「生成式AI導入課程教學」:專利大數據分析

國立嘉義大學高等教育深耕計畫結案成果表單

主軸名稱

A主軸】教學創新精進

補助課程類別

□通識實踐課程

□嘉義巡禮微學分課程

□微學分課程

■AI導入課程

□業師協同教學

□跨域共授課程

□國際學者協同教學

 

課程名稱

專利大數據分析

授課教師

主授:王明妤

共授:無

開課學期

113學年度第2學期,節次:6-9(星期二)

113學年度第2學期,節次:2-4(星期三)

開課單位

科技管理學系

修課人數

生理男

22

生理女

45

其他

 

結案報告公開

本人同意將結案報告書公開於高教深耕計畫相關網站。

聯合國永續發展目標(SDGs)

1.終結貧窮

3.健康與福祉

5.性別平權

7.可負擔的潔淨能源

9.工業化、創新及基礎建設

11.永續城鄉

13.氣候行動

15.保育陸域生態

17.多元夥伴關係

2.消除飢餓

4.優質教育

6.淨水及衛生

8.合適的工作及經濟成長

10.減少不平等

12.責任消費及生產

14.保育海洋生態

16.和平、正義及健全制度

關鍵能力

STEAM領域

□人文關懷

■跨領域

□問題解決

□自主學習

□社會參與

■國際化

教學活動類型

可複選

■講授法

■課堂實作,主要由學生自行操作、討論、完成之實作任務。 

■課程專題實作,需於期末提出專題報告/成果發表/展演等教學活動

□場域/產業/服務專題實作,於產業/社區等真實職場情境進行之專題實作,如實習專題或產品製作等。 

□線上課程,如磨課師、開放式課程等由線上進行教學與評量之課程類型。 

□數位學習科技輔助,如採用線上課程平台、線上評量、AR/VR等科技進行教學活動。

□延伸教學活動,如於暑假設計場域實習課程,協助學生將課堂成果進一步發展參與競賽等。

□其他,請說明:

課程執行場域

■實體教室

□實體教室+線上教學

□實體教室+校內實習場域

□實體教室+校外實習場域(包含業界、社區等大學課室外場域)

□校外場域+線上教學

□校外實習場域(包含業界、社區、與學校進行產學合作場域或合作夥伴場域)

課程目標

及內容

★教學目標/目的

專利文獻蘊涵豐富的技術、法律、及市場競爭等資訊。本課程將教導學生建立對專利的基本知識、解釋國內外重要的專利資料庫及檢索專利文獻的技巧、介紹分析專利文獻的方法,最後則引導學生利用專利分析的結果進行技術規劃與專利管理。

具體措施與

亮點成果

★教學研究動機及策略

管理學院的學生具有管理面的知識,亦即學生熟知公司管理層級需要的專利資訊為何,以及哪些專利資訊有助於公司的技術規劃與管理管理。然而,管院學生過去在學習本課程時可能遭遇語文、技術專業知識、法律術語三種障礙,說明如下:

  1. 現今科技是全球化的競爭,因此學生必須蒐集並研讀全世界科技領先國家的專利文獻,其中最重要的文獻莫過於美國專利暨商標局的專利說明書。這些說明書以英文撰寫,造成部份英文程度不佳的學生吸收困難。
  2. 凡一項新技術必須符合新穎性及進步性方能成為核准專利,此意謂專利說明書記載著最先進的技術。管理學院的學生較少接觸自然科學的知識,因此解析這些先進技術文件對管院學生是十分棘手的工作。
  3. 專利說明書除了是技術文件,也是法律文件。專利的寫作必須依循法律的規定與格式。管理學院的學生對法律術語較為陌生,這些法律術語影響管院學生對專利說明書中專利範圍的解讀。

隨著生成式AI技術的快速發展,其在專利檢索與大數據分析中的應用日益受到重視。任課老師參加幾場產業界舉辦的研討會後,知悉產業界已導入生成式AI於專利檢索與大數據分析的工作。大學教育應與時俱進,幫助學生掌握最新的工具與技能,以應對未來的職場需求。

在生成式AI的輔助下,本課程將讓學生能克服前述的三種障礙,至少可改善以下四項的學習:

