ChatGPT IN CHEMISTRY EDUCATION: ANALYSIS OF EXPLANATIONS ABOUT ACIDS AND BASES FOR THE NEW HIGH SCHOOL CURRICULUM AND HIGHER EDUCATION
ChatGPT NO ENSINO DE QUÍMICA: ANÁLISE DAS EXPLICAÇÕES SOBRE ÁCIDOS E BASES PARA O NOVO ENSINO MÉDIO E ENSINO SUPERIOR
DOI:
https://doi.org/10.1590/Palavras-chave:
Ensino de ciências, Tecnologias digitais , Integração tecnológicaResumo
O presente artigo analisa o desempenho do ChatGPT (versão GPT-3.5 gratuita) na geração de conteúdos sobre ácidos e bases voltados ao Novo Ensino Médio (NEM) e ao Ensino Superior (ES). A pesquisa, de abordagem qualitativa, comparou respostas da IA com livros didáticos e literatura acadêmica, utilizando prompts elaborados com base no modelo TCI (Tarefa, Contexto e Instruções). Os resultados mostram que o ChatGPT adapta a linguagem ao público-alvo, mas comete erros conceituais e simplificações inadequadas, especialmente ao confundir teorias como Arrhenius, Brønsted-Lowry, Lewis e Pearson. Conclui-se que, apesar de seu potencial como ferramenta pedagógica complementar, o uso do ChatGPT deve ser supervisionado por docentes para garantir a exatidão conceitual e favorecer uma aprendizagem crítica e significativa, sobretudo em conteúdos complexos da Química.
Referências
Adel, A., Ahsan, A., & Davison, C. (2024). ChatGPT Promises and Challenges in Education: Computational and Ethical Perspectives. Education Sciences, 14(8), 814–814. https://doi.org/10.3390/educsci14080814
Amabis, J. M., Martho, G. R., Ferraro, N. G., Penteado, P. C. M., Torres, C. M. A., Soares, J., Canto, E. L. do, & Leite, L. C. C. (2020). Moderna plus: ciências da natureza e suas tecnologias: Manual do professor (1st ed., Vol. 2). Moderna.
Araújo, M., Junior, F. S. T., Silva, F. A. D., Rodrigues, C. A. D., & Monteiro, J. R. (2024). A Importância Do Pensamento Crítico Na Educação Para A Vida Pessoal I. Introdução. IOSR Journal of Humanities and Social Science (IOSR-JHSS), 29, 51–57. https://doi.org/10.9790/0837-2906055157
Atkins, P., & Jones, L. (2012). Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna (5th ed., p. 922). Bookman.
Bachelard, G. (1996). A formação do espírito científico: contribuição para uma psicanálise do conhecimento (p. 316). Contraponto.
Brighente, M. F., & Mesquida, P. (2016). Paulo Freire: da denúncia da educação bancária ao anúncio de uma pedagogia libertadora. Pro-Posições, 27(1), 155–177. https://doi.org/10.1590/0103-7307201607909
Brown, T., Mann, B. F., Ryder, N., Subbiah, M., Kaplan, J., Prafulla Dhariwal, Arvind Neelakantan, Pranav Shyam, Sastry, G., Askell, A., Agarwal, S., Herbert-Voss, A., Krueger, G., Henighan, T., Child, R., Ramesh, A., Ziegler, D. M., Jeffrey C.S. Wu, Winter, C., & Hesse, C. (2020). Language Models Are Few-Shot Learners. ArXiv, 4. https://doi.org/10.48550/arxiv.2005.14165
Clark, T. M. (2023). Investigating the use of an Artificial Intelligence Chatbot with General Chemistry Exam Questions. Journal of Chemical Education, 100(5), 1905–1916. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00027
Clark, T. M., Anderson, E., Dickson-Karn, N. M., Comelia Soltanirad, & Tafini, N. (2023). Comparing the Performance of College Chemistry Students with ChatGPT for Calculations Involving Acids and Bases. Journal of Chemical Education, 100(10), 3934–3944. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00500
Coelho Neto, J., Blanco, M. B., & Araújo, R. N. de. (2019). As tecnologias digitais para o ensino de ciências: Percepções, desafios e possibilidades para o contexto educacional. Ensino de Ciências E Tecnologia Em Revista, 9(2). https://doi.org/10.31512/encitec.v9i2.2218
Costa, P., Ferreira, V., Esteves, P., & Vasconcellos, M. (2005). Ácidos e Bases em Química Orgânica (p. 151). Bookman.
