Ieguvumi:
- Spēja sagatavot līmenim atbilstošus jautājumus, piemērus un materiālus un patstāvīgi pārbaudīt katru risinājumu
- Spēja izstrādāt traucētājus, lai mērķētu uz patiesiem maldiem un norādītu, kur analoģijas sabojājas
- Spēja nepieļaut, ka pārmērīga vienkāršošana pārvēršas fiziskās kļūdās un apliecināt materiāla pedagoģisko vērtību
Fizikas mācīšana ir daudz vairāk nekā formulu sniegšana. Studenti fizikā nonāk nevis ar tukšu prātu, bet ar ikdienas pieredzes intuīcijām — un šīs intuīcijas bieži vien ir fiziski nepareizas. Maldīgi priekšstati, piemēram, "kustīga objekta apstāšanās prasa pastāvīgu spēku" vai "smagie priekšmeti krīt ātrāk" ir lielākie šķēršļi mācīšanai. Šajā nodaļā jūs uzzināsiet, kā izmantot mākslīgo intelektu (AI) fizikas kursu materiālu sagatavošanā, problēmu un piemēru sagatavošanā un nepareizu priekšstatu novēršanā; un uzzināsiet, kā pārbaudīt katra materiāla fizisko precizitāti un pedagoģisko piemērotību. Pamatprincips: AI ražo rasējumus; skolotājs apliecina precizitāti, līmeni un pedagoģisko vērtību.
Kur AI ir spēcīgs mācībā, kur tas būtu jāuzrauga?
AI; Tas ļoti ātri ģenerē prakses jautājumus, piemērus no ikdienas dzīves, analoģijas, dažādiem līmeņiem pielāgotus skaidrojumus un jautājumus ar atbilžu variantiem ar traucējošiem faktoriem. Taču rūpīgi jāuzrauga trīs punkti: (1) fiziskā precizitāte — AI var radīt nepareizu skaitli, vienību vai jēdzienu; (2) analoģiju robeža — katra līdzība kaut kur sabrūk un var radīt jaunu ilūziju; (3) traucējošo faktoru kvalitāte — nepareiza atbilžu variantu jautājuma izvēle ir jāveido tā, lai uztvertu patiesus nepareizus priekšstatus, nevis nejauši.
Meklējumi
AI ieguldījums
Skolotāju uzraudzība
prakses jautājums
Melnraksts + ģenerē risinājumu
Fiziskā precizitāte, līmeņa sagatavotība
Ikdienas piemērs/analogija
Sniedz interesantu analoģiju
Norādot, kur analoģija sabojājas
Jēdziena skaidrojums
Izveido vienkāršu skaidrojumu
Pārliecinieties, ka tas neizraisa kļūdas
Traucējums ar vairākām izvēlēm
Iesaka nepareizu izvēli
Mērķis uz patiesiem maldiem
Līmeņa adaptācija
Vienkāršojiet tekstu
Neļaujiet pārmērīgai vienkāršošanai pārvērsties par kļūdu
Soli pa solim: uzticams kursa materiāls
1. Noskaidrojiet mācību mērķi un līmeni. Kura koncepcija, kuras pakāpes līmenis, kādas priekšzināšanas? Tāpat kā "Ņūtona otrais likums, 10. klases vidusskolēniem, kuri nezina atvasinājumus".
2. Jautājiet AI par materiālu, bet pārbaudiet risinājumu. Neatkarīgi (ar roku vai kodā) sniedziet risinājumus katrai problēmai, ko tā rada. Ģenerējot jautājumus, mākslīgais intelekts var kļūdīties risinājumā — īpaši zīmē un vienībā.
3. Apzināti mērķējiet uz maldīgiem priekšstatiem. Uzdodiet AI jautājumus un traucējošos faktorus, kas atklāj tipiskus skolēnu nepareizus priekšstatus. Labs traucētājs ir patiesa kļūda, kurā iekritīs "neuzmanīgais students".
4. Nosakiet analoģiju robežas. Katrai analoģijai pievienojiet piezīmi "šī analoģija darbojas šeit, bet tur sabojājas". Analogija bez noteikta ierobežojuma rada jaunas kļūdas.
5. Pārskatiet pedagoģisko vērtību. Vai materiāls patiesībā māca jēdzienu vai vienkārši liek iegaumēt formulu? Fizikas mācīšanas mērķis ir izpratne.
