Прибуток:
- Здатність створювати запитання, приклади та матеріали відповідно до рівня та перевіряти кожне рішення самостійно
- Здатність розробляти дистрактори, спрямовані на реальні помилкові уявлення та вказувати, де аналогії руйнуються
- Уміння не допустити переростання спрощення у фізичні помилки та підтвердити педагогічну цінність матеріалу
Викладання фізики - це набагато більше, ніж передача формул. Студенти приходять до фізики не з порожнім розумом, а з інтуїцією свого щоденного досвіду — і ця інтуїція часто фізично хибна. Помилкові уявлення на кшталт «об’єкт, що рухається, вимагає постійної сили, щоб зупинитися» або «важкі предмети падають швидше», є найбільшими перешкодами для навчання. У цьому розділі ви дізнаєтеся, як використовувати штучний інтелект (ШІ) для створення матеріалів курсу з фізики, підготовки задач і прикладів, а також для вирішення помилкових уявлень; і ви навчитеся перевіряти кожен матеріал на фізичну точність і педагогічну відповідність. Основний принцип: ШІ створює креслення; вчитель підтверджує точність, рівень і педагогічну цінність.
Де штучний інтелект сильний у викладанні, де його потрібно контролювати?
ШІ; Він дуже швидко генерує практичні запитання, приклади з повсякденного життя, аналогії, пояснення, адаптовані до різних рівнів, і запитання з вибором відповідей із відволікаючими елементами. Але три моменти вимагають ретельного моніторингу: (1) фізична точність — штучний інтелект може створити неправильне число, одиницю чи концепцію; (2) межа аналогій — кожна аналогія десь руйнується і може створити нову ілюзію; (3) якість відволікаючих факторів — неправильний вибір запитання з декількома варіантами відповідей має бути розроблений таким чином, щоб охопити справжні неправильні уявлення, а не випадково.
Квест
Внесок ШІ
Контроль викладача
практичне питання
Чернетка + генерує рішення
Фізична влучність, рівень тренованості
Повсякденний приклад/аналогія
Наводить цікаву аналогію
Вказуючи, де аналогія порушується
Пояснення концепції
Встановлює просте пояснення
Переконайтеся, що це не викликає помилок
Дистрактор множинного вибору
Підказує неправильний вибір
Націлені на справжню оману
Адаптація рівня
Спростити текст
Не дозволяйте надмірному спрощенню перетворитися на помилку
Крок за кроком: надійний матеріал курсу
1. Уточніть навчальну мету та рівень. Яка концепція, який рівень класу, які попередні знання? На кшталт «Другий закон Ньютона, для старшокласників 10 класу, які не знають похідних».
2. Запитайте ШІ про матеріал, але перевірте рішення. Незалежно (вручну або в коді) надайте рішення для кожної проблеми, яку він породжує. Під час генерації питань штучний інтелект може помилятися у розв’язанні — особливо в знаку та одиниці.
3. Свідомо націлюйтеся на помилкові уявлення. Попросіть штучного інтелекту запитати та відволікати, які розкривають типові неправильні уявлення студентів. Хороший дистрактор означає реальну помилку, в яку впаде «недбайливий учень».
4. Вкажіть межі аналогій. До кожної аналогії додайте примітку «ця аналогія працює тут, але руйнується там». Аналогія без визначеного обмеження створює нові помилки.
5. Огляд педагогічної цінності. Чи матеріал насправді навчає концепції чи просто змушує запам’ятати формулу? Мета навчання фізики – розуміння.
Підказка: якщо штучний інтелект створює текст, який пояснює концепцію, ви також запитуєте, «яке нове неправильне уявлення це пояснення може створити в учнів?» запитати. Цей зворотний аспект дозволяє вам передбачити непорозуміння, яке може виникнути через надмірне спрощення або неповну аналогію. Наприклад, корисно пояснювати електричний струм за аналогією з «водою в трубі», але це може наштовхнути учня на думку, що «струм витрачається і закінчується»; Це обмеження має бути зазначено з самого початку.
три міні-чохла
Випадок 1 — Неправильний ключ рішення. Учитель попросив ШІ іспит з 12 запитань і ключ відповідей. У двох питаннях ШІ помилився знаком у формулі прискореного руху, і ключ відповіді був неправильним. Вчитель вирішував усі питання вручну та за допомогою коду Python, вловивши дві помилки. Без перевірки учні отримували б неправильні бали за правильні відповіді.
Випадок 2 — аналогія згортання. Учитель попросив ШІ пояснити теплопровідність за допомогою аналогії; ШІ описав тепло як «текучу рідину». Спочатку ця аналогія була корисною, але студенти вважали, що тепло є «консервованою речовиною» (оман калорійності). Учитель запобіг помилці, чітко пояснивши, де аналогія порушується.
Випадок 3 — Надано хороший дистрактор. Учитель попросив штучний інтелект надати відволікаючий елемент для запитання з множинним варіантом відповіді про вільне падіння та попросив його додати відволікаючий елемент, що представляє помилку «важкі предмети падають швидше». Значна частина студентів обрала цей варіант на іспиті; Таким чином учитель мав можливість виміряти та безпосередньо вирішити поширені помилкові уявлення в класі. Добре розроблений дистрактор став навчальним інструментом.
