ChatGPT ve školní praxi: nástroj oborové didaktiky

Cílem článku je nabídnout inspiraci a vhledy do konkrétních oborových didaktik. Chceme tedy přejít od obecné práce s nástrojem ke konkrétním vzdělávacím obsahům, které lze díky této technologii vyučovat jinak, lépe, náročněji nebo zajímavěji.

ChatGPT je navržen jako relativně obecný a univerzální nástroj, takže pravděpodobně každý učitel najde oblast, kde s ním může pracovat. Cílem tohoto textu není a nemůže být více než poukázání na některé konkrétní možnosti práce s tímto nástrojem. Snažíme se sledovat didakticky rozmanité cíle, aby i čtenář, který se v popisu jednotlivých inspirací nebo možností nenajde, mohl být inspirován.

Programování a algoritmizace

Pokud bychom chtěli identifikovat jeden školní předmět, ve kterém se ChatGPT bude aktivně projevovat nejvýrazněji, domníváme se, že informatika by byla jedním z dobrých kandidátů. Je přitom třeba říci, že ChatGPT není prvním nástrojem, který využívá umělou inteligenci na podporu programování – již dříve se objevil GitHub Copilot, který se snaží automaticky doplňovat kód, čímž šetří čas programátora v rutinních úlohách, nebo Codepal, který umí vytvářet funkce v různých programovacích jazycích, mimořádné možnosti nabízí AlphaCode (veřejnosti zatím nedostupný nástroj) či Openai-codex (spolu s Copilotem asi nejpoužívanější nástroj na programování s umělou inteligencí).

Základní myšlenka je přitom jednoduchá – algoritmizace vlastně spočívá ve schopnosti dekonstruovat složitý problém na jednotlivé elementy, pro které nacházíme abstraktní model, který zapisujeme pomocí kódu. Velká část zápisu ale není spojena s nějakou specifickou tvůrčí schopností či dovedností, ale je v podstatě rutinní. Klíčové není ve většině jednoduchých příkladů jak něco naprogramovat, ale vědět přesně, co chceme, aby kód dělal.

Cílem všech výše uvedených nástrojů je právě urychlení procesu vývoje – zbavení programátora povinnosti dlouho psát kód, který již psal mnohokráte, a jen ho potřebuje vložit na správné místo s vhodně nastavenými parametry. Obecně tyto nástroje využívají jazykové pravděpodobnostní modely, což znamená, že ne vždy dosáhnou ideálního výsledku, ale současně to, co vytvoří, je často dobře použitelné nebo snadno upravitelné. Lze tak jednoznačně říci, že programátor dnes dominantně nepíše kód sám, ale v týmu s umělou inteligencí, člověk je stále nositelem tvorby abstraktních modelů a dekonstrukce, ale už nemusí být tím, kdo provádí „rukodělnou“ činnost v takovém rozsahu, jak dříve. Umělá inteligence ničí „řadové programátory“, kteří nemají moc nápadů, ale jen schopnost psát kód. Což byl, pokud se podíváme do reálného školního prostředí, jeden z významných cílů výuky programování.

ChatGPT je užitečný v několika ohledech, které z něj dělají dobrý nástroj pro školní využití, nebo určitý předstupeň náročnějších nástrojů typu Copilot. První velkou výhodou je dostupnost v češtině – uživatel může formulovat své požadavky česky, což může být výhodné jak snížením jazykové bariéry, tak především v případě programování bariéry kognitivní. Je snazší o problémech, především u začátečníků, přemýšlet česky než anglicky. Druhou výhodou je, že ChatGPT vysvětluje, co daný kód dělá. Takže pokud mu zadáváme dotaz:

• A jak by se dalo zjistit, zda se v textovém vstupu objevuje řetězec slov "ovce"? V Pythonu prosím!

Získáme odpověď nejen popisující vlastí zdrojový kód, ale také popis toho, k čemu je který řádek, proměnná či postup, tedy pečlivé shrnutí toho, co kód skutečně dělá. To je pro začátečníky velice užitečné, protože se mohou celý jazyk učit právě dialogicky – zadávat ChatGPT otázky na to, jak něco naprogramovat, a sledovat, jakým způsobem popisuje daný výstup. Asi každý, kdo se někdy jako učitel pokoušel neúspěšně programovat, potvrdí, že podle učebnicových příkladů se postupuje snadno, ale úkoly vyžadující nějaký specifických nápad, často vázaný na typově běžné řešení, jsou podstatně náročnější.