Padoms: kad mākslīgais intelekts izstrādā tekstu, kas izskaidro jēdzienu, jūs arī jautājiet: "Kādu jaunu nepareizu priekšstatu šis skaidrojums var radīt skolēnos?" jautāt. Šis apgrieztais aspekts ļauj paredzēt pārpratumus, kas var rasties pārmērīgas vienkāršošanas vai nepilnīgas analoģijas dēļ. Piemēram, ir lietderīgi elektrisko strāvu izskaidrot ar analoģiju "ūdens caurulē", bet tas var likt skolēnam domāt, ka "strāva tiek patērēta un beidzas"; Šis ierobežojums ir jānorāda jau pašā sākumā.
trīs mini futrāļi
1. gadījums — nepareiza risinājuma atslēga. Skolotājs AI lūdza 12 jautājumu eksāmenu un atbildes atslēgu. Divos jautājumos AI paātrinātās kustības formulā saņēma nepareizu zīmi, un atbildes atslēga bija nepareiza. Skolotāja visus jautājumus atrisināja manuāli un ar Python kodu, fiksējot divas kļūdas. Bez pārbaudes studenti tiktu novērtēti nepareizi par viņu pareizajām atbildēm.
2. gadījums — sabrūkošā līdzība. Skolotājs lūdza AI izskaidrot siltuma vadīšanu ar analoģiju; AI raksturoja siltumu kā "plūstošu šķidrumu". Sākotnēji šī līdzība bija noderīga, taču studenti domāja, ka siltums ir "konservēta viela" (kaloriju kļūda). Skolotājs novērsa kļūdu, skaidri paskaidrojot, kur līdzība sabojājās.
3. gadījums — nodrošināts labs traucētājs. Skolotājs lūdza mākslīgā intelekta izkliedētāju atbilžu variantu jautājumam par brīvo krišanu un lika tam pievienot traucētāju, kas attēlo maldīgo formulējumu "smagie priekšmeti krīt ātrāk". Ievērojama daļa skolēnu izvēlējās šo iespēju eksāmenā; Tādējādi skolotājam bija iespēja izmērīt un tieši risināt klasē izplatītos nepareizos priekšstatus. Labi izstrādātais traucētājs kļuva par mācību līdzekli.
Četras kopējamas veidnes
1) Pārbaudāmu jautājumu ģenerēšana:
Izveidojiet 5 prakses jautājumus [tēma, pakāpes līmenis, atļautās metodes]. Sniedziet pilnu katra jautājuma risinājumu soli pa solim ar vienības izsekošanu. Risinājumus pārbaudīšu ar roku/kodu; Atzīmējiet soli, par kuru neesat pārliecināts. Saglabājiet jautājumu grūtības līmeni atbilstoši norādītajam līmenim.
2) Uz maldiem priekšstatiem vērsti traucētāji:
Uzrakstiet jautājumu ar atbilžu variantiem uz [concept]. Ļaujiet KATRAM nepareizajai izvēlei atspoguļot AKTUĀLU nepareizu priekšstatu par studentiem par šo tēmu. Paskaidrojiet arī, uz kādu nepareizu priekšstatu ir vērsts katrs traucētājs. Norādiet pareizo atbildi un kāpēc tā ir pareiza.
3) Analogija ar noteiktiem ierobežojumiem:
Aprakstiet [fizisko jēdzienu] ar ikdienas dzīves analoģiju. Pēc tam skaidri norādiet, KUR šī analoģija darbojas, KUR tā sabojājas un kāda jauna nepareiza izpratne tā varētu novest pie tā. Līmenis: [pakāpe].
4) Līmeņa pielāgošana + precizitātes pārbaude:
Vienkāršojiet tālāk sniegto [mērķa līmeņa] fizikas skaidrojumu. BET neļaujiet vienkāršošanai pārvērsties par fiziski nepareizu apgalvojumu. Atzīmējiet, ja vienkāršošanas laikā kaut kas ir pazaudēts vai izkropļots. Teksts: [šeit]
Vāja uzvedne / spēcīga uzvedne
Vāji: "Uzrakstiet 10 jautājumus un atbildes par Ņūtona likumiem."
