人工智能对大学生批判性思维培养的价值及策略研究

Research on the value and strategy of artificial intelligence in the cultivation of college students’ critical thinking

摘要

随着人工智能技术的快速发展，其在高等教育领域的应用日益广泛，促进了教育教学方式的变革。批判性思维作为高阶思维能力的核心之一，是教育中极为重要的一项能力，是大学生发展的基石。本研究旨在探讨人工智能对大学生批判性思维培养的价值和相应的策略。通过深入分析人工智能技术的特点及其在高等教育中的应用现状，结合大学生批判性思维的实际需求，提出基于人工智能的批判性思维培养策略，讨论了目前面临的机遇与挑战，以期促进高等教育教学方法的革新，实现教学质量的提升和学生能力的全面发展。

Abstract

With the rapid development of artificial intelligence technology, its application in the field of higher education has become increasingly widespread, which has promoted the reform of education and teaching methods. Critical thinking, one of the core of higher-order thinking ability, is an extremely important ability in education and the cornerstone of college students’ development. This paper aims to explore the value and corresponding strategies of artificial intelligence in the cultivation of college students’ critical thinking. Through in-depth analysis of the characteristics of artificial intelligence technology and its application status in higher education, combined with the actual needs of college students’ critical thinking, this paper proposes a critical thinking training strategy based on artificial intelligence, and discusses the current opportunities and challenges, so as to promote the innovation of higher education teaching methods and realize the improvement of teaching quality and the all-round development of students’ ability.

Graphical abstract

关键词

人工智能 / 大学生 / 批判性思维 / 信息素养 / 培养策略

Key words

artificial intelligence / college student / critical thinking / information literacy / cultivation strategy

近年来，ChatGPT等通用人工智能的广泛应用促进了各领域的变革与发展。人工智能与教育的深度融合改变了以往的研究范式，重塑了教育生态。高等教育在教育强国建设中发挥着龙头作用，教育部印发的《高等学校人工智能创新行动计划》指出：“不断推动人工智能与教育深度融合、为教育变革提供新方式，从而引领我国人工智能领域科技创新、人才培养和技术应用示范，带动中国人工智能总体实力的提升。” ^[1]高等教育需要积极适应这一变革，充分利用人工智能技术的优势，推动教育教学的革新与发展。

人工智能时代对培养大学生的素质和高阶能力提出了新的要求，更加注重对学生高阶认知能力的培养。批判性思维和创新能力是高阶认知能力的核心，是学生发展的重要基石。批判性思维能帮助学生深入分析问题、理性判断、形成独立见解。中国工程院院士李培根在第十届全国高校批判性思维和创新教育研讨会中指出^[2]：“在数字智能时代，更需要我们具有批判性思维。比如ChatGPT，在掌握知识和关联知识等方面已经超越人类，人类未来如何驾驭AI，让AI成为人类的工具，有一点非常重要，就是靠人类的思维能力。”李盼^[3]认为：“目前国内对批判性思维的研究较少，国内的学生批判性思维能力不足。”高俊丽^[4]通过对S大学的260名教育技术专业学生进行量表测量发现，大学生批判性思维倾向水平整体中等偏下，批判性思维技能量表整体均未达到及格分数。

1 人工智能与批判性思维的关系

1.1 人工智能技术的核心原理及其在高等教育中的应用

技术支持的批判性思维提升与培养是研究者持续关注的主题，每当有新技术应用于教育教学领域，研究者都会探索其在批判性思维方面的应用，如网络技术、可视化技术、虚拟现实技术等。王换超等^[5]通过对外文文献进行梳理发现，智能化技术正在成为批判性思维培养研究的主流技术。

人工智能（artificial intelligence，AI）的概念最早由约翰·麦卡锡在1956年提出，是计算机科学的一个分支，涉及计算机科学、信息科学、心理学、哲学、生理学等众多学科领域^[6]。人工智能应用于教育后，出现了“智能教育”、“智慧教育”和“人工智能教育应用”等不同的概念^[7]。人工智能，尤其是以神经网络为代表的人工智能技术具备强大的信息处理能力和数据分析能力，对变革教育教学方式、促进学习者深度学习有着巨大的作用和价值。通用人工智能的不断迭代升级，使得人工智能技术在抽象、理解、视觉、编程、数学、医学、法律等涉及人类知识和推理的诸多领域中甚至超越人类水平，能够适应各种不同类型的问题和场景。

