ChatGPT como fuente de información preliminar en la investigación dirigida

Como docente del área de ciencias en la PrepaTec, estoy a cargo de la enseñanza y el desarrollo de la competencia científica en mis estudiantes de preparatoria. En la actualidad, los docentes estamos convencidos de la necesidad de proveer a los estudiantes un aprendizaje significativo en contexto. Sin embargo, frecuentemente los programas de ciencias están basados en objetivos de instrucción muy ambiciosos con una gran cantidad de temas aislados que no representan ningún interés para los estudiantes. Aprenden un método, una fórmula o un procedimiento para contestar el examen, pero sin la transposición de saberes, no saben cómo poner en práctica sus conocimientos teóricos, ni entienden qué relación puede tener con su cotidianeidad.

«Toda indagación comienza con una pregunta y todos nos hemos cuestionado algo, alguna vez. Hacer preguntas y buscar respuestas a esas preguntas forman parte natural del aprendizaje humano».

En la búsqueda de estrategias de aprendizaje significativo implementé desde hace tres años el modelo de instrucción de investigación dirigida. Este modelo asume que, para desarrollar en los estudiantes cambios profundos, metodológicos y actitudinales, no solo conceptuales, es necesario situar a los estudiantes en actividades en contexto como las que vive un científico. Aunque el estudiantado de bachillerato no dispone de la información, ni los medios o el tiempo necesario para desarrollar una investigación tal como lo hace un científico, de acuerdo con Pozo y Gómez (1988), desde la educación básica y media debemos entrenarlos y enseñarles sobre el uso de procedimientos propios del trabajo científico, con el fin de proveerles un contexto significativo, dentro del cual puedan explorar los principios del pensamiento científico.

El rol del docente en la investigación dirigida es el de director de la indagación. Nuestro papel consiste en diseñar actividades en las cuales los estudiantes tengan que manipular variables, con el fin de contestar una pregunta de investigación. Estoy convencida de que la investigación no la llevan a cabo sólo los genios. Toda indagación comienza con una pregunta y todos nos hemos cuestionado algo, alguna vez. Hacer preguntas y buscar las respuestas a esas preguntas forman parte natural del aprendizaje humano. La enseñanza debe tomar como punto de partida los intereses de los estudiantes, buscar la conexión con su mundo cotidiano, con la finalidad de introducirlos casi sin saberlo en la tarea científica. No hay que suponer que para aprender ciencia los alumnos deben tener desde el principio las actitudes y los motivos de los científicos, más bien hay que diseñar una enseñanza que genere esas actitudes y motivos (Pozo y Gómez, 1988).

Relación de la enseñanza científica y la Inteligencia Artificial (IA)

La alfabetización científica implica que las personas adquieran un conjunto de conocimientos, habilidades, actitudes, aptitudes y valores que les permitan mejorar su calidad de vida, entender e interactuar con el mundo y la sociedad en la que están inmersas y tomar decisiones sobre diversos aspectos relacionados con la ciencia y la tecnología, así como apreciar, desde una posición ética las contribuciones que el conocimiento científico ha aportado para el mejoramiento de la calidad de vida humana (Chamizo et al., 2017, p.14). La IA es un fenómeno emergente de inmensa versatilidad en el que todas las personas debemos alfabetizarnos, debido a que sus aplicaciones no son exclusivas de un área específica, sino que tienen el potencial de reflejarse en todo el quehacer humano.

Actualmente, la comunidad científica está explorando la IA como herramienta que facilite la investigación. Sin embargo, existen preocupaciones sobre el uso de la IA. El sesgo que puede generar sobre los datos existentes, cómo puede garantizar la seguridad de los datos, el hacer un uso apropiado de los datos en concordancia con el método científico, poder identificar si algo es original, es fabricado o es una copia, etc. (Mullin, 2023). Asimismo, otros investigadores también identifican oportunidades de la IA como es acelerar algunos procesos de investigación en combinación con los avances tecnológicos en el área de robótica. La Universidad de Liverpool desarrolló un robot asistente en el laboratorio de Química que puede realizar tareas y experimentaciones de manera independiente que consumen mucho tiempo. Esto permite avanzar el proceso científico, a la vez que los investigadores pueden tener más tiempo para pensar de forma creativa en los avances de investigación (World Economic Forum, 2020). El campo apenas se está inspeccionando y las posibilidades son infinitas.

Integración de la IA en la investigación dirigida en clase

Las pequeñas investigaciones son actividades en las que el discente debe obtener las respuestas de un problema por medio de un trabajo práctico, tanto en el laboratorio escolar como fuera de él. Estas actividades aproximan al estudiantado, aunque sea de forma simplificada, al trabajo científico de la observación y la formulación de hipótesis, a la vez que potencian estrategias de búsqueda y análisis de datos.

