Artificial Intelligence in Secondary Education: Educational Affordances and Constraints of ChatGPT-4o Use

Titel: Kunstmatige Intelligentie in het Secundair Onderwijs: Educatieve Affordances en Beperkingen van het Gebruik van ChatGPT-4o

1. Probleemstelling en Onderzoeksachtergrond

De snelle ontwikkeling van Kunstmatige Intelligentie (KI) heeft de aandacht getrokken van onderzoekers op het gebied van onderwijs. Hoewel er veel onderzoek is gedaan naar KI-toepassingen in het hoger onderwijs en met name met de versie ChatGPT-3.5, bestaat er een significante kennislacune op twee gebieden:

• Er is weinig onderzoek gedaan naar de nieuwste versie, ChatGPT-4o (beschikbaar sinds mei 2024), die nieuwe functies biedt zoals multimodale inhoudscreatie (DALL-E 3.0) en samenvatting van bijlagen zonder extra kosten.
• Er is een gebrek aan studies die specifiek kijken naar de educatieve affordances (de mogelijkheden die een technologie biedt voor leren) en beperkingen binnen het secundair onderwijs (voornamelijk 16-17 jaar oud).

De auteurs willen deze lacune opvullen door te onderzoeken hoe middelbare scholieren de affordances en beperkingen van GPT-4o ervaren na een gestructureerde interactie.

2. Methodologie

Het onderzoek is een kwalitatieve studie uitgevoerd in mei 2024 in Griekenland.

• Deelnemers: Een convenience sample van 45 leerlingen uit de tweede klas van een algemeen gymnasium (11e klas, leeftijd 16-17 jaar). Van deze groep had 18 leerlingen (40%) eerder ervaring met KI-applicaties.
• Procedures: De interventie vond plaats in twee fasen:
  1. Een introductiepresentatie over KI (geschiedenis, evolutie, toepassingen).
  2. Een praktische sessie van 45 minuten waarin leerlingen zes specifieke activiteiten uitvoerden om de functies van GPT-4o te verkennen:
     • Informatiezoeken over een onderwerp van interesse.
     • Het genereren van een gepersonaliseerd CV op basis van hobby's.
     • Het creëren van afbeeldingen met DALL-E 3.0.
     • Het uploaden en samenvatten van externe documenten (PDF's) en het stellen van vragen hierover.
     • Het genereren van een quiz over een moeilijk schoolvak en het laten beantwoorden door de AI (om fouten te demonstreren).
     • Het laten uitleggen van complexe concepten (bijv. kwadratische vergelijkingen) aangepast aan verschillende leeftijdsgroepen (7, 10 en 14 jaar).
• Datacollectie: Na de activiteiten vulden de leerlingen een anoniem online vragenlijst in met open vragen over affordances, toekomstig gebruik, en beperkingen.
• Dataanalyse: De data werd geanalyseerd door twee specialisten in ICT-onderwijs volgens de principes van thematische analyse (Corbin & Strauss, 2014), met gebruikmaking van open, axiale en selectieve codering.

3. Belangrijkste Bijdragen

Dit onderzoek levert een unieke bijdrage aan de literatuur door:

• Focus op GPT-4o: Het is een van de eerste studies die specifiek de nieuwste versie (4o) in plaats van 3.5 onderzoekt.
• Doelgroep: Het richt zich op secundair onderwijs, een domein dat in eerdere KI-literatuur vaak over het hoofd wordt gezien ten gunste van het hoger onderwijs.
• Nieuwe Affordances: Het identificeert drie nieuwe educatieve affordances die niet eerder in de literatuur werden gerapporteerd voor dit type technologie in deze context.
• Empirische Basis: Het biedt een gestructureerde, praktijkgerichte evaluatie in plaats van alleen theoretische discussies of enquête-onderzoek zonder interactie.

4. Resultaten

De analyse van de open vragen resulteerde in vijf educatieve affordances en drie beperkingen.

Educatieve Affordances (Kansen):

1. Creatie van nieuwe kennis op basis van bestaande kennis (N=33): Leerlingen merkten op dat ze de AI gebruiken om bestaande kennis te verdiepen of te discussiëren, vaak met het besef dat ze de output moeten verifiëren vanwege mogelijke fouten.
2. Directe inhoudsfeedback (N=28): De AI biedt onmiddellijke feedback op door leerlingen geschreven teksten en helpt bij het verfijnen van ideeën. Ook de snelheid van het samenvatten van lange documenten werd gewaardeerd.
3. Vriendelijke/vertrouwde interactieomgeving via messaging (N=25): De chat-interface wordt als vertrouwd ervaren omdat deze lijkt op de communicatiemethode die leerlingen dagelijks gebruiken met vrienden.
4. Gemak en snelheid van informatieontvangst (N=18): De snelheid van antwoord is cruciaal; trage respons wordt gezien als een reden om de tool niet te gebruiken.
5. Ontwikkeling van vaardigheden (N=11): Leerlingen zien potentie voor het verbeteren van vakgebieden, digitale geletterdheid, computationeel denken, probleemoplossing en kritisch denken.

Beperkingen (Constraints):

1. Onzekerheid over waarheid en kwaliteit van inhoud (N=16): Na de interventie (waarbij fouten werden gedemonstreerd) waren leerlingen sceptischer over de betrouwbaarheid. Ze voelen de noodzaak om AI-antwoorden te verifiëren via andere bronnen.
2. Angst voor het gebruik van KI (N=8): Leerlingen ervoeren stress door de voortdurende feedback dat hun teksten "niet perfect" waren, of door het gevoel dat ze tegen een alwetende entiteit praten.
3. Privacyzorgen (N=5): Bezorgdheid over wie de ingevoerde data kan zien en waar deze wordt opgeslagen, evenals het niet willen delen van persoonlijke gegevens bij registratie.

Aandachtspunt: Een opvallend resultaat was dat de meerderheid van de leerlingen (N=42) voor de interventie geloofde dat GPT-4o nooit fouten maakt. Na de interactie was dit vertrouwen aanzienlijk afgenomen.

5. Betekenis en Conclusie

De studie concludeert dat secundaire scholieren over het algemeen zeer positief staan tegenover het gebruik van GPT-4o in onderwijs, ondanks de geconstateerde beperkingen.

• Praktische Implicatie: Onderwijsprofessionals moeten rekening houden met de noodzaak van "AI-geletterdheid": leerlingen moeten leren om AI als hulpmiddel te gebruiken voor kennisverrijking en feedback, maar ook kritisch te blijven staan tegenover de output (hallucinaties) en privacyrisico's.
• Onderzoeksperspectief: De studie onderstreept dat de snelle evolutie van KI-modellen (van 3.5 naar 4o) nieuwe dynamieken creëert die continu moeten worden geëvalueerd.
• Beperkingen van de studie: Het gebruik van een convenience sample en een specifieke context (Griekenland) betekent dat de resultaten met voorzichtigheid moeten worden gegeneraliseerd. Toekomstig onderzoek zou grotere steekproeven, verschillende opleidingsniveaus en andere chatbots (zoals Gemini, Copilot) moeten betrekken.

Samenvattend biedt dit onderzoek een waardevol inzicht in hoe de nieuwste generatie AI-tools wordt ervaren door jongeren en benadrukt het het belang van een gebalanceerde benadering die zowel de educatieve potentie als de ethische en technische risico's erkent.