ChatGPT架构下课程智能教学助手建设探讨

［摘 要］ 党的二十大报告提出要“加快建设高质量教育体系”。高质量教育体系的特征之一是信息化、数字化和智能化。在此背景下，聚焦于ChatGPT在高等教育中的应用，提出了一种基于离线GPT加增量训练的大学课程智能教学助手建设模式。该模式通过结合本地知识库与持续优化训练，充分发挥ChatGPT强大的语言理解和文本智能生成能力，以满足大学教学的个性化需求。同时，探讨了ChatGPT在促进智能化教学建设、更新教学方式、提高教学效果等方面的应用，并分析了ChatGPT给教育教学发展带来的挑战。研究结果表明，ChatGPT作为一种新兴技术工具，能够为教学改革提供有力支持，但也须在实践中不断探索和完善其应用策略，以更好地服务于高质量教育体系建设。

［关键词］ 教学方法；离线GPT；增量训练；智能教学助手

［作者简介］ 李 冰（1993—），女，河北沧州人，博士，火箭军工程大学作战保障学院讲师，主要从事人工智能、遥感图像处理和目标识别研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）03-0045-04 ［收稿日期］ 2023-10-23

一、新形势下教育教学发展要求

教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。中共中央、国务院下发的《关于深化教育教学改革全面提高义务教育质量的意见》中，就深化教育教学改革提出：强化课堂主阵地作用，切实提高课堂教学质量。其中要求：一是优化教学方式，坚持教学相长，注重启发式、互动式、探究式教学；二是完善作业考试辅导；三是促进信息技术与教育教学融合应用，推进“教育+互联网”发展［1］。

党的二十大报告提出要“加快建设高质量教育体系”［2］。高质量教育体系是教育强国的重要特征，其特征之一是信息化、数字化和智能化。教育信息化可提高教育教学质量和办学效益，促进教育现代化，实现优质教育资源的广泛共享，促进教育公平和对社会的开放。

以ChatGPT为代表的人工智能（artificial intelligence， AI）技术近年来取得飞速突破。这类技术的相关成果被广泛应用于众多军事/民用/教育领域，给社会各行各业带来了巨大冲击，引领了诸多发展方向。为了进一步加强教学的智能化建设，应深度挖掘ChatGPT给专业教学智能化建设带来的机遇和挑战，并结合“智能技术基础”课程开展ChatGPT架构下的课程智能教学助手的探讨研究。

二、基于ChatGPT架构的智能教学助手框架概述

ChatGPT（chat generative pre-trained transformer，生成式预训练转换程序）是美国人工智能实验室OpenAI研发的聊天机器人程序，发布于2022年11月30日。ChatGPT是一种人工智能技术驱动的自然语言处理（NLP）工具，其使用的Transformer神经网络架构是GPT-3.5架构，也是一种包含1 750亿个参数、用于处理序列数据的大型自然语言处理模型，具备语言理解和文本生成能力［3］。

ChatGPT的实际本质是人工智能生成技术，是人工智能内容生成（artificial intelligence generate content，AIGC）技术［4］的具体应用。它在学习人类语言和相关领域知识的基础之上，具有智能化的内容创作能力，能够理解自然语言问题并自动生成特定的内容。ChatGPT的核心技术体系决定了其强大的内容生成功能：ChatGPT能够通过学习和理解人类语言与用户进行对话；具备依据对话的上下文信息进行互动的能力，做到类似于人一样与人类进行交流；支持用各种语言（包括中文、英文等）完成问答、邮件/论文撰写、代码生成、视频脚本、翻译等任务［5-7］。

结合ChatGPT的相关功能，可以将其作为一种教学辅助工具，成为师生的智能教学助手。通过提前训练大量的相关课程知识内容，ChatGPT的智能教学助手功能在“智能技术基础”课程教学中可以体现在以下六个方面（如图1所示）。