Takže odpověď komentující vytvořený kód může vypadat například takto:

Tento kód přiřadí řetězec "Toto je text s ovci a kravami." proměnné text. Následně pomocí podmínky se zkontroluje, zda se řetězec "ovce" nachází v proměnné text. Pokud je řetězec "ovce" v proměnné text nalezen, vypíše se zpráva "Řetězec 'ovce' se v textovém vstupu vyskytuje." Jinak se vypíše zpráva "Řetězec 'ovce' se v textovém vstupu nevyskytuje."

ChatGPT

ChatGPT samozřejmě umí vytvářet také komplexnější kódy, jako například:

• Naprogramuj mi kalkulačku v Pythonu. Musí umět sčítat, odčítat, násobit a dělit. U dělení umí spočítat zbytek.
• Naprogramuj v JavaScriptu funkci, která dostane na vstupu textový řetězec a spočítá v něm počet písmen.
• Naprogramuj v Pythonu nástroj, funkci, která od uživatele dostane na vstupu text, v něm změní všechna malá písmena na velká a velká na malá a vypíše je na obrazovku v opačném pořadí, než v jakém je uživatel zadal.
• Naprogramuj v JavaScriptu Ping Pong.

Obecně tak lze očekávat, že se žáci budou stále více učit psát kód s umělou inteligencí – ne vždy dokáží ideálně napsat zadání nebo opravit chyby, aby to fungovalo tak, jak má, ale stejně tak, jak dnes asi už téměř nikdo nepoužívá na překlad běžných článků papírové slovníky nebo na výpočty logaritmické pravítko, nelze očekávat, že žáci budou programovat bez podobných nástrojů. To ale neznamená, že by se v kódu neměli orientovat nebo že neznají jednotlivé příkazy, ale automatizační procesy umožní programovat podstatně rychleji a hlavně tvořit složitější řešení, což může být dobrým impulsem pro atraktivitu předmětu – místo měsíce s kalkulačkou s ní strávíme nyní pět minut. O to více času ale můžeme věnovat implementaci nových funkcí do ní, které třeba „normální“ kalkulačka na mobilním telefonu nemá.

Psaní esejů

Jeden z fenoménů, které přináší ChatGPT, je reformulace toho, co si představujeme pod psaním esejů nebo seminárních prací. Je to proces, ve kterém si žák sám stanoví téma, teze a celý text vypracuje? Nebo jde o činnost, během které může pracovat s technikou? A co taková práce s GPT vlastně může textu přinést nebo o co ho naopak připravit? To jsou jen některé otázky, které si musíme klást a jež mohou ukázat na relativně velkou změnu v tom, jakým způsobem texty vlastně vytváříme.

K tomu, abychom mohli napsat nějaký text, typ eseje, potřebujeme několik komponent, do kterých v různé míře vstupuje umělá inteligence a její generativní jazykové modely typu ChatGPT:

• Téma či nápad – dobrá esej vyžaduje dobrý nápad. ChatGPT je relevantní používat na diskusi o určitém tématu, ze které vlastní téma postupně vykrystalizuje. Tento postup je jednoduchý v tom, že působí téměř stejně jako povídání si o tématu se spolužákem. Finální rozhodnutí u dobré eseje bude pravděpodobně na autorovi.
• Znalost faktů – přestože ChatGPT dokáže pracovat s velkým množstvím informací a poskytnout odpovědi na různé otázky, musíme vědět, na co se vlastně chceme ptát. Jinými slovy – dobrou esej je možné napsat tehdy, když má žák dobrou znalost o tématu, které může následně promýšlet.
• Schopnost formulovat argumenty a reagovat na jejich kritiku – zde může být ChatGPT velice užitečný jak v postupném přesném formování argumentů, tak ve vypisování možných protinázorů, na které je možné dále reagovat.
• Schopnost vytvořit vlastní text – zde je ChatGPT pravděpodobně zdatnější než většina žáků základních a středních škol; pokud máme z předchozí fáze nachystané poznámky, je schopen CahtGPT vytvořit esej s dobrou textovou a jazykovou strukturou.
• Originalita – aby byl text opravdu dobrý, píše v knize Spisovatel jako povolání Haruki Murakami, je třeba, aby si osvojil specifický styl psaní. Jemu samotnému prý kritici říkají, že píše, jako by šlo o překlad. Obecně schopnost práce s novými a překvapivými jazykovými prostředky, originální metaforou, vtipem nebo obrazem, specifickým lexikem atp. patří k tomu, co odlišuje průměrný školní esej od dobrého textu. A v tom je schopen ChatGPT být užitečný jen velice omezeně.
• Korektura – ChatGPT není sice ideálním nebo dokonalým korektorem, ale práci v této oblasti může odvést velice dobře.

