0 引言
ChatGPT 是一个基于大规模预训练的生成式对话模型，能够为用户提供自然语言的回复。ChatGPT 作为一种人工智能技术，可以为教育行业带来很多创新和变革。例如，ChatGPT 可以帮助学生更加全面地掌握知识和技能，促进学生个性化发展和提高创新能力；ChatGPT 可以提供个性化的学术支持，帮助学生解决问题和理解复杂概念，提高学习效率；还可以为教师提供辅助工具，节省时间，帮助管理大班级。此外，ChatGPT 可以跨越语言障碍，为国际学生提供英语学习支持，但是过度依赖 ChatGPT 可能降低学生的自主学习能力，导致他们缺乏必要的思考和研究技能。值得注意的是，机器学习模型可能存在错误或偏见，容易传播不准确的信息；还有隐私问题，涉及学生数据的收集和使用，需要谨慎处理以维护隐私权。
ChatGPT 正在颠覆整个教育行业，正如原教育部部长陈宝生所说[1]：“未来，凡是可以通约的事，凡是相对稳定的事，凡是能标准化的事，都会被 ChatGPT 替代”。AI 时代，学生还需要养成一种与之匹配的习惯，那就是提问、不断提问，提问必然会成为人类最基本也最有价值的行为之一，能正确地提出问题，本身就很有价值。ChatGPT 时代，对学生的能力要求也发生着变化。
计算机专业是一个实践性强、学习难度大的专业，它涵盖了广泛的知识领域，学习计算机专业需要具备一定的数学和逻辑思维能力，同时也需要不断地进行实际编程和项目开发，以提高实际操作能力。ChatGPT 对计算机专业的学习方式、就业要求等方面都有着较大的影响，如何应对值得探索。
1 ChatGPT 辅助计算机课程教学的应用举例
对 ChatGPT 辅助计算机教学进行功能分类，每类提问 1~2 个，并对 ChatGPT 的交互结果进行简要分析。“问题”是对 ChatGPT 的提问，“答案”是 ChatGPT 给出的答案。
1.1 知识拓展
ChatGPT 可以提供丰富的教学内容，包括各种知识点、案例分析等。通过与 ChatGPT 交互，学生可以更加深入地理解课程内容，ChatGPT 可为学生提供即时、准确的问题解答，从而更好地掌握知识，还可以通过与不同领域知识的交融，学到更加多元化的知识。这不仅可以节省学生的学习时间，还可以提高学生的学习效率。学生可以通过与 ChatGPT 对话的方式进行学习，不仅能够更加深入地理解知识，还能够更早地接触到高水平思维活动。ChatGPT 可可辅助师生高效构建知识图谱，可根据需求推荐适合的教育资源，包括书籍、课程、视频等，帮助学生更好地学习。ChatGPT 的专业内容分析能力测评见表 1，主要测试对机器学习方法的总结能力，ChatGPT 的表现尚可。
值得注意的是，ChatGPT 的知识储备来自于互联网上的海量文本资料，如果这些来源中存在错误信息，ChatGPT 可能会输出不准确或者不可靠的回答。此外，ChatGPT 只能理解已经编程好的语言规则和模式，对于一些超出其理解范围的问题，如晦涩难懂的语言、多重意义的词汇和专业术语，也很难给出准确的回答。
1.2 代码编写
ChatGPT 拥有强大的编码能力，包括代码的生成、调试，解释编码技术和概念。ChatGPT 可以为简单或重复的任务编写代码，如文件 I/O 操作、数据操作和数据库查询。ChatGPT 的错误修复能力也可以成为程序员的宝贵工具，它可以通过提出可能的错误原因并提出解决这些问题的解决方案来帮助调试代码。ChatGPT 也可以推荐方法来增强和优化代码结构、可读性和性能比如 ChatGPT 可提供有关重命名变量、删除重复代码和其他增强功能的建议，这些增强功能可以使代码更有效并且更易于其他程序员理解。ChatGPT 可以提供编程概念、软件产品、语法和功能的解释和示例，有助于学习和理解编程语言，这对于可能不熟悉编程概念的初级程序员或使用新编程语言的程序员特别有用。ChatGPT 编码能力测评见表 2，主要测试代码的修改、分析和生成。