（一）辅助设计课程

ChatGPT能为教师的课程设计提供创意思路，协助教师检索和整理文献资料；能根据授课对象的特点进行授课内容需求分析，并辅助制订相应的教学大纲、课程整体计划、课程辅助学习资料等。

（二）协助备课

ChatGPT能够很好地参与到教学备课中，给教师提供教学参考内容和初步的授课思路，帮助教师节省资料搜索时间。ChatGPT主要可以通过以下几种方式协助教师进行备课。

一是搜索教学知识。通过人机问答的方式，ChatGPT能够快速搜索到相关的案例、视频、阅读材料、在线课程、工具、平台、软件等，提供有针对性的帮助。教师只要在问答界面提出问题（如“常用的激活函数有哪些？分析其各自优缺点”“如何利用卷积神经网络对图像进行增强”等），ChatGPT就能够给出对应的解决方案。

二是生成教学内容。通过向ChatGPT发出指令（如给出教学目的、要点、重点/难点等），要求其生成详细的教学内容。ChatGPT可以从网络中检索相关资源，生成教学要点、难点等要件，提高教师的备课效率。

三是开展课堂模拟。利用ChatGPT进行课堂师生问答场景模拟。教师通过与ChatGPT进行模拟对话，可更好地了解学生可能存在的问题，以便提前做好课堂教学准备。

四是语言翻译。ChatGPT具备翻译功能，能提供不同语言的信息和资源，协助教师进行多语言教育。

（三）课堂助教

通过对大量的课程知识进行训练后，ChatGPT能够为师生提供一个共享平台，实时回答师生提出的课程问题，促进课堂讨论，为课堂活动提供方案，增加课堂的丰富度和趣味性（如课堂中师生的实质性讨论与ChatGPT给出的解决方案相结合，可丰富讨论内容，有利于锻炼学生的创造力、培养学生的发散思维）；同时，能帮助学生理解复杂内容和概念，成为教师的AI助教、学生的课后辅导教师。

（四）评估和考核测评

ChatGPT能够根据需求生成各类评估方案（或内容），如考试题目、测验等，帮助教师生成成绩、统计评估数据，从而更加有效地评估学生对课程知识的学习情况。

（五）辅助学习

ChatGPT能够提供丰富的资料、方法，甚至是思路。科学地发挥ChatGPT的作用，能够帮助学生提高课程学习兴趣，使学生更深刻地理解专业课程知识，实现自主学习和个性化学习，激励其学习和提升自我。ChatGPT在辅助学生学习方面可以做到以下几点。

