ЗАСТОСУВАННЯ CHATGPT У НАВЧАННІ ФІЗИКИ БАКАЛАВРІВ ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Сергій Олександрович Подласов; Олексій Васильович Матвійчук

doi:10.33407/itlt.v97i5.5374

Том 97 № 5 (2023), Штучний інтелект в освіті та наукових дослідженнях

Том 97 № 5 (2023)

ЗАСТОСУВАННЯ CHATGPT У НАВЧАННІ ФІЗИКИ БАКАЛАВРІВ ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Штучний інтелект в освіті та наукових дослідженнях

Опубліковано 30-10-2023

Сергій Олександрович Подласов⁺⁻
Олексій Васильович Матвійчук⁺⁻

Сергій Олександрович Подласов

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

https://orcid.org/0000-0002-3947-4401

Олексій Васильович Матвійчук

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

https://orcid.org/0000-0002-4732-9677

PDF

Ключові слова

ChatGPT
навчання фізики
аспекти допомоги викладачам і студентам

Як цитувати

[1]

С. О. Подласов and О. В. Матвійчук, “ЗАСТОСУВАННЯ CHATGPT У НАВЧАННІ ФІЗИКИ БАКАЛАВРІВ ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ”, ITLT, vol. 97, no. 5, pp. 149–166, Oct. 2023, doi: 10.33407/itlt.v97i5.5374.

Анотація

Створений на основі штучного інтелекту ChatGPT поставив перед освітою низку питань – від способів найбільш доцільного застосування до способів боротьби з його загрозами. Відповіді на ці питання вимагають встановлення актуального рівня «навченості» ChatGPT у конкретних галузях знань, зокрема фізики, яку вивчають студенти за програмою підготовки бакалаврів у технічному університеті, і встановлення можливостей ChatGPT допомагати викладачам та студентам. Штучний інтелект, використовуючи ChatGPT, уважає себе здатним допомагати викладачам у поясненні концепцій, підготовці та наданні відповідей на запитання, створенні навчального контенту та підтримці досліджень. Студентам ChatGPT готовий також пояснювати концепції, розв’язувати задачі, надавати додаткові навчальні матеріали та консультувати при підготовці до іспитів. По кожному з аспектів допомоги викладачам і студентам (крім підтримки досліджень) ми ставили запитання ChatGPT і аналізували одержані відповіді. Як виявилося, незважаючи на величезний обсяг інформації, доступний штучному інтелекту, у відповідях на наші запити він не виявив достатньої обізнаності в курсі фізики і достатньо часто давав неточні, а інколи принципово неправильні відповіді навіть на прості запитання. У статті наведені найбільш яскраві приклади таких відповідей. Усе це дозволяє говорити, що на сьогодні ChatGPT ще не володіє достатнім обсягом знань, необхідних для дієвої допомоги викладачам фізики та студентам інженерних спеціальностей, котрі вивчають фізику в технічному університеті. Крім того, у роботі висловлено припущення, що точність відповіді ChatGPT визначається не тільки змістом запитання, але й мовою, якою воно сформульовано. З аналізу відповідей зроблено висновок, що на сьогодні найбільш доцільно застосовувати GPT для розвитку критичного мислення студентів. Найбільшою загрозою ChatGPT для вивчення фізики можна вважати його недостатню навченість, а не висловлені в літературі побоювання допомоги шахрайським діям студентів.

PDF

Посилання

M. Halaweh, "ChatGPT in education: Strategies for responsible implementation", Contemporary Educational Technology, vol. 15, no. 2, 2023, ep421. doi: https://doi.org/10.30935/cedtech/13036. Accessed on: Jun. 12, 2023.

C. K. Lo, “What Is the Impact of ChatGPT on Education? A Rapid Review of the Literature”, Educ. Sci., vol.13, no.410, 2023. doi: https://doi.org/10.3390/educsci13040410.

J. Rudolph, S. Tan, Sh. Tan, “ChatGPT: Bullshit spewer or the end of traditional assessments in higher education?” Journal of Applied Learning & Teaching, vol. 6 no. 1, pp.1 – 22, 2023. doi: https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.9.

M. Sullivan, A. Kelly, P. McLaughlan, “ChatGPT in higher education: Considerations for academic integrity and student learning”, Journal of Applied Learning & Teaching, vol.6 no.1, pp.31-40, 2023. doi: https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.17.