通过表 1 的提问发现 ChatGPT 处理简单的程序编程问题时效果较好，复杂问题则直接拒绝。美国普渡大学的研究发现OpenAI 开发的人工智能聊天机器人 ChatGPT 在回答软件编程问题时，错误率超过一半，且能骗过 1/3 的提问者，这看上去感觉 AI 像是在一本正经地胡说八道[2]。
1.3 语言处理
ChatGPT 不仅可以通过自然语言处理技术，帮助学生学习不同的语言，还可以对文本进行推理总结，按照制定的语言和格式进行输出，帮助理解具体的知识点。
ChatGPT 的语言问题分析能力测评见表 3，主要测试专业问题的语言翻译和总结，测试发现 ChatGPT 对短文有着较好的语言分析能力。人工智能产业发展联盟 AIIA 对 ChatGPT 对话能力的评测：语义理解较准，尚难以摆脱知识整合和逻辑推理困境。
1.4 评价反馈
ChatGPT 可以用于学习评估，帮助老师出题，或者评估学生的学习成果，从而帮助教师更好地评估学生的能力，这种技术可以有效地辅助教师进行个性化的教学和指导。
ChatGPT 的知识呈现分析能力测评见表 4，主要测试专业方面的出题能力，该题目基本符合要求。ChatGPT 可辅助教师实现教学评价，包括生成问题、评估作业、数据分析等，但是评价的程度、方式等都需要教师自行设定。
2 ChatGPT对计算机教育的影响
2.1 计算机专业学教学要求
2018 年教育部高等学校教学指导委员会发布的“普通高等学校本科专业类教学质量国家标准”指出：计算学科通过在计算机上建立模型和系统，模拟实际过程进行科学调查和研究，通过数据搜集、存储、传输与处理等进行问题求解，包括科学、工程、技术和应用[3]，具体的培养目标见表 5。
2.2 ChatGPT对教育的影响分析
研究表明 52% 的ChatGPT答案是不正确的，77% 是冗长的，更重要的是在允许上网搜索和查文档的前提下，人们也只能识别出 60% 左右的 ChatGPT 错误回答[2]。复旦大学自然语言处理实验室做过测试，让 ChatGPT 回答 2022 年高考全国卷，观察并总结了如今这个号称是最强 AI，面对高考试题的表现。客观题上，无论文科还是理科，ChatGPT 的能力基本上与 500 分左右的考生相当。主观题上，文综得分率为 78% ，生物得分率 50% ，但在数学、物理、化学、历史这 4 个单科成绩上表现不佳，只有 30%。
2.2.1 能力分析
基于与 ChatGPT 的对话和学者的分析，发现 ChatGPT 能解决一些相对复杂的问题，但是也有一些回答不尽如人意，能力总结见表 6。
2.2.2 辅助学习
ChatGPT 确实能作为一个学习助手，实现学习内容拓展、个性化辅导等。ChatGPT 可以提供丰富的教育内容和个性化的教学辅助，但是它对于教学能力的提升效果不足，对于资源普及、充实以及个性化教学有一定的帮助，适合作为一个初级的学习助手，但它并不是一个专门为计算机专业所设计的工具，尤其是对专业的学习，ChatGPT 的使用需要在教师的专业指导下进行，学习过程中也需要有批判性思维。
虽然虚拟智能辅导系统可以提供一些帮助，但是它不能取代人类讲师，也可能无法提供相同水平的个性化支持[4]。ChatGPT 带来的负面影响包括过度依赖、抄袭、误导、意识形态、伦理问题[5]。ChatGPT 无法提供准确的知识信息，或者无法根据学生的需求进行个性化的教学指导，就会影响学生的学习效果。ChatGPT 应用在教育中还可能会让学生对其产生依赖性，从而失去自主思考和探索的能力。教育评价旨在考查学生学习成果与基本状况，杜绝任何剽窃、抄袭等学术不端行为是学者的基本职业操守。随着 ChatGPT 的普及化应用，教育评价与学术诚信度认定将变得愈加困难，甚至可能对教育宗旨、现有评价体系与学术制度产生严重影响。
3 ChatGPT 辅助下的计算机教学策略
计算机专业学生认知培养范围包括知识概述、理论引导、思维培养、实践训练、伦理教育[6]。成功学习之道框架的组成包括成功习惯、创新行动能力、基本内容知识和寻路问道的能力[7]。虽然ChatGPT拥有看似强大的功能，但是鉴于ChatGPT 较高的错误率和学生的过度依赖，对于ChatGPT 既要合理使用，又要规避其带来的问题。ChatGPT 辅助教育的方向如图1所示。