1.2 批判性思维的概念界定及其构成要素分析

目前，关于批判性思维（critical thinking）尚无统一定义，但由研究者所给出的定义分析可知，将批判性思维界定为一种思维品质和思维技能则是普遍的共识。它被认为是个体积极评判认知对象的一种心理状态，具有一定的个体倾向性。这种倾向性可以使个体有意识地用审视的眼光看待问题，并在对问题或观点论证时使其朝某个方向进行思考。批判性思维技能主要指个体在进行批判性思维活动时所采用的技能和策略，包括基于证据、理论、方法和衡量标准所做出的合理判断和对自我的适时调节^[8]。

公认的批判性思维研究权威人士Robert Ennis认为，批判性思维是指在确定相信什么或者做什么时所进行的合理而成熟的思考^[9]。贺善侃^[10]认为批判思维泛指人类对某一事物与现象长短利弊、真伪对错的剖析和评断，即：通过对认知对象的分析、质疑和论证，形成独立、异同和正确的见解。罗清旭^[11]认为批判性思维是个体对产生知识的过程、理论、方法、背景、证据和评价知识的标准等正确与否作出自我调节性判断的一种个性品质。它包括反映批判性思维中批判性精神的个性倾向性和批判性能力的个性心理特征两个方面。批判性思维涉及分析、评估和重构问题的能力，要能主动质疑信息、寻求证据、多维度考虑观点并重新审视自己的认知。批判性思维是一项持续不断的活动，它要求我们有明确的思维目标，是为了解决特定问题或达成的特定结论。

1.3 人工智能与批判性思维的关系

技术促进人的能力发展是人类研究的永恒课题，信息技术如何促进批判性思维是历来从事教育，尤其是教育技术工作者的重要研究课题。从已有的研究来看，信息技术促进人的批判性思维的提升主要是两个方面：一是每次信息技术的迭代升级都为批判性思维的培养带来新的研究视角和方法；二是信息技术环境下更有利于提升人的信息素养及探究能力^[12]。数字素养在批判性思维的培养中具有重要作用，数字素养不仅包括使用计算机的能力，还包括通过网络正确理解信息价值并合理使用信息的批判性思维能力^[13]，数字素养中的信息素养也强调了对信息的批判性思考，即辨别信息的适用性、评估信息的准确性和可靠性。

2 人工智能对大学生批判性思维培养的价值分析

2.1 提供智能化学习资源与个性化学习路径

首先，智能辅助工具的应用。人工智能可以开发出各种智能辅助工具，如写作助手、辩论训练系统等，以帮助学习者更好地在实践中锻炼批判性思维。这些工具可以提供实时反馈，指出学习者在逻辑推理、论证结构等方面的不足，并给出改进建议。通过不断地实践和反馈，学习者可以逐渐提升自己的批判性思维。其次，模拟真实场景的创设。人工智能可以构建虚拟环境，模拟真实的学习或工作场景，让学习者在模拟的环境中解决问题、做出决策。这种模拟体验可以让学习者更深入地理解问题的本质和复杂性，从而锻炼其批判性思维。在模拟环境中，学习者可以多次尝试不同的解决方案，通过比较和反思，逐渐找到最佳的答案。最后，智能评估与反馈系统的建立。人工智能可以分析学习者的学习过程和结果，提供详细的评估报告和反馈建议。这些反馈不仅可以帮助学习者了解自己的批判性思维水平，还可以引导他们发现自己在思考过程中存在的问题和不足，从而有针对性地进行改进。

2.2 促进深度学习与批判性思维的融合

以批判性思维和创造性思维为代表的高阶思维能力是顺利完成深度学习活动的关键^[14]。人工智能可以通过智能推荐、学习分析等功能，极大地促进学生深入理解和从不同方面思考问题，并结合人工智能的个性化推荐，帮助学生扩展其知识边界，同时激发其好奇心和求知欲。人工智能可以通过分析学生的行为和反馈，发现其在思维上的盲点和误区。通过收集学生在学习过程中的数据，人工智能可以帮助教师识别学生没有完全理解的概念或解决问题的方法，从而提供针对性的指导。这样的指导不仅可以帮助学生纠正错误，还可以引导学生进行深入的反思和探究，以使其批判性思维得到锻炼和提升。

2.3 强化问题解决与创新能力的发展

结合虚拟现实等前沿技术，人工智能可以创造出沉浸式的教学环境，模拟真实的复杂场景。这些虚拟环境可以再现特定情景下的问题和挑战，让学生在模拟场景中进行实践，可以锻炼学生解决问题的能力，并学会如何运用批判性思维分析和应对复杂问题。在这些情境中，学生需要识别分析问题、考虑不同的解决方案、权衡利弊并作出决策，这一系列的过程都需要运用批判性思维。同时，人工智能还可以鼓励学生进行探索和创新。人工智能通过提供开放性的学习任务，学生能在解决问题的过程中不断尝试新的方法和策略，这样的开放性任务不仅可以发展学生的创造思维，还鼓励他们发展出独特的解决问题的方法。