A. Tlili1 et al., “What if the devil is my guardian angel: ChatGPT as a case study of using chatbots in education”, Smart Learning Environments, vol.10, no.15, 2023. doi: https://doi.org/10.1186/s40561-023-00237-x.

M. Farrokhnia, S. K. Banihashem, O. Noroozi & A. Wals, “A SWOT analysis of ChatGPT: Implications for educational practice and research”, Innovations in Education and Teaching International, doi: https://doi.org/10.1080/14703297.2023.2195846.

D. R. E. Cotton, P. A. Cotton & J. R. Shipway, “Chatting and cheating: Ensuring academic integrity in the era of ChatGPT”, Innovations in Education and Teaching International, 2023. doi: https://doi.org/10.1080/14703297.2023.2190148.

Y. K. Dwivedi et al. “So what if ChatGPT wrote it?” Multidisciplinary perspectives on opportunities, challenges and implications of generative conversational AI for research, practice and policy. International Journal of Information Management, vol.71, 102642, pp.1-63, 2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijinfomgt.2023.102642.

E. A. M. van Dis, J. Bollen, W. Zuidema, R. van Rooij, C. L. Bockting, “ChatGPT: five priorities for research|”, Nature, vol.3, 614 (7947), pp. 224-226, 2023. doi: http://10.1038/d41586-023-00288-7, [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.nature.com/articles/d41586-023-00288-7

W. Yeadon, O.-O. Inyang, A. Mizouri, A. Peach & C. P. Testrow, “The death of the short-form physics essay in the coming AI revolution”, Physics Education, vol.58 (3), art № 035027, 2023. doi: 10.1088/1361-6552/acc5cf

S. Küchemann et al., “Physics task development of prospective physics teachers using ChatGPT”, arXiv:2304.10014v1 [physics.ed-ph]. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.10014.

C. G. West, “Advances in apparent conceptual physics reasoning in GPT-4”, arXiv:2303.17012v3 [physics.ed-ph], doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.17012.

Ph. M. Newton, “ChatGPT performance on MCQ-based exams”, (February 21, 2023). Preprint. doi: https://doi.org/10.35542/osf.io/sytu3.

S. Fergus, M. Botha, M. Ostovar, “Evaluating Academic Answers Generated Using ChatGPT”, Journal of Chemical Education, vol.100, no.4, pp.1672-1675, 2023. doi: 10.1021/acs.jchemed.3c00087.

T. Susnjak, “ChatGPT: The End of Online Exam Integrity?”, arXiv:2212.09292v1 [cs.AI]. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.09292.

M. Yang, “New York City schools ban AI chatbot that writes essays and answers prompts”, The Guardian, Fri 6 Jan 2023. New York City schools ban AI chatbot ChatGPT. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.theguardian.com/us-news/2023/jan/06/new-york-city-schools-ban-ai-chatbot-chatgpt. Accessed on Jun 17, 2023.

B. A. Anders, “Is using ChatGPT cheating, plagiarism, both, neither, or forward thinking?”, (2023) Patterns, vol.4, issue.3, 100694, 14 April 2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.patter.2023.100694.

K. Toyama, Geek heresy: Rescuing social change from the cult of technology. PublicAffairs, 2015. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.amazon.com/Geek-Heresy-Rescuing-Social-Technology/dp/161039528X. Accessed on Jul 06, 2023.

J. Qadir “Engineering Education in the Era of ChatGPT: Promise and Pitfalls of Generative AI for Education”. TechRxiv. Preprint. posted on 2022-12-30. [Online]. Available: https://doi.org/10.36227/techrxiv.21789434.v1. Accessed on Jun 12, 2023.J. Willems, “ChatGPT at Universities – The Least of Our Concerns”, [Електронний ресурс]. Доступно: https://ssrn.com/abstract=4334162 or doi: http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4334162.

D. MacIsaac. “Chatbots Attempt Physics Homework – ChatGPT: Chat Generative Pre-Trained Transformer” The Physics Teacher, vol. 61, no.4, p.318, 2023. doi: https://doi.org/10.1119/10.0017700. Accessed on May 28, 2023.

J. Wang “ChatGPT: A test drive”. American Journal of Physics, vol.91, pp.255–256, 2023. doi: https://doi.org/10.1119/5.0145897. Accessed on Jun 04, 2023.

