高中生对 AI 工具的使用与印象

Jeff Schiel 博士 ， Becky L. Bobek 博士和 Joyce Z. Schnieders 博士 2023 年 12 月 Summary 随着对人工智能（AI）工具的兴趣日益增长，尤其是像ChatGPT这样的高调工具，这些工具现在已成为许多高中学生教育体验的一部分。基于全国范围内10至12年级学生的样本数据，本研究探讨了学生们在校内外使用AI工具的情况，他们认为使用这些工具可能对自己的认知和学术能力产生的影响，以及他们对于使用AI工具撰写大学申请essay的看法。 这项研究的主要发现包括以下内容 几乎一半的参与高中生表示他们使用了AI工具，其中最常见的是ChatGPT。在报告未使用AI工具的54%学生中，不使用的原因主要是缺乏兴趣（占83%），其次是不相信它们提供的信息（占64%），以及对这些工具不够了解（占55%）。 几乎一半使用过AI工具的学生报告称这些工具主要用于完成作业。这些工具最常用于语言艺术（写作）和社交研究课程的作业。学生还使用AI工具进行其他非作业用途，包括娱乐、爱好或获取个性化推荐。 学业成绩更高的学生比学业成绩较低的学生显著更可能使用AI工具。 将近四分之三（74%）的学生认为，由于使用AI工具完成作业，他们的整体学业表现至少会有所提升。 十分之九的参与学生报告说他们有not考虑使用AI工具撰写大学入学申请essay。学生们报告称未使用AI工具的原因之一是他们认为当前的AI工具存在局限性，无法生成高质量、个性化、原创且真实反映学生技能、能力和独特写作风格的大学入学申请essay。此外，学生们认为使用AI工具撰写大学入学申请essay是不诚实和不道德的行为，并且他们希望从亲自撰写essay中获得成就感。 Introduction 作为一项快速发展的技术，人工智能已在教育的各个领域得到广泛应用，包括教学、学习、评估和管理（Chiu et al., 2023）。近年来，生成式AI工具发展迅速。这些工具基于大型语言模型（LLMs），能够识别和预测大量数据集中的模式；然后生成新的内容或输出，如文本和图像（ISTE, 2023）。例如，ChatGPT就是这类生成式AI工具的一个实例。截至2023年3月，ChatGPT已作为一个基于大型语言的人工智能聊天机器人公开使用了几个月，并且在教育界引起了广泛关注。其中一些关注是负面的：由于担心学生可能会利用ChatGPT进行学术不诚实行为，美国的一些最大学区已经禁止了ChatGPT（例如，参见Jimenez, 2023）。而另一些反应则是积极的：例如，一项调查报告称，88%的教师和79%的学生认为ChatGPT对教学和学习产生了积极影响（Impact Research, 2023a）。此外，在该工具出现后不久，人们就注意到了其撰写大学入学申请作文的潜力，一位K-12及高等教育作者表示，“不仅ChatGPT能够写出清晰的文章，它还能创造自己的个人细节和装饰性内容，从而提升学生的申请文书质量。”[sic]接受的机会 ， 很难核实 “(惠特福德 ， 2022 年) 。 人工智能工具的需求日益增长，尤其是像ChatGPT这样的高调工具。例如，一项于2023年7月进行的调查显示，大多数年龄在12至18岁之间的学生、家长和教师对ChatGPT有所了解并持正面看法（Impact Research, 2023b）。如今，人工智能工具似乎已成为许多高中生教育体验的一部分，但学生们是如何使用这些工具的？他们对这些工具的看法又是怎样的？通过收集学生对人工智能工具的看法以及了解他们如何使用这些工具，我们不仅能获得对学生体验的新认识，还能更好地帮助学生、他们的家庭和教育者，以便学生在高中阶段顺利过渡，并为大学或职业做好准备。例如，如果学生认为使用人工智能工具可以提高他们的创造力，这可能会影响教师开发的教学任务类型及其将人工智能工具融入这些任务的方式。又如，如果观察到学生使用人工智能工具与学业成绩之间存在正相关关系，这可能表明需要为学业成绩较低的学生提供教育支持（例如，帮助他们获取和使用人工智能工具）。 为了调查学生对人工智能工具的使用及其印象，我们在2023年6月开发了一份问卷，并在全国范围内对10至12年级的学生进行了施测。该问卷包含以下问题：学生是否使用了人工智能工具，如果没有使用，原因是什么；他们使用了哪些工具；是否将这些工具用于学校作业，如果是的话，频率如何；他们在哪些课程和科目中使用了这些工具；以及这些工具对学生创造力、坚持性、批判性思维和整体学业表现可能产生的影响。此外，问卷还询问了学生是否认为学校拥有的网络和设备上应禁止使用人工智能工具，以及他们是否考虑过使用人工智能工具来撰写大学入学申请文书。详细说明了问卷的描述见技术附录（第31-37页）。在本报告中，我们分享了从总计4006名高中生那里获得的见解。 Findings 学生在多大程度上使用 AI 工具 ？ 整体 AI 工具使用 略少于一半（46%）的学生表示他们使用了AI工具。他们最常使用的工具有ChatGPT（被46%的学生使用）、Dall-E 2（17%），以及Bing Chat（11%；详见图1）。另外40%的学生表示他们使用了其他AI工具。学生在书面回应中提到的其他工具还包括Snapchat上的My AI、Grammarly和Midjourney。 Note.每个学生可以指出一个或多个使用的工具。因此 ， 此图中的百分比之和将超过 100 ％。 尽管在这项研究中 ， 人工智能工具的使用在学生中很普遍 ， 但略多于一半 (54%) 的学生报告说 ， 他们有not使用了人工智能工具。未使用人工智能工具的主要原因包括对这些工具缺乏兴趣（83%）、不相信它们提供的信息（64%）以及不了解它们（55%；见图2）。根据学生的书面回答，其他未使用人工智能工具的原因包括认为使用人工智能工具不道德或不道德、认为人工智能工具提供的内容或信息不够准确，以及愿意自己完成工作而不求助于人工智能工具。 