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[永續小點] AI應用是K12教育現場的神隊友,還是豬隊友?

每個人青少年時期必然經歷基礎能力形成的階段,從基礎知識Knowledge、熟練度Fluency、理解Conceptual Understanding、遷移應用Transfer、問題解決Problem Solving,甚至到更高階的問題發現Problem Finding、知識創造Knowledge Creation等能力發展,哪些過程屬於「必要認知建構負擔」,不應假手人工智慧AI?哪些過程屬於「無關認知建構」環節,可以委由AI代理,讓當事人的心力更集中於在必要能力建構環節中?

上述問題的思考和解答角度,在於青少年是否「誤用」了AI,減損了認知發展活動,還是「善用」了AI,更有效支持了青少年認知發展?舉例來說,如果國小二年級學童用AI來代寫100字短文,誤用AI的風險可能很顯著;反之,如果高中生用AI來挑戰自撰初稿的論述漏洞,可能反而有利於能力的成長。以下針對青少年各階段學習及能力發展,嘗試提出相關AI使用方式的見解,供讀者指正。

教育學習現場使用AI前的必問題 

無論是家長、老師、教育主管部門,針對AI的使用,可以先問以下五個問題:

  1. 這項學習任務是否攸關「基礎能力的形成」?通常涉及學童首度建立閱讀、書寫、數感、基本計算、空間操作、手部精細動作、音感等發展,應避免由AI代勞;
  2. 判斷AI使用可能取代的是學童「必要認知負擔」,還是「無礙認知形成的負荷」?舉例來說,歷史課要求學生比較三項史料異同,可能涉及必要認知發展,而要求參考資料修改成特定文獻格式,則減損基礎能力發展的風險相對較低;
  3. 學童能否在不使用AI的情況下完成核心能力學習任務?合理降低風險的原則可能是:先促進學童學會獨立做,之後再學使用AI將任務做得更好;2026年經濟暨合作發展組織OECD 最新的教育AI應用報告即明確主張:構成領域基礎的知識技能應在不使用AI情況下進行評量,而非核心周邊性質的工作則容許使用AI來提升學習效率;
  4. 判斷AI使用時機落於「建構核心思考前before thinking」,還是「建構核心思考後after thinking」?體制學校教育現場可優先採取以下規則:1)低年級「先思考、動手實作之後才使用AI」;2) 隨著學齡增長,逐步調整為「先思考後,再使用AI支援反思、調整、驗證的學習」;
  5. 判斷學生是否具備辨識AI錯誤能力?近年的研究發現認為,學生的辨識能力在10 ~15歲的階段仍在快速發展中,約在18 ~20歲階段趨近成人水準。聯合國教科文組織UNESCO目前建議,教育現場宜避免讓13歲以下學童獨自使用「未經教育機構驗證的通用型AI。

以下分別從幼兒園、國小低年級、國小高年級、國中、高中等五個學習階段,以語文、藝術、數理等領域學習及能力發展進行推論與說明。

幼兒園 

幼兒園階段的兒少主要透過身體活動、感官感受、遊戲、成人及同儕互動、真實世界觀察來啟動學習。此時AI的使用機會應該非常少。

語文學習與發展:

🔴禁止/限制 AI代勞以下學習任務:

親子閱讀、教師說故事、幼兒自己敘事、人際對話、語音互動、自己想故事等。因為幼兒語言學習同時是在形成語意、語用、輪流發言、情緒辨識、共同注意、社會線索等知識、理解及熟悉程度。此時AI代勞將限縮幼兒能力的正常發展。

🟢可鼓勵老師使用AI的應用場景:

老師可以使用AI為不同語言程度的兒少製作故事素材、教案與圖卡,而不是讓幼兒長時間和AI自行對話。

藝術創意發展:

幼兒園階段的藝術及創意重點在於讓幼兒透過觸摸材料、手眼協調、空間探索、想像、錯誤嘗試、表達等活動發展能力,而不是讓幼兒學習如何使用AI生成圖像,而將AI生成內容視為幼兒創作。

