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數位學習新里程：從CAI轉型生成式AI輔助教學

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      電腦輔助教學(Computer Assisted Instruction，簡稱CAI) 的研究與發展，已經歷經一甲子歲月， 60多年之後，因為生成式AI的爆炸性發展，終於迎來契機，實現生成式AI輔助教學(Generative Artificial Intelligent Assisted Instruction，GAI)，從CAI轉型升級為GAI。 一、從CAI到GAI，一甲子的歲月     世界上第一套CAI系統，是美國伊利諾伊大學的柏拉圖系統(PLATO)，全球各地經歷60多年的研究與發展，終於開啟實現 GAI的新里程 。 數十年來，教育主管部門、學術研究機構、教育企業爭相投入研發資源，集合電腦專家、教育學者、學科領域專家、第一線教學專家等，先後研發各種將整合電腦系統到教學活動中的產品、方案，以期提高教學效能和學習品質。    1999年，我們創立醍摩豆智慧教育，開始投入CAI的研究、發展與推廣。我們推出「按按按」高互動輔助教學系統(醍摩豆，1999)，並經過嚴謹教育學術實驗研究，獲得非常好的效果，也因此推廣應用普及到包括大學、中學、小學等各級學校，如圖1。  圖1： 「按按按」高互動輔助教學系統(醍摩豆，1999)    多年來，人工智能(Artificial Intelligent)一直是相關研究人員最重要的研發議題，例如IBM的深藍 (超級電腦)計畫，Google的AlphaGo西洋棋計畫...等。直到2022年11月30日，總部位於舊金山的OpenAI推出基於大型語言模型的ChatGPT，在短短2個月內，隔年1月ChatGPT的使用者數就超過1億人，成為增長最快的消費者應用程式。ChatGPT的爆炸式應用擴散，使得大型語言模型如雨後春筍般出現，也助燃了教育領域的生成式AI輔助教學「聖火」，紛紛投入積極研究發展能整合生成式AI的軟體、教材和學習平台。 二、HiTeach AI課堂輔助教學系統     根據廣義人工智能定義，除了普遍應用的生成式AI和分辨式AI，還有許多不同類型AI。只要經過教育研究，符合教學原理的，就可以嘗試應用到課堂教學中，以提升學習效能，或減輕教學負擔。以HiTeach AI為例，具有多項AI引擎輔助課堂教學，包括AI口說練習、AI文句分析、AI/GPT服務、AI蘇格拉底小數據、AI語音轉文字等，如圖2： HiTeach A
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教師增能與專業發展系列之四：HiTeach AI GPT教學活動設計舉例

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   這一篇AI教案設計舉例，說明如何在既有教學活動設計中，應用生成式AI，在教學活動中融入AI評估功能，並設計自動串接教學方法策略模組的教學活動設計舉例，以發揮生成式AI輔助教學的功能，進而達到減輕教學負擔或增進學習效果的目的。 一、HiTeach AI     HiTeach內建多種AI技術，包括AI文句分析、AI口說練習、AI蘇格拉底小數據和AI語音轉文字服務等。現在，HiTeach進一步整合越來越智慧的生成式AI技術，提供便利的提示指令集，方便課堂教學或備課使用。打開GPT生成式AI小幫手視窗，就會顯示多種課堂教學應用指令集，包括評分指令集、出題指令集、挑選指令集、常用指令集、心智圖指令集等，並可自定義指令集，根據課程需求設計適合的指令，以便重複使用設計好的指令集。 應用生成式AI，以對話方式來協助課堂教學中作品作業的評分、評語時，教師需要不斷操作複製、貼上，複製學生的作品給AI，再把AI回應的評分評語複製到成績表單中，重複這種繁瑣的操作過程，才能完成所有學生的評分、評語，這種操作方式，我們簡稱為自助AI流。 HiTeach AI自動串接生成式AI，內建提示指令範本，教師只需應用範本提式指令或自行定義的提示指令，在HiTeach收集學生作品數據後，這些「活」數據就會自動傳送與接收AIGC服務，自動把AI的評分、評語整理到成績表中。這種自動融合學生名單、互動數據、AI智能的作業流程，我們簡稱為HiTeach AI流。 比較自助AI流與HiTeach AI流，可以發現使用自助AI流，老師自助操作很忙碌，透過HiTeach AI流，不但讓機器代替勞力，也提高了效能，如圖1。 圖1： 自助AI流與HiTeach AI流應用效益比較 二、HiTeach AI GPT多元教學策略簡介    HiTeach是基於教育原理，兼具傳承與創新的課堂教學新技術，可以協助教師發展智慧好課堂，讓教學越來越省力，學習效果越來越好，課堂氛圍越來越有趣。其運作核心理念與應用價值如圖2：HiTeach AI GPT多元教學策略組合應用圖(Power, 2024)，包括學習評估型態和教學策略模組兩個部分。 圖2： HiTeach AI GPT多元教學策略組合應用圖(Power, 2024)     圖左邊是學習評估新型態，結合先進生成式AI技術，把人工智能引入課堂，隨時協助教師批改作業、評分、
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AI蘇格拉底課堂數據評估報告簡介