Duque-Pereira, S., & Arruda, S. (2023). Compreendendo a Inteligência Artificial generativa na perspectiva da língua. SciELO (SciELO Preprints). https://doi.org/10.1590/scielopreprints.7077
Emenike, M. E., & Emenike, B. U. (2023). Was This Title Generated by ChatGPT? Considerations for Artificial Intelligence Text-Generation Software Programs for Chemists and Chemistry Educators. Journal of Chemical Education, 100(4). https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00063
Eugenio, I. D., Augusto, L., Santos, & Gustavo Bizarria Gibin. (2023). Inteligência Artificial frente a resolução de exercícios de química: um estudo exploratório com o ChatGPT. Colloquium Humanarum, 20(1), 461–476. https://doi.org/10.5747/ch.2023.v20.h571
Faustino, L. de L. (2023). Problemas potencialmente significativos para o ensino e aprendizagem das teorias ácido-base de Brönsted-Lowry e Lewis [Dissertação de mestrado, Universidade Estadual do Centro-Oeste]. http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/2141
Fergus, S., Botha, M., & Ostovar, M. (2023). Evaluating Academic Answers Generated Using ChatGPT. Journal of Chemical Education, 100(4). https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00087
Firestone, W. A. (1987). Meaning in Method: The Rhetoric of Quantitative and Qualitative Research. Educational Researcher, 16(7), 16–21. https://doi.org/10.3102/0013189x016007016
Flick, U. (2009). Introdução à pesquisa qualitativa (3rd ed., p. 405). Artmed.
Freire, P. (1982). Pedagogia do Oprimido (11th ed., Vol. 21). Paz e Terra.
Freitas, A. (2024, April 17). Governo de SP avalia utilizar inteligência artificial para “aprimorar” conteúdo digital nas escolas estaduais. G1. https://g1.globo.com/sp/sao-paulo/noticia/2024/04/17/governo-de-sp-avalia-utilizar-inteligencia-artificial-para-aprimorar-conteudo-digital-nas-escolas-estaduais.ghtml
Gil, A. C. (2008). Métodos e técnicas de pesquisas sociais (6th ed.). Atlas.
Guan, Z., Lv, J., Bai, P., & Guo, X. (2016). Boron removal from aqueous solutions by adsorption — A review. Desalination, 383, 29–37. https://doi.org/10.1016/j.desal.2015.12.026
Guo, Y., & Lee, D. (2023). Leveraging ChatGPT for Enhancing Critical Thinking Skills. Journal of Chemical Education, 100(12). https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00505
Hallal, K., Hamdan, R., & Tlais, S. (2023). Exploring the potential of AI-Chatbots in organic chemistry: An assessment of ChatGPT and Bard. Computers and Education: Artificial Intelligence, 5, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.caeai.2023.100170
Herbst, M. (2022). A definição ácido-base de Arrhenius dos livros-textos de química: a história de um obstáculo epistemológico e suas consequências para o ensino-aprendizagem. História Da Ciência E Ensino Construindo Interfaces, 25, 19–30. https://doi.org/10.23925/2178-2911.2022v25p19-30
Johnstone, A. H. (2000). Teaching of Chemistry - Logical or Psychological? Chemistry Education Research and Practice, 1(1), 9–15. https://doi.org/10.1039/A9RP90001B
Kotz, J. C., & Treichel, P. (2002). QUÍMICA e Reações Químicas (4th ed., Vol. 2, p. 345). LTC.
Leite, B. S. (2019). Tecnologias no Ensino de Química: passado, presente e futuro. Scientia Naturalis, 1(3), 326–340. https://periodicos.ufac.br/index.php/SciNat/article/view/2570
Leite, B. S. (2023). Inteligência Artificial e Ensino de Química: uma análise propedêutica do ChatGPT na definição de conceitos químicos. Química Nova, 46(9), 915–923. https://doi.org/10.21577/0100-4042.20230059
Leon, A., & Vidhani, D. V. (2023). ChatGPT Needs a Chemistry Tutor Too. Journal of Chemical Education, 100(10), 3859–3865. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00288
MEC. (2017). Resolução CNE/CP Nº 2, de 22 de dezembro de 2017. Conselho Nacional de Educação. Brasília, DF: MEC/CNE. Recuperado de: http://portal.mec.gov.br/index.php?option=com_docman&view=download&alias=79631-rcp002-17-pdf&category_slug=dezembro-2017-pdf&Itemid=30192
Moreira, M. A. (1982). Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel (p. 112). Moraes.
Moreira, M. A. (2003). Pesquisa em ensino: aspectos metodológicos. Actas Del PIDEC: Programa Internacional de Doctorado Em Enseñanza de Las Ciências, 5, 101–136.
Nazari, M., & Saadi, G. (2024). Developing effective prompts to improve communication with ChatGPT: a formula for higher education stakeholders. Discover Education, 3(45). https://doi.org/10.1007/s44217-024-00122-w
OpenAI. (2024). ChatGPT (GPT-4). Recuperado em agosto de 2024 de: https://chat.openai.com
Paik, S.-H. (2015). Understanding the Relationship Among Arrhenius, Brønsted–Lowry, and Lewis Theories. Journal of Chemical Education, 92(9), 1484–1489. https://doi.org/10.1021/ed500891w
Pardos, Z. A., & Bhandari, S. (2023). Learning gain differences between ChatGPT and human tutor generated algebra hints. ArXiv. https://doi.org/10.48550/arxiv.2302.06871
Qadir, J. (2023). Engineering Education in the Era of ChatGPT: Promise and Pitfalls of Generative AI for Education. 2023 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON), 1–9. https://doi.org/10.1109/educon54358.2023.10125121
Quadros, A. L. de, Silva, D. C. da, Andrade, F. P. de, Aleme, H. G., Oliveira, S. R., & Silva, G. de F. (2011). Ensinar e aprender Química: a percepção dos professores do Ensino Médio. Educar Em Revista, 40, 159–176. https://doi.org/10.1590/S0104-40602011000200011
Ramos, D. K. (2013). A Aprendizagem Colaborativa e a Educação Problematizadora para um Enfoque Globalizador. Cadernos Da Pedagogia, 6(12), 105–115.