1.总结提炼。根据学生提出的需求，ChatGPT能够快速生成与专业课程知识相关的学习材料（如知识总结等），帮助学生复习和学习课程材料。

2.翻译资料。ChatGPT能够翻译教学内容，使学生更易理解。

3.个性化指导。ChatGPT能提供多样化的教学资源，通过回答问题和提供个性化反馈，为学生提供针对性辅导，帮助学生获得解决问题的技能。

4.写作指导。ChatGPT不仅可以帮助学生修改作业，完善题目、结构，而且可以向其提供思路，并提出修改意见。

5.课程实践研究。在问题导向学习、基于项目的学习、主题探究学习等研究性学习中，ChatGPT可以作为研究助理和学术顾问，提出指导意见，帮助学生解决问题。

（六）促进科学研究

1.提高信息检索效率。ChatGPT能够协助师生有效检索、梳理、凝练总结相关研究文献。

2.数据分析和模型构建。ChatGPT能够协助师生开展数据预处理、模式识别、语义解译等科研工作；辅助推荐数据分析方法、构建相关模型。

3.跨学科协作与科研思维。ChatGPT能够整合多种学科知识，帮助师生快速掌握跨学科的基础知识，扩展视野；同时还可以通过对话模式激发师生的科研创新思维。

三、课程智能教学助手的运用实践

人工智能是一个实践性极强、发展速度极快的技术，火箭军工程大学为适应智能化战争对人才的迫切需求，开设了“智能技术基础”课程，以人工智能技术基础为核心，重点关注学生对基本知识的理解、对原理方法的应用及实践能力的培养。为提高课程教学效果，满足人工智能技术及其在军事应用中的快速发展对知识更新的需求，课程探索了GPT辅助教学方法。目前，网络上关于人工智能技术的学习资源很多，但军事智能相关技术缺乏，加之各学校针对智能在不同专业上应用的教学要求不同、知识重点不同，以及教师对知识产权的保护、保密要求的不同，“智能技术基础”课程以离线部署的GPT预训练模型为基础，针对军事智能专业相关知识进行了增量训练，开展了与智能教学辅助学习相关的教学探索。

第一，军事智能知识训练。利用电子版教材对GPT进行训练，在原有人工智能知识的基础上，重点强化了军事智能研究成果的相关知识，提升了GPT在军事智能技术应用上的问答能力。

第二，题库知识训练。为提高学生在课程复习中的效率，利用“智能技术基础”课程题库对复习要点知识进行了训练，提升了GPT对复习要点知识的针对性。

第三，网络资源训练。为适应军事智能技术的快速发展，教学团队利用业余时间上网学习，在发现更好的知识点理解方法、多媒体资源后，导入GPT平台进行增量训练，提升了教学的更新能力。

在上述增量训练的基础上，部署了基于局域网的GPT智慧复习助手，在教学过程中鼓励学生边学习、边复习，以此提高教学效果。

第一，问答更加自然。学生在学习一门新的课程时，往往存在术语掌握不多、提问不准确的情况，由于传统搜索引擎或基于题库的问答系统对于自然语言的理解能力较弱，导致难以准确理解问题，造成回答不准确、答案语言组织差等问题。而预训练的GPT具备了较为强大的自然语言理解能力，能更加精准地理解学生的问题，其答案语言组织能力更强，更符合学生的学习特点。

第二，回答更加精准。通过电子版教材和专业题库的训练，加强了GPT对于军事智能专业知识的回答精准度，有效提高了学生的复习效率。

第三，进化更加准确。尽管通过训练后的GPT具有更精准的回应能力，但仍不能保证其回答完全正确。学生在问答使用过程中，对错误、有疑问的答案，只须输入正确的答案，GPT即可自动完成进化，后续应用时就能够做出正确的回答。

同时，在GPT问答中发现错误、疑点的过程，强化了学生对知识的理解和思考，进一步提高了学生的学习效果。

四、ChatGPT智能教学助手的局限性及挑战

ChatGPT能够理解上下文的关联，完成问答式互动、撰写文章、邮件，甚至是写代码等复杂任务，极大地丰富了教育教学方式。但是ChatGPT技术仍存在一些局限性，给教育教学带来了挑战。

（一）在线GPT模式的局限性

1.ChatGPT的训练需要大量的算力（芯片）作支撑。当前，ChatGPT在训练时需要极其庞大的算力作为支撑，任何一门课程都无法独自承受这一成本。

2.ChatGPT大模型的基础为高质量大数据。该类大数据基础的前提包括：一是有效场景下的数据；二是大数据的存储、清洗及标注；三是数据质量检验。构建这类大数据基础须要投入大量的成本（如数据资源、人力、物力等），普通用户难以独自构建这项大数据基础。

3.在未经大量训练的领域，ChatGPT缺乏真实性（如常识和引申能力）。ChatGPT在很多领域能够“创造答案”，可能给出含误导性信息的回答，这也就导致ChatGPT给出的答案虽然逻辑通顺，但是一些常识性错误可能只有专业人员才能发现。

4.ChatGPT无法处理特别专业或者复杂冗长的语言结构。对于自然科学、医学等极具专业特点的问题，如果没有进行足够的语料训练，ChatGPT可能无法给出恰当的解释。