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AI蘇格拉底課堂數據評估報告簡介      採收教與學大數據是AI蘇格拉底的主要功能之一。採收數據是分析與應用數據的第一步，根據AI蘇格拉底累績課堂教與學大數據統計，截至2023年底，蘇格拉底平台採收課堂數據量，已經累積近35萬堂(348,836)課例，約1千萬學生人次的課堂學習歷程數據。蘇格拉底平台正以飛快的速度累計課堂大數據，相信運用這些寶貴的教與學大數據，能幫助我們掌握教與學樣態，更精準地制定教育創新與發展的方向與策略。     分析課堂數據是AI蘇格拉底的另一項主要功能。課堂是最主要的學習場域，AI蘇格拉底的數據，有別於線上學習非同步數據，是記錄實體(或混合)課堂的教與學數據，透過這些課堂大數據的統計與分析，協助師資培育機構、學術研究機構與教育政策制定者瞭解城市、學區或學校的教學科技應用能力、教學模式、學習型態、學生學習參與度等數據。AI蘇格拉底能自動採收課堂數據，為每一堂課評估與分析課堂數據，包括T科技互動指數、P教法應用指數、C教材實踐指數、D校本綜合評價指數、E學習參與度指數(如圖1)等課堂五項指數，以及相關應用分析。 圖1： 數據品質評估報告之課堂五項指數 一、AI蘇格拉底簡介            AI人工智能蘇格拉底服務(簡稱：AI蘇格拉底) 是由台灣網奕資訊(HABOOK Group)獨家研發的課堂數據服務，AI蘇格拉底是整合多項AI技術的教育創新應用服務，包括整合AI教學行為數據特徵分析、AI文句分析、AI語音轉寫、AI GPT等多種AI工具。能自動解析課堂影音、轉寫出課堂逐字稿，分析課堂語速、用語、提問等，並產出課堂數據品質評估報告(醍摩豆，2024)。AI蘇格拉底自動採集課堂教與學數據，生成蘇格拉底影片、觀議課記錄表、課堂數據品質評估報告、蘇格拉底時間軸(包含語音轉寫逐字稿、師生互動歷程)等教育專業應用數據的雲平台服務。HiTeach 5是AI蘇格拉底的數據輸入套件，操作簡單、整合度高，只要將HiTeach 5安裝在各類型教室(多媒體教室、班級教室、TBL PBL/TBL教室、錄播教室、觀議課教室等)中，以及安裝錄音/錄像設備，就能採集課堂數據，生成教育專業應用數據，並存放在蘇格拉底平臺專屬頻道，系統運作架構如圖2。 圖2：AI蘇格拉底運作架構 (醍摩豆，2017) 二、課堂數據品質評估報告簡介     課堂數據品質評估報告是支持教師團隊
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AI蘇格拉底之課堂分析S-T圖與Rt-Ch圖

