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by Pantanetti Patrizia, 23-03-2023

Sperimentiamo ChatGPT a scuola: può essere uno strumento utile per l'apprendimento e la didattica?

Ormai ChatGPT è sulla bocca di tutti: ne stanno parlando non solo gli addetti ai lavori, ma anche il mondo della scuola si sta interrogando se sia opportuno o meno utilizzare questo strumento in classe. Ma come potremmo usarlo per una sperimentazione, ad esempio in una disciplina STEM come la chimica? In questo articolo troverai alcuni spunti!

Ma andiamo per gradi.

Che cos’è ChatGPT?

ChatGPT è un’intelligenza artificiale che sfrutta un modello di linguaggio basato su GPT, l’acronimo di Generative Pretrained Transformer, queste parole non sono casuali, infatti, questa IA si basa sull’architettura Transformer (una rete neurale artificiale sviluppata da Google per migliorare la traduzione automatica) ed è preaddestrata (Pretrained) su grandi dataset di testo in modo da poter processare e quindi comprendere la struttura ed il significato di un ampio range di testo, infine la parola Generative sta ad indicare il fatto che il modello sia in grado di generare testo coerente con la richiesta dell’utente.

Vuoi avere una panoramica sul mondo dell’AI, del machine learning e del deep learning? Ecco un articolo che può fare al caso tuo.

Perché usarlo?

L'evoluzione delle tecnologie digitali e dell'Intelligenza Artificiale sta cambiando il modo in cui apprendiamo e insegniamo (oltre tanti altri aspetti della nostra vita quotidiana). ChatGPT può essere sicuramente considerato uno strumento utilizzabile (con un po' di sale in zucca e spirito critico) anche in classe, da insegnanti e studenti.
Pensiamo sia doveroso sperimentare questo strumento tenendo a bada lo scetticismo; infatti, molto probabilmente diventerà una tecnologia che prenderà sempre più piede nella nostra società e soprattutto nella nostra quotidianità. Infatti, ci sarà sempre più bisogno di educare cittadini consapevoli, capaci di utilizzare a pieno tutte le potenzialità di questi sistemi: per questo motivo abbiamo deciso di ideare un esempio di attività per poter sfruttare questo potente strumento nell’ambito della didattica.

ChatGPT e didattica: quando come e perché

Utilizzare un’intelligenza artificiale nella didattica potrebbe sembrare strano, ma come tutte le nuove tecnologie per poter essere sfruttate al meglio richiedono un certo tipo di approccio ed infatti di seguito elencherò dei motivi per cui potrebbe essere utile utilizzarla:

• Personalizzazione dell’apprendimento: ChatGPT può adattarsi alle esigenze individuali degli studenti, rispondendo alle loro domande e fornendo feedback personalizzati (guardate ad esempio il video in questa pagina relativo all’assistente virtuale in fase di sperimentazione su Khan Academy).
  
  
• Accessibilità: ChatGPT potrebbe essere utilizzato da studenti con disabilità o difficoltà di apprendimento che possono trovare difficile interagire con un insegnante o un tutor umano.
  
  
• Supporto per l'apprendimento autonomo: ChatGPT potrebbe fornire risposte a domande e fornire spiegazioni quando non si ha la possibilità di poter interagire con un insegnante in carne ed ossa.
  
  
• Pratica e feedback: un assistente virtuale opportunamente addestrato potrebbe fornire esercizi di pratica e feedback agli studenti su base regolare, consentendo loro di migliorare le loro abilità in modo autonomo.
  
  
• Suggerimento di risorse educative: ChatGPT può fornire agli studenti accesso a una vasta gamma di risorse educative, come video, articoli, documenti, grafici e altro ancora, in modo che possano apprendere in modo autonomo.

Sicuramente il tema AI per l’educazione richiede approfondimento e preparazione, soprattutto da parte dei docenti e degli educatori che vogliono sperimentare in classe questi tool. Ti suggeriamo alcuni articoli che potrebbero aiutarti a capire meglio questo mondo:

• Intelligenza Artificiale E Educazione: Un Incontro Tra Due Mondi. Rischi E Opportunità
• Le implicazioni dell'intelligenza artificiale nel mondo dell'educazione
• Educational Data Mining e Robotica Educativa 
• Introduzione all'Intelligenza Artificiale: lezioni per docenti e studenti 
• Intelligenza Artificiale e Educazione (intervento al Festival di Informatici Senza Frontiere 2020)

Un progetto STEM con Chat-GPT

Finora abbiamo posto il focus su quanto possa essere utile sfruttare questo mezzo come supporto per lo studio autonomo da parte dello studente, ma perché non utilizzarlo in modo costruttivo per un progetto da fare in classe?

