ChatGPT：人工智能时代的STEM教育新引擎

人工智能与STEM教育的深度融合

在人工智能时代，STEM教育（科学、技术、工程和数学）正经历着前所未有的变革。ChatGPT作为生成式人工智能的代表，正在为STEM教育注入新的活力。人工智能赋能STEM教育的重点在于建立新场景及开发新应用，目前已创造游戏化学习、社交化学习、协同学习式、自主学习型、问题驱动式、项目探究型六种新场景。

人工智能赋能STEM教育的实践场景

ChatGPT在教育领域的创新应用

ChatGPT通过多维度、多层次的方式赋能STEM教育，推动教育模式、教学内容以及学习体验的转型与创新。其应用主要体现在以下五个方面：

1. 个性化学习：根据学生特征提供定制化学习路径
2. 智能评估：进行知情意行的形成性评价，提供公平公正的综合性评测
3. 教学辅助：协助教师进行教案撰写、知识点举例等
4. 知识获取：通过大数据知识工程提供内化性知识图谱
5. 实践指导：为工程实践活动提供智能支持，成为重要助手

同济大学CivilGPT案例

同济大学土木工程学院自主研发的知识大模型CivilGPT，集成了44门专业课程、超过50万页的专业语料，通过70亿Token的数据集和720亿参数的模型训练，实现了对土木工程领域复杂知识体系的精准理解和高效推理。CivilGPT的典型应用包括：

• 全天候答疑和自测功能
• 智能定位薄弱知识点
• 推荐个性化学习路径
• 支持跨学科工程问题解决

教师在人工智能时代的关键角色

在人工智能与STEM教育融合的过程中，教师扮演着至关重要的角色。教师需要完成从知识传授者到学习引导者的转变，具体体现在：

1. 引导创新思维：激发学生探究欲和好奇心，培养批判性思维
2. 整合AI资源：合理利用人工智能进行教学设计，提升教学效果
3. 情感互动：在知识传授之外，注重师生间的情感交流和价值观塑造
4. 持续学习：不断提升自身的人工智能素养，适应教育新范式

未来展望与挑战

人工智能赋能STEM教育是历史趋势，但也面临着一系列挑战：

• 技术伦理：如何确保人工智能应用符合教育伦理
• 数据隐私：保护学生个人信息和学习数据安全
• 评价体系：构建科学全面的评价机制，避免过度依赖技术
• 教师培训：加强教师的人工智能素养和教学能力

芬兰MAI项目的启示

芬兰奥卢大学的MAI项目展示了人工智能在教育中的另一种可能。与直接提供答案不同，MAI专注于支持学生独立解决问题，培养了学生的自主学习能力。这种模式避免了学生对AI的依赖，同时提升了学习效果。

在人工智能时代，STEM教育正迎来新的发展机遇。ChatGPT等人工智能技术的应用，不仅改变了传统的教学模式，更为培养创新型人才提供了新的可能。未来，我们期待看到更多人工智能与STEM教育深度融合的创新实践，为教育强国建设注入新的动力。