Чотири шаблони, які можна копіювати
1) Генерація запитань, які можна перевірити:
Згенеруйте 5 практичних запитань для [тема, рівень класу, дозволені методи]. Дайте повне рішення для кожного питання, КРОК ЗА КРОКОМ, з відстеженням одиниць. Я перевірю рішення вручну/кодом; Позначте крок, у якому ви не впевнені. Підтримуйте рівень складності запитань відповідно до вказаного рівня.
2) Дистрактори, націлені на оману:
Напишіть запитання з кількома варіантами відповіді на [концепція]. Нехай КОЖЕН із неправильних варіантів представляє ФАКТИЧНЕ хибне уявлення студентів щодо цієї теми. Також поясніть, на яке помилкове уявлення націлений кожен відволікаючий засіб. Вкажіть правильну відповідь і чому вона правильна.
3) Аналогія з заданими межами:
Опишіть [фізичне поняття] за допомогою аналогії з повсякденного життя. Потім чітко сформулюйте, ДЕ ця аналогія працює, ДЕ вона руйнується та до якого нового неправильного уявлення вона може призвести. Рівень: [клас].
4) Адаптація рівня + перевірка точності:
Спростіть наступне фізичне пояснення для [цільового рівня]. АЛЕ не дозволяйте спрощенню перетворитися на фізично некоректне твердження. Позначте, якщо щось втрачено чи спотворено під час спрощення. Текст: [тут]
Слабка підказка / Сильна підказка
Слабкий: «Напишіть 10 запитань і відповідей про закони Ньютона».
Результат: запитання з невизначеними рівнями, неперевіреними рішеннями та випадковими відволікаючими факторами; Високий ризик неправильних ключів відповідей.
Гючлю: «Для 10-го класу середньої школи створіть 5 запитань про другий закон Ньютона; дайте розв’язання кожного кроку за кроком і з відстеженням одиниць. Зробіть одне запитання з множинним вибором і налаштуйте відволікаючі елементи на реальні неправильні уявлення, такі як «немає руху без сили»; запишіть, яке неправильне уявлення представляє кожен відволікаючий елемент».
Результат: матеріал, який відповідає рівню, який можна перевірити, націлений на помилки та має високу педагогічну цінність.
Поширені помилки
- Ключ відповіді не перевіряється. Під час генерації запитань штучний інтелект може робити помилки знака/одиниці у розв’язанні; Кожне рішення має надаватися окремо.
- Не вказуючи межі аналогії. Кожна аналогія в якийсь момент руйнується; Якщо обмеження не вказано, виникне нова помилка.
- Використання випадкових дистракторів. Помилкові варіанти, які не спрямовані на реальну помилку, не навчають і не вимірюють.
- Надмірне спрощення. Надмірне спрощення концепції може зробити її фізично неправильною.
- Не кажучи про рівень. Якщо не надати цільовий клас і попередню інформацію, матеріал буде або занадто легким, або непридатним для використання.
Застереження: перед тим, як дати учням матеріал курсу, самостійно перевірте розв’язання кожної задачі та перевірте фізичну точність кожного пояснення. Неправильний ключ відповіді або аналогія, що викликає неправильне уявлення, залишає в учнів непорозуміння, які важко виправити. Матеріали, створені ШІ, не замінюють схвалення компетентного вчителя; Відповідальність лежить на вчителі.
Підсумовуючи
У викладанні фізики ШІ є потужним інструментом для створення запитань, прикладів, аналогій і пояснень, адаптованих до рівня. Але важливі три точки контролю: фізична точність рішень, обмеження аналогій і націлювання відволікаючих факторів на реальні хибні уявлення. Добре навчання спрямоване на розуміння, а не на запам'ятовування; ШІ-матеріали повинні надходити в клас лише після того, як їх вчитель перевірить на точність і педагогічність. У наступному й останньому розділі ми об’єднаємо дисципліну перевірки, яку ми вивчали протягом усього модуля, під заголовками галюцинації, етики, конфіденційності та наукової цілісності.
Аплікаційне завдання
Виберіть предмет фізики, який ви викладали або вивчали. Нехай штучний інтелект згенерує кілька розв’язаних запитань за допомогою шаблону 1 і оманливе запитання з множинним вибором за допомогою шаблону 2. Перевірте кожне рішення вручну або за допомогою коду; Перевірте хоча б одне рішення на наявність помилок. Потім запитайте аналогію з 3-м шаблоном і оцініть його межу. Запишіть 5-6 реченнями: чи були помилки в ключі відповіді, де порушилась аналогія?
контрольний список
- [ ] Я уточнив мету навчання та рівень оцінки.
- [ ] Я незалежно перевірив рішення кожної проблеми.
- [ ] Я переконався, що відволікаючі націлені на реальні помилкові уявлення.
- [ ] Я вказав, де аналогія, яку я використовував, руйнується.
- [ ] Я перевірив, щоб спрощення не перетворилося на фізичну помилку.
- [ ] Я не давав матеріал учням, не перевіривши його достовірність.