Rodrigues, M. G., & Machado, J. (2023). A Natureza da representação a partir do referencial de Bas van Fraassen e a atribuição de sentido ao conhecimento químico escolar. Ensaio Pesquisa Em Educação Em Ciências, 25(e42326), 1–15. https://doi.org/10.1590/1983-21172022240154
Sallam, M. (2023). ChatGPT Utility in Healthcare Education, Research, and Practice: Systematic Review on the Promising Perspectives and Valid Concerns. Healthcare, 11(6), 887. https://doi.org/10.3390/healthcare11060887
Santos, K. C. dos (Ed.). (2020a). Diálogo: ciências da natureza e suas tecnologias: manual do professor/ organizadora Editora Moderna; obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida pela Editora Moderna (1st ed., Vol. 5). Moderna.
Santos, K. C. dos (Ed.). (2020b). Diálogo: ciências da natureza e suas tecnologias: manual do professor/ organizadora Editora Moderna; obra coletiva concebida, desenvolvida e produzida pela Editora Moderna (1st ed., Vol. 6). Moderna.
Silva, F. C. V. D., & Amaral, E. M. R. D. (2020). Articulando conhecimentos científicos e práticos sobre ácidos/bases: uma análise de formas de falar e modos de pensar de licenciandos em química e cabeleireiras. Ensaio Pesquisa Em Educação Em Ciências (Belo Horizonte), 22. https://doi.org/10.1590/21172020210124
Souza, F. de M., & Aricó, E. M. (2017). Teorias ácido‐base no século XX e uma análise reflexiva do trabalho científico. Educación Química, 28(4), 211–216. https://doi.org/10.1016/j.eq.2017.07.002
Souza, L. B. P., Joerke, G. A. O., Macedo, Y. M., Vale, R. F., Oliveira, A. de P. J., Santo, M. S. D., Gomes, C. A., Gomes, S. C. V., Alberti, R., & Paz, J. F. D. (2023). Inteligência Artificial na educação: rumo a uma aprendizagem personalizada. IOSR Journal of Humanities and Social Science (IOSR-JHSS), 25(5), 19–25. https://doi.org/10.9790/0837-2805031925
Talanquer, V. (2023). Interview with the Chatbot: How Does It Reason? Journal of Chemical Education, 100(8), 2821–2824. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00472
Tlili, A., Shehata, B., Adarkwah, M. A., Bozkurt, A., Hickey, D. T., Huang, R., & Agyemang, B. (2023). What if the devil is my guardian angel: ChatGPT as a case study of using chatbots in education. Smart Learning Environments, 10(15). https://doi.org/10.1186/s40561-023-00237-x
Triviños, A. N. S. (2011). Introdução à pesquisa em ciências sociais: a pesquisa qualitativa em educação (1st ed., Vol. 20). ATLAS.
Trust, T., Whalen, J., & Mouza, C. (2023). Editorial: ChatGPT: Challenges, Opportunities, and Implications for Teacher Education. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 23(1), 1–23. https://www.learntechlib.org/primary/p/222408/
Tyson, J. F. (2023). Shortcomings of ChatGPT. Journal of Chemical Education, 100(8), 3098–3101. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00361
Wartha, E. J., & Rezende, D. de B. (2016). Os Níveis de Representação no Ensino de Química e as Categorias de Semiótica de Pierce. Investigações Em Ensino de Ciências, 16(2), 275–290. https://ienci.if.ufrgs.br/index.php/ienci/article/view/230
West, J. K., Franz, J. L., Hein, S. M., Leverentz-Culp, H. R., Jonathon Fredrick Mauser, Ruff, E. F., & Zemke, J. M. (2023). An Analysis of AI-Generated Laboratory Reports across the Chemistry Curriculum and Student Perceptions of ChatGPT. Journal of Chemical Education, 100(11), 4351–4359. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.3c00581
Yik, B. J., & Dood, A. J. (2024). ChatGPT Convincingly Explains Organic Chemistry Reaction Mechanisms Slightly Inaccurately with High Levels of Explanation Sophistication. Journal of Chemical Education, 101(5), 1836–1846. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.4c00235
Zawacki-Richter, O., Marín, V. I., Bond, M., & Gouverneur, F. (2019). Systematic review of research on artificial intelligence applications in higher education – where are the educators? International Journal of Educational Technology in Higher Education, 16(1), 1–27. Springeropen. https://doi.org/10.1186/s41239-019-0171-0
Zabala, A. (1998). A prática educativa: como ensinar (p. 224). Artmed.