2.4 提升信息筛选与批判性分析能力

有效地筛选和分析信息是人工智能一项重要的能力。例如：人工智能可以通过自然语言处理、信息抽取等技术，帮助学生快速从海量信息中提炼出有价值的内容，为学生节省了大量的信息筛选时间。同时，人工智能还可以分析信息的来源以及信息的可靠性和有效性等因素，为学生提供客观的评价和判断依据。在此基础上，学生可以运用批判性思维进一步分析和评价这些信息。通过对比不同来源的信息、检查信息的逻辑性和一致性、寻找证据支持的观点以及识别可能的错误等方式，来判断信息的真实性和价值。此外，人工智能还能提升学生交叉验证信息的技能，以找出信息间的共同点和差异，从而提升学生的批判性思维。

3 基于人工智能的批判性思维培养策略构建

3.1 构建智能化学习平台与资源库

为了有效培养大学生的批判性思维，可以构建智能化学习平台与资源库。通过利用人工智能技术优化学习资源的组织与呈现方式，使得学习资源更易于获取、理解和运用。通过深度学习和自然语言处理等技术，智能分析学生的认知特点和学习需求，为学生提供个性化学习指导与智能推荐系统。智能化学习平台还可以整合各类优质教育资源，包含教学案例、在线课程等，形成一个全面的资源库。这些资源涵盖各个学科领域，能够满足不同学生的学习需求。学生可以根据自己的学习情况，随时随地进行自主学习和探究，在选择和运用资源的过程中培养学生的批判性思维和自主学习能力。此外，智能化学习平台可以提供多元化的互动工具，如问答系统和虚拟实验室等，鼓励学生参与到更广泛的学术交流和合作中。学生通过与其他学生、专家、教师的交流，可以进一步加深对知识的理解，提高解决问题的能力，并在真实的社交环境中锻炼批判性思维。

3.2 设计基于人工智能的批判性思维教学模式

设计基于人工智能的批判性思维教学模式，并在这种模式中引入智能教学助手与虚拟教师，辅助教师进行课堂教学和辅导。智能教学助手可以根据学生的学习进度及反馈，智能地调整教学策略和教学内容，提供个性化的学习指导。虚拟教师可以模拟真实的教学场景，为学生提供沉浸式的学习体验。虚拟教师可以引导学生通过模拟的情境来练习和应用批判性思维技巧。例如：评估不同观点的合理性或论证的逻辑严密性，这有助于学生更好地理解和应用批判性思维方法，同时也提高了学生的课堂参与度。另外，可以运用翻转课堂、项目式学习等教学方式与方法，让学生在实践中培养批判性思维。在翻转课堂模式中，学生在课前运用学习资源自主学习理论知识，然后在课堂上进行讨论、提问和应用，这种模式鼓励学生主动学习和思考。项目式学习要求学生组建学习小组，共同完成具有挑战性的任务，在这一过程中，学生学习收集信息、提出假设、设计实验或解决方案，最终呈现结果，这使得学生的批判性思维在解决实际问题的过程中不断运用和提升。

3.3 建立基于人工智能的批判性思维评价机制

建立基于人工智能的批判性思维评价机制，准确评估大学生的批判性思维水平。利用大数据分析技术对学生的学习行为、课堂表现和作业完成情况进行全面而深入的分析。通过收集和处理学生的数据，识别学生在批判性思维方面的强项和弱点，从而精准地评估学生的批判性思维水平。智能化的反馈系统，为学生提供针对性的改进建议。通过反馈系统可以评估学生的学习情况和结果，智能地生成个性化的反馈报告，指出学生在批判性思维方面存在的问题和不足，并提供相应的改进方法和建议。学生可以清晰地了解自己的学习情况，有针对性地进行改进和提高。这种评价机制可以帮助教师更好地理解学生的需求，调整教学策略，以支持每个学生的发展。教师可以根据系统的反馈结果，设计更具有针对性的教学活动，以促进学生批判性思维的发展。

基于以上对批判性思维和人工智能等技术梳理，本研究提出了基于人工智能技术提升大学生批判性思维的模型，如图1所示。以人工智能为代表的前沿技术为批判性思维培养提供了技术支持的工具、环境和系统。人工智能以其强大的自然语言处理、大数据分析、数据挖掘等技术能力，构建起一个支持批判性思维培养的技术环境。人工智能可以为大学生创造虚拟现实环境，并通过云计算的强大分布式处理能力，为学习者提供智能化学习平台和资源。同时，人工智能集众多技术的优势，为学习者提供了个性化和系统化的学习环境，通过实时反馈和适应性调整教学内容，更有利于实现批判性思维的教学模式和评价机制，有助于精准评估和进一步促进大学生批判性思维的发展。