AI 工具在不同学业成绩水平上的使用 我们考察了学生学术成就（以ACT综合分数衡量）与AI工具使用之间的关系。我们将学生分为三组，根据其ACT综合分数在调查受访者中综合分数分布的前四分之一、中间一半或后四分之一来分类。我们的分析显示，AI工具的使用与学生的学术成就水平显著相关 (We examined the relationship between students’ academic achievement (as measured by ACT Composite scores) and AI tool use. We categorizedthe students into three groups based on whether their ACT Composite scores were in approximately the top quarter of the distribution ofComposite scores among survey respondents, in the middle half, or in the bottom quarter. Our analysis revealed that AI tool use was significantly related to students’ academic achievement level.)Χ2= 44.69,pComposite得分为较高分的学生（即前四分之 一）更有可能使用AI工具，而得分较低的学生则不太可能使用这些工具。如图3所示，在得分最高的四分之一的学生中有53%使用了AI工具，而在得分最低的四分之一的学生中这一比例为36%（效应大小ES = 0.34）。1 在未使用AI工具的学生中，观察到不同ACT综合分数类别之间存在显著的原因差异（如图4所示）。统计上显著Χ2值范围为 9.96 (p<. 01) 将 “不信任信息 ” 改为 76.42 (p p<0.001）对于“没有访问权限” 的情况。对于“不允许使用AI工具”的类别和AI工具的关系，并未达到统计显著性。与高分段学生相比，低分段学生的比例明显更高，报告称他们不使用AI工具是因为缺乏访问权限（31% 对 8%，效应量ES=0.61）和/或对这些工具不够了解（69% 对 47%，效应量ES=0.44）。与低分段学生相比，高分段学生明显更有可能表示对使用AI工具不感兴趣（87% 对 71%，效应量ES=0.41）。 学生使用 AI 工具的目的是什么 ？ AI 工具用于学校作业 在使用AI工具的学生中，近一半（46%）表示他们将这些工具用于学校作业。使用频率各不相同，其中大多数学生（64%）表示他们每月使用几次或更少的次数完成学校作业。另有27%的学生表示他们每周使用一到几次，而8%的学生表示他们每天或更频繁地使用这些工具（如图5所示）。 学生在课程中使用AI工具的情况差异较大，从写作相关的语言艺术课程的66%到计算机科学/编程课程的17%不等（如图6所示）。有21%的学生表示在未列出的其他课程中使用了AI工具。这些课程包括艺术（如艺术、戏剧、音乐）和外语等其他课程。 用于学校作业的 AI 工具的准确性 学生还被询问是否在使用AI工具完成作业时发现了错误或不正确的信息。大多数学生（63%）表示发现了这些错误。观察到学生学业成绩水平与发现AI工具中错误之间存在统计学上的显著关系。Χ2= 16.74,p p < 0.001），与低分-category的学生相比，高分-category的学生明显更多地报告称发现了错误（分别为73%和48%；效应大小ES = 0.52）。 AI 工具用于其他目的 学生被询问是否曾使用AI工具进行除学校作业以外的目的。学生们主要将这些工具用于娱乐，或帮助他们从事诸如创作艺术和图形、写歌曲或诗歌等爱好（58%的学生报告了这种用途）；他们还使用这些工具寻求个性化推荐，如电影和产品（50%的学生报告了这种用途），以及帮助完成非学校作业的写作项目（48%，图7）。在书面回答中，学生们还提到使用AI工具来搜索信息、了解感兴趣的话题以及获取建议。 学校如何看待 AI 工具的使用 ？ 禁止在学校拥有的网络和设备上使用 AI 工具 尽管大约四分之一（24%）的学生报告说他们的学校在校园网络和设备上禁用了AI工具，但大多数学生（52%）并不知道这种情况是否发生在他们的学校。当被问及学校是否应该在校园网络和设备上禁用AI工具时，42%的学生表示“是”，34%的学生表示“否”，而接近四分之一（23%）的学生表示他们不知道是否应该这样做（如图8所示）。 学生对在学校自有网络和设备上禁用AI工具的意见与其ACT综合分数类别有显著的相关性。Χ2= 31.72,p Composite分数位于最低四分之一的学生比位于最高四分之一的学生更有可能认为学校应该禁止AI工具（分别为61%和47%，效应大小ES=0.30；P<0.001）。 允许学生使用 AI 工具进行学校作业 尽管学生使用AI工具完成作业，但并非所有教师都支持这一做法。大多数学生（62%）表示，他们的教师不允许使用AI工具完成学校作业，而有17%的学生表示，至少有些教师允许使用这些工具（如图9所示）。 学生认为使用 AI 工具会对他们产生什么影响 ？ 认知和行为效应 学生被提供了关于创造力、批判性思维和坚持不懈的定义，这三个概念与ACT的整体框架相联系。®， 其中描述了在学校和工作中取得成功所需的知识和技能(Camara et al. ， 2015)。定义如下 ： - 能够分析 ， 评估 ， 综合和扩展信息批判性思维- 努力工作 ， 在相关任务上取得进展 ， 并保持重点持久性尽管挫折或困难- 产生独创性的想法 ， 以新的方式使用现有的想法 ， 并有一个创造力积极的想象力 学生们随后被询问他们认为由于使用AI工具完成学校作业，他