SocraticLM：个性化教学的苏格拉底式对话模型

SocraticLM简介

SocraticLM是由中国科学技术大学与认知智能国家重点实验室联合开发的一款大型语言模型，旨在通过苏格拉底式教学法实现个性化教学。该模型通过构建“院长-教师-学生”多代理流水线，创建了一个包含35K多轮教学对话的新数据集SocraTeach，覆盖基础数学问题。SocraticLM在该数据集上进行微调，以提升其教学和推理能力，并开发了一个全面的评估系统来衡量教学质量，实验结果显示其教学性能显著优于现有的语言模型。

SocraticLM主要功能

1. 个性化教学： SocraticLM通过模拟苏格拉底式的教学对话，提供个性化的学习指导，以适应不同学生的需求。
2. 思想激发： 该模型通过提出开放式问题，激发学生的思考，促使他们积极参与学习过程，而不是被动接受答案。
3. 多轮对话： SocraticLM能够进行多轮互动，逐步引导学生解决问题，模拟真实教学场景中的师生互动。
4. 认知状态模拟： 通过模拟六种不同的认知状态，SocraticLM能够识别并适应不同学生的理解和学习能力。
5. 教学能力提升： 模型通过数据增强技术，专门强化了对“无关问题”、“提问”、“错误回答”和“正确回答”等学生反应的处理能力。
6. 教学质量评估： SocraticLM配备了一个综合评估系统，涵盖五个教学维度，以全面评估和提升教学的质量。

SocraticLM技术原理

1. “院长-教师-学生”（Dean-Teacher-Student）多代理流水线： 这一新颖的流水线通过三个LLM代理模拟真实教学场景，生成高质量的教学对话数据集。
2. 数据集构建： SocraTeach数据集包含35K多轮教学对话，这些对话基于基础数学问题，并经过精心设计以符合苏格拉底风格。
3. 微调策略： SocraticLM在SocraTeach数据集上进行微调，采用三种策略来平衡教学和推理能力，确保模型在提供教学指导的同时，不损失解决问题的能力。
4. 五维度评估系统： 开发了一个包含五个教学维度的综合评估系统，用于评估LLMs的教学质量，这在该领域是首次尝试。
5. 问题分解： 每个数学问题都被分解成一系列逐步指导问题，以确保教学的一致性和效率。
6. 学生认知状态系统： 构建了一个描述学生在教学过程中的六种认知状态的系统，以模拟真实学生的反应。
7. 数据增强： 通过在多轮对话数据集（DiaM）的基础上进行数据增强，构建了额外的单轮教学对话（DiaS），以增强模型对不同学生反应的处理能力。

SocraticLM应用场景

1. 中小学数学教学： SocraticLM能够提供数学问题的逐步解释和指导，适合辅助中小学生解决数学难题，提升他们的数学理解能力。
2. 在线教育平台： 在线教育平台可以集成SocraticLM，为学生提供个性化的互动式学习体验，增强学习效果。
3. 智能辅导工具： 作为智能辅导工具，SocraticLM可以帮助学生在课后复习和巩固知识点，通过对话形式提供额外的学习支持。
4. 语言学习辅助： 除了数学，SocraticLM的方法论也可以扩展到语言学习，帮助学习者通过对话练习提高语言能力。
5. 编程教育： 在编程教育中，SocraticLM能够通过提问和引导的方式，帮助学生理解编程概念和解决编程问题。
6. 高等教育研讨课： 在大学研讨课中，SocraticLM可以作为辅助工具，通过苏格拉底式提问促进学生的批判性思维和深入讨论。

SocraticLM项目入口

• Github代码库：https://github.com/Ljyustc/SocraticLM
• 技术报告：https://openreview.net/pdf?id=qkoZgJhxsA