Toda indagación comienza con una pregunta, pero para poder diseñar una investigación es necesario tener conocimientos preliminares que orienten la hipótesis y la definición de las variables. He observado que esta etapa es especialmente complicada para nuestros estudiantes, ya que sus conocimientos sobre el tema a investigar son prácticamente nulos. En la búsqueda de alternativas, decidí explorar la posibilidad de utilizar la herramienta de inteligencia artificial (IA) ChatGPT como apoyo en la búsqueda de información preliminar. Mi fundamentación es que en estos momentos la IA ya está dando forma al descubrimiento científico. Es una fuente de inspiración e ideas para los físicos y la comunidad científica en general. La IA está avanzando la ciencia de múltiples maneras y es necesario que la sociedad esté consciente de los dilemas que esto conlleva (Frueh, 2023).

La implementación de este proyecto se llevó a cabo con 70 estudiantes de quinto semestre de preparatoria inscritos en dos grupos que impartí de la materia Energía y Transformación I, en el semestre agosto-diciembre 2023.

En mi rol de directora de la investigación, les presenté la pregunta de investigación: ¿Cómo cambia la corriente eléctrica con la resistencia? Hice una breve introducción al concepto de inteligencia artificial y les di algunos lineamientos para estructurar las instrucciones (prompts) para conseguir mejores resultados. Les hablé del uso de la IA como herramienta para facilitar el proceso de investigación en su fase preliminar, con el fin de obtener información con la cual estructurar la revisión de la literatura. Les expliqué que íbamos a utilizar la herramienta ChatGPT para esta fase de la investigación, pero que no aceptaría la IA como fuente de información para sustentar la revisión de la literatura en la introducción de su reporte.

Posteriormente, les di algunas sugerencias de prompts para comenzar, y organicé a los estudiantes en equipos de tres o cuatro personas. La primera consigna fue elaborar un póster de diseño libre con la información proporcionada por la herramienta de inteligencia artificial. Organicé un concurso para seleccionar los mejores posters. Los mismos estudiantes votaron para determinar a los ganadores. La imagen 1 muestra losganadores en la votación de los estudiantes. En la siguiente fase, utilizaron la información preliminar recabada para diseñar una investigación con el objetivo de contestar la pregunta planteada por la docente. En prácticas previas ya habíamos utilizado los laboratorios virtuales con simulaciones interactivas desarrolladas por la Universidad de Boulder Colorado, que estimulan a los estudiantes a descubrir los conceptos mediante la indagación. Por ello, fue sencillo para los pupilos utilizar el laboratorio virtual de circuitos de corriente directa. Posteriormente, el método se llevó a cabo también en un laboratorio físico. El diseño de la investigación con el simulador fue individual y la investigación en el laboratorio físico fue en parejas. Se hizo énfasis en la instrucción de no utilizar la información obtenida en ChatGPT para la introducción del documento, sino que tenían que llevar a cabo una investigación formal en fuentes confiables y citar las fuentes con el formato APA.

Opinión del estudiantado sobre ChatGPT

Para concluir la actividad, solicité a las y los estudiantes contestar una breve encuesta a través de un formulario en Google Forms en la que obtuve 57 respuestas, lo cual representa un 81 % de participación.

Los resultados de la encuesta se explican a continuación. La imagen 2 muestra que el 28 % de mis estudiantes no habían utilizado la herramienta de IA con anterioridad.

Observamos en la imagen 3 que el 86 % de los estudiantes encuestados piensan que el ChatGPT resultó una herramienta útil para la fase de investigación preliminar.

Es interesante observar que la imagen 4 revela que el 19.3 % de los estudiantes encuestados no mostró interés en continuar utilizando la herramienta en otras clases.

A pesar de la respuesta obtenida en la pregunta desplegada en la figura 4, el 91.2 % de los estudiantes manifiesta en la imagen 5 que sí recomendaría a un amigo utilizar ChatGPT.

Finalmente, la imagen 6 expone que el 87.7 % de las personas encuestadas piensa que la maestra debería continuar usando la inteligencia artificial como herramienta para la investigación preliminar de un tema.

Reflexión

El propósito de esta actividad fue investigar la posibilidad de utilizar la inteligencia artificial ChatGPT como fuente de información para la técnica didáctica de investigación dirigida con el propósito de desarrollar la competencia científica. Observé que la actividad de aprendizaje resultó relevante para desarrollar la competencia disciplinar científica declarada por la PrepaTec.