🔴不宜使用AI圖像生成內容來取代:幼兒親自執行畫畫、捏土、剪貼、搭建、唱歌、即興遊戲等活動。

🟡老師偶爾可使用AI生成「刺激素材」,例如「如果大象住在月球會怎樣」的想像示範。但仍須讓幼兒親自創造後續內容。領域專家指出,幼兒與早期學齡期正是創造力快速且異質發展的階段。

小學低年級 

學童進入6 ~8歲時,透過外在教學促進大腦閱讀功能;透過手寫過程形成識字及閱讀理解能力,熟悉並形成記憶後便能進一步發展寫作及邏輯思考能力;透過教育操作讓大腦「數感number sense/數量直覺」和抽象數字符號產生穩定連結。在此階段,AI的使用宜受到「高度限制」。

語文學習與發展:

🔴高度限制

宜禁止學童以AI代勞以下任務執行:識字、注音、基本閱讀、造句、日記、短文、自己說故事等。例如老師要求學童寫100字來描述媽媽,就是讓學童透過經驗回想、詞彙提取、句法組織、文字輸出的過程來形成語文能力。若以AI代勞,等同攔截學童發展語文能力的機會。

小學低年級數理學習與發展:

🔴禁止學童使用AI直接執行核心算術,如7×8、36÷4、分數直覺等。對於核心算術的知識熟悉度不足,自動化能力欠缺,未來學習更高階推理時,工作記憶將被基本操作佔用而限制學習進展。

小學低年級藝術創意發展:適當使用可稍微開放。

🟢鼓勵藉由AI生成「刺激素材」,協助學童親自創作。例如,老師可用AI生成怪獸示範內容,再由學童自行創作怪獸內容,而非直接使用AI完成作品。

小學高年級  

學童進入9 ~12歲時,可以開始啟動「AI素養 (AI Literacy)」培育,包括AI不是真人、AI不知生成內容真假、什麼是AI幻覺、不輸入私人資訊、AI生成內容可能涉及著作權問題等。UNESCO發布的「學生AI能力架構 (AI competency framework)」即以人為本的思維、AI倫理、AI技能與應用、AI系統設計等四大面向來規劃學生學習進程。

小學高年級語文學習與發展:

🔴禁止AI使用方式:完全代寫作文、閱讀心得、閱讀摘要報告等學習任務;

🟡有限度使用AI :學生自行撰寫後,可透過與AI互動開始訓練「後設認知metacognition」,例如使用AI提供反思評論,再由學生自行進行深度思考及修

🟢鼓勵使用AI:以AI扮演單字老師、閱讀理解出題者、對話練習者、第二語言陪練者等角色。

小學高年級數理學習與發展:

🔴禁止以下AI使用:上傳題目由AI解答,再由學生複製AI內容。

🟢鼓勵使用AI擔任「數學學伴」:採取「蘇格拉底式教學Socratic tutoring」,不直接提供答案,而透過錯誤提示/反思提示,促進學生思考與學習。

小學高年級藝術創意發展:可啟動學生與AI協作

近年發表於國際期刊的中國視覺藝術實驗研究發現,五年級學童經過結構化教學設計的AI協作生成圖像可以提高課堂參與和創作自信,而且沒有增加認知負荷。但亦有研究回顧提醒,學生與AI協作繪圖雖可能促進表達及探索,仍存在創意同質化、獨立思考與人機依賴等執得留意的問題。因此,領域專家認同AI擴展學生探索空間的價值,但反對AI代理學生進行選擇決策。

舉例來說,學生與AI協同創作的情境可能如下:

  1. 學生自行繪製三份草圖;
  2. 使用AI再產生三種變形;
  3. 學生比較六個方案後做出選擇;
  4. 最後自行完成最後作品。

國中  

國中階段的學生已進入「執行功能(executive function)」快速發展至成熟階段,許多教育領域專家支持此階段啟動「AI雙軌教育」。所謂雙軌,即「無AI輔助能力發展軌道(AI-free competence)」,以及「AI強化能力發展軌道(AI-augmented competence)」同時並進。