Rezultāts: jautājumi ar nenoteiktiem līmeņiem, nepārbaudītiem risinājumiem un nejaušiem traucēkļiem; Pastāv liels nepareizu atbilžu taustiņu risks.
Güçlü: "Vidusskolas 10. klasei sagatavojiet 5 jautājumus par Ņūtona otro likumu; soli pa solim sniedziet katra jautājuma atrisinājumu ar vienību izsekošanu. Veiciet vienu jautājumu ar atbilžu variantiem un iestatiet traucētājus, lai tie būtu vērsti pret reāliem maldīgiem priekšstatiem, piemēram, "nav kustības bez spēka"; pierakstiet, kuru nepareizo priekšstatu katrs traucētājs pārstāv."
Rezultāts: Materiāls, kas ir atbilstošs līmenim, pārbaudāms, mērķtiecīgs uz kļūdām un ar augstu pedagoģisko vērtību.
Biežas kļūdas
- Netiek pārbaudīta atbildes atslēga. Ģenerējot jautājumus, AI risinājumā var pieļaut zīmes/vienības kļūdas; Katrs risinājums ir jāsniedz neatkarīgi.
- Nav norādīta analoģijas robeža. Katra līdzība kādā brīdī sabrūk; Ja limits nav norādīts, radīsies jauna kļūda.
- Izmantojot izlases traucētājus. Viltus opcijas, kas nav vērstas uz reālu kļūdu, nedz māca, nedz mēra.
- Pārmērīga vienkāršošana. Pārmērīga jēdziena vienkāršošana var padarīt to fiziski nepareizu.
- Nenorāda līmeni. Ja netiks norādīta mērķa klase un sākotnējā informācija, materiāls būs pārāk viegls vai nederīgs.
Uzmanību: Pirms kursa materiāla nodošanas studentiem neatkarīgi pārbaudiet katras problēmas risinājumu un pārbaudiet katra skaidrojuma fizisko precizitāti. Nepareiza atbildes atslēga vai nepareizu priekšstatu radoša līdzība rada studentiem pārpratumus, kurus ir grūti labot. AI radīts materiāls neaizstāj kompetenta skolotāja apstiprinājumu; Atbildība gulstas uz skolotāju.
Rezumējot
Fizikas mācībā AI ir jaudīgs projektēšanas rīks jautājumu, piemēru, analoģiju un līmenim pielāgotu skaidrojumu ģenerēšanai. Taču svarīgi ir trīs kontroles punkti: risinājumu fiziskā precizitāte, analoģiju ierobežojums un traucētāju mērķēšana uz reāliem maldīgiem priekšstatiem. Labas mācīšanas mērķis ir izpratne, nevis iegaumēšana; AI materiālam klasē vajadzētu nonākt tikai pēc tam, kad skolotājs ir pārbaudījis tā precizitāti un pedagoģiju. Nākamajā un pēdējā daļā mēs apkoposim verifikācijas disciplīnu, ko esam pētījuši visā modulī, zem virsrakstiem halucinācijas, ētika, konfidencialitāte un zinātniskā integritāte.
Lietojumprogrammas uzdevums
Izvēlieties fizikas priekšmetu, kuru esat mācījis vai apguvis. Lieciet AI ģenerēt dažus atrisinātus jautājumus, izmantojot 1. veidni, un maldinošu jautājumu ar atbilžu variantiem ar 2. veidni. Pārbaudiet katru risinājumu manuāli vai ar kodu; Pārbaudiet, vai vismaz vienā risinājumā nav kļūdu. Pēc tam lūdziet analoģiju ar 3. veidni un novērtējiet tās ierobežojumu. Pierakstiet 5-6 teikumos: vai atbildes atslēgā bija kļūdas, kur analoģija sabojājās?
kontrolsaraksts
- [ ] Es precizēju mācību mērķi un pakāpes līmeni.
- [ ] Esmu neatkarīgi pārbaudījis katras problēmas risinājumu.
- [ ] Es pārbaudīju, vai traucētāji ir vērsti pret patiesiem maldīgiem priekšstatiem.
- [ ] Es norādīju, kur manis izmantotā līdzība sabojājas.
- [ ] Esmu pārbaudījis, vai vienkāršošana nepārvēršas par fizisku kļūdu.
- [ ] Es neiedevu materiālu studentiem, nepārbaudot tā pareizību.