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作者与发表信息
本文的主要作者是Ying Guo和Daniel Lee，分别来自Georgia Gwinnett College（GGC）和George Walton Comprehensive High School。研究发表于《Journal of Chemical Education》2023年11月20日的第100卷第4876-4883页。

学术背景
本研究的主要科学领域是化学教育，特别是高等教育中批判性思维能力的培养。随着人工智能（AI）技术的快速发展，尤其是大型语言模型（LLMs）如ChatGPT的出现，教育界开始探索如何利用这些技术提升学生的学习体验和思维能力。批判性思维被认为是高等教育的核心目标之一，涉及推理、判断、分析和创造性思维等多方面的能力。然而，目前尚无统一的批判性思维定义，且其培养方法仍在不断探索中。
本研究旨在探讨ChatGPT在化学教育中的应用，特别是其在提升学生批判性思维能力方面的潜力。研究的主要问题包括：1）基于ChatGPT的活动是否能提高学生批判性评估信息、分析和逻辑推理的能力；2）该活动是否改变了学生对ChatGPT的认知及其未来使用意愿。

研究流程
研究在Georgia Gwinnett College的化学入门课程中开展，共分为三个阶段：
1. 账户设置与熟悉阶段（Stage I）：学生可以选择登录已有ChatGPT账户或创建新账户，熟悉平台功能并尝试不同的写作提示（prompts）。
2. 论文创作阶段（Stage II）：学生可以独立或分组工作，使用ChatGPT生成一篇关于化学课程主题的论文，并提供支持性参考文献。学生需要多次迭代，分解任务并优化提示以获得有意义的输出。
3. 输出验证与修订阶段（Stage III）：学生验证ChatGPT生成的内容，并修正其中的错误或虚假信息。这一阶段耗时较长，涉及文献检索技能，通常在化学入门课程中未被强调。

研究对象为29名来自不同化学入门课程的学生，主要为STEM专业（如信息技术、化学、生物学等）。研究采用新开发的问卷调查学生的批判性思维信心和对ChatGPT的认知，并在活动前后分别进行匿名调查。数据分析采用非参数Mann-Whitney检验和Spearman等级相关性分析。

主要结果
1. 学生批判性思维能力的提升：活动后，学生提出深入问题的信心从61%提高到89%（p=0.03），分析信息和逻辑推理的信心从55%提高到84%（p=0.003），理解复杂概念的信心从64%提高到92%（p=0.005）。
2. 学生对ChatGPT的认知与使用意愿：学生认为ChatGPT提供了多元视角并挑战了他们的思维方式（从64%提高到89%，p=0.006），但对其创造力的评价较低（p=0.098）。学生使用ChatGPT提升批判性思维的意愿从46%提高到67%（p=0.031），并愿意推荐他人使用（从72%提高到88%，p=0.039）。
3. ChatGPT的局限性：学生指出ChatGPT生成的信息存在可靠性问题，如引用不存在的文章、响应缺乏深度和创造力等。此外，提示的清晰性和具体性对输出质量有显著影响。

结论
研究表明，ChatGPT在提升学生批判性思维能力方面具有潜力，特别是在分析、评估和逻辑推理方面。学生通过活动增强了对ChatGPT的积极认知，并愿意将其作为学习工具。然而，ChatGPT的局限性（如信息可靠性和创造力不足）需要进一步解决。研究为教育者提供了将ChatGPT融入课程的策略，并强调了全面培训和学生隐私保护的重要性。

研究亮点
1. 创新性：首次在化学教育中系统研究ChatGPT对批判性思维能力的培养作用。
2. 实用性：提供了具体的活动设计和实施方法，可推广至其他学科。
3. 启发性：揭示了ChatGPT在教育中的潜力与挑战，为未来研究提供了方向。

其他有价值的内容
研究还提出了一些未来研究方向，如开发教育者培训策略、制定学生与ChatGPT互动的最佳实践指南，以及深入分析学生与ChatGPT的实际互动。这些建议为AI在教育中的进一步应用奠定了基础。

以上报告全面介绍了研究的背景、流程、结果和意义，为其他研究者提供了详细的参考。