研究表明：AI 工具可能会损害，而非增强学生关键认知能力

OpenAI 去年下半年发布“学习模式”时，大力宣传 ChatGPT 的教育优势。该公司教育副总裁在产品发布会上告诉记者：“当 ChatGPT 被要求进行教学或辅导时，它可以显著提高学生的学习成绩。”

但任何一位敬业的教师都会有理由质疑：这只是营销手段，还是学术研究真的支持这些说法？

尽管生成式人工智能工具正以惊人的速度进入课堂，但针对该问题的深入研究进展却远不及此。一些早期研究表明，某些群体，例如计算机编程专业的学生和英语学习者，可以从中受益。

此外，还有一些关于人工智能在教育领域应用的乐观研究，例如今 5 月发表在《自然》杂志上的一篇论文，该论文指出聊天机器人可能有助于学习和高阶思维。但该领域的学者指出，许多此类研究论文存在显著的方法论缺陷。

其他研究则描绘了更为严峻的景象，表明人工智能可能会损害表现或认知能力，例如批判性思维能力。一篇论文显示，学生在学习过程中使用 ChatGPT 的次数越多，之后在 ChatGPT 不可用时完成类似任务的表现就越差。

换句话说，早期研究仅仅触及了这项技术将如何从长远角度真正影响学习和认知能力的冰山一角。我们还能从哪里寻找线索呢？认知心理学角度可以为我们提供宝贵的指导，帮助我们判断人工智能何时能够促进大脑发育，何时又可能造成人才流失。

新技能源于努力

认知心理学家认为，我们的思想和决定是两种处理模式的结果，通常被称为系统 1 和系统 2。

前者是一个基于模式匹配、直觉和习惯的系统。它快速且自动化，几乎不需要意识关注或认知努力。我们许多日常活动——穿衣、煮咖啡、骑自行车上班或上学——都属于这一类。另一方面，系统 2 通常缓慢且需要深思熟虑，需要更多的意识关注，有时甚至需要付出痛苦的认知努力，但往往能产生更可靠的结果。

我们需要这两个系统，但获取知识和掌握新技能很大程度上依赖于系统 2。努力、摩擦和脑力劳动，对于学习、记忆和加强大脑连接的认知工作至关重要。

每次自信的骑行者骑上自行车，他们都会依靠之前通过长时间艰苦的“ 系统 2 ”训练而建立起来的、来之不易的“ 系统 1 ”模式识别能力。没有付出认知上的努力和汗水，就无法精通骑行，也无法有效地将信息分块进行更高层次的处理。

从比喻的角度来看，大脑很像肌肉：只有付出真正的努力才能看到进步。如果不挑战这块肌肉，它就不会变大。

如果机器替你工作呢？

现在想象一下，有个机器人陪你去健身房，帮你举重，你完全不用费力。不久之后，你的肌肉就会萎缩，甚至在家搬个重箱子这种简单的家务，你也得依赖机器人。

人工智能如果使用不当——比如用来完成测验或撰写论文——会让学生绕过他们真正需要掌握知识和技能的过程。它剥夺了学生进行脑力锻炼的机会。

利用科技手段来减轻认知负担，可能会对学习和记忆产生不利影响，并可能导致人们误判自身的理解能力，从而造成心理学家所说的元认知错误。研究表明，习惯性地将汽车导航交给GPS，可能会损害空间记忆，而使用谷歌等外部资源来回答问题，则会让人对自己的知识和记忆力过于自信。

学生将认知任务交给人工智能，是否也存在类似的风险？一项研究发现，学生使用 ChatGPT 而非传统网络搜索来查找资料时，认知负荷较低——他们无需费力思考——但对所研究主题的推理能力却更差。人工智能的浅层使用，或许能暂时减轻认知负担，但这就像让机器人替你健身一样，最终会导致思维能力下降。

另一项研究表明，使用人工智能修改论文的学生，比不使用人工智能修改论文的学生得分更高，后者通常只是简单地从 ChatGPT 复制粘贴句子。但这些学生在实际知识获取或知识迁移方面，并没有比不使用人工智能的同龄人做得更好。此外，使用人工智能的学生，也较少进行严谨的系统 2 思维过程。作者警告说，这种“元认知惰性”或许能带来短期的成绩提升，但也会导致长期技能的停滞不前。

卸下重担，在基础打好之后会很有用。但前提是你的大脑必须先完成必要的初始工作，即编码、连接和理解你试图掌握的问题。

利用人工智能辅助学习

回到健身房的比喻，学生们不妨把人工智能想象成一位私人教练，它可以通过追踪和引导学习进度，帮助他们保持专注，并激励他们更加努力。人工智能作为一种可扩展的学习工具，拥有巨大的潜力，它就像一位拥有庞大知识库、永不停歇的个性化导师。

人工智能技术公司正致力于设计出终极导师。除了 OpenAI 进军教育领域外，Anthropic 公司也于去年上半年发布了其 Claude 学习模式。这些模型旨在进行苏格拉底式对话，提出问题并提供提示，而不是直接给出答案。

早期研究表明，人工智能辅导工具虽然有益，但也存在一些问题。例如，一项研究发现，使用 ChatGPT 复习数学的高中生成绩不如未使用人工智能的学生。部分学生使用基础版本，而另一些学生则使用定制的辅导版本，该版本提供提示但不直接给出答案。

当学生们之后参加考试，且无法使用人工智能时，那些使用基础版 ChatGPT 的学生成绩，远逊于未使用人工智能学习的小组，但他们却并未意识到自己的表现更差。那些使用辅导机器人学习的学生成绩，与未使用人工智能复习的学生并无二致，但他们却误以为自己做得更好。因此，人工智能非但没有起到帮助作用，反而引入了元认知错误。

即使辅导模式不断改进完善，学生也必须主动选择该模式，而且目前还必须配合，巧妙地提供背景信息，引导聊天机器人避免提出无价值的、低级的问题或阿谀奉承。

后一些问题可以通过更好的设计、系统提示和自定义界面来解决。但是，利用默认模式人工智能来逃避艰苦学习的诱惑，仍然是教学、课程设计以及激励学生避免走捷径、从而阻碍认知训练这一更为根本和经典的问题。

与其他复杂技术（例如智能手机、互联网甚至写作本身）一样，研究人员需要更多时间，才能充分了解人工智能对认知和学习的真正影响范围。最终，情况可能是一个复杂多变的过程，很大程度上取决于具体情境和应用场景。

但我们对学习的了解告诉我们，无论有没有人工智能，对技能的深入理解和掌握，始终需要真正的认知锻炼。

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