L’idea è quella di dividere gli studenti in due gruppi ed assegnare ad entrambi i gruppi un compito ben preciso, come potrebbe essere quello di ripassare un argomento che è già stato spiegato in classe per poi successivamente farlo esporre agli altri compagni, magari facendo una presentazione o un’infografica con Canva (trovi il link per approfondire qui) oppure utilizzando Thinglink (trovi il link per approfondire qui).
La differenza sostanziale sta nel fatto che un gruppo utilizzerà gli strumenti tradizionali (che comprendono anche ricerche su Google, quindi non necessariamente utilizzando solo gli appunti presi a lezione) mentre un altro gruppo utilizzerà ChatGPT per portare a termine il compito assegnatogli.

Lo scopo di questo progetto è proprio quello di allenare il pensiero critico dello studente; infatti, confrontando le due versioni ci si potrebbe porre delle domande come:

• Quanto le due versioni discostano l’una dall’altra?
• Pongono entrambe il focus sullo stesso concetto spiegato in classe oppure fanno scoprire allo studente altre sfaccettature dell’argomento? Se sì, come si legano a ciò che è stato spiegato in classe?

Sarebbe molto utile riuscire a dare una risposta a queste domande o a tutte le altre che possono venire in mente in sede di esecuzione dell’esperimento; infatti, lo scopo dell’insegnante dovrebbe proprio essere quello di far ragionare lo studente riguardo certi concetti, facendo partire anche delle discussioni costruttive.

ChatGPT per le STEM: facciamo un progetto di chimica

In questo caso proporrò un progetto più pratico nell’ambito della chimica, ma può essere declinato nelle varie discipline scientifiche, come ad esempio la matematica, le scienze in generale, l’informatica etc.

In questo caso andremo ad interrogare ChatGPT riguardo dei concetti un po’ meno argomentativi rispetto al caso precedente, come potrebbe essere quello di proporgli di svolgere un esercizio riguardante la molarità.

⚠ ATTENZIONE PASSAGGI TECNICI ⚠

Il testo dell’esercizio è il seguente:
Calcolare il volume di acqua che deve essere aggiunto a 625 mL di una soluzione contenente 27.2 g di acido solforico per ottenere una soluzione 0.325 M

Per svolgere questo esercizio occorre:

1. Calcolare la massa dell'acido solforico:

• Una volta trovata la massa molecolare possiamo procedere calcolando il numero di moli:

• Sapendo che la molarità è definita come la concentrazione di quantità di sostanza e quindi come le moli di soluto presenti in un volume di soluzione quindi M=n°mol/ V applicando la formula inversa possiamo esplicitare il volume che sarà:

• Quindi il volume d’acqua che deve essere aggiunto è:

Ora sarebbe interessante proporre questo stesso esercizio a ChatGPT e vedere cosa potrebbe proporre come soluzione, noi lo abbiamo fatto e di seguito riporterò la sua soluzione:
Per calcolare il volume di acqua necessario per preparare una soluzione di acido solforico 0.325 M, dobbiamo prima determinare la quantità di soluto (acido solforico) necessaria.

La formula per calcolare la quantità di soluto necessaria per preparare una soluzione di una data concentrazione e volume è:
n = C x V
Dove:
n = quantità di soluto in mole
C = concentrazione in moli per litro (M)
V = volume in litri (L)

In questo caso, la concentrazione desiderata è 0.325 M e il volume desiderato è il volume finale della soluzione. Dato che stiamo aggiungendo acqua, il volume finale della soluzione sarà maggiore di 625 mL.

Prima di calcolare la quantità di soluto, dobbiamo convertire il volume in litri:

625 mL = 0.625 L

Ora possiamo calcolare la quantità di soluto necessaria:

n = C x V
n = 0.325 M x 0.625 L
n = 0.203125 mol

Questo ci dice che abbiamo bisogno di 0.203125 mole di acido solforico per preparare la soluzione desiderata.