3.1 优化教学内容以适应未来需求
对高校的人才培养来说，一方面培养方案要跟上不断涌现的新技术，从而适应时代变化；另一方面也要面向产业，培养具备实践能力的复合型人才。人工智能正在重新定义工作，未来的工程师必须能够适应快速变化的现实世界并学会与智能机器“相互学习”[8]。此外，还要具备跨学科能力和持续学习力，能够理解并应用计算机科学知识在不同领域中解决复杂的问题，具备持续学习和适应新技术的能力，以保持竞争力并满足不断变化的就业需求。
3.1.1 就业需求
随着深度学习和人工智能技术的快速发展，企业对于具备相关技能的人才需求急剧增加。计算机专业的学生通常需要具备机器学习、神经网络等领域的知识和技能，以满足这一需求。高校要以培养满足社会特定需求的毕业生为目标，要“问产业需求建专业”“问技术发展改内容”。任何一个专业，其毕业生都有自己的问题子空间，这个问题子空间体现了该专业点所培养学生的主要服务面向，体现自己的优势[9]。
3.1.2 模型演化
计算机专业的学生要想保证自己的就业竞争力，需要向两个方向迁移，一部分学生会往模型层方向发展，更关注算法相关的知识，另一部分学生会向系统结构方向发展，更关注芯片、系统架构相关的知识，往模型层方向发展的学生需要有数据和算力的支撑，需要关注大量机器学习相关的前沿研究成果，而往芯片层和框架层发展的学生，则需要学习大量底层知识，而且对于实践场景的要求同样也比较高，甚至还需要产业领域提供一些支持。随着AI技术的不断发展，计算机硬件需要处理更多的数据和更高的计算能力。随着模型变大，AI 会越来越需要跟计算机系统结合，从而提出一个更高效面向大模型的支持体系，这意味着未来的计算机硬件需要更快、更强大、更省电的处理器、内存和存储设备。大模型一旦训练好去使用，模型的“大”会让推理过程变得十分缓慢，因此另外一个前沿方向就是如何高效地将模型进行尽可能的压缩，在加速推理的同时保持它的效果，这方面的主要v技术路线包括剪枝、蒸馏、量化等。
3.1.3 新生问题
大模型会带来数据隐私泄露、信息失真和误导、社会偏见和歧视等问题，作为计算机的从业者，需要加强对大模型的技术监督和规范，如从增加模型透明度和可解释性、鲁棒性，设计更合理和公正的评估指标等方面展开研究。这意味着有必要创设一门学科，如机器错误学、机器行为学或纠错学，把机器犯错的原因、机理、类型、纠错、行为类型等作为研究对象，以便为人机合作保驾护航[1]。此外，也需要加强对大模型的伦理和法律责任教育，使从业者能够了解和掌握数据所有权和隐私保护制度，制订信息真实性和可信度标准，明确模型使用者和开发者的义务和权利等。
随着大模型的广泛应用，网络安全和隐私保护成为关键问题。学生需要具备网络安全知识，以确保大模型和相关数据的安全性和隐私性。
3.2 贯通式课程构建完整知识体系
建立知识体系能够让人有稳定的根基和框架，能帮助人树立成长思维、批判思维和系统思维。知识体系可以帮助学生更好地理解和运用知识，提高学生的学习能力和创造力。ChatGPT 通过对大量的文本数据进行训练，学习服务人类语言理解和生成的能力。多数人对ChatGPT 的评价是“几乎无所不知、无所不能”。作为学习助手，ChatGPT 的出现为学生的学习打开了思路，在与学生对答的过程中，ChatGPT 可为学生提供贯通式、全方位的知识输出，可辅助学生构建知识体系，因此在课程建设时，要加强贯通式知识的培育，才能与 ChatGPT 的辅助能力相匹配。以专业内容的贯通为主线，做好课程内部、课程之间知识点的衔接，加强系统能力培养、计算机系统能力培养[10]，研发面向拔尖人才的贯通式课程[11]，才能适应后人工智能时代的教学要求。教师要以更高的视角，充分利用ChatGPT 进行课程体系的顶层设计和课程内容的构建。
3.3 基于多样化空间丰富学习形式