  1. 學習利用生成式AI提升專利檢索的準確性與效率

準確地檢索出專利的工作需要具備技術知識與英文能力。在生成式AI的輔助下,學生可快速了解技術的本質與技術的同義字,熟悉陌生的英文字彙,提升專利檢索的準確性與效率。

  1. 增強學生結合管理、技術、與法律知識的能力,成為跨領域人才

專利檢索與分析涉及跨領域的技能,本課程幫助學生了解如何運用生成式AI在技術與法律層面進行協同應用,提升職場競爭力。

  1. 快速且正確的完成基於專利資料的產業技術分析

基於準確的專利資料,專利分析是技術創新與商業競爭的重要基礎,產業對能熟練使用生成式AI進行專利工作的專業人才需求殷切,故本課程將有助於增加學生的就業能力。

  1. 培養批判性思維與問題解決能力

生成式AI在實際應用中並非完美,學生需學會識別其結果中的缺陷並進行改進,以培養出批判性的思維。

本課程將生成式AI應用至以下在專利檢索和分析的教學工作:

  1. 於專利檢索階段,提升檢索正確性與效率
  • 利用生成式AI推薦關鍵字:學生可輸入技術描述,請生成式AI生成相關的檢索關鍵字,涵蓋同義詞、近義詞及專業術語,增加檢索覆蓋範圍。
  • 利用生成式AI建構查詢語法:協助撰寫精確的布林邏輯查詢式,以提高檢索結果的相關性。
  • 快速過濾結果:生成式AI可以協助根據初步檢索結果篩選出與特定技術領域或法律狀態相關的專利。
  1. 專利說明書的解析
  • 摘要提取:從冗長的專利文件中提取核心內容(如發明重點、技術特徵、功效改善等),加速了解專利主旨。
  • 自動翻譯:利用生成式AI提供的多國語言專利翻譯,幫助學生快速了解專利技術,特別是美、日、歐之專利。
  1. 專利分析階段
  • 相似專利推薦:根據特定專利,自動推薦技術相關性高的其他專利文件,協助進一步研究。
  • 協助撰寫分析程式:基於所蒐集的專利資料,協助同學撰寫RPython程式,或直接使用套裝軟體,製作專利地圖與技術演進分析。
  1. 協助專利說明書的草稿撰寫
  • 技術撰寫輔助:生成專利申請文件的草稿,包括摘要、背景技術及發明內容描述。
  • 圖形生成:自動生成簡單的技術示意圖,幫助輔助文件準備。
  1. 辨識生成式AI的優勢與限制

儘管生成式AI提供了多種便利,其在專利分析中的應用也有一些限制,其中為人最大詬病之處是生成資料可靠性的問題。本課程亦強調讓學生能辨識生成式AI的優勢與限制,並以批判性思維進行結果驗證。

★執行成效(對應課程目標、教學計畫)※表格如不敷使用,請自行增列

教學模式

導入AI類別

成效評估

本課程以專利檢索與資料分析為主軸,課程前期由教師示範操作各大專利資料庫(如WIPOUSPTOEPO),並說明專利的基本結構、分類方法與檢索邏輯,在課堂中,適時讓學生練習操作專利資料庫以及討論,透過實作與討論,讓學生更熟悉檢索專利與閱讀專利說明書的整體流程。幫助學生打好基礎。

課程中加入生成式AI工具ChatGPT,作為輔助學生進行專利查詢與資料理解的工具。學生在使用專利資料庫時,會搭配ChatGPT協助產出適合的檢索關鍵字、英文術語或布林邏輯語句,讓查詢變得更準確也更有效率。

■合乎預期:

說明:學生在討論過程中發生使用ChatGPT的優缺點,ChatGPT雖然方便但ChatGPT回答的問題不一定完全正確,因此學生必須學會去比對資料、調整輸入方式,進一步提升判讀與應對能力。學生從原本只會查資料的角色,慢慢轉變為能判斷與運用生成式AI的人,也代表學生在怎麼用AI工具、怎麼判斷資料的正確性,有完整的學習基礎。

□不合乎預期:

說明:

本課程讓學生分組選擇技術主題,根據各組所選主題進行專利資料的搜尋與整理。課程中期開始,各組依照主題撰寫查詢語法、彙整資料,並逐步準備期末報告。包括ChatGPT輔助檢索的歷程彙整、ChatGPT輔助專利整體趨勢分析以及ChatGPT輔助權利範圍分析。後期則以報告呈現為主,讓學生練習說明專利分析的結果與觀察。

本課程設計了提示語(prompt)練習,讓學生學習如何問對問題,像是請ChatGPT幫忙整理技術摘要、生成專利背景、或提供查詢建議,並將這些內容實際應用在學生的期末報告中。ChatGPT在課堂中扮演輔助說明、資料理解和語言轉換的角色,幫助部分學生減少讀懂國外專利的語言障礙、整理分析結果,也讓學生在報告呈現上更有信心。

■合乎預期:

說明:導入ChatGPT 之後,學生在專利查詢、語法設計與資料理解方面的能力明顯提升,整體學習成果也達到預期。從期末報告內容來看,多數學生都能正確使用查詢語法,並能有效運用AI協助處理技術詞彙與資料整理,讓學生的分析內容更完整、更有條理。

□不合乎預期:

說明:

本課程在課堂後,根據課程進度出課堂作業。讓學生練習判讀專利要件,專利文獻的格式。包括進步性的考量要素、操作台灣專利資料庫檢索專利、查詢CPC和專利範圍撰寫格式。透過課堂作業讓學生對照上課的內容並練習實際的應用。

根據課堂作業的題目讓學生練習如何下ChatGPT的指令,輔助學習專利要件、檢索策略。ChatGPT輔助學生在檢索策略上的同義字查詢、專業術語可以不遺漏重要資訊。輔助學生判讀專利範圍格式並有實際的說明,讓學生判斷格式的差異。

■合乎預期:

說明:透過ChatGPT,學生原本在搜尋關鍵字與閱讀英文專利內容時不止會常卡關的情況明顯減少,並幫助學生更快找到方向,也更清楚專利的架構與內容,也有不少學生在課後持續使用ChatGPT來調整報告內容或擴展資料查詢,展現出學生運用生成式AI工具的能力。

□不合乎預期:

說明:

圖1為課堂中學生練習操作專利資料庫



圖2老師解說專利查詢技巧



圖3為同學合作查詢與討論



圖4為課堂實作中老師指導學生使用Chat GPT



圖5為專利資料庫搜尋介面操作練習

 



圖6為期末小組報告RayBan_Meta專利分析 



圖7為期末報告掃地機器人專利分析

 



圖8為期末報告學生報告產業趨勢與市場規模



檢討與建議

★教師教學心得及建議(教學反思)

將生成式AI導入本課程中,對任課教師有以下幫助:

  • 1. 任課教師於專業知識的自我成長
  • 熟悉最新技術工具:利用生成式AI輔助教學已是趨勢。任課教師在備課時須學習並掌握生成式AI的應用,可深化對AI技術的瞭解,增強跨領域教學能力。
  • 提升專利檢索與分析能力:在設計課程和解答學生疑問時,任課教師可通過AI探索更有效率、更精確的專利檢索方法和分析技術,實現專業技能的進一步提升。
  • 2. 提高教學效率
  • (1.)     即時答疑:在課堂中,學生對專利檢索或技術分析提出問題時,AI可以即時提供解答,協助教師處理多樣化問題。
  • (2.)     協助建立精確的專利檢索語句:教學過程中,AI可以幫助快速生成精準的布林檢索語句,作為教學案例。
  • 3. 強化學生學習效果
  • (1.)     個人化學習支持:生成式AI能提供學生即時指導,例如檢索語句的最佳、檢索結果的篩選建議等,讓學生有更多自主練習的機會。
  • (2.)     跨語言教學支持:AI可以幫助學生跨語言檢索專利,尤其是在國際專利檢索中,顯著提升課程的應用範圍。
  • 4. 改善教學評估與反饋