С. О. Подласов і О. В. Матвійчук, “Підготовка та проведення екзамену з фізики в режимі онлайн”, ITLT, вип. 92, вип. 6, с. 124–139, Груд 2022. [Електронний ресурс]. Доступно: https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/5068. doi: https://doi.org/10.33407/itlt.v92i6.5068. Дата звернення: Лип. 07, 2023.

S. Küchemann, et. al. “Physics task development of prospective physics teachers using ChatGPT”. arXiv:2304.10014 [physics.ed-ph]. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.10014. Accessed on Jul 01, 2023.

І. П. Гаркуша, І. Т. Горбачук, В. П. Курінний, М. Ш. Певзнер, Загальний курс фізики: Збірник задач. Київ, Україна: Техніка, 2003.

“What is weight?” [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/normal-contact-force/a/what-is-weight. Accessed on Jul 01, 2023.

J. Walker, D. Halliday, R. Resnick. Fundamentals of physics. 10th edition. USA: John Wiley & Sons, Inc, 2014. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.academia.edu/36062426/fundamentals_of_physics_textbook_pdf. Accessed on Jul 06, 2023.

S. P. Thomas. “Grappling with the Implications of ChatGPT for Researchers, Clinicians, and Educators”, Issues in Mental Health Nursing, 2023, 44:3, p.141-142. doi: 10.1080/01612840.2023.2180982. [Електронний ресурс]. Доступно: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01612840.2023.2180982. Accessed on Jun 10, 2023.

REFERENCES (TRANSLATED AND TRANSLITERATED)

M. Halaweh, "ChatGPT in education: Strategies for responsible implementation", Contemporary Educational Technology, vol. 15, no. 2, 2023, ep421. doi: https://doi.org/10.30935/cedtech/13036. Accessed on: Jun. 12, 2023. (in English)

C. K. Lo, “What Is the Impact of ChatGPT on Education? A Rapid Review of the Literature”, Educ. Sci., vol.13, no.410, 2023. doi: https://doi.org/10.3390/educsci13040410. (in English)

J. Rudolph, S. Tan, Sh. Tan, “ChatGPT: Bullshit spewer or the end of traditional assessments in higher education?” Journal of Applied Learning & Teaching, vol. 6 no. 1, pp.1 – 22, 2023. doi: https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.9. (in English)

M. Sullivan, A. Kelly, P. McLaughlan, “ChatGPT in higher education: Considerations for academic integrity and student learning”, Journal of Applied Learning & Teaching, vol.6 no.1, pp.31-40, 2023. doi: https://doi.org/10.37074/jalt.2023.6.1.17. (in English)

A. Tlili1 et al., “What if the devil is my guardian angel: ChatGPT as a case study of using chatbots in education”, Smart Learning Environments, vol.10, no.15, 2023. doi: https://doi.org/10.1186/s40561-023-00237-x (in English)

M. Farrokhnia, S. K. Banihashem, O. Noroozi & A. Wals, “A SWOT analysis of ChatGPT: Implications for educational practice and research”, Innovations in Education and Teaching International, doi: https://doi.org/10.1080/14703297.2023.2195846. (in English)

D. R. E. Cotton, P. A. Cotton & J. R. Shipway, “Chatting and cheating: Ensuring academic integrity in the era of ChatGPT”, Innovations in Education and Teaching International, 2023. doi: https://doi.org/10.1080/14703297.2023.2190148. (in English)

Y. K. Dwivedi et al. “So what if ChatGPT wrote it?” Multidisciplinary perspectives on opportunities, challenges and implications of generative conversational AI for research, practice and policy. International Journal of Information Management, vol.71, 102642, pp.1-63, 2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijinfomgt.2023.102642 (in English)

E. A. M. van Dis, J. Bollen, W. Zuidema, R. van Rooij, C. L. Bockting, “ChatGPT: five priorities for research|”, Nature, vol.3, 614 (7947), pp. 224-226, 2023. doi: http://10.1038/d41586-023-00288-7, [Online]. Available: https://www.nature.com/articles/d41586-023-00288-7 (in English)

W. Yeadon, O.-O. Inyang, A. Mizouri, A. Peach & C. P. Testrow, “The death of the short-form physics essay in the coming AI revolution”, Physics Education, vol.58 (3), art № 035027, 2023. doi:10.1088/1361-6552/acc5cf (in English)

S. Küchemann et al., “Physics task development of prospective physics teachers using ChatGPT”, arXiv:2304.10014v1 [physics.ed-ph]. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.10014 (in English)