國中語文學習與發展:以作文為例

首輪:

🔴無AI輔助寫作:學生自己構思論點、組織文章結構、執行寫作。

第二輪:

🟡加入AI評論學生作品。

第三輪:

🟢學生回應AI評論,完成修改。此成果屬於AI輔助優化作品(AI-assisted revision)。

老師評量的重點有三:起始思考、AI互動協作、最終修訂成果,而非只是最終成品的評分。

國中數理學習/核心數學能力發展:

首輪:

🔴無AI輔助之代數操作、方程式、幾何基本推理、函數概念等學習。

接續:

🟢納入AI輔助:例如請AI提供多種解法,請學生識別哪種解法最有效、哪種解法錯誤等。此模式將促進學生發展出AI錯誤是別的新能力,比普通練習題更進階。

國中藝術創意發展:

不少領域專家支持可大幅開放學生與AI協作,但納入保留人類原生創意(human-originated ideation)為必要條件,亦即學生至少須提出自己的概念、草圖、參考、選擇準則等。隨後大幅開放使用AI進行擴展、變形、模擬、組合等協作。

持平而論,目前領域研究持續累積中,尚無證據顯示AI應用於創作會不利於人類創意發展;有限研究發現AI可提升創意表現的相關佐證,但仍欠缺足夠佐證對人類創意發展的長期影響。

高中  

高中階段的青少年學習發展,無需將AI的使用視為「作弊」,而是正視並引導學生優化與AI的認知專業分工(Human–AI division of cognitive labor),亦即哪些事應由學生執行、哪些事可由AI執行、人與AI協作的哪些部分應該驗證等能力發展。

高中語文/社會學科學習與發展:可考慮以下方式

🟢使用AI做腦力激盪、批判思考、語句優化、資料彙整分類及摘要、翻譯等。

🔴學生主責獨立思考、證據研判、因果推論、倫理判斷、最終觀點等。

舉例來說,課程要求學生辯證「台灣是否應使用核能?」學生可使用AI模擬環保團體、台電、經濟學家、工程師、地方居民等不同利害關係人的立場。學生則須負責比較證據、判斷可信度、形成自己論述及立場主張。這樣的AI輔助學習可能比傳統寫數千字心得更有利於學生思辨能力的培養。

高中數理/科學學習與發展:可分成兩層

第一層:基礎知識能力,不用AI輔助:包括基本演算、科學概念、模型理解、基本證明等。

第二層:進階問題解決學習,使用AI輔助:包括建模、程式設計、模擬、資料分析、替代解決方案、偵錯等。這種方式已接近未來科學家工作的真實狀況。

高中藝術創意發展:將AI的使用視為新媒體材料,如同攝影與繪畫並存、photoshop工具與設計並存。學生可學習AI指令設計、模型建構與限制、風格挪用、版權、著作權、資料使用倫理、編輯、篩選、人本意圖等知識與技能。老師評量學生的重點面向涵蓋創作意圖、探索深度、選擇、修改、美學判斷等善用AI的能力鏈,而不僅是最後AI輸出的結果。

結語  

歸納前述見解成為以下矩陣

階段語文數理藝術/創意
幼兒園🔴人際對話、故事為主🔴實物操作🔴實體創作為主
國小低🔴閱讀寫字作文🔴基本算術數感🟡AI僅作刺激物
國小高🟡先寫後AI回饋🟡Socratic提示🟢人先構想、AI擴散
國中🟡AI 批判評論🟢提示/多解法/找錯🟢人機共同創作
高中🟢研究、辯證、修訂🟢建模/程式/驗證🟢AI作為創作媒材

以上所有採行AI雙軌教育學習的方式,都應保留無AI輔助的能力評量。如此,AI對青少年的學習與能力發展,也許仍可能扮演神隊友,而不是豬隊友的角色。


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