La massa di acido solforico necessaria può essere calcolata usando la sua massa molare:

massa = n x massa molare

La massa molare dell'acido solforico è 98.08 g/mol.

massa = 0.203125 mol x 98.08 g/mol
massa = 19.99 g

Quindi, per preparare la soluzione desiderata, abbiamo bisogno di 19.99 g di acido solforico.

La quantità di acqua che dobbiamo aggiungere alla soluzione iniziale di 27.2 g di acido solforico per ottenere 0.325 M è la differenza tra il volume finale della soluzione e il volume iniziale della soluzione, cioè:

Volume di acqua = Volume finale della soluzione - Volume iniziale della soluzione

Il volume finale della soluzione è V = n / C = 0.203125 mol / 0.325 mol/L = 0.625 L (poiché la concentrazione è la stessa, quindi possiamo utilizzare la formula di concentrazione).

Quindi, il volume di acqua che dobbiamo aggiungere è:

Volume di acqua = 0.625 L - 0.625 L = 0 L

Questo significa che non dobbiamo aggiungere acqua alla soluzione iniziale di 625 mL di acido solforico, poiché la soluzione iniziale ha già il volume finale desiderato. Tuttavia, dobbiamo aggiungere 19.99 g di acido solforico alla soluzione iniziale per ottenere la concentrazione desiderata di 0.325 M.
⚠ FINE PASSAGGI TECNICI ⚠

Il ragionamento fatto da ChatGPT non è del tutto sbagliato ma si è comportato come uno studente che non è stato in grado di apprendere la traccia in quanto l’esercizio chiedeva il volume di acqua da aggiungere e non i grammi di soluto per portare la soluzione a quella determinata concentrazione. Non sono nemmeno del tutto chiari e logici i passaggi che compie in quanto a volte ragiona prendendo in considerazione il soluto mentre a volte si ricorda della traccia e prende in considerazione il volume di acqua, per poi dire alla fine che non occorre aggiungere acqua ma solamente soluto.

Quindi siamo giunti alla conclusione che non tutte le risposte che riceviamo da ChatGPT sono vere e sarebbe interessante discutere con la classe sempre confrontando i due metodi, potrebbe capitare che proponendo un esercizio a ChatGPT questa lo risolva in un modo diverso, probabilmente anche giusto, e questo potrebbe essere un modo per far capire agli studenti che non esiste solamente un unico modo di ragionare ma spesso ne esistono molteplici, la chiave sta proprio nel fatto di riuscire a capire se siano giusti o sbagliati. 
Può essere un modo per padroneggiare ancora maggiormente l’argomento soprattutto facendo spiegare allo studente riguardo il motivo o il passaggio per cui l’IA avrebbe dato una risposta giusta o sbagliata a seconda del caso.

L'uso consapevole di ChatGPT nella didattica senza dimenticare la componente umana!

In conclusione, è importante sottolineare il fatto ChatGPT è un algoritmo addestrato tramite tecniche di deep learning (quindi su base statistica) e come abbiamo visto può commettere errori; è quindi necessario ragionare sull’output che viene generato e prenderlo solo ed esclusivamente come un suggerimento che non deve essere accettato senza una verifica critica.

ChatGPT non vuole essere un sostituto dell’insegnante, infatti l'interazione diretta tra insegnanti e studenti rimane essenziale per l'apprendimento e per sviluppare competenze critiche, ma piuttosto vuole essere uno strumento per integrare o arricchire le fasi dello studio, offrendo un'opportunità per gli studenti di approfondire le loro conoscenze e abilità, o per gli insegnanti di valutare le prestazioni degli studenti e migliorare l'efficacia delle lezioni.

Sei un insegnante di un’altra materia scientifica? Ora che abbiamo imparato a conoscere meglio questo strumento ti è venuto in mente qualcosa su come poterlo sfruttare all’interno delle tue lezioni?

Magari potresti provare a sfruttarlo per spiegare un nuovo argomento in classe, potrebbe rivelarsi un buon alleato. TORNA AGLI ARTICOLI