Z výše uvedeného je patrné, že ChatGPT není náhradou za psaní esejů, ale spíše nástrojem pro jejich kvalitnější tvorbu. Skutečnost, že žáci napíší lepší esej s ChatGPT než bez ní, by přitom neměla být pro učitele překvapující. Bylo by naopak didakticky nevhodné, kdyby tomu tak nebylo.

Na tomto místě uvádíme příklady možných dotazů, které mohou pomoci při psaní eseje na modelové situaci bezplatné veřejné dopravy ve městě:

• Jaké jsou základní fakta ohledně bezplatné dopravy ve městě? Příklady, čísla a tak...

Odpověď:

Bezplatná doprava ve městě může nabídnout řadu výhod pro obyvatele a návštěvníky města. Zde jsou některá základní fakta o bezplatné dopravě ve městě:

1. Typy dopravy: Bezplatná doprava v městě může být poskytována různými způsoby, jako jsou bezplatné autobusy, vlaky, trolejbusy, lanovky nebo trajekty. Některá města mohou také nabízet bezplatné sdílení kol nebo elektrokol.
2. Provozní doba: Bezplatná doprava ve městě bývá obvykle k dispozici během určitých hodin a dnů, například v pracovní dny během ranní a večerní dopravní špičky nebo o víkendech.
3. Populární místa: Města obvykle nabízejí bezplatnou dopravu na trasech, které vedou k populárním místům, jako jsou centra měst, turistické atrakce, sportovní stadiony nebo letiště.
4. Náklady: Bezplatná doprava ve městě může být financována různými způsoby, například ze státního rozpočtu, místních daní nebo sponzorských příspěvků. Náklady na bezplatnou dopravu mohou být velmi vysoké, ale mohou se vyplatit, pokud snižují znečištění ovzduší, zlepšují mobilitu obyvatel a zvyšují turistický ruch.
5. Příklady: Některá města, která nabízejí bezplatnou dopravu, jsou například Tallinn v Estonsku, kde jsou od roku 2013 bezplatné všechny autobusy, trolejbusy a tramvaje; Dunkerque ve Francii, které od roku 2018 nabízí bezplatnou dopravu na všech autobusových a vlakových linkách; a Adelaide v Austrálii, kde je bezplatná doprava k dispozici v centru města a turistických oblastech.

• Ok, řekni mi informace o veřejné dopravě v Tallinnu.

Dále je možné pokračovat dotazy jako:

• Jaké jsou hlavní nevýhody bezplatné veřejné dopravy?
• Existují města, co ustoupila od bezplatné veřejné dopravy?
• Existují nějací teoretici bezplatné veřejné dopravy? Sociologové, architekti, urbanisté?
• Oprav mi chyby a stylistiku v textu tak, aby z toho byla pěkná esej.

Je evidentní, že takové informace umožní studentům během několika málo chvil získat fakta a strukturu argumentů. V takovém případě pak můžeme nabídnout i komplexnější zadání, jako například:

• Napiš mi odstavec do eseje o bezplatné veřejné dopravě, který bude sdělovat, že: Rein Ahas zdůrazňuje její hospodářský přínos, ale že pro nás je podstatnější Paul Mees a jeho pohled na zdraví. Klíčovým bodem je, že veřejná doprava pomáhá veřejnému zdraví, a proto má cenu, aby byla bezplatná.

Odpověď:

Rein Ahas, estonský odborník na městskou dopravu, je známý svým zdůrazňováním hospodářských přínosů bezplatné veřejné dopravy. Nicméně, pro nás je podstatnější pohled Paula Meese na zdraví. Mees tvrdí, že veřejná doprava je klíčovým prvkem udržitelné dopravy a může mít pozitivní vliv na životní prostředí a zejména na zdraví obyvatel. Máme-li v úmyslu dosáhnout lepšího zdraví obyvatel a snížit dopad dopravy na životní prostředí, je klíčové, aby veřejná doprava byla pro všechny dostupná a bezplatná. Veřejná doprava hraje významnou roli v usnadňování přístupu ke zdravotní péči a dalším zdravotním službám, což zlepšuje celkové zdraví populace. Proto má smysl, aby byla bezplatná, jelikož v konečném důsledku může přispět ke zlepšení zdraví obyvatelstva a snížení nákladů na zdravotní péči.

