[论文解读] Qualitative and quantitative analysis of student's perceptions in the use of generative AI in educational environments

Sergio Altares-López, José M. Bengochea-Guevara+3 more|arXiv (Cornell University)|May 22, 2024

Online Learning and Analytics被引用 7

一句话总结

本研究提出面向初中/高中生的快速人工智能学习方法，分析他们对生成式AI的认知，并探讨伦理、情感和教育影响。

ABSTRACT

The effective integration of generative artificial intelligence in education is a fundamental aspect to prepare future generations. The objective of this study is to analyze from a quantitative and qualitative point of view the perception of controlled student-IA interaction within the classroom. This analysis includes assessing the ethical implications and everyday use of AI tools, as well as understanding whether AI tools encourage students to pursue STEM careers. Several points for improvement in education are found, such as the challenge of getting teachers to engage with new technologies and adapt their methods in all subjects, not just those related to technologies.

研究动机与目标

• 为初中和高中生介绍专注于AI生成能力的加速学习方法。
• 考察学生在教育中对情感、感知伦理以及对生成式AI工具的日常使用。
• 评估该方法如何影响创造力、协作以及对AI相关职业的兴趣。
• 找出教师在跨学科领域当前如何支持或阻碍AI整合。
• 评估学生对AI风险的认识以及对道德使用的依赖程度。

提出的方法

• 两部分教育计划：AI基础知识，结合对智能及日常类比的反思，随后进行实际的生成式AI视频创作任务。
• 使用端到端的生成式AI应用程序，根据提示来制作视频，提示词与提示工程由四个主题引导。
• 自由回答式提示，以绘制工具使用和日常生活中的AI应用，并通过词云进行汇总。
• 在马德里多所学校开展的十名高中生试点，使用基于小组的视频提示和协作式提示。
• 活动后通过李克特量表问题和二元项来衡量参与度、动机、情感、创造力、未来取向和伦理。
• 统计分析包括描述性统计、相关矩阵和Wilcoxon检验，以评估相对于中性基线的回应。

Figure 1: Scheme of explanation of the learning of an algorithm included in the methodology.

实验结果

研究问题

• RQ1 RQ1：学生在AI演变中体验到哪些情感，以及他们在学习中如何评估AI工具的伦理？
• RQ2 RQ2：生成式AI的使用能否促进学生的创造力和创新？
• RQ3 RQ3：教师目前是否鼓励将AI作为资源来支持讲授或作业？
• RQ4 RQ4：生成式AI的使用是否有助于其他学科的学习？

主要发现

• 积极的课堂参与与理解跨技术协作以及在课堂外探索AI的更高动力相关（例如参与度与学习科技协作之间的相关性为0.88）。
• 对AI学习方法的整体高满意度（均值4.7）以及积极工具互动与满意度之间的强关联。
• 对AI主题的兴趣与对科技相关职业的考虑之间存在强相关性（对兴趣与职业问题之间的相关性为0.83）。
• 大多数学生（90%）不会将自己的活动完全交给AI，担心因素包括可靠性和可能出错。
• 60%报告接受过伦理使用AI的培训，而只有10%表示教师在课程作业中主动鼓励使用AI。
• 二元回答表明学生经常使用AI工具做作业、核对信息、以及生成想法，对AI演变的情感显示出持续的伦理反思。

Figure 2: Wordcloud by frequency obtained from the free-response answers made during the activity.