批判性思维培养主要通过教与学的过程实现，通过个性化学习、深度学习、项目式学习、跨学科学习、翻转课堂等方式更有利于培养学生的批判性思维。批判性思维是应用信息和知识做出合理和准确的判断，信息素养则需要学生能够有效获取、评估、使用信息，因此批判性思维与信息素养的本质要求具有一致性，大学生信息素养的提升对促进批判性思维具有重要的作用。在批判性思维培养的过程中，通过不断的技术和学习情况反馈，调整教学方法及学习资源推荐，以满足学生批判性思维发展的需求。

4 面临的挑战与对策建议

4.1 人工智能在教育应用中的数据安全问题及伦理问题

人工智能技术在教育领域具有巨大的应用潜力，但其技术仍有不成熟和伦理上的争议，这也是制约其广泛应用的重要因素。人工智能系统的准确性、稳定性和公平性仍须进一步提高，以避免在教学过程中出现误导学生的情况。同时，人工智能在教育应用中会涉及大量的学生数据，包含学生的个人信息、成绩和学习行为记录等，如果学生数据泄露或被篡改，将会造成严重后果。因此，学生隐私保护和数据安全问题至关重要，学校及相关部门应严格遵守个人信息保护法等相关法律法规，确保学生的个人信息不被滥用和泄露。

4.2 教师对人工智能技术的接受度与培训需求

教师的态度与技能对于人工智能技术在教育领域的应用至关重要。但目前许多教师由于观念上尚未完全接受人工智能，加之对人工智能技术的了解和应用能力有限，这制约了人工智能技术在教育中的推广和应用。因此，可以开展针对教师的人工智能技术培训，提高教师的技术应用能力；建立教师交流平台，分享人工智能在教育中的应用经验和案例，促进教师之间的互相学习和交流；鼓励教师积极参与人工智能教育项目的研究与实践，提高其创新意识和实践能力。

4.3 人工智能教育资源分布不均衡

人工智能技术的普及程度受限于教育资源的不均衡分布。在一些地区和学校，由于经济条件和技术水平的限制，难以引入和应用人工智能技术。因此，可通过政府、企业、学校的多方合作，加大技术研发和推广力度，改善学校的硬件设施，提供必要的人工智能学习工具和平台，提高人工智能技术的成熟度和普及度，以推动教育教学方法的革新，使学生能够在更加公平和现代化的教育环境中培养批判性思维和问题解决能力。

4.4 过度依赖人工智能技术可能导致学生独立思考能力下降

大学生在使用人工智能技术处理学习和生活中的事情时，如过度依赖ChatGPT会降低大学生批判性思维能力的发展^[15]。人工智能技术可以处理大量信息，并自动完成任务，过度依赖人工智能技术，将会导致学生信息筛选和评估能力的下降，导致大学生缺乏独立思考的能力。同时，由于人工智能是依据特定算法为学生提供解决问题的方案，过度依赖将会导致学生不愿意寻求新的方式方法解决问题，从而限制了学生的创新性思维和批判性思维发展。人工智能的算法和模型可能存在偏见和局限性，这可能对大学生的批判性思维产生一定的影响。为避免上述问题，在运用人工智能技术时，应保持对技术的思考，不能盲目信任其生成的结果，要从多维度论证结果的正确性，为自己的决策承担责任。

5 结论与展望

人工智能在高等教育领域的发展将趋向多元化和精准化。随着技术的不断进步，人工智能将更加精准地满足学生的学习需求，提供更为个性化、智能化的学习体验。同时，人工智能将促进高等教育教学方法的创新，推动跨学科融合和全球化发展，为大学生提供更加多元的学习机会和广阔的发展空间。未来的人工智能技术将更加注重培养学生的独立思考和创新能力，通过提供丰富且具有挑战性的学习任务，激发学生的批判性思维潜能。通过数据挖掘和数据分析，人工智能可以为教育者提供更为精准的学生学习反馈和教学建议，帮助他们更好地指导和培养学生的批判性思维。

但是，人工智能并不是万能的，人的因素始终不可替代。教育者需要始终保持对人工智能技术的敏感度和判断力，合理运用人工智能辅助教学，注重培养学生的批判性思维。同时，还需要关注人工智能的伦理和社会影响问题，确保其在高等教育领域的健康发展。

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