Nejde o dokonalou ukázku fragmentu eseje, ale o dobrý odrazový bod, který je možné dále přepisovat a upravovat. Didakticky může být v tomto ohledu zajímavé dvojí zjištění: 1) text eseje málo kdy tvoří něco, co se podaří napsat na poprvé, ale vyžaduje to systematické přemýšlení a změnu stylistiky či argumentů, než vytvoříme skutečně funkční text. 2) Existují nástroje, jako jsou Smodin.io, které umožňují rozpoznat (alespoň částečně) text tvořený pomocí GPT modelů, takže pro vlastní autorský vklad je nutné zdůraznit stylizaci a úpravu textu.

Stylistika a gramatika v jazyce

Neboť cílem našich úvah je nikoli pouze mechanické využívání nástrojů, ale edukace, nabízí se zajímavý pohled na práci s opravou chyb. ChatGPT dokáže provádět nejen korektury a stylistické úpravy v textu, ale především se soustředit na zdůvodnění a popis úprav. Žáci pak mohou pracovat se svou původní verzí textu a novou, sledovat jednotlivé připomínky a diskutovat o nich. Například první dva odstavce tohoto článku ChatGPT upravil.

• Stylisticky a gramaticky uprav tento text pro učitele: "V předchozích dvou textech jsme se zaměřovali na obecná témata školní práce s ChatGPT – na činnosti, které mohou pomoci s rozvojem kompetencí k učení a kritickému myšlení žákům, ale také na činnosti, ze kterých může těžit libovolný učitel. Cílem dnešního článku bude nabídnout inspirace či vhledy do konkrétních oborových didaktik, tedy posunout se od obecné práce s nástrojem ke konkrétním vzdělávacím obsahům, které je možné díky této technologii učit jinak, lépe, snad náročněji nebo zajímavěji. ChatGPT je konstruován jako relativně obecný a univerzální nástroj, takže pravděpodobně každý učitel najde nějakou oblast, kde by s ním mohl pracovat. Cílem tohoto textu není a ani nemůže být víc, než poukázání na některé konkrétní možnosti práce s tímto nástrojem s tím, že se budeme snažit sledovat didakticky rozmanité cíle tak, aby i čtenář, který se v popisu jednotlivých inspirací nebo možností nenajde se jimi mohl nechat inspirovat."

Výsledek je možné vidět na patřičném místě v textu, který původní dva odstavce rozdělil na tři. Zajímavá je ale především analýza toho, jaké úpravy provedl.

• Napiš mi, jaké úpravy jsi provedl a proč.

Odpověď ChatGPT je následující:

V textu jsem provedl několik úprav, které se týkají zejména stylistiky a gramatiky:

1. Odstranil jsem opakování slov a frází, abych text zpřehlednil a zlepšil jeho čitelnost.
2. Opravil jsem některé gramatické chyby, jako jsou špatné tvary sloves nebo nevhodné použití spojek.
3. Použil jsem více vět krátké délky, což zvyšuje srozumitelnost a zjednodušuje text.
4. Přeformuloval jsem některé pasáže tak, aby lépe odpovídaly stylu a účelu textu. Například, místo "Cílem tohoto textu je ..." jsem použil "Cílem dnešního článku bude ...", což víc odpovídá stylu článku.

Tyto úpravy jsem provedl s cílem zlepšit čitelnost a srozumitelnost textu pro jeho adresáty, tj. pro učitele. Snaha byla učinit text stručnějším, přehlednějším a snadněji srozumitelným.

Žáci, kteří vytvoří několik odstavců vlastního textu, mohou nyní diskutovat nad tím, kdo je jejich cílová skupina, jakým způsobem jí přizpůsobit jazyk, nebo porovnávat vhodné užití spojek nebo zkrácení vět. Tento nástroj částečně potlačuje autorský styl, takže není ideální variantou psát čistě jako ChatGPT, ale možnost takové cílené reflexe nad vlastním textem a následné autorské úpravy jsou velice dobrým cvičením do libovolného jazyka. Stejně ho lze využít nejen v češtině, ale také v cizích jazycích.