AI可以讓學生初步評估自己提交的檢索結果與分析報告,幫助學生理解改進方向,減少教師批改作業的工作負荷,也提升分析報告的品質。

  • 5. 提供沉浸式學習的創新教學方式

AI可以模擬專利律師、技術分析師等角色,讓學生在課堂中進行沉浸式學習,提升實戰能力。

★學生學習回饋

本課程藉助生成式AI導入課程教學的學生核心能力問卷,取得學生對於課程規劃的學習回饋,實際填答人數共54人,5表示非常認同,1表示非常不認同,以下列點說明:

  1. 根據學生填答問卷的結果,學生對於課程規在提升資訊科技應用能力,評分4為21人,評分5為28人,占整體回答人數中90.6%,顯示學生認同本課程規劃能有效提升資訊科技應用能力。
  2. 根據學生填答問卷的結果,學生對於課程規在提升溝通表達能力,評分4為21人,評分5為18人,占整體回答人數中72.1%,顯示學生認同本課程規劃能有效提升溝通表達能力。
  3. 根據學生填答問卷的結果,學生對於課程規在提升問題解決能力,評分4為19人,評分5為28人,占整體回答人數中86.9%,顯示學生認同本課程規劃能有效提升問題解決能力。
  4. 根據學生填答問卷的結果,學生對於課程規在提升團隊合作能力,評分4為14人,評分5為26人,占整體回答人數中74%,顯示學生認同本課程規劃能有效提升團隊合作能力。

在教師教學方式的回饋中,可分為教學目標是否清楚、課堂互動與討論、教學方法是否創新學生對於課堂教學目標清楚、引法學習興趣以及回應學生需求等5項回饋,以下列點說明:

  1. 學生對於教學目標清楚,滿意為25人,非常滿意為15人,顯示教師教學方式可讓學生清楚知道課堂的教學目標以及實際內容。
  2. 學生對於課堂互動與討論,滿意為21人,非常滿意為15人,顯示課堂的互動討論模式可讓學生根據課堂教學內容與同儕或教師充分討論。
  3. 學生對於教學方法創新,滿意為18人,非常滿意為16人,顯示學生對於導入生成式AI的教學方法可促進課堂中的學習以及課堂作業的輔助,有效學習專利分析的知識。
  4. 學生對於引發學習興趣,滿意為13人,非常滿意為16人,顯示部分學生在課堂後的時間可以自動使用生成式AI輔助學習專利相關知識,並判別資料的正確性。
  5. 學生對於回應學生需求,滿意為20人,非常滿意為18人,顯示教學方式可有效幫助學生解決學習專利分析知識的問題,學生在學習過程中課堂上可及時詢問教師解決學習問題,課後可藉由生成式AI輔助,幫助學生釐清學習上的困難與整理知識重點。

在學生對於自我評估學習成效的回饋中,可分成專業知識的掌握、實務應用能力、自主學習能力、跨域應用能力以及國際認知與視野,以下列點說明:

  1. 學生對於自我專利知識的評估中,相對提升為8人,提升為31人,顯示學生對於生成式AI導入教學可有效提升在專利分析相關專業知識的學習。
  2. 學生對於實務應用能力的評估,相對提升為8人,提升為32人,顯示課堂教學方式可促進學生將專業知識實際應用到報告或是未來工作中。
  3. 學生對於自主學習能力的評估,相對提升為12人,提升為29人,顯示生成式AI導入教學的方式可讓學生在課後有效自主學習,可將生成式AI的回答內容與書本知識實際對照,判別是否正確或有誤。
  4. 學生對於跨域應用能力的評估,相對提升為7人,提升為33人,顯示生成式AI導入教學的方式不僅可學習專利相關知識,同時其他課程或產業知識亦可透過生成式AI輔助學習。
  5. 學生對於國際認知與視野的評估,相對提升為7人,提升為28人,顯示生成式AI導入教學的方式可讓學生有效找到國際的專利相關資訊,並實際認知專利在各國的實際差異,有效統整整體知識的學習。

在其他回饋中,學生對於使用生成式AI工具在學習中有正向幫助,不論在查詢資料或是學習專利知識,生成式AI可以適當提供學生學習幫助,及時釐清重點以及問題。綜上所述生成式AI導入教學對於學生在各方面能力的提升均有幫助。

佐證資料

(含活動剪影)

成果影片https://pse.is/8ns3t3