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AI蘇格拉底之課堂分析S-T圖與Rt-Ch圖     你的課堂教學型態是屬於哪一種呢？是講授型、練習型、對話型，還是混合型呢？或換個角度來問，如何分類一堂課是屬於這四種型態的哪一種呢？如何使用比較科學的方法來分析一堂課的教學型態，是教育專家重要的研究課題。 圖1：S-T課堂分析(教學型態) 課堂觀察記錄與S-T分析      過去數十年間，教育學者、專家們發展了許多分析課堂觀察記錄與分析工具，來研究分析課堂型態，作爲研討與提升教師課堂教學專業的可視化數據，例如，座位表觀察記錄SCORE（Gall & Acheson, 1980）、FIACS互動分析系統（Flanders, 1966）、LessonNote (Version 3.8.1; Lesson Study Alliance, 2018)、以及使用穿戴式感應器記錄教學行為的教學分析（Prieto, Sharma, Dillenbourg, & Jesús, 2016），以及S-T分析（藤田廣一、吉本英夫，1980）等。     S-T課堂分析是藤田广一、吉本英夫於1980提出的課堂觀察紀錄工具，透過其S-T圖與Rt-Ch圖，以判斷該堂課是屬於「練習、對話、講授、混合」中哪一種類型的課堂。S-T課堂分析建立在師生互動上，原始S-T分析只記錄老師或學生行為而不對內容進行分類。記錄員在常規課堂上每30秒採樣一次，最後形成一個由S（學生行為）和T（教師行為）字母組成的字串，如TSSSTS…STS，這個記錄可繪製成S-T圖並換算出一個Rt值（教師行為佔有率）和一個Ch值（行為轉換率，指S轉換到T或T轉換到S）。 Rt代表教師T行為佔有率，表示教師T行為數與總的行為取樣數之比，計算公式為：Rt=Nt/N。 其中，N表示教學行為的採樣總數，Nt表示T行為的採樣數。Ch代表師生行為轉換率，表示教學過程中T行為、S行為間的相互轉換次數與總的行為採樣數之比計算公式為：Ch=（g-1）/N。 其中，g表示資料中的組數，如S-T資料為“T T S S T S S T T T”，該資料中有5個資料組（T T -S S -T -S S -T T T），g=5。 g-1是ST轉換次數為4。 如 圖2：課堂 分析ST圖與Rt-Ch圖。S-T對話型如左上圖，S-T指導型如右上圖，S-T講授型如左下圖，S-T練習型如右下圖。 圖2
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教師增能與專業發展系列之三：智慧教學規劃與應用實務-以HiTeach 5為例

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 智慧教學規劃與應用實務-以HiTeach 5為例 教育部「推動中小學數位學習精進方案」，針對全國中小學1年級至12年級全面推動數位學習精進計畫，自111年起投入經費117億元，連續4年總預算達200億元，預計達成「班班有網路、生生用平板」的政策願景，實現教材更生動、書包更輕便、教學更多元、學習更有效、城鄉更均衡等五大目標。 「班班有網路、生生用平板」，雖然各級學校已經準備好網路、平板也陸續採購到位，但是，要達成「以數位化精進學習」的終極教育目標，還有許多需要突破的困難和挑戰。學校科技領導團隊責任重大，需要妥善規劃與應用生生用平板智慧教學環境，才能逐步帶領學校數位轉型、典範移轉，成為系統性、大規模、常態化導入生生用平板智慧教學新生態的智慧型學校。 本文分別就願景目標、環境設施、教師增能、課程教材、教學應用與實踐案例等六個規劃面向如圖1，並以HiTeach 5及其相關平台為例，舉例說明導入生生用平板之智慧教學規劃與應用實務。 圖1：智慧教學六個規劃面向 壹、 願景目標     1999年，醍摩豆智慧教育在臺灣創立，累積20多年的智慧教育之發展經驗與智慧，以醍摩豆智慧教育支持系統為基礎，構築成熟的智慧教學環境，並以智連環教學理念為思想引領，培養採用現代教育理念的智慧教師，提煉TPCK深度融合的智慧模式，發展三動(生動、互動、主動)、三精(精確、精緻、精進) 、三 適(適性、適量、適時)的智慧課堂，以成就每一個孩子為願景，實現以學生為中心，一對一的智慧教育理想。     2019年，教育部頒布108新課綱，總綱以「自發」、「互動」及「共好」為核心理念，並以「成就每一個孩子—適性揚才、終身學習」為願景，強調以「核心素養」來連貫各教育階段與統整各領域/科目課程之發展。     2022年，後疫情時代，教育部推動中小學數位學習精進方案之「班班有網路、生生用平板」政策，期能實現教材更生動、書包更輕便、教學更多元、學習更有效、城鄉更均衡等五大目標。 傳承與創新是實踐智慧教育願景的核心力量。醍摩豆團隊長達20多年研究智慧教學，發展出以Hi-Teach為核心的智慧教學支持系統，系統的理念與遠景，符合108課綱的願景理念(圖2)，是加速推動生生用平板，加速實現108新課綱願景目標的好幫手。 圖2：以學生為中心之智慧教育發展願景 生生用平板智慧教學環境，教師端有觸屏、學生端有平板，有網
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