生成式AI融入教育的理論、策略與研究設計

[內容簡介]
《生成式AI融入教育的理論、策略與研究設計》是世界首本全面探討生成式人工智慧（Generative Artificial Intelligence，簡稱生成式AI）研究議題與方法的專著，與其他只強調工具操作或教學應用的書籍相比，這本書對生成式AI在教育研究的理論、策略、研究設計與分析方法都有深入的討論。書中首先概述了生成式AI在教育領域的研究趨勢，並指出一般學者在進行相關研究時遭遇的困難及需要改善之處。不僅針對學者研究過程中的問題，提出了可行的研究設計模式，更透過結合不同學習策略及教育理論，來提升研究的價值。此外，書中亦展示生成式AI在不同學科、對象及學習活動的研究設計實例與分析結果。對於有意進行生成式AI研究及教學的學者與教師，這是一本必讀的啟蒙書。

[聯合推薦]
郭伯臣
臺中教育大學校長
這本書不僅為教育工作者提供了教學實踐的參考，也為未來教育科技研究的發展指明了方向及方法。我相信，這本書將成為推動生成式AI與教學融合的重要資源，並對全球的教育研究產生深遠影響。

陳德懷
中央大學傑出講座教授
全球華人計算機教育應用學會創辦人
本書內容豐富、多元、實用，我極力推薦所有數位學習研究者（包括我的研究生），把這本書放在研究桌上，作為必看及隨時參考的書籍。

黃國禎
 臺中教育大學教育資訊與測驗統計研究所講座教授兼任副校長
 臺灣科技大學數位學習與教育研究所講座教授
 傑出研究獎：2007、2010與2013年
 傑出特約研究員：2022年
 師鐸獎：2018年
 全球前40名翻轉學習教師
 全球「終身科學影響力排行榜」前2%頂尖科學家
 全球前100名社會科學領域學者

涂芸芳
 臺灣科技大學／中原大學通識中心助理教授
 斐陶斐榮譽學會榮譽會員
 Information Science and Library Science領域期刊傑出評審獎
 AICG相關演講專業授課講師

首本全面探討生成式AI融入教育的研究專著
AI時代學者與教師必讀的啟蒙書

每一個新興的研究領域，都會引發學術界的研究人員探索的興趣；同時，也讓很多開始嘗試進行研究的學者感到挫折。生成式AI在教育的應用，就是這樣一個令人感到興趣，又令人容易沮喪的研究主題。由於生成式AI強大的自然語言能力，很快吸引人們的使用興趣；它有問必答，讓人在與之互動的過程充滿期待，甚至於獲得很大的成就感。生成式AI知識豐富，應對、分析，甚至於創作的能力都相當優秀；這些立即可用的功能解決了許多學者過去要使用AI技術來進行教育應用研究的困擾，即開發需要的AI系統所造成的研究門檻。因此，很多教育科技的學者，在用過生成式AI之後，對於進行相關的研究都躍躍欲試。然而，在將研究成果投稿到學術期刊時，他們會發現，審查的結果往往不如預期；尤其是在學術創新方面，通常是被退稿的主要原因之一。因此，許多學者都會有一個疑問：明明生成式AI是一個正在流行的新興教育議題，為什麼做出來的研究那麼不討好？

撰寫本書的主要目的，就是為了引導對於生成式AI有興趣的學者，順利地設計出有價值的研究。為了達到這個目的，我們集合了兩岸三地對於生成式AI在教育應用有成功研究經驗的學者，分別由研究趨勢、教育理論、研究主題設計及學習策略應用的角度來說明展現研究價值的元素與方法。同時，為了更清楚地表達研究設計的技術，在書中分別針對不同性質的研究設計及分析模式，以實例進行解說，例如實證研究、調查研究等；同時也介紹了不同的分析方法，包括統計分析、質性分析，繪圖分析及認知網路分析。這些研究設計與分析方法，分別透過不同學科（例如語言、程式設計、藝術、STEAM、護理）的實際研究範例，幫助讀者瞭解設計及進行一個有學術價值的研究所要考慮的因素，以及展示研究成果的方式。基於這些考量，這本書規劃的架構如下：