ChatGPT 以交互对话的形式辅助教学，辅助学习的形式单一，主要以文字对话为基础，缺乏多样化的学习方式和互动媒体，如视频、音频或实践性的活动，限制了学习体验的多样性和全面性。在大多数情况下，ChatGPT 的回复长度被限制在500 字左右，回复内容可能较为单薄或者过于啰唆。对于学生来说，用 Chatgpt 进行学习的形式可能较为枯燥，长期学习效果难以保持，因此需要多样化学习方法，以不同的形式和方法进行知识传授、能力培养和习惯养成。除了课堂讲授学习、使用 ChatGPT 辅助学习之外，还可以引导学生采用如下方式学习。
（1）在线学习：随着技术的发展，许多高校提供在线计算机课程，使学生能够根据自己的时间表自主学习。
（2）实践项目：计算机专业通常包括大量的实践学习，学生可以自行选择开发软件应用程序、网站或其他计算机项目，从中学习并建立自己的作品集。
（3）学科竞赛：参加编程竞赛如ACM国际大学生程序设计竞赛、Google Code Jam 、LeetCode 、ICPC 等可以提高学生的编程技能和竞争力。
（4）讲座和研讨会：高校可以经常邀请行业专家和学者来学校讲座，举办研讨会，以帮助学生了解最新的技术趋势和研究进展。
（5）实习和工作经验：学生可以在实习或兼职工作中应用他们的计算机技能，获得实际经验。
未来，教育元宇宙可提供一个智能化的教育环境，提供交互式、沉浸式和个性化的学习体验。学生可以通过元宇宙进入虚拟的教室或学校，他们可以参与虚拟的教学活动和课程，包括文字、视频、互动模拟等多种形式[12]。在辅助学习方面，ChatGPT 可以在元宇宙中发挥重要作用，它可以被集成到元宇宙平台中，作为一个对话工具或虚拟助手，可丰富用户的交互形式，实现多样化学习。
3.4 项目式学习引导学生相互协作
项目式学习通常会从真实场景中提炼出一个有挑战性的驱动问题进行探究，从而把真正实用的知识凝练出来让学生在解决问题的过程中不知不觉就掌握了这些知识，以实际问题为导向培养学生多方面的综合能力。项目式学习要求学生完成真实的项目，模拟真实工作场景中的协作，有助于发展团队合作和沟通技能，这鼓励学生主动寻找信息和资源将不同领域的知识融合在一起。学生在项目中扮演更积极的角色，需要更多的自主学习和决策权。
（1）答疑解惑：ChatGPT 可以回答关于编程语言、算法、数据结构、库函数等方面的技术问题。学生可以向ChatGPT 提问，以获取在项目中遇到的特定问题的解答。
（2）提供学习资源：ChatGPT 可以向学生推荐学习计算机科学的资源，包括特定主题的在线教程、书籍、文档、博客文章等学习资源。
（3）代码编写支持：ChatGPT 可以协助代码编写、解释、调试、纠错，并提供改进意见和优化建议，ChatGPT 可以生成代码示例或提供编程建议。
（4）项目规划和管理：ChatGPT 可以协助规划项目，制订时间表并提供项目管理建议。
在以项目为中心的计算机专业人才培养模式设计与实践[13]中，老师的角色则会从传统的教授者转向学习的设计者、支持者和引导者。这种角色的转变让学习的主动权回到学生手中，充分激发学生学习的内在动力。
3.5 多元化评估考查学生真实水平
在ChatGPT时代，计算机课程教学评价方法需要考虑到学生与计算机交互的特殊性，并结合人工智能技术的应用。利用ChatGPT 、智慧教学工具等多种评估手段，可进行不同类别的考核评估，如项目实践、小组合作评估、代码审查、演示评估等，这样可以综合评估学生的理解能力、解决问题的能力和沟通技巧。以下是几种可能的计算机课程教学评价方法。
（1）项目作品评估：鼓励学生在课程期间完成实际项目并评估他们的作品，这些项目可以涵盖软件开发、数据分析、机器学习等各个领域。评估可以考虑项目的创新性、功能完整性、代码质量等方面。
（2）互动性能评估：考虑到 ChatGPT 的交互性质，可以设计任务，要求学生与 ChatGPT 进行对话或演示。教师可以通过观察学生的对话质量，演示能力和问题解决能力，实时回答问题、参与讨论和解决问题的表现等方面，评估他们的表现。
（3）学生反馈和问卷调查：通过定期收集学生的反馈和意见，了解他们对课程内容、教学方法和教材的看法，这可以帮助教师了解学生的需求并作出相应的调整。
