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東華大學協力國際研究團隊開發自動生成數學應用題系統,提升數學教育新高度

發稿時間:2024/11/07 09:27:23

(中央社訊息服務20241107 09:27:23)國立東華大學資訊工程學系、印尼The Faculty of Advanced Technology and Multidiscipline, Universitas Airlangga與印尼Brawijaya University研究人員組成的國際團隊,近期成功開發出創新式的數學應用題生成系統,透過生成式預訓練轉換模型(GPT)技術,自動生成具有真實情境的數學應用題(MWPs),以助力學生提升數學思維與問題解決能力。這兩項研究分別針對不同系統進行介紹,皆聚焦幾何學習,展示科技創新如何改進數學教學效果和學習體驗。
首篇研究聚焦於一款基於GPT的系統,能根據學生需求自動生成多層次難度的數學應用題,並已投稿至國際知名教育科技期刊《Education and Information Technologies》(2024年3月)。傳統數學應用題往往脫離真實生活,學生難以將學到的數學知識應用於實際情境中;此系統則通過真實情境識別技術,動態生成符合不同難度需求的題目,幫助學生逐步建立起解題能力。研究結果顯示,此系統生成的題目在語言質量與數學嚴謹度方面皆達到高標準,並有效提升學生的高階思維表現。
第二篇研究介紹Geo-QG系統,專注於個性化數學應用題生成並支持幾何學習,並投稿至具高度學術影響力之《Journal of Educational Computing Research》期刊(2024年5月),該期刊為教育計算領域權威平台。Geo-QG系統結合增強現實(AR)技術與GPT模型,讓學生在真實情境下解決幾何問題。透過自動生成具真實情境和個性化數學應用題,Geo-QG幫助學生加深對幾何概念的理解,並在實際情境中靈活應用數學知識。實驗結果顯示,使用此系統學生在理解問題、應用數學概念以及整體解題技能方面顯著優於傳統教材教學的學生。
這兩項研究成果展現了生成式AI技術在數學教育上的巨大潛力。運用此系統不僅能大幅減輕教師設計題目的負擔,還為學生帶來更具挑戰性、真實性和個性化的學習體驗。預期此系統在未來的數學教育中將發揮重要作用,幫助學生在真實情境中更有效地學習並提升問題解決能力。

研究人員教導學生使用生成式AI與Geo-QG系統設計高度客製化的數學應用題。
研究人員教導學生使用生成式AI與Geo-QG系統設計高度客製化的數學應用題。


研究人員與學生合影。
研究人員與學生合影。

學生使用Geo-QG系統。
學生使用Geo-QG系統。