本書的第一部分（第一至四章）闡述了生成式AI在教育領域的應用現狀與研究趨勢、核心教育理論、學習策略，以及研究設計模式。這部分都是研究人員必備的基本素養，也是多數從事教育技術的研究人員所欠缺的。本書的第二部分（第五至八章）介紹了與生成式AI相關的的特殊議題；例如探討AI繪圖作為調查工具在分析職前教師對科技支持教學的概念中的應用方式、教師的生成式AI素養對自我效能及AI應用的感受、臺灣實施的生成式AI融入四學（自學、共學、互學、導學）教師培訓模式與成果，以及小學生的知識觀如何影響其在生成式AI輔助教學中的學習效果。最後，第九至十六章展現了生成式AI在不同教育情境中的實證研究設計與成果，包括不同對象（例如小學生、國中生、高中生、大學生、職前教師、教師、醫院臨床教師）、教育目標及活動設計模式（例如個性化問題導向學習、英語閱讀、古詩教學、藝術教育、遊戲程式設計、STEAM 教育、護理教育、協同論證與職場專業認同發展）。

這本書能夠順利出版，要感謝很多人。首先要感謝所有參與本書撰寫的作者群，他們都是很優秀且對學術研究充滿熱情的學者。另外要感謝協助整理資料的呂一淳老師。最後要謝謝這次協助審查的委員們，他們提供了很多寶貴的修改意見，對於提升這本書的品質有很大的幫助。
我們期待透過這本書的上市，能夠幫助到兩岸三地的學者及研究生，未來在進行生成式AI在教育的應用研究能更為順利。

推薦序（一）／郭伯臣
推薦序（二）／陳德懷
主編序／ 黃國禎、涂芸芳

[理論篇]
第一章 生成式AI在教育的應用趨勢
Trends of Generative AIApplications in Educational Settings
涂芸芳、呂一淳

第二章 生成式AI的教育理論
Pedagogical Theories for Supporting Generative AIResearch
賴秋琳、涂芸芳、黃國禎

第三章 生成式AI的學習策略
Learning Strategies for Using Generative AIApplications in Educational Settings
黃國禎

第四章 生成式AI在教育應用的研究設計模式
Research Designs of Generative AI-Supported Education
黃國禎

[應用篇]
第五章 生成式AI繪圖為調查工具：分析職前教師對科技輔助教學的概念
Image-Based Generative AIas an Investigation Tool for Analyzing Pre-Service Teachers’ Conceptions of Technology-Supported Teaching
涂芸芳、陈禹辰、黄歆涵

第六章 影響教師應用生成式AI於教學之因素：生成式AI素養與自我效能的角色
Factors Influencing Teachers’ Perceptions of Generative AIin Teaching: The Roles of Generative AILiteracy and Self-Efficacy
陈禹辰

第七章 生成式AI應用於四學活動設計的教師培訓模式與實施成效分析
Modes and Effectiveness of Professional Development for In-Service Teachers to Apply Generative AIin Designing Four-Learning Activities
賴秋琳

第八章 生成式AI輔助學習對不同知識觀學生之深層動機及深層策略之影響
Influences of Generative AI-Assisted Learning on Deep Motivation and Deep Strategies of Students With Different Epistemologies
陳志鴻

第九章 生成式AI應用於個性化問題式學習對大學生英語閱讀成就及感受之影響
Effects of Applying Generative AIto Personalized Problem-Based Learning on College Students’ English Reading Achievement and Perceptions
黄昌勤、钟益华、王希哲

第十章 生成式AI繪圖應用於古詩文學課程對高中生學習表現之影響
Effects of Generative AIDrawing on High School Students’ Learning Performance in an Ancient Poetry Course
朱蕙君、許佳穎、王俊傑

第十一章 生成式AI輔助模式對大學生遊戲程式設計表現之影響
Effects of Generative AI-Assisted Learning on College Students’ Performance in Game Programming
張韶宸

第十二章 結合心智圖之ChatGPT輔助學習模式對大學生藝術課程數位說故事表現之影響
Effects of a ChatGPT-Supported Learning Model Combined With Mind Mapping on the Digital Storytelling Performance of College Students in an Art Appreciation Course
邱敏棋

第十三章 基於生成式AI的教學代理對國中生STEAM學習表現與問題解決傾向之影響
Effects of Generative AIPedagogical Agents on Middle School Students’ STEAM Performance and Problem-Solving Tendency
方建文、郭晓戈

第十四章 整合生成式對話代理的協同論證：不同代理定制策略的作用效果
Incorporating Generative Conversational Agents Into Collaborative Argumentation: Effects of Different Agent Customization Strategies
马志强、崔鑫

第十五章 基於ChatGPT的專業培訓模式對臨床教師學習成就、自我價值和自信心之影響
Effects of ChatGPT-Supported Professional Training on Clinical Teachers’ Achievement, Self-Worth, and Self-Confidence
張純純

第十六章 生成式AI應用於醫學生職涯規劃的質性研究設計
A Qualitative Research Design of Applying Generative AIto Medical Students’ Career Planning
黃馨