Úlohy v matematice

Poslední příklad, který bychom rádi uvedli, je tvorba úloh, které lze stejně dobře využít jak v matematice, tak i v dalších předmětech – fyzice, chemii atp. ChatGPT dokáže vytvářet úlohy (včetně vzorových postupů) tak, aby splňovaly určité zadané parametry. Domníváme se, že výhoda takového řešení nespočívá v tom, že by úlohy byly lepší či kvalitnější než od učitele, ale ve schopnosti tvořit širší variabilitu úloh, které narušují stereotyp uvažování, se kterým každý učitel nutně pracuje. Ten na jedné straně umožňuje tvořit pochopitelný a konzistentní výklad, ale pro žáky, pro něž může být méně srozumitelný, může být naopak v určitém ohledu vylučující.

Například:

• Navrhni mi příklad do matematiky pro sedmou třídu kombinující goniometrické funkce a nějaké praktické zadání.

Odpověď:

Zde je příklad s využitím goniometrických funkcí a praktickým zadáním pro sedmou třídu:

Představ si, že jsi turista v horách a chceš vylézt na vrchol, který má výšku 2000 metrů. Víš, že začínáš na nadmořské výšce 1500 metrů a víš, že k vrcholu vede stoupání pod úhlem 35 stupňů od horizontální roviny. Pomocí goniometrických funkcí spočítej, jak dlouhá je trasa, kterou musíš ujít, aby ses dostal na vrchol.

Řešení:

Vypočteme nejprve délku přepony trojúhelníku, která reprezentuje vzdálenost od výchozího bodu k vrcholu:

d = √(2000² - 1500²) ≈ 1225,8 m

Poté můžeme vypočítat délku odvěsny, která odpovídá vzdálenosti, kterou musíme ujít po zemi:

s = d * sin(35°) ≈ 703,1 m

Takže musíš ujít přibližně 703,1 metrů po zemi, abys se dostal na vrchol s výškou 2000 metrů, když začínáš na nadmořské výšce 1500 metrů a stoupáš pod úhlem 35 stupňů od horizontální roviny.

Následně je možné pomocí funkce Regenerate response vytvářet další a další úlohy, které s podobným zadáním budou pracovat. Klíčovým aspektem je, že učitel je ten, kdo daný úkol vybere, musí uvážit pochopitelnost a dostupnost pro cílovou skupinu, ale relativně jednoduše může získat baterii úloh, které splňují různě strukturovaná zadání.

Variace možných zadání pak mohou být například:

• Navrhni mi příklad na výpočet průměrné rychlosti pro 6. třídu základní školy tak, aby se v něm pracovalo s převodem jednotek, ale pro výpočet nebyla třeba kalkulačka.
• Navrhni mi pět příkladů na výpočet rovnic s jednou neznámou, které budou vycházet tak, že neznámá bude celé číslo z intervalu od -10 do 10.
• Navrhni mi příklad, ve kterém bude výsledkem celé kladné číslo menší než 200, ve kterém se bude pracovat s rovnicí a zlomkem. Příklad by měl být pro 9. třídu základní školy.
• Ok, a dáš mi to do slovní úlohy?

U každého úkolu systém přitom vytvoří úkoly, se kterými je možné dále pracovat, včetně postupu. Učitel musí ale zůstávat v roli pečlivého čtenáře a sledovat, zda jednotlivé příklady plní nejen formální zadání, ale také didaktický účel, se kterými je pedagog zadává.

ChatGPT

Závěr

Na vybraných příkladech jsme se pokusili ukázat některé možnosti práce s ChatGPT v konkrétních předmětech nebo oborových didaktikách. Domníváme se, že mohou významně pomoci učiteli s tvorbou jednotlivých zadání, ale i žákům s kvalitou výstupů. Současně naše příklady ukazují, že některé postupy, úkoly nebo zadání bude třeba postupně upravovat a měnit tak, aby lépe odpovídala reálné praxi (například programování). ChatGPT i přes četné problémy a omezení, se kterými je spojený, představuje nástroj, který bude postupně měnit dílčí oblasti výuky – od konkrétních zadání až po komplexní přístupy k její organizaci, ale také distribuci času, který učitelé jednotlivým činnostem věnují. Snažili jsme se – stejně jako v předchozích textech – ukazovat, že význam tohoto nástroje nespočívá primárně ve výsledku, ale v možnosti lépe a efektivněji pracovat s procesem učení a myšlení.