Otra observación que encontré interesante fue que hubo diversidad de opiniones respecto al uso de la herramienta por parte de los pupilos. A algunos les asustó un poco, se sintieron intimidados y no les gustó; pero a la gran mayoría les resultó divertida y encontraron que tenía un gran potencial. Hubo quienes hasta se dieron cuenta que también podía equivocarse, por lo cual es importante validar la información recibida. Las y los estudiantes mostraron interés y entusiasmo en el desarrollo de la investigación. La actividad de los posters permitió que explayaran su creatividad, los comentarios que recibí al respecto fueron muy positivos. La principal reserva que tenía era la posibilidad de que los estudiantes no utilizaran la herramienta de manera ética en la redacción del artículo de investigación. Sin embargo, no fue así. Ninguno de los trabajos presentados citó a ChatGPT como fuente, todos buscaron la información pertinente en fuentes establecidas previamente como confiables. La calidad de los artículos en general fue superior a la de semestres anteriores.

El método de enseñanza de investigación dirigida requiere que el profesorado domine en profundidad el terreno que pisa, la labor de directora de investigación es simulada, la profesora o profesor no puede ser un miembro más del equipo de investigación, ni siquiera el investigador principal. Para poder ayudar a los aprendices, debe conocer qué modelos e interpretaciones deben poner en marcha los estudiantes y discriminar entre preguntas productivas y baldías (Pozo y Gómez, 1998). Como docentes, somos los primeros que debemos continuar nuestro camino de aprendizaje a lo largo de la vida. Es necesario que continuemos nuestra capacitación en el uso de la inteligencia artificial como herramienta, para poder dirigir a los discentes con mayor conocimiento sobre este tema que ha llegado para quedarse. En lo personal, continuaré explorando posibilidades para integrar esta tecnología y otras en mis clases, porque el cambio es la única constante.

Acerca de la autora

María Eugenia Walss Aurioles (walss@tec.mx) es docente de la PrepaTec Laguna. Ha impartido cátedra de matemáticas y física por más de 30 años. En el 2015 recibió el reconocimiento como Profesor Inspirador a nivel preparatoria del Campus Laguna. Es autora del artículo Diez herramientas digitales para facilitar la evaluación formativa. Actualmente lleva a cabo investigación en educación acerca de las actitudes de los estudiantes hacia la ciencia escolar. En el CIIE 2023 presentó la ponencia de investigación titulada: La investigación dirigida como técnica didáctica para promover actitudes positivas hacia la ciencia escolar en la clase de física. Por cumplir con los más altos estándares para la indagación, la plataforma PhET publicó con estrella dorada su actividad de investigación dirigida acerca de Energía Térmica. Por su interés en la IA recibió la Insignia Digital Pionero IA | Inteligencia Artificial en la Educación. https://www.credential.net/b3ebbddc-eff7-4fc1-9e46-1605b0f4ffef#gs.3s3qjv

Referencias

Cañal, P. (2012). ¿Cómo evaluar la competencia científica? Revista Investigación en la Escuela 78, 5 – 17.

Chamizo Guerrero J.A., Blancas Hernández, J.L., Reynoso Angulo, R. y Aguilar Choza, L.M. (2017). INEE Estudio comparativo de la propuesta curricular de ciencias en la educación obligatoria en México y otros países.

Frade, L. (2019). La educación deseada una tarea pendiente en México. Mediación de Calidad S.A. de C.V.

Frueh, S. (2023, 6 de noviembre). How AI is Shaping Scientific Discovery. National Academies.
https://www.nationalacademies.org/news/2023/11/how-ai-is-shaping-scientific-discovery?utm_source=NASEM+News+and+Publications&utm_campaign=fdbc7f38b7-EMAIL_CAMPAIGN_2023_11_06_01_40&utm_medium=email&utm_term=0_-fdbc7f38b7-%5BLIST_EMAIL_ID%5D&mc_cid=fdbc7f38b7&mc_eid=7d49c58a81

Mullin, R. (2023, September 15). The ethics of AI in the lab. Retrieved from
https://cen.acs.org/business/informatics/tricky-ethics-AI-lab/101/i31?utm_source=LatestNews&utm_medium=LatestNews&utm_campaign=CENRSS

Pozo Municio, J.I., y Gómez Crespo, M.A. (1998). Aprender y enseñar ciencia: del conocimiento cotidiano al conocimiento científico. Ediciones Morata.

World Economic Forum (2022, May 20). This robot scientist conducted experiments by itself during COVID-19 lockdown. Retrieved from https://www.weforum.org/agenda/2020/08/robot-scientist-experiments-covid-19-lockdown/

Edición

Edición por Rubí Román (rubi.roman@tec.mx) – Editora de los artículos Edu bits y productora de los Webinars del Observatorio- «Aprendizajes que inspiran» – Observatorio del Instituto para el Futuro de la Educación del Tec de Monterrey.

María Eugenia Walss Aurioles

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