有单元格。假设你的数据在B2到B6单元格上，那么输入「B2:B6,」（注意︰用逗号分隔范围和条件）。

3. 然后，输入你的条件。在我们的例子中，要搜寻等于90的成绩，所以输入「"=90"」。

4. 最后，关闭括弧并按下Enter键，你的公式应该看起来像这样：「=COUNTIF(B2:B6,"=90")」。

现在，EXCEL将计算成绩等于90的学生数量，并在你输入公式的单元格中显示结果。如果你想找的是大于85的成绩，只须将「=90」改成「>85」就可以了。所以公式变为︰「=COUNTIF(B2:B6,">85")」。注意︰「COUNTIF」函数对于大小写并不敏感。

实地科学探讨与程式写作

学生：为甚么地球的核心如此炙热？

ChatGPT：地球内核的高温主要来自3个来源：剩馀的原始热量（来自地球形成时引力压缩的热量）、放射性衰变（某些地球内部的放射性元素分解释放热量），以及地壳与地核之间的温度差导致的热传导。这些因素使地球的内核保持在极高的温度。

学生：我想写一个程式来进行简单的算术运算，但我不确定如何开始。我可以使用Python吗？

ChatGPT：当然可以，Python是一种非常适合初学者的语言。你可以用它写出一个简单程式来执行算术运算。以下是一个基本示例：

这个程式将会先加4和5，然后输出结果；接着乘以6和7，并输出那个结果。你可以修改这个程式，让它进行你需要的任何算术运算。

学生：怎设计可侦察火灾的无人机？

ChatGPT：设计可侦察火灾的无人机，需要结合多个STEAM领域的知识和技术。以下是主要考虑因素和步骤：

1. 无人机设计：无人机的基本结构通常包括机体、螺旋桨、马达、控制机制（通常是遥控器或智能手机App），以及电池。你需要理解这些部件及其相互作用，以选择或设计合适的硬体。

2. 摄像系统：为了侦察火灾，无人机须配备一个高质量相机来捕获清晰影像。这可能需要热像仪或红外线摄像头，因为它们能在烟雾中侦测到火源。

3. GPS和导航系统：无人机需要一种方法来确定其位置并航行至所需地点。这可能涉及用于定位跟踪的全球定位系统（GPS），以及某种用于规划和跟踪飞行路径的系统。

4. 自主操作和障碍物检测：在森林或城市中侦查火灾，可能需要特别介面sensor甚至深度摄像头侦测并避免障碍物。此外，AI和机器学习可以训练无人机进行自主飞行和侦查任务。

5. 数据处理和传输：无人机需要一个方法来处理和传输它收集的数据。热像仪和视频数据可能需要在无人机上实时处理，并且可能需要通过无线数据连接（如4G或5G）发送回控制中心。

6. 安全和法规：高效的无人机设计还须考虑安全性和当地的空域管制规定。

这只是其中几种让老师及学生初步了解及优化STEAM相关学习的方式，因篇幅所限，未能示范如何能继续「追问」下去而得到更佳答案。

应用限制

ChatGPT并不是万能！它有一些限制。它并非真正理解语言，只是模拟人类的回答。它没有真正专家知识，且其训练数据可能陈旧。其抽象理解能力和情感智能有限，并且提供的资讯可能不准确或不适用。使用时应理解这些限制，并审查其结果。

老师的指导在这里发挥了关键作用︰虽然ChatGPT是强大的工具，但是它不能替代老师的专业知识、指导能力和人类的洞察能力。老师可以引导学生理解如何合理使用这些工具，帮助他们分辨这些工具产生的正确与不正确的资讯，并在学生遇到困难或误解时提供即场解答和帮助。因此，即使在普及AI的时代，老师的角色依然不可替代。

本栏逢周四刊登，由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿，旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料，引发学生探求知识的兴趣，将学习融入生活，培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。

文：西南石油大学土木工程与测绘学院客座教授、教育评议会执委冯颖匡博士