À medida que os alunos se adaptam ao novo ano letivo, uma pergunta se impõe: como ferramentas de inteligência artificial como o ChatGPT afetarão seu aprendizado? Em busca de respostas, uma equipe da Johns Hopkins introduziu recentemente um chatbot em uma sala de aula com alunos do ensino fundamental e médio para atuar como cotutor e estudar o impacto.

O estudo piloto incluiu 22 alunos matriculados no curso online Diagnóstico: Seja o Médico , do Centro Johns Hopkins para Jovens Talentosos . O estudo envolveu duas salas de aula virtuais; ambas eram ministradas pelo mesmo instrutor e organizadas de forma semelhante, exceto por uma diferença fundamental: os alunos de uma sala de aula tinham acesso a um amplo modelo de linguagem projetado para atuar como um instrutor, fazendo perguntas no estilo socrático enquanto os alunos trabalhavam em estudos de caso médicos.

A equipe de pesquisa estava interessada nas potenciais vantagens que o chatbot oferecia aos alunos e professores, disse Kathryn Thompson, diretora de pesquisa da CTY e principal autora do estudo.

"Nos inspiramos em muitas das inovações com inteligência artificial generativa, uma delas sendo esses chatbots que podem interagir com os alunos", disse Thompson. "Muitas vezes, outros pesquisadores ou autores falam sobre as possíveis vantagens que os chatbots podem oferecer, como feedback personalizado e sob demanda para os alunos, e como eles aliviam a carga dos professores, para que eles não precisem gastar tanto tempo com tarefas como correção de notas ou criação de planos de aula individualizados. Queríamos usá-lo como uma forma potencial de complementar o professor em sala de aula, para que fosse mais uma oportunidade para os alunos aprenderem por meio de um tutor ou quase como uma técnica de aprendizagem prática. Talvez isso tornasse a aula mais interativa de alguma forma."

Suas descobertas, publicadas recentemente no Journal of Advanced Academics , destacaram que o uso bem-sucedido da IA em salas de aula depende de um design cuidadoso, orientação estruturada do professor e expectativas claras para os alunos.

Os coautores do estudo incluíram Kimberley Chandler e Emily Delinski, do Centro para Jovens Talentosos; e os cientistas da computação da Escola de Engenharia Johns Hopkins Whiting, Daniel Khashabi , Candice Morgan e Benjamin Van Durme .

A equipe não encontrou diferenças significativas nas notas da avaliação final entre os dois grupos de alunos. Eles também constataram que muitos alunos utilizaram o chatbot de maneiras inesperadas — solicitando informações em vez de participar do processo de coaching que ele foi projetado para facilitar. Os resultados do estudo destacam a importância de ensinar os alunos a usar ferramentas de IA de forma eficaz, sugerindo que a alfabetização em IA será essencial para que a IA generativa tenha um impacto significativo na educação.

O projeto foi concebido em 2023, quando o uso público da IA estava começando a aumentar.

"Pudemos ver a industrialização da tecnologia e estávamos ansiosos para ver como isso impactaria a educação", disse Khashabi, coautor do estudo e professor assistente no Departamento de Ciência da Computação da JHU . "Conectamos-nos à CTY porque eles são pioneiros na educação básica e no uso da tecnologia em salas de aula do ensino fundamental e médio. Na verdade, a ideia era: por que não fazer a coisa mais simples, que é pegar um chatbot, dar a ele algumas proteções de segurança, oferecê-lo aos alunos e ver como eles escolheriam usá-lo? Nem sabíamos se eles iriam usá-lo ou não."

A equipe projetou o estudo em torno do curso on-line Diagnóstico: Seja o Médico do CTY porque seus objetivos de aprendizagem podem ser associados a habilidades críticas de pensamento de ordem superior, em vez da capacidade dos alunos de lembrar fatos, disse Thompson.

Os alunos aprenderam diversos conceitos de anatomia e fisiologia no curso, que aplicaram na revisão de estudos de caso e na elaboração de diagnósticos. Os alunos foram informados de que poderiam usar o chatbot — incorporado diretamente na plataforma de aprendizagem online do curso por meio de um recurso de plug-in — para obter assistência durante todo o curso.

O chatbot foi projetado para fornecer feedback sob demanda, baseado em perguntas, à medida que os alunos enviavam seus diagnósticos. Por exemplo, quando um aluno deduzia que um paciente tinha leucemia, o chatbot — "Dr. Smith" — solicitava que o aluno examinasse mais atentamente um esfregaço de sangue, avaliasse a contagem de plaquetas e inspecionasse a presença de glóbulos brancos em sua avaliação.

Alguns alunos utilizaram o chatbot conforme o esperado, participando de discussões sobre a avaliação do paciente e os motivos pelos quais chegaram a um diagnóstico específico. Outros solicitaram informações básicas, como, por exemplo, "Quais são os sintomas da policitemia?". Às vezes, os alunos simplesmente pediam a resposta correta. O chatbot foi projetado para redirecionar essas solicitações, incentivando os alunos a revisar os materiais do curso e considerar diagnósticos alternativos.

Embora o chatbot tenha precisado ser ajustado ao longo do caminho para resolver alguns problemas em suas interações pretendidas com os alunos, os pesquisadores descobriram que os humanos também precisavam de orientação mais direta sobre como interagir com a IA para gerar melhores resultados de aprendizagem.

Treinamento adicional de instrutores pode ser fundamental para ajudar a orientar os alunos no uso de um chatbot. De acordo com o relatório, o desenvolvimento profissional estruturado e prático pode ser mais eficaz do que o treinamento de IA individualizado que foi oferecido ao professor neste estudo.

"Os alunos também precisam de treinamento sobre maneiras eficazes de interagir com chatbots de grandes modelos de linguagem se quisermos melhorar a aprendizagem", disse Thompson. "Ensinar aos alunos noções básicas de inteligência artificial, como o que são grandes modelos de linguagem e suas vantagens e desvantagens, é importante, mas acreditamos que poderíamos ver melhorias mostrando aos alunos maneiras úteis de interagir com o chatbot, como avaliar criticamente suas respostas e como isso pode torná-los aprendizes melhores e mais reflexivos."