（4）团队合作评估：通过鼓励学生进行合作完成项目、参加竞赛等，评估他们的团队合作能力、沟通技巧和协作能力，这可以通过观察项目进展、学生角色分配和项目成果评估来实现。
4 结 语
ChatGPT 可以通过与学生和教师交互来提供个性化的学习体验、答疑解惑和教学指导。ChatGPT 还可以帮助学生更好地理解和掌握复杂的计算机概念和技能，同时为教师提供更好的教学资源和支持，提高教学效果和学生的学习成果。然而，由于 ChatGPT 可以提供即时答案和解决方案，学生可能会依赖它完成任务，而不深入探索和理解计算机科学的基本原理，这种依赖性可能削弱学生的独立思考和问题解决能力。
计算机教育需要根据 ChatGPT 的影响及时进行改革创新，教学内容上除了 AI 相关知识和能力的深入之外，还应更贴近实际，强调实际应用与问题解决，同时融入跨学科知识，培养综合思维。教学模式上应充分基于包括元宇宙在内的智慧教学工具开展多样化教学，推广在线协作学习和虚拟实验室，促进合作与实践。考核方式上应采用多元化评估，包括项目作业、开放式测验、自评、同伴评价等，注重思维过程和解决问题的能力，而非死记硬背。
计算机专业课程的教学活动，从内容、形式到方法和评价，对每一个专业教师来讲都是一个不断发展、不断完善的课题。在计算机教学中，ChatGPT 等大语言模型技术可以作为教学的有益补充，但仍需要结合其他教学方法和资源，以实现更全面和有效的教学效果。
大型语言模型的自动生成内容可能不受实际约束，容易引导师生进入非理性思考和行为，导致师生缺乏风险意识，从而受到伤害。未来大语言模型辅助计算机教育还面临可靠性问题、安全问题、伦理问题等。斯坦福大学和加利福尼亚大学伯克利分校的 3 位研究员调查了 2023 年 3—6 月 ChatGPT 性能的变化[14]，并在 4 个任务上进行测试：数学问题、回答敏感/危险问题、代码生成以及视觉推理，调查结论是 GPT-4 性能确实变差了。教师应密切关注大模型的发展状况，及时作出相应的教学调整。
参考文献：
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[2] Kabir S, Udo-Imeh D N, Kou B, et al. Who answers it better? An in-depth analysis of ChatGPT and stack overflow answers to software engineering questions[EB/OL]. (2023-08-10)[2023-10-08]. https://arxiv.org/abs/2308.02312.
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[14] Cornell Univercity. How is ChatGPT's behavior changing over time? [EB/OL]. (2023-08-01)[2023-10-08]. https://doi.org/10.48550/arXiv.2307.09009.
作者简介：刘小丽，女，暨南大学副教授，研究方向可信人工智能、智慧教育，txlliu@jnu.edu.cn；古天龙（通信作者），暨南大学教授，可信人工智能教育部工程研究中心主任，兼任教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会副主任委员gutianlong@jnu.edu.cn。
基金项目：2023年度广东省教育科学规划课题（高等教育专项）“基于‘对分课堂’理念的港澳台侨生计算机课程思政实践研究”（2023GXJK228）。
引文格式：刘小丽,古天龙.ChatGPT对计算机教育的影响及对策[J].计算机教育,2023(11):38-44.
转自：“计算机教育”微信公众号
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