C. G. West, “Advances in apparent conceptual physics reasoning in GPT-4”, arXiv:2303.17012v3 [physics.ed-ph], doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.17012 (in English)

Ph. M. Newton, “ChatGPT performance on MCQ-based exams”, (February 21, 2023). Preprint. doi: https://doi.org/10.35542/osf.io/sytu3. (in English)

S. Fergus, M. Botha, M. Ostovar, “Evaluating Academic Answers Generated Using ChatGPT”, Journal of Chemical Education, vol.100, no.4, pp.1672-1675, 2023. DOI: 10.1021/acs.jchemed.3c00087. (in English)

T. Susnjak, “ChatGPT: The End of Online Exam Integrity?”, arXiv:2212.09292v1 [cs.AI]. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2212.09292. (in English)

M. Yang, “New York City schools ban AI chatbot that writes essays and answers prompts”, The Guardian, Fri 6 Jan 2023. New York City schools ban AI chatbot ChatGPT. [Online]. Available: https://www.theguardian.com/us-news/2023/jan/06/new-york-city-schools-ban-ai-chatbot-chatgpt. Accessed on Jun 17, 2023. (in English)

B. A. Anders, “Is using ChatGPT cheating, plagiarism, both, neither, or forward thinking?”, (2023) Patterns, vol.4, issue.3, 100694, 14 April 2023. doi: https://doi.org/10.1016/j.patter.2023.100694. (in English)

K. Toyama, Geek heresy: Rescuing social change from the cult of technology. PublicAffairs, 2015. [Online]. Available: https://www.amazon.com/Geek-Heresy-Rescuing-Social-Technology/dp/161039528X. Accessed on Jul 06, 2023. (in English)

J. Qadir “Engineering Education in the Era of ChatGPT: Promise and Pitfalls of Generative AI for Education”. TechRxiv. Preprint. posted on 2022-12-30. doi: https://doi.org/10.36227/techrxiv.21789434.v1. Accessed on Jun 12, 2023.J. Willems, “ChatGPT at Universities – The Least of Our Concerns”, [Online]. Available: https://ssrn.com/abstract=4334162 or http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4334162. (in English)

D. MacIsaac. “Chatbots Attempt Physics Homework – ChatGPT: Chat Generative Pre-Trained Transformer” The Physics Teacher, vol. 61, no.4, p.318, 2023. doi: https://doi.org/10.1119/10.0017700. Accessed on May 28, 2023. (in English)

J. Wang “ChatGPT: A test drive”. American Journal of Physics, vol.91, pp.255–256, 2023. doi: https://doi.org/10.1119/5.0145897. Accessed on Jun 04, 2023.

S. О. Podlasov and О. V. Matviichuk, “Preparation and conducting of the online physics exam”, ITLT, vol. 92, no. 6, pp. 124–139, Dec. 2022. [Online]. Available: https://journal.iitta.gov.ua/index.php/itlt/article/view/5068. doi: https://doi.org/10.33407/itlt.v92i6.5068. Дата звернення: Лип. 07, 2023. (In Ukranian).

S. Küchemann, et. al. “Physics task development of prospective physics teachers using ChatGPT”. arXiv:2304.10014 [physics.ed-ph]. doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.10014. Accessed on Jul 01, 2023. (in English)

I. P. Harkusha, I. T. Horbachuk, V. P. Kurinnyi, M. Sh. Pevzner, General physics course: Collection of problems. Kyiv, Ukraine: Київ, Україна: Tekhnika, 2003. (In Ukranian).

“What is weight?” [Online]. Available: https://www.khanacademy.org/science/physics/forces-newtons-laws/normal-contact-force/a/what-is-weight. Accessed on Jul 01, 2023. (in English)

J. Walker, D. Halliday, R. Resnick. Fundamentals of physics. 10th edition. USA: John Wiley & Sons, Inc, 2014. [Online]. Available: https://www.academia.edu/36062426/fundamentals_of_physics_textbook_pdf. Accessed on Jul 06, 2023. (in English)

S. P. Thomas. “Grappling with the Implications of ChatGPT for Researchers, Clinicians, and Educators”, Issues in Mental Health Nursing, 2023, 44:3, p.141-142. doi:10.1080/01612840.2023.2180982. [Online]. Available: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/01612840.2023.2180982. Accessed on Jun 10, 2023. (in English)